KR20120118558A - 복동식 다단 공압 실린더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복동식 다단 공압 실린더에 관한 것이다.
본 발명은 실린더 내에 피스톤 로드가 이동 가능하게 설치되고, 실린더 양쪽 단부에는 공압이 입출력되는 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트가 각각 형성되는 공압 실린더에 있어서, 상기 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트 사이의 메인 실린더 외주면에 적어도 하나의 보조 공압 실린더가 설치되면서, 상기 보조 공압 실린더의 피스톤 로드가 메인 실린더의 내부로 출몰하도록 설치되어 구간별 작동 스트로크와 전체 스트로크를 의도하는 바에 따라서 가변할 수 있다.

Description

복동식 다단 공압 실린더 {Double-acting multistage pneumatic cylinder}
본 발명은 공압 실린더에 관한 것으로, 구체적으로는 피스톤 로드의 전체 스트로크에서 일부 구간별로 한정하여 작동할 수 있고, 이러한 구간별 작동 스트로크와 전체 스트로크를 의도하는 바에 따라서 가변할 수 있는 복동식 다단 공압 실린더에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 공압 실린더는 압축공기에 의해 작동되는 공압 시스템에서 제어신호에 의하여 발생한 에너지를 기계적인 일로 변환시켜서 기계 장치를 구동시키는 액츄에이터(actuator)로서 산업 전반에서 넓리 사용되고 있는 것이다.
공압 실린더가 사용되는 일례를 들면, 공장, 축사, 온실, 체육관, 공연장 등과 같은 시설물에서 실내 환기를 위하여 천장에 근접하여 비교적 높은 위치에 설치되는 창문을 공압 시스템에 의하여 자동적으로 개폐시키는 창문 개폐 장치가 있다.
공압 실린더를 이용한 창문 개폐 장치는 공압 시스템에서 발생되는 공압에 의하여 공압 실린더가 피스톤 로드를 일정한 거리 만큼 전진 및 후진 시킴으로써 창문을 개폐하게 되는 것이다.
이러한 창문 개폐 장치에서 창문이 개폐되는 범위는 공압 실린더의 유효 행정 거리에 해당되기 때문에 창문이 개폐되는 범위가 항상 일정하다.
창문을 개폐시키는 범위는 여러 가지 환경의 변화에 따라 조절되어야 할 필요가 있다. 예를 들면 실내의 냉난방 조건에 따라 지속적인 환기 시간의 설정이 필요한 경우이다.
따라서 공압 실린더를 이용한 창문 개폐 장치는 공압 실린더가 작동하는 범위를 선택적으로 제어할 수 있는 수단을 필요로 한다.
그러나 종래에 일반적인 공압 실린더를 채용한 창문 개폐 장치는 앞서 설명한 바와 같이 창문이 개폐되는 범위가 공압 실린더의 유효 행정 거리에 의하여 결정되기 때문에 창문이 항상 일정한 범위 내에서 개폐되어 실내 환경 변화에 대응하여 창문이 개폐되는 범위를 조절할 수 없다.
실내 환경 변화에 대응하여 창문이 개폐되는 범위를 조절하기 위해서는 공압 실린더의 피스톤 로드가 선택되는 행정 거리 만큼 가변적으로 작동할 수 있는 수단을 필요로 한다.
다단계로 작동하는 액추에이터는 대한민국 실용신안등록 제321885호 다단 유압 실린더가 알려져 있다.
이것은 종래의 다단 실린더나 안테나형 다단식 실린더의 한계를 벗어나 기구의 한계가 허용이 되는 무한대의 길이까지 단수에 상관없이 연결 장착이 가능하게 되지만, 인장이나 수축시 실린더의 길이 변화에 따라 같이 변화해야 하는 유체 흐름의 관로 배관을 실린더 내부에 구현함으로써 외부에 배관을 설치할 필요가 없는 것이다.
상기한 다단 유압 실린더는 의도하는 대로 다단계의 작동이 가능하게 되지만, 실린더 내부에 유압 배관이 설치되기 때문에 실린더가 구조적으로 복잡하게 되어 제작하기가 어렵고, 제조원가가 상승되는 원인이 된다.
본 발명은 단순화된 구성으로 피스톤 로드의 구간별 스크로크를 가변할 수 있게 되어 적은 비용으로 작동할 수 있으며, 특히 공압 실린더로 개폐되는 창문 개폐 장치에 적합하게 사용될 수 있는 복동식 다단 공압 실린더를 제공한다.
본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 실린더 내에 피스톤 로드가 이동 가능하게 설치되고, 실린더 양쪽 단부에는 공압이 입출력되는 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트가 각각 형성되는 공압 실린더에 있어서, 상기 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트 사이의 메인 실린더 외주면에 적어도 하나의 보조 공압 실린더가 설치되면서, 상기 보조 공압 실린더의 피스톤 로드가 메인 실린더의 내부로 출몰하도록 설치되는 것이다.
메인 실린더에 부착되는 보조 공압 실린더는, 단지 메인 실린더에 보조 공압 실린더의 피스톤 로드가 설치되는 구멍을 천공하여 메인 실린더에 고정시키는 단순한 작업에 의하여 본 발명이 의도하는 목적을 구현시킬 수 있다.
이러한 본 발명은 공압 실린더의 초기 제작 단계에서 제품화 될 수 있고, 필요에 따라 기존의 공압 시스템에 설치된 공압 실린더에 추가로 부설될 수도 있다.
본 발명의 복동식 다단 공압 실린더는 메인 실린더의 외주면에 설치되는 보조 공압 실린더에 의하여 메인 실린더의 피스톤 로드가 이동하는 구간이 결정됨으로써, 종래와 같이 실린더 내부에 복잡한 배관을 설치할 필요가 없어서 비교적 간단 구성으로 제작하는 것이 가능하다.
이렇게 메인 실린더에 부착되는 보조 공압 실린더는 단지 메인 실린더에 구멍을 천공한 다음 메인 실린더에 고정하는 작업 과정에 의하여 복동식 다단 공압 실린더를 구성할 수 있게 되어 제작단가가 저렴하고, 기존에 설치된 공압 실린더에 추가적으로 설치할 수 있는 경제적인 효과까지도 있다.
도 1은 본 발명의 내부 구조를 나타낸 입체도
도 2는 본 발명의 단면도
도 3은 도 2의 A부 확대도
도 4는 본 발명의 전체 스트로크 작동 상태를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 일부 구간 스트로크 작동 상태를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 다른 일부 구간 스트로크 작동 상태를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 스트로크 구간별 작동 범위를 나타낸 그래프
도 8은 본 발명이 적용되는 공압 실린더 개폐 장치가 적용된 창문의 입체도
도 9는 본 발명이 적용된 창문의 작동 상태 측면도
본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 설명될 것이다.
다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명이 적용된 복동식 공압 실린더의 내부 구조를 보여주고 있다.
이 도면에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 공압 실린더는 메인 공압 실린더(1)와 보조 공압 실린더(2)로 구성된다.
메인 공압 실린더(1)는 공지된 구조와 같이 메인 실린더(10)의 양쪽 단부에 헤드 커버(11)와 로드 커버(12)가 설치되면서, 메인 실린더(10)의 내부와 로드 커버(11)에 의하여 지지되는 메인 피스톤 로드(13)가 설치되어 있다.
메인 실린더(10)는 보조 공압 실린더(2)가 설치되는 중앙의 위치에 통공(100)이 천공되어 있다.
헤드 커버(11)와 로드 커버(12)에는 공지된 공압 유니트에서 발생된 공압을 메인 실린더(10)로 공급하고 회수할 수 있도록 각각 제1 공압 입출력 포트(110)와 제2 공압 입출력 포트(120)가 형성되어 피스톤 로드(13)를 작동시킬 수 있게 되어 있다.
보조 공압 실린더(2)는 메인 실린더(10)에 고정되는 고정부(20)와 실린더((21) 및 피스톤 로드(22)로 구성된다.
고정부(20)는 메인 실린더(10)에 융착되거나 일반적인 고정구조와 같이 한 쌍의 브라켓이 형성되어 보울트와 너트에 의하여 메인 실린더(10)에 고정될 수 있다.
실린더(21)는 공지된 공압 유니트에서 발생된 공압을 실린더(21)로 공급하고 회수하는 제3 공압 입출력 포트(210)와 제4 공압 입출력 포트(211)가 각각 형성되어 피스톤 로드(22)를 작동시킬 수 있게 되어 있다.
피스톤 로드(22)는 고정부(20)가 메인 실린더(10)에 고정되면서, 그 선단부가 메인 실린더(10)에 천공되어 있는 통공(100)에 삽입되어 메인 실린더(10) 및 메인 피스톤 로드(13)의 축방향에 교차하는 방향으로 설치된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 복동식 공압 실린더는 도 4에서 보는 바와 같이 제1 공압 입출력 포트(110)와 제2 공압 입출력 포트(120)로 공압이 입출력됨에 따라 피스톤 로드(13)가 전진 및 후진하여 A(A')구간에서 전체 스트로크 작동을 하게 된다. 즉, 제1 공압 입출력 포트(110)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되고 제2 공압 입출력 포트(120)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)가 초기 위치에서 메인 실린더(10)의 후단부 끝까지 전진하고, 제2 공압 입출력 포트(120)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되면서 제1 공압 입출력 포트(110)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)가 후진하여 초기 위치에 도달하는 과정을 반복하면서 메인 실린더(10)의 전체 스트로크 구간 A(A')에서 왕복 구동을 하게 된다.
이때 보조 공압 실린더(2)는 제4 공압 입출력 포트(211)로 공압이 입력되어 피스톤 로드(22)가 메인 실린더(10)의 내부공간에서 통공(100)으로 빠져나온 상태에 있다.
그리고 도 5에서 보는 바와 같이 메인 피스톤 로드(13)가 초기 위치에 있을 때에 보조 공압 실린더(2)의 제3 공압 입출력 포트(210)로 공압이 입력되어 피스톤 로드(22)가 메인 실린더(10)의 내부 공간으로 돌출된 상태에서 제1 공압 입출력 포트(110)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되고 제2 공압 입출력 포트(120)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)의 패킹부(130)가 초기 위치에서 스토퍼 역할을 하는 피스톤 로드(22)에 접촉할 때 까지 전진한다.
그 다음 제2 공압 입출력 포트(120)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되고 제1 공압 입출력 포트(110)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)가 후진하여 초기 위치에 도달하는 과정을 반복하면서 메인 실린더(10)의 후방 스트로크 구간 B(B')에서 왕복 구동을 하게 된다.
그리고 도 6에서 보는 바와 같이 메인 피스톤 로드(13)가 작동하여 패킹부(130)가 메인 실린더(10)의 후방까지 전진한 상태에서 보조 공압 실린더(2)의 제3 공압 입출력 포트(210)로 공압이 입력되어 피스톤 로드(22)가 메인 실린더(10)의 내부 공간으로 돌출된 상태에서 제2 공압 입출력 포트(120)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되고 제1 공압 입출력 포트(110)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)의 패킹부(130)가 스토퍼 역할을 하는 피스톤 로드(22)에 접촉할 때 까지 후진한다.
그 다음 제1 공압 입출력 포트(110)에서 메인 실린더(10) 내부로 공압이 입력되고 제2 공압 입출력 포트(120)로 공압이 출력되면 메인 피스톤 로드(13)가 전진하여 보조 실린더(2)의 피스톤 로드(22)와 메인 실린더(10)의 후방에 도달하는 과정을 반복하면서 메인 실린더(10)의 전방 스트로크 구간 C(C')에서 왕복 구동을 하게 된다.
도 7은 상기한 전체 스트로크 A(A')와, 후방 스트로크 B(B') 및 전방 스트로크 C(C')의 작동 범위를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명이 적용된 창문 개폐장치의 일례를 나타낸 입체도이며, 도 9는 본 발명이 창문 개폐 시스템에 적용되었을 때 각각의 스트로크 범위에 따라 창문이 개폐되는 상태를 보여주고 있다.
도 7 및 도 9에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 복동식 다단 공압 실린더는 공압 시스템이 적용되는 창문 개폐 장치에 적용되면 창문이 개폐되는 범위를 손쉽게 조절할 수 있다.
도면에 도시된 예에 따라 설명된 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 구현되는 하나의 일례를 설명하고 있다. 따라서 본 발명은 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예를 들어 상기한 실시예는 하나의 보조 실린더(2)가 메인 실린더(1)에 설치된 상태에서 설하였으나, 복수의 보조 실린더를 설치하게 되면 다양한 구간에서 작동 범위를 설정할 수 있으며, 이러한 변경 실시가 본 발명의 기술적 범주에 포함되는 것임은 자명하다.
1 : 메인 공압 실린더 2 : 보조 실린더
10 : 메인 실린더 11 : 헤드 커버
12 : 로드 커버 13 : 메인 피스톤 로드
20 : 고정부 21 : 실린더
22 : 피스톤 로드 100 : 통공
110 : 제1 공압 입출력 포트 120 : 제2 공압 입출력 포트
130 : 패킹부 210 : 제3 공압 입출력 포트
211 : 제4 공압 입출력 포트

Claims (1)

  1. 실린더 내에 피스톤 로드가 이동 가능하게 설치되고, 실린더 양쪽 단부에는 공압이 입출력되는 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트가 각각 형성되는 공압 실린더에 있어서, 상기 제1 입출력 포트와 제2 입출력 포트 사이의 메인 실린더 외주면에 적어도 하나의 보조 공압 실린더가 설치되면서, 상기 보조 공압 실린더의 피스톤 로드가 메인 실린더의 내부로 출몰하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 복동식 다단 공압 실린더.
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