KR20100063298A - Vibrator using compressed air - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더에 유입되는 공기압에 의해 피스톤이 전후로 반복 운동하여 피스톤에 결합된 물체를 진동시킬 수 있도록 하며 작동시 소음을 자체적으로 감쇄시킬 수 있도록 하는 진동발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a vibrator, and more particularly to a vibration generator that allows the piston to vibrate back and forth by virtue of the air pressure flowing into the cylinder to vibrate an object coupled to the piston and to attenuate the noise itself during operation. It is about.
본 발명과 관계되는 진동발생기는 컴프레서에서 발생된 공기압을 공급받아 일정구간에서 왕복 피스톤운동을 하게 하며 이를 이용하여 특정 부위에 진동 또는 충격을 가하기 위한 기계적 장치이다. 도 1은 종래 본 발명자에 의해 대한민국 특허청으로부터 특허등록을 받은 특허등록 제10-0357699호에 대한 단면도이다. 도 1을 참조하여 간략하게 설명하면 아래와 같다. Vibration generator according to the present invention is a mechanical device for applying the air pressure generated in the compressor to the reciprocating piston movement in a certain section to apply a vibration or shock to a specific portion using this. 1 is a cross-sectional view of Patent Registration No. 10-0357699, which has been patented by the Korean Patent Office. Briefly described with reference to Figure 1 as follows.
피스톤(100)은 상대적으로 큰 직경의 가압슬라이드부(120)와 상대적으로 작은 직경의 로드부(110)와 같이 2단으로 구성된다. 피스톤의 종방향으로는 상기 가압슬라이드부(120)의 상면으로부터 상기 로드부(110)의 일정지점까지 통하도록 공기안내홀(150)이 마련되고, 상기 피스톤의 횡방향으로는 공기안내홀(150)로부터 연 장되어 로드부(110)의 외측면으로 통하는 공기유입홀(130)이 마련된다. The
실린더(200)는 그 내경에 있어서, 상기 피스톤(100)의 가압슬라이드부(120)가 밀착하여 삽입되는 직경의 제1내경부 및 로드부(110)가 밀착하여 삽입되는 직경의 제2 내경부로 구성되되, 외부의 압축공기가 유입되는 공기유입공(212)은 상기 제1내경부 해당되는 실린더(200) 측벽에 관통 형성되며, 공기가 배출되는 공기배출공(232)은 제2내경부에 해당되는 실린더(200) 측벽에 관통 형성된다. The
종래기술에 있어서의 문제점은 진동시 충격파에 의한 소음이 생긴다는 것이며, 이를 방지하고자 진동발생기에 소음기(muffler)를 별도로 부착하여 사용해왔다. 그러나 소음기를 별도로 부착함에 의해 진동발생기의 부피가 커지는 문제와 단가상승의 문제가 부수적으로 발생하였다. The problem in the prior art is that the noise generated by the shock wave during vibration, in order to prevent this has been used to attach a muffler (muffler) separately to the vibration generator. However, by attaching the silencer separately, the problem that the volume of the vibration generator increases and the unit cost rises incidentally.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 협소한 장소에 적용 가능하며 필요한 부분만을 선택적으로 진동시킬 수 있도록 구성된 진동발생기를 제공 하고자 하는 것이다. 보다 구체적으로는 작동시 발생되는 소음을 자체적으로 감쇄시킬 수 있는 진동발생기를 제공하는 것에 다른 목적이 있다. An object of the present invention for the above problem is to provide a vibration generator that is applicable to a narrow place and configured to selectively vibrate only the necessary portion. More specifically, another object of the present invention is to provide a vibration generator capable of self-attenuating noise generated during operation.
위와 같은 목적은, 상대적으로 큰 내경을 가지는 제1구간과, 상기 제1구간과 연속되되 상대적으로 작은 내경을 갖는 제2구간으로 구성되며, 상기 제1구간의 끝이 밀폐되어 있는 실린더; 상기 제1구간을 향해 개방되도록 상기 실린더의 벽체를 관통하여 형성되는 공기유입홀; 일단은 상기 제1구간으로 선택적으로 개방되며 타단은 제2구간으로 개방되도록 상기 실린더의 벽체 내부에 마련되는 댐핑홀; The above object is composed of a first section having a relatively large inner diameter, and a second section continuous with the first section and having a relatively small inner diameter, the end of the first section of the cylinder is sealed; An air inlet hole formed through the wall of the cylinder to open toward the first section; A damping hole provided in the wall of the cylinder so that one end is selectively opened to the first section and the other end is opened to the second section;
상기 실린더에 끼워져 길이방향을 따라 왕복운동을 겪게 되는 것으로서, 상기 제1구간에 밀착되게 끼워지는 헤드부와 상기 제1구간에 밀착되게 끼워지는 로드부로 구성되는 피스톤; 일단은 상기 공기유입홀을 향해 선택적으로 개방되며 타단은 상기 제1구간을 향해 선택적으로 개방되는 제1분배홀; 일단은 상기 실린더 외부의 외기를 향해 개방되며 타단은 상기 댐핑홀을 향해 개방되는 배기홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 진동발생기에 의해 달성된다. A piston which is fitted to the cylinder and undergoes a reciprocating motion in a longitudinal direction, the piston comprising a head part fitted in close contact with the first section and a rod part fitted in close contact with the first section; A first distribution hole having one end selectively opened toward the air inlet hole and the other end selectively opened toward the first section; One end is opened to the outside air outside the cylinder and the other end is achieved by a vibration generator using compressed air, characterized in that it comprises an exhaust hole opening toward the damping hole.
본 발명의 특징에 의하면, 일단은 상기 댐핑홀을 향해 선택적으로 개방되며 타단은 상기 제1구간을 향해 선택적으로 개방되는 제2분배홀이 더 마련될 수 있다.According to a feature of the present invention, one end may be selectively opened toward the damping hole and the other end may be further provided with a second distribution hole selectively opened toward the first section.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 댐핑홀은 상기 실린더 벽체의 원주방향을 따라 다수 형성되되, 각 댐핑홀이 서로 소통되도록 하여 댐핑룸을 형성하는 것을 특징으로 한다. According to another feature of the invention, the damping hole is formed in a plurality in the circumferential direction of the cylinder wall, it characterized in that each damping hole to communicate with each other to form a damping room.
본 발명의 특징에 의하면, 압력이 가해지는 방향에 따라 작동공기의 분배가 적절하게 이루어짐으로써 피스톤의 실린더 내에서의 왕복운동이 보다 유연하며, 상 기 댐핑홀에 의해 공기의 급속한 팽창에 의한 소음이 극히 감쇄되며, 피스톤과 실린더의 물리적 충격의 발생이 일어나지 않게 되는 진동발생기가 제공된다. 피스톤의 후단에 진동을 부여하기 위한 목적물을 설치하게 되면 해당 목적물에 반복적 충격을 가해 진동을 유발시킬 수 있게 된다. 한편, 진동발생기 자체에 소음기가 별도로 부착되지 않아도 되므로 더욱 소형으로 진동발생기를 제작할 수 있게 된다. According to a feature of the present invention, the distribution of the working air according to the direction in which pressure is applied makes the reciprocating motion in the cylinder of the piston more flexible, and the noise caused by the rapid expansion of air by the damping hole A vibration generator is provided which is extremely attenuated and in which no physical shock of the piston and the cylinder occurs. When an object for providing vibration is provided at the rear end of the piston, the object may be repeatedly applied to the object to cause vibration. On the other hand, since the silencer does not need to be separately attached to the vibration generator itself, the vibration generator can be manufactured more compactly.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 진동발생기를 나타낸 일부 절개 분해사시도이고, 도 3은 본 발명인 진동발생기의 조립된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도 5 내지 도 10은 작용상태를 도시하는 단면도이다. 도 11은 다른 실시예에 의한 진동발생기의 조립된 상태를 나타낸 단면도이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in the detailed description of the present invention will be described in more detail. 2 is a partially exploded perspective view showing a vibration generator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing an assembled state of the vibration generator of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5-10 is sectional drawing which shows an operating state. 11 is a cross-sectional view showing an assembled state of a vibration generator according to another embodiment.
이하, 도 2 내지 도 4를 주로 참조하여 구성을 설명한다. Hereinafter, the configuration will be mainly described with reference to FIGS. 2 to 4.
본 발명의 실시예에 의한 진동발생기는 실린더(1), 피스톤(3) 및 실린더(1)와 피스톤(3) 자체에 마련되는 다수의 유로로 구성된다. 이하에서 상기 유로는 홀(hole)로 표현된다. Vibration generator according to an embodiment of the present invention is composed of a cylinder (1), a piston (3) and a plurality of flow paths provided in the cylinder (1) and the piston (3) itself. Hereinafter, the flow path is represented by a hole.
실린더(1)는 상대적으로 큰 내경을 가지는 제1구간(5, 도 3 참조, 이하 같음)과, 상기 제1구간(5)과 연속되되 상대적으로 작은 내경을 갖는 제2구간(7, 도 3 참조, 이하 같음)으로 구성되며, 상기 제1구간(5)의 끝은 나사결합 또는 볼트결합 등으로 캡(9)에 의해 밀폐되어 있다. 제1,2 구간(5,7)은 실린더 내부의 공간(space)을 지시하는 개념이다. 피스톤(3)은 이 제1구간(5)을 통해 삽입되어 설치된다. 제1구간(5)과 제2구간(7)의 행정비(L1:L2)는 0.8 ~1.2 : 1 이며(도 5 참조), 직경비(D1:D2)는 1 : 0.3 ~0.9 이다(도 3 참조). 이 수치는 예시된 것으로서 본 발명의 권리범위와 직접적인 관련은 없다. The
공기유입홀(11)은 제1구간(5)을 향해 개방되도록 실린더의 벽체(13)를 관통하여 형성된다. 공기유입홀(11)은 제1,2 구간(5,7)의 경계부위에 마련된다. 공기유입홀(11)은 공기압발생수단으로서의 컴프레서(미도시됨)에 연결될 것임이 분명하다. The
댐핑홀(15)이 일단(15a)은 상기 제1구간(5)으로 선택적으로 개방되며 타단(15b)은 제2구간(7)을 향해 개방되도록 상기 실린더의 벽체(13) 내부에 마련된다. 댐핑홀의 일단(15a)은 공기유입홀(11)과 반대측에 위치된다. One end 15a of the
피스톤(3)은 실린더(1)에 끼워져 길이방향을 따라 왕복운동을 겪게 되는 것으로서, 상기 제1구간(5)에 밀착되게 끼워지는 헤드부(17)와 상기 제2구간(7) 전체에 밀착되게 끼워지는 로드부(19)로 구성된다. 헤드부(17)와 로드부(19)가 동시에 실린더(1)의 내벽에 밀착되어 기동하게 된다. 피스톤의 헤드부(17)는 제1구간(5) 내에 부분적으로 밀착됨으로써 제1구간(5)을 제1압력실(R1)과 제2압력실(R2)로 구획하게 된다. 피스톤(3)이 도면상 좌우로 기동하면서 제1,2압력실(R1,R2)의 부피를 변화시키게끔 되어 있다. 피스톤의 헤드부(17)부터 로드부(19) 중간지점까지 센터홀(21)이 마련되어 있다. 이 센터홀(21)은 후술되는 제1,2분배홀(23,25)의 일부분을 구성한다. 센터홀(21)은 헤드부 선단(17a)에서 확개되어 있어 유속을 낮출 수 있게 되어 있다. The
제1분배홀(23)이 센터홀(21)에 합류함으로써 일단은 공기유입홀(11)을 향해 선택적으로 개방되며 타단은 제1구간(5)을 향해 선택적으로 개방되게끔 마련된다. 제1분배홀(23)은 공기유입홀(11)과 제1구간(5), 특히 헤드부(17)의 전면에 위치하는 제1압력실(R1)이 선택적으로 소통되게 한다. As the
제2분배홀(25)은 센터홀(21)에 합류함으로써 일단이 상기 댐핑홀(15)을 향해 선택적으로 개방되며 타단이 상기 제1구간(5)을 향해 선택적으로 개방된다. 제2분배홀(25)은 피스톤(3)의 왕복기동에 따라 특정 순간에 제1압력실(R1) 내의 공기압에 의한 폐회로를 만들게 된다. 도 11을 참조하여 설명되는 실시예에 따르면 제2분배홀(25)은 최선의 실시예에 따른 것으로서 선택적 사항이다. The
배기홀(27)은 일단이 실린더(1) 외부의 외기를 향해 개방되며 타단이 상기 댐핑홀(15)을 향해 개방된다. 배기홀(27)은 피스톤 로드부(19)의 원주면 일부 구간이 평면이 되게끔 연삭해서 만든다. 배기홀(27)은 피스톤(3)의 왕복에 의해 특정 순간에는 댐핑홀(15)과 연결됨으로써 댐핑홀(15)과 외기를 소통시킨다. One end of the
댐핑홀(15)은 실린더 벽체(13)의 원주방향을 따라 여러 곳에 마련될 수 있다. 그리고 각 댐핑홀(15)은 서로 소통되게끔 되어 있다. 여러 개의 댐핑홀(15)이 모여 댐핑룸(15', damping room)을 형성한다. 이 댐핑룸(15')이 충격에 의한 소음 을 감쇄시키는 소음기로서의 작용을 하게 된다. 즉, 실린더(1) 자체가 소음기의 기능을 담당하게 되는 것이다. The
각각의 댐핑홀(15)은 실린더의 외벽에서 구멍을 뚫는 방식으로 가공된다. 본 발명의 실시예에 의하면 도 4에 도시된 바와 같이 8개의 댐핑홀(15)이 대칭적으로 마련된다. 댐핑홀(15)의 개수는 충분히 변형될 수 있다. 그리고 실린더(1) 외벽으로 개방된 폐쇄되어야할 구멍들은 플러그(29)에 의해 밀폐된다. 피스톤 로드부(19)와 제2구간(7)의 마찰면에는 원주벽을 따라 그루브(31, groove)가 패여 있는데, 이 그루브(31)는 유체베어링의 기능을 위한 것이다. Each
피스톤의 로드부(19)의 끝에는 진동을 전달해주기 위한 목적물(33)이 결합된다. 목적물은 때에 따라서 충격을 전달하기 위한 해머가 될 수도 있다. 이 목적물(33)의 구체적 내용은 실로 다양할 것이며 본 발명과는 직접적 관계가 없다. The end of the
이하 작용상태로서 도 5 내지 도 10을 참조하여 피스톤이 1행정을 겪는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process in which the piston undergoes one stroke will be described with reference to FIGS. 5 to 10 as the operating state.
도 5는 피스톤(3)이 제1위치(P1), 즉 도면상 최대한 우측으로 치우친 상태이다. 엔진으로 비교할 때 하사점에 해당되는 상태이다. 공기유입홀(11)을 통해 압축공기가 유입되면 압력은 헤드부의 저면(17b)에 작용하게 되어 피스톤(3)을 좌측으로 밀게 될 것이다. 제1압력실(R1)에 있는 공기는 댐핑홀(15)을 따라 댐핑룸(15')에 공기압을 공급하는 동시에 나머지는 제2분배홀(25)을 통과하여 다시금 제1압력실(R1)로 흐르게 한다. 즉, 제1압력실(R1)에는 별다른 압력이 발생하지 않아 피스 톤(3)은 저항 없이 좌측으로 기동하여 도 6의 상태로 가게 된다. 5 shows the
도 6은 피스톤(3)이 제2위치(P2)에 있는 상태를 도시한다. 피스톤(3)은 계속 좌측으로 이동될 것이며, 압축공기는 계속해서 헤드부의 저면(17b)을 압박한다. 제2분배홀(25)은 폐쇄되어 제1압력실(R1)과 댐핑룸(15')의 공기압은 서서히 상승하게 된다. 그렇지만 제2압력실(R2)에 가해지는 압력이 더 크기 때문에 피스톤(3)은 좌측으로 기동하여 도 7의 상태까지 이르게 된다. 6 shows a state where the
도 7은 피스톤(3)이 제3위치(P3)에 있는 상태를 도시한다. 제1압력실(R1)을 향해 개방되어 있던 댐핑홀(15)은 폐쇄되기 시작한다. 그리고 제1분배홀(23)이 개방되기 시작하는 순간이 도시된다. 이 순간에도 여전히 피스톤(3)은 좌측으로 힘을 받아 기동하여 도 8의 상태가 된다. 7 shows a state where the
도 8은 피스톤(3)이 제4위치(P4)에 있는 상태를 도시한다. 이 상태에서 제1압력실(R1)로 개방되었던 댐핑홀(15)은 완전히 폐쇄되고 동시에 제1분배홀(23)이 제1압력실(R1)과 소통되게 된다. 그러므로 압축공기는 제1분배홀(23)을 통해 제1압력실(R1)로 향할 수 있는 조건이 갖춰진다. 이 상태에서 제1압력실(R1)의 압력과 유입되는 압축공기에 의하여 헤드부(17)를 좌측으로 미는 압력이 동등해지면 피스톤(3)은 최대한 좌측으로 치우치는 위치(P4', 점선으로 표시됨), 즉 상사점에 다다르게 된다. 8 shows a state where the
한편 제1분배홀(23)을 통해 압축공기가 제1압력실(R1)로 계속해서 유입되므로 제1압력실(R1)과 제2압력실(R2)의 압력에 반전이 생기게 된다. 즉, 제1압력실(R1)의 압력이 더 높아지는 것이다. 그 순간부터는 피스톤(3)을 우측으로 기동시 키려는 힘이 작용하게 된다. 이러한 작용에 의해 피스톤(3)은 제3위치(P3)까지 이르러 도 9의 상태가 된다. Meanwhile, since the compressed air continues to flow into the first pressure chamber R1 through the
이 과정에서 배기홀(27)을 통해 댐핑룸(15')에 차있던 압축공기가 배출되는데 댐핑룸(15')의 압력이 높지는 않은 상태이기 때문에(부피가 커 댐핑작용을 하기 때문에) 배기홀(27)을 통해서는 공기가 빠져나간다. 그리고 다시금 댐핑룸(15')은 저압상태가 된다. In this process, the compressed air filled in the damping room 15 'is discharged through the
도 9는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에 있는 상태를 도시한다. 아직은 제1압력실(R1)의 압력이 제2압력실(R2)의 압력보다 높은 상태이다. 유입공기는 제1분배홀(23)을 통해 계속해서 제1압력실(P1)로 공급되어 피스톤(3)으로 하여금 우측으로 기동하게 한다. 한편 도 9는 댐핑홀(15)과 제1압력실(R1)이 소통되는 순간을 도시한다. 제1분배홀(23)의 일단은 부분적으로 폐쇄된다. 이 상태도 제1압력실(R1)의 압력이 높은 관계로 피스톤(3)은 우측으로 기동하여 도 10의 상태가 된다. 도 8의 상태에서 헤드부(17)가 P4'의 위치에 있을 때의 제1압력실(R1)의 압력이 극도로 높기 때문에 그에 의한 여력으로 피스톤(3) 헤드부(17)는 댐핑홀(15)을 건너 도면상 우측으로 계속하여 기동될 수 있다. 9 shows a state where the
도 10은 피스톤이 제2위치(P2)에 있는 상태를 도시한다. 배기홀(27)은 폐쇄되어 있으며, 제1압력실(R1)의 압축공기는 댐핑홀(15)의 일단을 통해 댐핑룸(15')으로 확산되기 시작하며 제1압력실(R1)의 압력은 저하된다. 피스톤(3)은 관성에 의해 제1압력실(R1)과 제2압력실(R2)의 압력이 같아질 때까지 우측으로 더 이동하여 도 5의 상태가 되며 이로써 피스톤(3)의 1행정이 종료된다. 10 shows a state where the piston is in the second position P2. The
본 발명에 의하면 피스톤이 좌우로 기동될 때 제1,2압력실(R1,R2) 내의 공기압은 쿠션의 역할을 담당하게 한다. 그러므로 피스톤의 헤드부(17)는 실린더(1) 벽에 부딪히지 않게 된다. According to the present invention, the air pressure in the first and second pressure chambers R1 and R2 acts as a cushion when the piston is actuated left and right. Therefore, the
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에 의하면, 전실시예와 다르게 제2분배홀(25, 도 3 참조)이 없고 제1분배홀(23) 하나만 마련되어 있다. 다만 제1분배홀(23)의 구경이 다소 크게 설계되어야 할 필요가 있을 수 있다. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11. According to this embodiment, unlike the previous embodiment, there is no second distribution hole 25 (see FIG. 3), and only one
그리고 배기홀(27)은 전 실시예와 다르게 항시 개방되어 외기와 소통되도록 실린더의 후단까지 연장될 수 있다. 그리고 그의 끝에는 소형 소음구(35)가 부착될 수 있다. 이 소음구(35)는 공지의 것으로서 실린더(1) 후단에 나사결합된다. In addition, the
도 1은 종래의 진동발생기의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional vibration generator.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 진동발생기를 나타낸 일부 절개 분해사시도이고, 도 3은 본 발명인 진동발생기의 조립된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도 5 내지 도 10은 작용상태를 도시하는 단면도이다. 2 is a partially exploded perspective view showing a vibration generator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing an assembled state of the vibration generator of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5-10 is sectional drawing which shows an operating state.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생기의 조립된 상태를 나타낸 단면도이다. 11 is a cross-sectional view showing an assembled state of a vibration generator according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 ; 실린더 3 ; 피스톤One ;
5,7 ; 제1,2구간 9 ; 캡5,7; First and
11 ; 공기유입홀 15 ; 댐핑홀11;
15' ; 댐핑룸 17 ; 헤드부15 '; Damping
19 ; 로드부 21 ; 센터홀19;
23,25 ; 제1,2 분배홀 27 ; 배기홀23,25; First and second distribution holes 27; Exhaust hole
29 ; 플러그 33 ; 목적물29;
35 ; 소음구35; Noise exit
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