KR20150065655A

KR20150065655A - 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치 및 에어실린더장치의 낙하방지기구

Info

Publication number: KR20150065655A
Application number: KR1020157001892A
Authority: KR
Inventors: 마사키 다카하시
Original assignee: 후지쿠라 고무 코교 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-06-15
Also published as: CN104718384A; US20150285279A1; KR102050869B1; JP5982251B2; TW201416545A; JP2014080138A; TWI585292B; CN104718384B; WO2014061499A1; US9982692B2

Abstract

실린더 본체와, 그 실린더 본체로의 가압공기의 급배에 의해 진퇴이동하는 피스톤 로드를 갖는 에어실린더장치에 있어서, 실린더 본체에 대해 부동의 고정부재; 이 고정부재에 상기 피스톤 로드에 대해 접리이동이 가능하도록 지지한 복수의 브레이크부재; 이들 브레이크부재를 피스톤 로드로 밀어붙여 고정부재에 그 피스톤 로드를 잠그는 바이어스부재; 및 이 바이어스부재의 밀어붙이는 힘에 대해, 브레이크부재를 피스톤과의 비접촉위치로 유지하는, 상기 에어실린더장치의 가압공기원과 공통의 가압공기원에 의해 작동하는 잠금해제 에어기구를 갖는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.

Description

낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치 및 에어실린더장치의 낙하방지기구{AIR CYLINDER DEVICE WITH FALL PREVENTION MECHANISM, AND FALL PREVENTION MECHANISM FOR AIR CYLINDER DEVICE}

본 발명은, 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치에 관한 것이다.

에어실린더장치는, 각종 기기의 동력원으로써 이용되고 있다. 그중, 실린더 본체에 미끄러지기 쉽게 끼운 피스톤 로드로 부품을 승강시키는 상태에서 이용되는 용착기나 본더(Bonder), 정밀연마기 등의 에어실린더장치에서는, 에어실린더장치에 에어누출, 에어부족 등이 생겼을 때에 부품이 낙하하지 않도록, 피스톤 로드의 상승위치(특정위치)에서 그 피스톤 로드를 실린더 본체에 잠그는 장치가 제안되고 있다(특허문헌 1).

특허문헌 1: 일본 실개평 5-75503호 공보

그러나, 종래의 낙하방지(안전)기구는, 실린더 본체와 피스톤 로드와의 사이에 사전에 설치하는 것이며, 한번 설치된 에어실린더장치에 적용하는 것은 어렵다. 즉, 실린더 본체와 피스톤 로드 자체를 바꾸지 않으면, 낙하방지기구로써 기능시킬 수가 없었다.

본 발명은, 이상의 문제의식에 기초하여, 에어실린더장치의 실린더 본체와 피스톤 로드 자체에 변화를 주지 않고, 가압공기의 공급계통에 이상이 발생했을 때에 피스톤 로드의 낙하를 방지할 수 있는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 실린더 본체와, 그 실린더 본체로의 가압공기의 급배에 의해 진퇴 이동하는 피스톤 로드를 갖는 에어실린더장치에 있어서, 실린더 본체에 대해 부동의 고정부재; 이 고정부재에 상기 피스톤 로드에 대해 접리이동이 가능하도록 지지한 복수의 브레이크부재; 이들 브레이크부재를 피스톤 로드에 밀어붙여 고정부재에 그 피스톤 로드를 잠그는 바이어스부재; 및 이 바이어스부재의 밀어붙이는 힘에 저항하여, 브레이크부재를 피스톤 로드와의 비접촉위치로 유지하는, 상기 에어실린더장치의 가압공기원과 공통의 가압공기원에 의해 작동하는 잠금해제 에어기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

고정부재는, 예를 들어, 피스톤 로드의 외위를 둘러싸는 테두리형상으로 할 수 있다.

고정부재를 테두리형상으로 하는 상태에서는, 그 테두리부재를, 브레이크부재를 지지한 서로 대향하는 한 쌍의 브레이크부재 지지바와, 이 한 쌍의 브레이크부재 지지바에 직교하여 서로 대향하는, 잠금해제 에어기구를 갖는 한 쌍의 에어기구 지지바로부터 구성할 수 있다.

잠금해제 에어기구에는, 구체적으로는, 브레이크부재에서 분리되는 출력부재와, 이 출력부재를 상기 브레이크부재에 맞물리게 하여 피스톤 로드와의 비접촉위치로 유지하는 압력실을 설치하고, 그 압력실을, 에어실린더장치의 가압공기원에 접속하는 것이 실제적이다.

출력부재와 브레이크부재의 사이에는, 그 출력부재의 이동량을 축소하여 상기 브레이크부재로 전달하는 배력기구를 개재시키는 것이 바람직하다.

이 배력기구는, 예를 들어, 브레이크부재의 진퇴방향과 교차하는 방향으로 이동이 가능하도록 지지된 상기 출력부재와, 상기 브레이크부재에 형성한 상기 출력부재의 진퇴방향에 대해 경사한 피압압면과, 이 피압압면에 맞물리는 상기 출력부재에 형성한 착력부와, 에 의해 구성할 수 있다.

또, 본 발명은, 에어실린더장치에 따라붙는 에어실린더장치의 낙하방지기구의 상태에서는, 테두리부재; 이 테두리부재에, 그 테두리부재의 중심을 향해 이동가능하도록 지지한 복수의 브레이크부재; 이들 브레이크부재를 테두리부재의 중심방향을 향해 이동을 밀어붙이는 바이어스부재; 및 이 바이어스부재의 밀어붙이는 힘에 저항하여, 브레이크부재를 테두리부재의 중심에서 이간하는 방향으로 이동시키는 가압공기원에 의해 작동하는 잠금해제 에어기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 에어실린더장치의 실린더 본체와 피스톤 로드 자체에 변화를 주지 않고, 가압공기의 공급계통에 이상이 발생했을 때에 피스톤 로드의 낙하를 방지할 수 있는 낙하방지기구를 얻을 수 있다. 따라서, 기존의 에어실린더장치에도, 이른바 부록으로 비교적 간단하게 설치할 수 있는 유용한 낙하방지기구를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치의 외관예를 도시하는 정면도,
도 2는 동측면도,
도 3은 본 발명에 의한 낙하방지기구단체의 사시도,
도 4는 도 3의 IV-IV선(평면)을 따르는 단면도,
도 5는 도 3의 낙하방지기구의 단형의 테두리부재 중, 서로 대향하는 한 쌍의 에어기구 지지바의 분해사시도, 및
도 6은 같은 한 쌍의 에어기구 지지바를 반대방향에서 본 분해사시도이다.

도 1, 도 2는, 본 발명에 의한 낙하방지기구(10)를 갖춘 에어실린더장치(20)의 외관예를 도시하고 있다. 에어실린더장치(20)는, 축선을 상하방향을 향한 에어실린더 본체(21)와, 이 에어실린더 본체(21)에 승강이 가능하도록 지지된 피스톤 로드(22)를 갖추고 있다. 모식적으로 도시하는 바와 같이, 피스톤 로드(22)는, 에어실린더 본체(21)내로 미끄러지기 쉽게 끼운 피스톤(23)에 결합되어 있으며, 피스톤(23)(및 실부재 혹은 롤링다이어프램)에 의해 상하로 구획된 실린더압력실(P1)과 (P2)에, 압축공기원(31), 레귤레이터(32), 절환밸브(33) 및 에어 유로(34, 35)를 거쳐, 가압공기가 선택적(택일적)으로 급배된다.

에어실린더장치(20)를 지지한 지지대(24)는, 저벽(24a)과 상벽(24b)과 접속벽(24c)을 갖는 ㄷ자형을 이루고 있으며, 에어실린더 본체(21)는 상벽(24b)상에 고정되며, 피스톤 로드(22)는, 상벽(24b)으로부터 아래쪽으로 늘어나 있다. 피스톤 로드(22)의 하단에는, 가동워크(W1)가 마련되어 있으며, 피스톤 로드(22)와 함께 가동워크(W1)가 승강하는 것으로, 저벽(24a)상의 고정워크(W2)와의 사이에서 어떠한 작업을 한다.

낙하방지기구(10)는, 에어실린더장치(20)에 대한 가압공기의 공급이 어떠한 원인으로 멈췄을 때에, 피스톤 로드(22)의 에어실린더 본체(21)(상벽(24b))로부터의 낙하를 막는 것으로, 지지대(24)의 상벽(24b)의 하면에 고정되어 있다. 도 3 내지 도 6은, 이 낙하방지기구(10)의 한 실시형태를 도시하고 있다. 낙하방지기구(10)는, 피스톤 로드(22)를 삽입하여 상벽(24b)에 고정되는 테두리부재(고정부재)(11)와, 테두리부재(11)에 대해 가동으로 피스톤 로드(22)에 대해 접리하는 브레이크부재(12)와, 이 브레이크부재(12)를 피스톤 로드(22)측으로 밀어붙이는 압축코일스프링(바이어스수단)(13)과, 압축코일스프링(13)의 밀어붙이는 힘에 저항하여 브레이크부재(12)를 피스톤 로드(22)로부터의 이간위치(언록위치)로 유지하는 잠금해제 에어기구(14)를 갖추고 있다.

이 실시형태의 피스톤 로드(22)는, 단형단면을 하고 있으며, 테두리부재(11)는, 피스톤 로드(22)의 단형단면에 대응시켜, 그 피스톤 로드(22)를 둘러싸는 단형을 하고 있다. 단형의 테두리부재(11)는, 서로 직교하는 대향하는 이변을 각각 한 쌍의 브레이크 지지바(11A)와, 한 쌍의 에어기구 지지바(11b)로 하고 있다.

한 쌍의 브레이크부재 지지바(11A)는 동일구조이다. 브레이크부재 지지바(11A)에는, 브레이크부재 지지바(11A)의 길이방향과 직교하는 리니어 볼 베어링(11c)이 심어져 있으며, 이 리니어 볼 베어링(11c)의 직진부재(11c')에, 브레이크부재(12)가 고정나사(12a)로 고정되어 있다. 또, 브레이크부재 지지바(11A)에는, 한 쌍의 리니어 볼 베어링(11c)의 사이에 위치시켜, 스프링지지공(11bd)이 구멍을 만들고 있으며, 이 스프링지지공(11d)에 삽입한 압축코일스프링(13)이, 스프링 지지공(11d)으로 융합한 스프링조절나사(11e)와 브레이크부재(12)와의 사이에 지지되어 있다.

한 쌍의 에어기구 지지바(11B)도 동일구조이며, 한 쌍의 분할기판(11f, 11g)과, 한 쌍의 분할기판(11f, 11g) 중, 안쪽에 위치하는 분할기판(11g)에 나사고정한 스토퍼 플레이트(11h)를 갖고 있다. 스토퍼 플레이트(11h)는, 압축코일스프링(13)에 의한 브레이크부재(12)의 돌출단을 규제한다. 한 쌍의 브레이크부재(12)는, 스토퍼 플레이트(11h)에 당접하는 앞의 위치에서, 피스톤 로드(22)에 당접하여, 피스톤 로드(22)를 낙하방지기구(10)에 고정한다. 압축코일스프링(13)의 힘은, 피스톤 로드(22)의 낙하를 방지하기에 충분한 힘으로 설정되어 있다.

에어기구 지지바(11B)의 분할기판(11f)과 (11g)의 사이에는, 하나의 브레이크부재(12)의 양단부에 한 쌍이 작용하도록 잠금해제 에어기구(14)가 지지되어 있다. 각 잠금해제 에어기구(14)는, 분할기판(11f)과 (11g)에 협착된 다이어프램(14b), 이 다이어프램(14b)에 결합부재(14c)를 거쳐 결합된 출력로드(출력부재)(14d), 및 출력로드(14d)를 브레이크부재(12)측으로 밀어 이동시키는 압축스프링(14e)을 갖추고 있으며, 분할기판 (11f)와 (11g)에는, 다이어프램(14b)에 의해 경계가 나누어지는 대기개방실(11i)과 압력실(11j)이 형성되어 있다.

출력로드(14d)는, 분할기판(11g)에 형성한 관통공(11k)을 통해 테두리부재(11)의 내부에 돌출하고 있으며, 그 선단에, 구상착력부(14d')가 형성되어 있다. 브레이크부재(12)에는, 이 구상착력부(14d')에 당접하는, 출력로드(14d)의 진퇴방향에 대해 경사한 피압압면(12b)이 형성되어 있으며, 출력로드(14d)가 압축코일스프링(13)의 힘에 저항하여 브레이크부재(12)(피압압면(12b)) 방향으로 진출하면, 브레이크부재(12)가 후진한다. 피압압면(12b)의 사면은, 출력로드(14d)가 단위이동량(1) 이동할 때, 그 단위이동량보다 적은 이동량(예를 들어 0.2~0.5)만, 브레이크부재(12)를 출력로드(14d)와 직교하는 방향으로 이동시키는 배력기구를 구성한다. 이 배력기구에 의해, 압력실(11j)에 공급되는 가압공기압력을 배력하여 브레이크부재(12)로 전달할 수 있다.

분할기판(11f)에는, 압력실(11j)로 연통하는 에어공급공((11m)과 (11n))이 형성되어 있으며, 이 에어공급공(11m)은, 레귤레이터(32)와 절환밸브(33)의 사이에 있어서, 에어 유로(36)를 거쳐 압축공기원(31)에 접속되어 있다. 에어 공급로(11m, 11n)는, 관통공으로써 형성하고, 그 단부(일단부)를 폐색부재에서 폐색하는 것으로 형성되어 있다.

출력로드(14d)는, 에어 유로(36), 에어공급공(11m, 11n)을 거쳐 압력실(11j)에 압축공기원(31)의 가압공기가 공급되어 있는 상태에서는, 압축스프링(14e)의 힘에 저항하여 브레이크부재(12) 방향으로 돌출하고, 구상착력부(14d')에 의해 피압압면(12b)을 눌러 브레이크부재(12)를 후퇴시킨다. 즉, 브레이크부재(12)를, 피스톤 로드(22)와의 비접촉위치로 유지한다. 압축스프링(14e)은, 압력실(11j)에 대한 가압공기의 공급이 멈춘 상태에서, 출력 로드(14d)를 브레이크부재(12)와의 비접촉위치로 후퇴시킨다.

분할기판(11f)과 (11g)은, 고정나사(11p)를 거쳐 고정되며, 고정된 분할기판(11f)과 (11g)(에어기구 지지바(11B))과 브레이크부재 지지바(11A)는, 고정나사(11q)를 거쳐 고정되어, 단형의 테두리부재(11)가 완성된다. 이 테두리부재(11)가, 브레이크부재 지지바(11A)와 에어기구 지지바(11B)의 사이에 형성한 볼트삽입공(11X)(도 3, 도 4)을 거쳐, 지지대(24)의 상벽(24b)의 하면에 고정된다.

상기 구성의 본 장치는, 다음과 같이 작동한다. 압축공기원(31), 레귤레이터(32)가 정상인 압력의 가압공기를 공급하고 있는 상태에서는, 그 가압공기는, 에어 유로(36) 및 에어공급공(11m, 11n)을 거쳐, 각 잠금해제 에어기구(14)의 압력실(11j)에 공급되어 있다. 상술한 바와 같이, 잠금해제 에어기구(14)는 하나의 브레이크부재(12)에 대해 한 쌍이 설치되어 있으며, 각 압력실(11j)에 공급된 가압공기의 힘에 의해, 출력로드(14d)의 구상착력부(14d')가 브레이크부재(12)의 양단의 피압압면(12b)에 작용하여, 압축코일스프링(13)의 힘에 저항하여 브레이크부재(12)를 후퇴시키는 위치(피스톤 로드(22)와의 비접촉위치)로 유지한다. 따라서, 에어실린더장치(20)의 동작에 어떠한 영향을 주지 않고, 절환밸브(33)의 포트(33a, 33b, 33c)를 에어 유로(34)와 (35)에 선택접속하는 것에 의해, 에어실린더 본체의 실린더 압력실(P1, P2)에 가압공기를 선택공급하여, 피스톤로드(22)(가동워크(W1))의 상승, 정지, 하강을 자유롭게 할 수 있다.

이에 대해, 어떠한 원인에서, 압축공기원(31), 레귤레이터(32)로부터의 가압공기가 멈추면(압력이 정상치보다 하강하면), 에어공급공(11m, 11n)으로부터 압력실(11j)에 대해 공급되어 있던 공기압력이 마찬가지로 하강한다. 그러면, 브레이크부재(12)를 피스톤 로드(22)와의 비접촉위치로 유지하고 있던 힘을 잃고, 한 쌍의 브레이크부재(12)가 압축코일스프링(13)의 힘에 의해, 피스톤 로드(22)를 협착하여, 피스톤 로드(22)(가동워크(W1))의 낙하를 방지한다. 출력로드(14d)는, 압축스프링(14e)의 힘에 의해 후퇴한다. 따라서, 가동워크(W1)가 고정워크(W2) 위로 낙하하는 것으로 생기는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

이상의 실시형태에서는, 피스톤 로드(22)에 접리하는 브레이크부재(12)를 한 쌍으로 하고, 이들을 단형의 테두리부재(11)로 지지했지만, 브레이크부재(12)의 수는 늘리는 것이 가능하며, 이들 브레이크부재(12)를 지지하는 고정부재도 테두리형상일 필요는 없다. 또, 본 발명은, 에어실린더장치(20)의 구체적 구조, 그 지지상태, 혹은 가동워크(W1)의 형태와 다르게, 적용할 수 있다. 특히, 본 실시형태의 낙하방지기구(10)는, 기존의 에어실린더장치(20)에 이른바 부록으로 적용할 수 있다는 유용성이 있다.

본 발명의 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치는, 기존의 에어실린더장치에도, 이른바 부록으로 비교적 간단하게 설치할 수 있으며, 염가인 낙하방지기구로써 널리 이용할 수 있다.

10: 낙하방지기구
11: 테두리부재(고정부재)
11A: 브레이크부재 지지바
11B: 에어기구 지지바
11c: 리니어 볼 베어링
11c': 직진부재
11d: 스프링지지공
11e: 스프링조절나사
11f 11g: 분할기판
11h: 스토퍼 플레이트
11i: 대기개방실
11j: 압력실
11k: 관통공
11m 11n: 에어공급공
12: 브레이크부재
12a: 고정나사
12b: 피압압면
13: 압축코일스프링(바이어스부재)
14: 잠금해제 에어기구
14b: 다이어프램
14c: 결합부재
14d: 출력로드(출력부재)
14d': 구상착력부
14e: 압축스프링
20: 에어실린더장치
21: 에어실린더 본체
22: 피스톤 로드
23: 피스톤
P1 P2: 실린더 압력실
24: 지지대
24a: 저벽
24b: 상벽
24c: 접속벽
31: 압축공기원
32: 레귤레이터
33: 절환밸브
34 35 36: 에어 유로

Claims

실린더 본체와, 그 실린더 본체로의 가압공기의 급배에 의해 진퇴 이동하는 피스톤 로드를 갖는 에어실린더장치에 있어서,
실린더 본체에 대해 부동의 고정부재;
이 고정부재에 상기 피스톤 로드에 대해 접리이동이 가능하도록 지지한 복수의 브레이크부재;
이들 브레이크부재를 피스톤 로드로 밀어붙여 고정부재에 그 피스톤 로드를 잠그는 바이어스부재; 및
이 바이어스부재의 밀어붙이는 힘에 저항하여, 브레이크부재를 피스톤 로드와의 비접촉위치로 유지하는, 상기 에어실린더장치의 가압공기원과 공통의 가압공기원에 의해 작동하는 잠금해제 에어기구를 갖는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
제 1항에 있어서, 상기 고정부재는, 피스톤 로드의 외 위를 둘러싸는 테두리형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
제 2항에 있어서, 상기 테두리형상의 고정부재는, 상기 브레이크부재를 지지한 서로 대향하는 한 쌍의 브레이크부재 지지바와, 이 한 쌍의 브레이크부재 지지바에 직교하여 서로 대향하는, 상기 잠금해제 에어기구를 갖는 한 쌍의 에어기구 지지바를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잠금해제 에어기구는, 상기 브레이크부재에서 분리되는 출력부재와, 이 출력부재를 상기 브레이크부재에 맞물리게 하여 피스톤 로드와의 비접촉위치로 유지하는 압력실을 갖으며, 그 압력실이, 상기 에어실린더장치와 공통의 가압공기원에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
제 4항에 있어서, 상기 출력부재와 브레이크부재의 사이에는, 그 출력부재의 이동량을 축소하여 상기 브레이크부재로 전달하는 배력기구가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
제 5항에 있어서, 상기 배력기구는, 브레이크부재의 진퇴방향과 교차하는 방향으로 이동가능하도록 지지된 상기 출력부재와, 상기 브레이크부재에 형성한 상기 출력부재의 진퇴방향에 대해 경사한 피압압면과, 이 피압압면에 맞물리는 상기 출력부재에 형성한 착력부와, 를 갖는 것을 특징으로 하는 낙하방지기구를 갖춘 에어실린더장치.
테두리부재;
이 테두리부재에, 그 테두리부재의 중심을 향해 이동가능하도록 지지한 복수의 브레이크부재;
이들 브레이크부재를 테두리부재의 중심방향을 향해 밀어 이동시키는 바이어스부재; 및
이 바이어스부재의 밀어 이동시키는 힘에 저항하여, 브레이크부재를 테두리부재의 중심에서 이간하는 방향으로 이동시키는 가압공기원에 의해 작동하는 잠금해제 에어기구를 갖는 것을 특징으로 하는 에어실린더장치의 낙하방지기구.