KR20150082627A

KR20150082627A - 유체압 실린더

Info

Publication number: KR20150082627A
Application number: KR1020157015679A
Authority: KR
Inventors: 유지 타카쿠와
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2015-07-15
Also published as: CN104870833A; US10041514B2; JP6119055B2; US20150285277A1; JPWO2014097441A1; WO2014097441A1; CN104870833B; DE112012007092T5; KR101761760B1

Abstract

본 발명은 유체압 실린더에 관한 것이며, 이러한 유체압 실린더(10)에서는, 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)를 가진 실린더 튜브(12)의 내부에, 피스톤(18)의 양측 끝면과 대면하는 제1 및 제2 실린더 챔버(36, 38)가 형성되고, 상기 피스톤(18)의 일측 끝면측에 연결된 제1 피스톤 로드(20)가, 상기 피스톤(18)의 타측 끝면측에 연결된 제2 피스톤 로드(22)에 비하여 직경이 크게 형성된다. 따라서, 피스톤(18)의 타측 끝면에 형성되는 제2 압력 받이면(18b)의 제2 압력 받이 면적(S2)이 일측 끝면에 형성되는 제1 압력 받이면(18a)의 제1 압력 받이 면적(S1)에 비하여 커진다. 그리고, 제1 실린더 챔버(36)의 압력 유체를 제2 실린더 챔버(38)로 공급함으로써, 제1 압력 받이 면적(S1)과 제2 압력 받이 면적의 면적차에 의하여 피스톤(18)이 상기 제1 실린더 챔버(36)측으로 이동한다.

Description

유체압 실린더{FLUID PRESSURE CYLINDER}

본 발명은, 압력 유체의 공급 작용하에 피스톤을 축선 방향을 따라 변위시키는 유체압 실린더에 관한 것이다.

종래부터, 워크피스 등의 운반 수송 수단으로서, 예를 들면, 압력 유체의 공급 작용하에 변위하는 피스톤을 가진 유체압 실린더가 이용되고 있다.

이와 같은 유체압 실린더에서는, 최근, 에너지 절약화의 관점에서 사용되는 압력 유체의 소비량을 저감하고자 하는 요청이 있다. 이와 같은 요청에 대응하기 위하여, 예를 들면, 일본공개특허 특개평8-42511호 공보에 개시된 유체압 실린더에서는, 압력 유체를 공급하는 공급부와 2개의 실린더 챔버가 절환 밸브를 통하여 접속되고, 피스톤을 일방향으로 변위시키는 경우에는, 절환 밸브의 절환 작용하에 일측의 실린더 챔버에 압력 유체 공급원으로부터 소망하는 압력으로 압력 유체를 공급함으로써 상기 피스톤을 변위시키고, 그것에 수반하여, 피스톤 로드를 실린더 바디의 내부에 수납되도록 변위시킨다.

한편, 피스톤을 타방향으로 변위시키는 경우에는, 절환 밸브를 절환함으로써 상기 일측의 실린더 챔버의 압력 유체를 타측의 실린더 챔버로 공급하고, 일측의 실린더 챔버와 대면하는 피스톤의 일측 끝면에 대하여 압력 받이 면적이 큰 상기 피스톤의 타측 끝면을 통하여 피스톤이 타방향으로 밀어 눌려져 변위한다. 이와 같이, 통상, 외부로 배기되고 있는 압력 유체를 이용하여 피스톤을 타방향으로 변위시킴으로써, 상기 압력 유체의 소비량을 저감하고 있다.

상술한 바와 같은 유체압 실린더에서는, 피스톤 로드를 실린더 바디의 내부에 수납시키는 인장시에 압력 유체의 공급 작용하에 피스톤 및 피스톤 로드를 작동시키고, 반대로, 상기 피스톤 로드를 상기 실린더 바디로부터 돌출시키는 압축시에는 일측의 실린더 챔버로부터 배기된 압력 유체를 이용하여 피스톤 및 피스톤 로드를 작동시키고 있다. 그러나, 예를 들면, 유체압 실린더에서 워크피스 등을 운반 수송하는 경우에는, 피스톤 로드의 압축 동작에 의하여 실린더 튜브로부터 이격시키는 방향으로 운반 수송시키는 일이 있다. 이와 같은 경우, 밀어 누르는 쪽으로 피스톤을 변위시킬 때의 압력 유체의 압력은, 배기된 압력 유체이기 때문에, 상기 워크피스를 피스톤 로드로 밀어내기 위한 충분한 추력을 얻을 수 없다. 따라서, 이러한 유체압 실린더에서는, 압력 유체의 소비량을 저감하는 것은 가능하지만, 워크피스 등을 소망하는 추력에 의하여 변위시키는 것이 곤란하다.

본 발명의 일반적인 목적은, 피스톤을 변위시키기 위한 압력 유체의 소비량을 저감하여 에너지 절약화를 도모하면서, 상기 피스톤을 소망하는 추력으로 확실하고 높은 정밀도로 변위시키는 것이 가능한 유체압 실린더를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 압력 유체가 공급되는 한 쌍의 포트와, 상기 포트로부터 상기 압력 유체가 도입되는 한 쌍의 실린더 챔버을 가진 실린더 본체와,

상기 실린더 챔버의 내부에 축 방향을 따라 자유로이 변위 가능하게 설치되는 피스톤과,

상기 피스톤의 일측 끝면측에 연결되는 제1 로드와, 상기 피스톤의 타측 끝면측에 연결되는 제2 로드를 가지며, 상기 실린더 본체에 자유로이 변위 가능하게 지지되는 피스톤 로드를 구비하며,

상기 피스톤의 일측 끝면에 형성되며, 일측의 실린더 챔버와 대면하는 제1 압력 받이면과, 상기 피스톤의 타측 끝면에 형성되고, 타측의 실린더 챔버와 대면하며 상기 제1 압력 받이면에 비하여 면적이 큰 제2 압력 받이면을 구비하고, 상기 일측의 실린더 챔버에 압력 유체가 공급됨으로써 상기 피스톤 및 상기 제2 로드가 일측으로 변위하며, 상기 일측의 실린더 챔버의 압력 유체가 상기 타측의 실린더 챔버로 공급됨으로써 상기 피스톤 및 상기 제1 로드가 타측으로 변위하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 유체압 실린더를 구성하는 피스톤에 있어서, 실린더 본체의 일측의 실린더 챔버와 대면하고, 상기 압력 유체의 압력이 부여되는 제1 압력 받이면과, 타측의 실린더 챔버와 대면하고, 상기 제1 압력 받이면에 비하여 면적이 크게 형성되는 제2 압력 받이면을 구비하며, 일측의 실린더 챔버에 압력 유체를 공급함으로써, 제1 압력 받이면을 상기 피스톤 및 제2 로드를 일측을 향하여 변위시키고, 한편, 일측의 실린더 챔버의 압력 유체를 타측의 실린더 챔버로 공급함으로써, 상기 피스톤 및 제1 로드를 타측으로 변위시킨다.

따라서, 피스톤을 타측으로 복귀시킬 때, 압력 유체는 면적이 크게 형성된 제2 압력 받이면을 통하여 상기 피스톤을 밀어 누름으로써, 상기 피스톤 및 제1 로드를 확실하게 상기 타측을 향하여 변위시킬 수 있다.

그 결과, 피스톤을 일측으로 변위시키는 경우에는, 압력 유체 공급원으로부터 공급되는 압력 유체에 의하여 소망하는 추력으로 변위시키는 것이 가능하며, 상기 피스톤을 타측으로 복귀시키는 경우에는, 타측의 실린더 챔버에 새로이 압력 유체를 공급하는 경우와 비교하여 상기 압력 유체의 소비량을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

상기의 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시 형태의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 유체압 실린더의 전체 단면도이다.
도 2는, 도 1의 유체압 실린더에 있어서 피스톤이 제1 엔드 커버측으로 변위하여 맞닿아 접한 초기 위치에 있는 상태를 나타낸 전체 단면도이다.
도 3은, 도 1의 유체압 실린더에 있어서 피스톤이 제2 엔드 커버측으로 변위하여 맞닿아 접한 변위 종단 위치에 있는 상태를 나타낸 전체 단면도이다.
도 4는, 도 1의 유체압 실린더, 상기 유체압 실린더에 대한 압력 유체의 공급 상태를 절환하는 절환 기구를 포함한 회로도이다.

이러한 유체압 실린더(10)는, 도 1 내지 도 3과 같이, 통 형상으로 형성된 실린더 튜브(12)와, 상기 실린더 튜브(12)의 양단부에 장착되는 제1 및 제2 엔드 커버(14, 16)와, 상기 실린더 튜브(12)의 내부에 자유로이 변위 가능하게 설치되는 피스톤(18)과, 상기 피스톤(18)의 중심에 연결되는 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)를 포함한다. 그리고, 이러한 유체압 실린더(10)는, 피스톤(18)의 양측 끝면에 각각 한 쌍의 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)가 연결된 양 로드 방식이다.

이러한 실린더 튜브(12)는, 예를 들면, 단면이 대략 직사각 형상으로 형성되고, 그 내부에는 단면이 원 형상의 실린더 홀(24)이 축 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 관통되어 있다. 그리고, 실린더 홀(24)은, 실린더 튜브(12)의 축 방향을 따라 동일 단면 형상으로 형성된다.

또한, 실린더 튜브(12)의 외주측에는, 그 일단부 및 타단부 근방의 위치에 각각 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)가 개방되어 있다. 그리고, 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)에는, 도 4와 같이 배관(30a, 30b)이 각각 접속됨과 동시에, 상기 배관(30a, 30b)을 통하여 압력 유체의 공급 상태를 절환하는 절환 기구(32, 후술할 것임)가 접속된다.

제1 및 제2 엔드 커버(14, 16)는, 각각 실린더 튜브(12)의 일단부 및 타단부에 있어서 실린더 홀(24)의 내부에 장착되고, 반경 외측 방향으로 직경 확장된 부위가 실린더 홀(24)의 단차부에 각각 결합된 후, 멈춤 링(34)을 상기 실린더 홀(24)의 내주면에 결합시킴으로써, 상기 제1 및 제2 엔드 커버(14, 16)가 각각 실린더 홀(24)에 대하여 고정된다. 그리고, 실린더 튜브(12)에 있어서, 제1 엔드 커버(14)와 피스톤(18) 사이에 제1 실린더 챔버(36)가 형성되어 공급 포트(26)와 연통하고, 제2 엔드 커버(16)와 상기 피스톤(18) 사이에 제2 실린더 챔버(38)가 형성되어 배기 포트(28)와 연통하고 있다.

또한, 제1 및 제2 엔드 커버(14, 16)의 중앙부에는, 각각 축 방향을 따라 관통된 제1 및 제2 로드(40, 42)가 형성되고, 상기 제1 및 제2 로드홀(40, 42)의 내주면에는, 부시(44) 및 로드 패킹(46)이 각각 장착된다. 그리고, 제1 및 제2 로드홀(40, 42)에는, 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)가 각각 삽입 관통되고, 부시(44)에 의하여 각각 축 방향을 따라 자유로이 변위 가능하게 지지됨과 동시에, 로드 패킹(46)이 슬라이딩하여 접함으로써 상기 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)와 제1 및 제2 엔드 커버(14, 16) 사이를 통한 압력 유체의 누출이 각각 방지된다.

피스톤(18)은, 예를 들면, 소정 두께를 가진 원반 형상으로 형성되고, 그 외주면에는 링 형상 홈을 통하여 피스톤 패킹(48)이 장착된다. 그리고, 피스톤 패킹(48)이 실린더 홀(24)의 내주면에 슬라이딩하여 접함으로써, 상기 피스톤(18)과 실린더 튜브(12) 사이를 통한 압력 유체의 누출이 방지된다.

또한, 피스톤(18)의 중앙부에는, 축 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 관통된 관통홀(50)이 형성되고, 제2 피스톤 로드(22)의 후술할 소 직경부(58)가 삽입 관통됨과 동시에, 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향)이 되는 일측 끝면에는 제1 피스톤 로드(20)가 결합되는 제1 단차부(52)가 함몰되어 형성된다. 그리고, 제1 단차부(52)는, 관통홀(50)에 비하여 직경이 확장되어 형성된다.

한편, 제2 엔드 커버(16)측(화살표 B 방향)이 되는 피스톤(18)의 타측 끝면에는, 관통홀(50)에 비하여 직경이 확장되고, 소정 깊이로 함몰된 제2 단차부(54)가 형성되며, 제2 피스톤 로드(22)가 결합된다.

제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)는, 각각 일직선상에 형성된 축으로 이루어지며, 피스톤(18)을 사이에 두고 지지하는 동축상에 연결되며, 상기 제1 피스톤 로드(20, 제1 로드)가 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향), 상기 제2 피스톤 로드(22, 제2 로드)가 제2 엔드 커버(16)측(화살표 B 방향)이 되도록 형성된다.

제1 피스톤 로드(20)는, 축 방향을 따라 대략 동일한 직경으로 형성되고, 그 일단부가 제1 엔드 커버(14)의 제1 로드 홀(40)에 삽입 관통됨으로써 자유로이 변위 가능하게 지지되며, 타단부에는, 제2 피스톤 로드(22)의 나사부(62)가 나사 결합되는 나사홀(56)이 개방되고, 피스톤(18)의 제1 단차부(52)에 삽입되어 결합된다.

제2 피스톤 로드(22)는, 그 일단부에 형성되어 피스톤(18)의 관통홀(50)에 삽입 관통되는 소 직경부(58)와, 타단부측에 형성되어 상기 소 직경부(58)에 대하여 큰 직경으로 형성된 대 직경부(60)로 이루어지며, 상기 소 직경부(58)에 있어서 선단 부근의 외주면에 나사가 새겨져 접하게 된 나사부(62)를 가진다. 그리고, 피스톤(18)의 관통홀(50)에 삽입 관통된 상태에서, 제1 피스톤 로드(20)의 나사홀(56)에 나사부(62)가 나사 결합됨으로써, 피스톤(18)을 사이에 두고 지지하여 제1 피스톤 로드(20)와 제2 피스톤 로드(22)가 상호 연결된다. 이때, 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)는, 제1 및 제2 단차부(52, 54)를 통하여 피스톤(18)에 결합되어 있기 때문에, 상호 동축상에 유지된 상태에서 일체적으로 연결된다.

또한, 제2 피스톤 로드(22)의 대 직경부(60)는, 그 일단부가 피스톤(18)의 제2 단차부(54)에 결합됨과 동시에 타단부가 제2 엔드 커버(16)의 제2 로드 홀(42)에 삽입 관통됨으로써 축 방향을 따라 자유로이 변위 가능하게 지지된다.

그리고, 제1 피스톤 로드(20)의 직경(d1)은, 제2 피스톤 로드(22)에 있어서 대 직경부(60)의 직경(d2)에 비하여 크게 형성된다(d1>d2). 그리고, 제1 실린더 챔버(36)와 대면하는 피스톤(18)의 일측 끝면에는 제1 압력 받이면(18a)이 형성되며, 제2 실린더 챔버(38)와 대면하는 상기 피스톤(18)의 타측 끝면에는 제2 압력 받이면(18b)이 형성된다. 이러한 제2 압력 받이면(18b)의 제2 압력 받이 면적(S2)이 제1 압력 받이면(18a)의 제1 압력 받이 면적(S1)에 비하여 크게 형성된다(S1<S2).

즉, 제1 피스톤 로드(20)의 직경(d1)이, 제2 피스톤 로드(22)에 있어서 대 직경부(60)의 직경(d2)에 비하여 크게 설정되어 있으므로, 피스톤(18)의 직경(D)과의 차이만큼에 기반한 제1 및 제2 압력 받이 면적(S1, S2)은, 상기 제2 압력 받이 면적(S2)이 상기 제1 압력 받이 면적(S1)에 비하여 커지게 된다(D-d1<D-d2).

다음으로, 유체압 실린더(10)의 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)에 접속되는 절환 기구(32)에 관하여 도 4를 참조하면서 설명할 것이다.

이러한 절환 기구(32)는, 예를 들면, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 제어신호에 기반하여 유체압 실린더(10)의 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)로의 압력 유체의 공급 상태를 절환 가능한 5 포트 솔레노이드 밸브(64)로 이루어지고, 압력 유체 공급원(66)에 대하여 공급 배관(68)을 통하여 접속되는 제1 포트(70)와, 실린더 튜브(12)의 배기 포트(28)에 접속되는 제2 포트(72)와, 외부로 연통이 차단된 제3 포트(74)와, 상기 실린더 튜브(12)의 공급 포트(26)에 배관(30a)을 통하여 접속되는 제4 포트(76)와, 외부와 연통한 대기 개방 상태인 제5 포트(78)를 가진다. 그리고, 절환 기구(32)에 대하여 제어 신호가 출력되지 않은 오프 상태에서는, 제1 포트(70)와 제3 포트(74)가 접속됨으로써, 압력 유체 공급원(66)으로부터 압력 유체가 공급 포트(26)로 공급됨과 동시에, 제2 포트(72)와 제5 포트(78)가 접속됨으로써, 배기 포트(28)가 외부와 연통한 대기 개방 상태가 된다.

한편, 도시하지 않은 컨트롤러로부터의 제어신호에 의하여 절환 기구(32)가 온 상태로 절환된 경우에는, 제1 포트(70)와 제3 포트(74)가 접속됨으로써, 압력 유체 공급원(66)으로부터 유체압 실린더(10)로 압력 유체의 공급이 차단되며, 제2 포트(72)와 제4 포트(76)가 접속됨으로써, 공급 포트(26)와 배기 포트(28)가 연통한 상태로 된다. 그리고, 이러한 절환 기구(32)는, 예를 들면, 공급 포트(26) 및 배기 포트(28)의 개방된 실린더 튜브(12)의 상면에 장착된다.

본 발명의 실시 형태에 따른 유체압 실린더(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성되는 것이며, 다음에 그 동작 및 작용 효과에 관하여 설명할 것이다. 그리고, 여기서는, 절환 기구(32)의 절환 작용하에 제1 실린더 챔버(36)의 압력 유체가 제2 실린더 챔버(38)로 압력 유체가 공급되며, 도 2와 같이, 피스톤(18)이 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향)으로 변위하여 맞닿아 접하고, 제2 피스톤 로드(22)가 실린더 튜브(12)의 내부에 수납된 상태를 초기 상태로 하여 설명할 것이다.

이러한 초기 상태에 있어서, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 절환 기구(32)로 제어신호를 입력함으로써, 상기 절환 기구(32)가 절환하고, 제1 포트(70)와 제4 포트(76)가 접속됨으로써 압력 유체 공급원(66)과 공급 포트(26)가 연통함과 동시에, 제2 포트(72)가 제5 포트(78)와 접속되어 외부와 연통한 대기 개방 상태가 된다. 따라서, 공급 포트(26)로부터 제1 실린더 챔버(36)로 압력 유체가 공급되며, 피스톤(18)이 제2 엔드 커버(16)측(화살표 B 방향)을 향하여 밀어 눌려짐으로써 변위하고, 그것에 수반하여, 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)가 일체적으로 변위한다. 한편, 제2 실린더 챔버(38)에 남아있는 압력 유체는, 배기 포트(28), 배관(30b), 제2 포트(72)를 통하여 제5 포트(78)로부터 외부로 배기된다.

그 결과, 제2 피스톤 로드(22)가, 제2 엔드 커버(16)에 대하여 서서히 외측으로 돌출되도록 변위하고, 한편, 제1 피스톤 로드(20)가 제1 엔드 커버(14)를 통하여 서서히 실린더 튜브(12)의 내부에 수납되도록 변위한다. 그리고, 도 3과 같이, 피스톤(18)의 타측 끝면이 제2 엔드 커버(16)에 맞닿아 접함으로써 변위 종단 위치가 되며, 예를 들면, 상기 제2 피스톤 로드(22)의 단부에 연결된 운반 수송 장치에 의하여 워크피스가 소정 위치로 운반 수송된다. 바꿔 말하면, 유체압 실린더(10)의 초기 위치로부터 변위 종단 위치까지 변위함으로써, 제2 피스톤 로드(22)에 의한 밀어 누르는 힘에 의하여 도시하지 않은 워크피스를 상기 유체압 실린더(10)로부터 이격시키는 방향(화살표 B 방향)으로 밀어내도록 운반 수송하는 것이 가능하다.

또한, 제1 피스톤 로드(20)를 이용한 경우에는, 유체압 실린더(10)의 초기 위치로부터 변위 종단 위치까지 변위함으로써, 제1 피스톤 로드(20)에 의한 인장력에 의하여 도시하지 않은 워크피스를 상기 유체압 실린더(10)측(화살표 B 방향)으로 잡아 당기도록 운반 수송하는 것이 가능하다.

다음으로, 피스톤(18)을 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향)을 향하여 변위시키고, 초기 위치로 복귀시키는 경우에는, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 절환기구(32)로 제어신호의 출력을 정지시킴으로써, 상기 절환 기구(32)가 절환되고, 제1 포트(70)와 제3 포트(74)가 접속되며, 압력 유체 공급원(66)으로부터 압력 유체의 공급이 상기 절환 기구(32)에 의하여 차단됨과 동시에, 제2 포트(72)와 제4 포트(76)가 접속되어 연통한다. 따라서, 제1 실린더 챔버(36) 내의 압력 유체가 공급 포트(26), 배관(30a) 및 절환 기구(32)를 통하여 배기 포트(28)로부터 제2 실린더 챔버(38)로 공급된다. 그리고, 이 경우, 제1 실린더 챔버(36)에 남아 있는 압력 유체의 압력과, 제2 실린더 챔버(38)에 공급되는 압력 유체의 압력은 같은 압력이 된다.

그리고, 제1 및 제2 실린더 챔버(36, 38)에 있어서, 압력 유체에 의하여 밀어 눌려지는 피스톤(18)의 압력 받이 면적은, 상기 제2 실린더 챔버(38)측이 되는 제2 압력 받이면(18b)의 제2 압력 받이 면적(S2)이, 상기 제1 실린더 챔버(36)측이 되는 제1 압력 받이면(18a)의 제1 압력 받이 면적(S1)에 비하여 크게 설정되어 있기 때문에, 상기 피스톤(18)을 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향)을 향하여 밀어 누르는 힘이 이겨내고, 그것에 수반하여, 상기 피스톤(18), 제2 피스톤 로드(22)가 상기 제1 엔드 커버(14)측(화살표 A 방향)을 향하여 변위하게 된다. 그리고, 피스톤(18)의 일측 끝면이, 제1 엔드 커버(14)에 맞닿아 접함으로써 초기 위치로 복귀한 상태가 된다(도 2 참조).

이 경우, 피스톤(18)에 부여되는 밀어누르는 힘은, 제1 실린더 챔버(36)로부터 제2 실린더 챔버(38)로 배기된 압력 유체이기 때문에, 상기 피스톤(18)을 변위 종단 위치로 이동시킬 때의 밀어누르는 힘과 비교하여 작은 것이 된다. 따라서, 유체압 실린더(10)에서는, 초기 위치로부터 변위 종단 위치로 피스톤(18)을 변위시킬 때의 밀어누르는 힘(인장력)에 의하여 워크피스를 운반 수송하고, 상기 변위 종단 위치로부터 초기 위치로 복귀시키는 경우에는, 상기 워크피스를 운반 수송하지 않고 배기되는 압력 유체를 이용한 상기 피스톤(18)의 변위만을 행하고 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 압력 유체의 공급 작용하에 피스톤(18)을 변위시키는 유체압 실린더(10)에 있어서, 상기 피스톤(18)을 변위 종단 위치를 향하여 변위시킬 때에 압력 유체가 공급되는 제1 실린더 챔버(36)측의 제1 압력 받이면(18a)의 제1 압력 받이 면적(S1)을, 상기 피스톤(18)을 초기 위치로 복귀시킬 때에 압력 유체가 공급되는 제2 실린더 챔버(38)측의 제2 압력 받이면(18b)의 제2 압력 받이 면적(S2)에 비하여 작게 설정하고 있다(S1<S2). 따라서, 제1 실린더 챔버(36)에 공급되는 압력 유체에 의하여 피스톤(18)을 초기 위치로부터 변위 종단 위치로 변위시킬 때에는, 상기 피스톤(18)이 소망하는 밀어누르는 힘으로 제2 엔드 커버(16)측(화살표 B 방향)을 향하여 밀어 눌려지고, 도시하지 않은 워크피스를 제2 피스톤 로드(22)에 의하여 소정의 밀어누르는 힘으로 상기 제2 엔드 커버(16)로부터 이격시키는 방향(화살표 B 방향)으로 운반 수송할 수 있으며, 한편, 변위 종단 위치로부터 초기 위치로 복귀시킬 때, 상기 제1 실린더 챔버(36)에 공급된 압력 유체를 절환 기구(32)의 절환 작용하에 제2 실린더 챔버(38)로 공급(배기)함으로써, 제1 압력 받이 면적(S1)과 제2 압력 받이 면적(S2)의 면적차(S2-S1)에 의하여 상기 피스톤(18)을 초기 위치로 복귀시키도록 밀어 눌러 변위시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 피스톤(18)을 초기 위치로 복귀시킬 때에, 제1 실린더 챔버(36)에 공급된 압력 유체를 외부로 배기하지 않고, 제2 실린더 챔버(38)로 공급하여 피스톤(18)의 변위에 이용할 수 있다. 그 결과, 피스톤(18)을 변위 종단 위치로부터 초기 위치로 변위시킬 때에, 제2 실린더 챔버(38)에 대하여 새로이 압력 유체를 공급하는 경우와 비교하여, 상기 압력 유체의 소비량을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

바꿔말하면, 피스톤(18)에 있어서, 제1 압력 받이면(18a)의 제1 압력 받이 면적(S1)과, 제2 압력 받이면(18b)의 제2 압력 받이 면적(S2)에 면적차(S1<S2)를 형성함으로써, 상기 제1 및 제2 실린더 챔버(36, 38)에 대하여 동시에 압력 유체가 공급된 경우에, 피스톤(18)을 밀어 누르는 힘에 차이를 형성하는 것이 가능하게 되며, 이러한 차이에 의하여 상기 피스톤(18)을 초기 위치측(화살표 A 방향)으로 변위시킬 수 있다.

또한, 유체압 실린더(10)는, 피스톤(18)의 일측 끝면 및 타측 끝면에 연결된 제1 피스톤 로드(20)와 제2 피스톤 로드(22)를 가진 양 로드 방식이므로, 예를 들면, 도시하지 않은 워크피스를 운반 수송할 때에 유체압 실린더(10)로부터 이격시키는 방향(화살표 B 방향)으로 밀어 누름으로써 운반 수송시키고자 하는 경우에는, 압력 유체 공급원(66)으로부터 압력 유체에 의하여 밀어 누르는 쪽으로 변위하는 제2 피스톤 로드(22)에 의하여 상기 워크피스를 밀어 누름으로써, 소망하는 밀어 누르는 힘(추력)으로 확실하고 높은 정밀도로 운반 수송시킬 수 있다.

한편, 워크피스를 유체압 실린더(10)측(화살표 B 방향)으로 인장함으로써 운반 수송시키고자 하는 경우에는, 압력 유체 공급원(66)으로부터 압력 유체에 의하여 인장측으로 변위하는 제1 피스톤 로드(20)에 의하여 인장함으로써, 소망하는 인장력(추력)으로 확실하고 높은 정밀도로 운반 수송할 수 있다.

즉, 워크피스의 운반 수송 방향에 대응하여 한 쌍의 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22) 중 어느 일측을 적절히 선택함으로써, 복수의 유체압 실린더를 준비하는 일이 없이 소망하는 추력으로 워크피스를 확실하고 높은 정밀도로 운반 수송하는 것이 가능하다.

그리고, 피스톤(18)을 변위 종단 위치로부터 초기 위치로 복귀시킬 때에 필요한 밀어 누르는 힘은, 오로지 상기 피스톤(18)을 초기 위치를 향하여 밀어 눌러 변위시키는 것만큼의 크기가 있다면 좋으며, 워크피스를 운반 수송하기 위하여 상기 변위 종단 위치로 변위시키는 경우에 필요한 밀어 누르는 힘과 비교하여 작더라도 무방하다. 따라서, 제1 실린더 챔버(36)로부터 제2 실린더 챔버(38)로 공급(배기)되는 압력 유체의 압력으로, 상기 피스톤(18)을 초기 위치를 향하여 충분히 변위시키는 것이 가능하다.

그리고 또한, 직경이 다른 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)를 이용하여, 제1 압력 받이 면적(S1)과 제2 압력 받이 면적(S2)의 면적차(S2-S1)를 설정할 수 있기 때문에, 제1 및 제2 피스톤 로드(20, 22)의 직경을 변경함으로써, 초기 위치로부터 변위 종단 위치를 향하여 피스톤(18)이 변위할 때의 변위 속도(추력)와, 상기 변위 종단 위치로부터 상기 초기 위치로 복귀할 때의 피스톤(18)의 변위 속도(추력)을 자유로이 설정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 직경이 다른 별도의 제1 피스톤 로드(20)와 제2 피스톤 로드(22)로 교환함으로써, 피스톤(18)의 변위 속도(추력)을 자유로이 설정 가능하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 유체압 실린더는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이, 다양한 구성을 채택하여 얻을 수 있음은 물론이다.

Claims

압력 유체가 공급되는 한 쌍의 포트(26, 28)와, 상기 포트(26, 28)로부터 상기 압력 유체가 도입되는 한 쌍의 실린더 챔버(36, 38)을 가진 실린더 본체(12)와,
상기 실린더 챔버(36, 38)의 내부에 축 방향을 따라 자유로이 변위 가능하게 설치되는 피스톤(18)과,
상기 피스톤(18)의 일측 끝면측에 연결되는 제1 로드(20)와, 상기 피스톤(18)의 타측 끝면측에 연결되는 제2 로드(22)를 가지며, 상기 실린더 본체(12)에 자유로이 변위 가능하게 지지되는 피스톤 로드를 구비하며,
상기 피스톤(18)의 일측 끝면에 형성되며, 일측의 실린더 챔버(36)와 대면하는 제1 압력 받이면과, 상기 피스톤(18)의 타측 끝면에 형성되고, 타측의 실린더 챔버(38)와 대면하며 상기 제1 압력 받이면에 비하여 면적이 큰 제2 압력 받이면을 구비하고, 상기 일측의 실린더 챔버(36)에 압력 유체가 공급됨으로써 상기 피스톤(18) 및 상기 제2 로드(22)가 일측으로 변위하며, 상기 일측의 실린더 챔버(36)의 압력 유체가 상기 타측의 실린더 챔버(38)로 공급됨으로써 상기 피스톤(18) 및 상기 제1 로드(20)가 타측으로 변위하는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 로드(20)의 직경은, 상기 제2 로드(22)의 직경에 비하여 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 포트(26, 28)에는, 상기 일측의 실린더 챔버(36)와 상기 타측의 실린더 챔버(38)의 연통 상태를 절환하는 절환기구(32)가 접속되는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
청구항 3에 있어서,
상기 절환기구(32)는, 5 포트를 가진 절환 밸브(64)인 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.