KR20160037165A - 유체압 실린더 - Google Patents

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KR20160037165A
KR20160037165A KR1020167001461A KR20167001461A KR20160037165A KR 20160037165 A KR20160037165 A KR 20160037165A KR 1020167001461 A KR1020167001461 A KR 1020167001461A KR 20167001461 A KR20167001461 A KR 20167001461A KR 20160037165 A KR20160037165 A KR 20160037165A
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KR
South Korea
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sensor
hole
cylinder tube
piston rod
pin hole
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Application number
KR1020167001461A
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Inventor
도시오 고바야시
Original Assignee
케이와이비 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

유체압 실린더는, 실린더 튜브와 피스톤 로드와 변위 센서를 구비한다. 실린더 튜브의 저부는, 중심축에 직각 방향으로 형성되는 핀 구멍과, 핀 구멍을 경유하여 관통하는 관통 구멍을 갖는다. 변위 센서는, 관통 구멍 내의 핀 구멍보다 내측에 배치되는 센서 본체와, 센서 본체로부터 연장 설치되는 센서 로드와, 센서 로드와 상대 이동 가능한 환형의 자석을 갖는다. 관통 구멍은, 직경 축소부와, 내주에 암나사가 형성되는 암나사부를 갖는다. 센서 본체는, 암나사부에 나사 설치되는 플러그에 압박되고 직경 축소부에 걸림 지지되어 고정된다.

Description

유체압 실린더 {FLUID PRESSURE CYLINDER}
본 발명은, 유체압 실린더에 관한 것이다.
유체압 실린더는, 통 형상의 실린더 튜브와, 실린더 튜브 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼움 장착되는 피스톤과, 피스톤에 연결되는 피스톤 로드와, 실린더 튜브의 개구 단부에 끼워 맞춤되어 피스톤 로드를 미끄럼 이동 가능하게 축지지하는 실린더 헤드를 구비한다.
유체압 실린더는 또한, 실린더 튜브의 저부에 연결되는 하부 클레비스와, 피스톤 로드의 피스톤과는 반대측의 단부에 연결되는 상부 클레비스를 구비한다. 유체압 실린더는, 하부 클레비스 및 상부 클레비스를 통해 기기에 연결된다.
JP2007-71363A에는, 피스톤 로드와 실린더 튜브의 상대 변위를 검출하는 자왜식 변위 센서를 내장하는 유체압 실린더가 기재되어 있다. 자왜식 변위 센서는, 센서 본체와, 센서 본체로부터 연장 설치되는 센서 로드와, 센서 로드의 외주에 배치되는 환형의 자석으로 구성된다.
센서 본체는, 실린더 튜브의 저부의 외측에 배치된다. 센서 로드는, 일단부가 피스톤 로드에 형성되는 중공부 내에 삽입되고, 타단부가 실린더 튜브의 저부에 마련되는 구멍을 통해 센서 본체에 연결된다. 자석은, 센서 로드의 외주에 면하도록 피스톤 로드의 중공부에 환형으로 배치된다.
상기 종래의 기술에서는, 센서 본체가 실린더 튜브의 저부의 외측에 배치되므로, 하부 클레비스를 갖는 브래킷의 일부를 중공으로 하여 내부에 센서 본체를 수납하고 있다. 따라서, 센서 본체의 길이분만큼 유체압 실린더의 장착 길이가 길어지므로 기기에의 탑재성이 저하된다.
본 발명의 목적은, 변위 센서를 내장하는 유체압 실린더의 탑재성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 바닥이 있는 통 형상의 실린더 튜브와, 실린더 튜브에 삽입되고, 실린더 튜브 내에 미끄럼 접촉하는 피스톤을 삽입측 선단부에 갖는 피스톤 로드와, 피스톤 로드와 실린더 튜브의 상대 변위를 검출하는 변위 센서를 구비하는 유체압 실린더이며, 실린더 튜브의 저부는, 실린더 튜브의 중심축에 직각 방향으로 형성되는 핀 구멍과, 실린더 튜브의 축방향으로 형성되고 핀 구멍을 경유하여 관통하는 관통 구멍을 갖고, 변위 센서는, 관통 구멍 내의 핀 구멍보다 내측에 배치되는 센서 본체와, 피스톤 로드에 축방향으로 형성되는 축 구멍 내에 삽입되고 센서 본체로부터 연장 설치되는 센서 로드와, 센서 로드에 내주가 대향하도록 피스톤 로드에 설치되고 센서 로드와 상대 이동 가능한 환형의 자석을 갖고, 관통 구멍은, 내경이 다른 부분보다 작은 직경 축소부와, 직경 축소부보다 외측에 배치되고 내주에 암나사가 형성되는 암나사부를 갖고, 센서 본체는, 암나사부에 나사 설치되는 플러그에 압박되고 직경 축소부에 걸림 지지되어 고정되는, 유체압 실린더가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체압 실린더를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 유체압 실린더(100)를 도시하는 단면도이다.
유체압 실린더(100)는, 바닥이 있는 통 형상의 실린더 튜브(1)와, 실린더 튜브(1) 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼움 장착되는 피스톤(2)과, 실린더 튜브(1)에의 삽입측 선단부에 피스톤(2)이 연결되는 피스톤 로드(3)와, 실린더 튜브(1)의 개구단부에 끼워 맞춤되어 피스톤 로드(3)를 미끄럼 이동 가능하게 축지지하는 실린더 헤드(4)와, 피스톤 로드(3)와 실린더 튜브(1)의 상대 변위를 검출하는 변위 센서(5)를 구비하는 복동형의 유체압 실린더(100)이다.
실린더 튜브(1)는, 내부에 유체실을 구획 형성하는 중공 형상의 튜브(11)와, 튜브(11)의 저부에 설치되는 보텀부(12)로 구성된다. 유체실은, 피스톤(2)에 의해 보텀부(12)측의 피스톤측실(R1)과 실린더 헤드(4)측의 로드측실(R2)로 구획된다. 피스톤측실(R1)은, 보텀부(12)에 형성되는 급배 포트(13)에 연통되고, 로드측실(R2)은 실린더 헤드(4)에 형성되는 급배 포트(41)에 연통된다.
피스톤측실(R1)에 작동 유체가 공급됨으로써 피스톤(2) 및 피스톤 로드(3)가 도 1의 좌측 방향으로 미끄럼 이동하고, 유체압 실린더(100)는 신장 작동한다. 한편, 로드측실(R2)에 작동 유체가 공급됨으로써 피스톤(2) 및 피스톤 로드(3)가 도 1의 우측 방향으로 미끄럼 이동하고, 유체압 실린더(100)는 수축 작동한다.
실린더 튜브(1)의 보텀부(12)에는, 실린더 튜브(1)의 중심축에 대해 직각 방향으로 관통 형성되는 핀 구멍(14)이 형성된다. 또한, 피스톤 로드(3)의 피스톤(2)과는 반대측의 단부에도, 마찬가지로 피스톤 로드(3)의 중심축에 대해 직각 방향으로 관통 형성되는 핀 구멍(42)이 형성된다. 이들 핀 구멍(14, 42)은, 클레비스로서 기능하고, 유체압 실린더(100)가 탑재되는 기기와의 연결에 사용된다. 유체압 실린더(100)가, 예를 들어 작업 기계의 붐에 연결된 경우에는, 유체압 실린더(100)의 신축 작동에 따라서 붐을 승강시킬 수 있다.
실린더 튜브(1)의 보텀부(12)에는 또한, 보텀부(12)를 축방향으로 외측으로부터 내측까지 핀 구멍(14)을 경유하여 관통하는 관통 구멍(15)이 형성된다. 즉, 관통 구멍(15)은, 도 1의 우측 단부로부터 피스톤측실(R1)까지를 관통하도록 형성되고, 도중에서 핀 구멍(14)과 직교한다. 관통 구멍(15)의 내경은, 핀 구멍(14)의 내경보다 작아지도록 설정된다.
관통 구멍(15)은, 피스톤측실(R1)측로부터 차례로, 내경이 다른 부분보다 작은 직경 축소부(16)와, 후술하는 센서 본체(51)가 보유 지지되는 센서 보유 지지부(17)와, 내주에 암나사가 형성되는 암나사부(18)와, 핀 구멍(14)보다 외측에 배치되고 내주에 암나사가 형성되는 외측 암나사부(19)를 갖는다.
실린더 튜브(1)의 보텀부(12)에는 또한, 일단부가 센서 보유 지지부(17)에 개구되고 타단부가 보텀부(12)의 측면에 개구되는 배선 취출 구멍(20)이 형성된다.
피스톤(2)은 내주에 암나사가 형성되는 원통 형상 부재이며, 피스톤 로드(3)의 삽입측 선단부의 외주에 형성되는 수나사에 대해 피스톤 로드(3)의 선단부측으로부터 나사 설치되어 고정된다. 피스톤 로드(3)에는, 선단부면으로부터 피스톤 로드(3)의 축방향으로 천공되는 축 구멍(31)이 형성된다. 축 구멍(31)의 선단부면으로부터의 깊이는, 피스톤 로드(3)의 스트로크 길이보다 길게 설정된다. 축 구멍(31)의 개구부에는, 내경이 축 구멍(31)보다 큰 직경 확장부(32)가 형성된다.
변위 센서(5)는, 센서 본체(51)와, 센서 본체(51)로부터 연장 설치되는 센서 로드(52)와, 센서 로드(52)의 외주에 배치되는 환형의 자석(53)을 갖는다.
센서 본체(51)는, 관통 구멍(15) 내의 센서 보유 지지부(17)에 배치되고 직경 축소부(16)에 축방향으로 접촉한다. 센서 본체(51)의 후방으로부터 연장되는 배선(54)은, 보텀부(12)의 배선 취출 구멍(20)을 통해 외부로 인출된다.
센서 로드(52)는, 관통 구멍(15)을 빠져나가 피스톤 로드(3)의 축 구멍(31) 내에 삽입된다. 센서 로드(52)의 외경은 축 구멍(31)의 내경보다 작게 설정되고, 센서 로드(52)와 피스톤 로드(3)는 상대 변위 가능하다.
자석(53)은, 피스톤 로드(3)의 직경 확장부(32)에 설치되고, 2개의 환형의 스페이서(55)에 의해 끼움 지지된다. 자석(53) 및 2개의 스페이서(55)는, 직경 확장부(32)에 끼워 맞춤되고, 스냅링(56)에 의해 직경 확장부(32) 내에 고정된다. 자석(53)의 내경은 센서 로드(52)의 외경보다 크게 설정되어, 센서 로드(52)와 피스톤 로드(3)가 상대 변위하는 경우에 있어서의 자석(53)의 마모가 방지된다.
변위 센서(5)는, 센서 본체(51)로부터 센서 로드(52) 내의 자왜선에 여기 펄스를 송출한다. 여기 펄스에 자석(53)의 외부 자장이 작용하면 기계적인 변형 펄스가 발생한다. 변위 센서(5)는, 여기 펄스를 송출하고 나서 변형 펄스가 되돌아 올 때까지의 시간에 기초하여, 센서 본체(51)와 자석(53)의 거리를 연산한다. 이에 의해, 변위 센서(5)는 피스톤 로드(3)와 실린더 튜브(1)의 상대 위치, 즉, 유체압 실린더(100)의 스트로크량을 검출한다.
관통 구멍(15) 내의 센서 보유 지지부(17)에 있어서의 센서 본체(51)보다 외측에는, 원통 형상의 컬러(6)가 설치된다. 컬러(6)는, 배선 취출 구멍(20)에 대응하는 위치에 배선을 삽입 관통시키는 구멍(도시하지 않음)을 갖는다.
관통 구멍(15)의 암나사부(18)에는, 외주에 수나사가 형성되는 플러그(7)가 나사 설치된다. 플러그(7)는 대략 원기둥 형상이며, 축방향 외측의 면에 플러그 체결용 육각 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 센서 본체(51)는, 플러그(7)가 축방향 외측으로부터 체결됨으로써 컬러(6)를 개재하여 압박되고 직경 축소부(16)에 의해 걸림 지지되어 고정된다. 또한, 플러그(7)의 체결용 구멍의 형상은, 육각형에 한정되지 않고, 그 밖의 형상이어도 된다.
관통 구멍(15)의 핀 구멍(14)보다 외측에는, 외측 플러그(8)가 설치된다. 외측 플러그(8)는, 외주에 수나사가 형성되는 나사부(81)와, 나사부(81)보다 대직경인 대직경부(82)를 갖는다. 외측 플러그(8)의 나사부(81)를 관통 구멍(15)의 외측 암나사부(19)에 나사 설치함으로써 관통 구멍(15)은 폐색된다.
플러그(7)는, 암나사부(18)에 체결된 상태에서 핀 구멍(14)보다 축방향 내측에 위치한다. 또한, 외측 플러그(8)는, 외측 암나사부(19)에 체결된 상태에서 나사부(81)의 선단부가 핀 구멍(14)보다 축방향 외측에 위치한다. 이에 의해, 유체압 실린더(100)를 기기에 탑재할 때, 플러그(7) 및 외측 플러그(8)가 핀 구멍(14)에 삽입 관통되는 핀과 간섭하는 것이 방지된다.
유체압 실린더(100)는 이상과 같이 구성되고, 유체실에의 작동 유체의 급배에 의해 신축 작동한다. 유체압 실린더(100)가 신축하면, 이것에 따라서 센서 로드(52)와 피스톤 로드(3)가 상대적으로 변위한다. 이에 의해, 자석(53)과 센서 본체(51)의 축방향의 거리가 변화되므로, 피스톤 로드(3)와 실린더 튜브(1)의 상대 위치가 검출되고, 유체압 실린더(100)의 스트로크량이 검출된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
센서 본체(51)가 보텀부(12)에 형성되는 관통 구멍(15) 내에 배치되고, 암나사부(18)에 나사 설치되는 플러그(7)에 압박되고 직경 축소부(16)에 걸림 지지되어 고정된다. 따라서, 센서 본체(51)를 실린더 튜브(1)에 내장하면서, 유체압 실린더(100)의 장착 길이가 길어지는 것을 억제하여, 유체압 실린더(100)의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 센서 본체(51) 및 센서 로드(52)를 관통 구멍(15)의 외측으로부터 삽입할 수 있으므로, 유체압 실린더(100)를 분해하는 일 없이, 외측 플러그(8) 및 플러그(7)를 제거하는 것만으로 센서 본체(51) 및 센서 로드(52)를 제거할 수 있다. 따라서, 센서 본체(51) 및 센서 로드(52)의 점검 및 교환을 보다 간이하게 행할 수 있다.
또한, 센서 본체(51)는 플러그(7)에 의해 직경 축소부(16)에 압박 고정되므로, 센서 본체(51)가 유체실로부터 압력을 받은 경우에 축방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 센서 본체(51)를 보텀부(12)의 외측에 배치하여 클레비스를 설치한 브래킷 내에 수용하는 경우와 비교하여, 유체압 실린더(100)의 인장 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 센서 본체(51)와 플러그(7) 사이에 원통 형상의 컬러(6)를 설치하였으므로, 센서 본체(51)와 플러그(7) 사이에 센서 본체(51)로부터 연장되는 배선(54)을 취출하기 위한 공간을 구획 형성할 수 있다.
또한, 플러그(7)의 체결력이 컬러(6)를 통해 센서 본체(51)의 외주부에만 작용하므로, 센서 본체(51)의 중심부의 강도를 높이는 일 없이 확실하게 센서 본체(51)를 보텀부(12)에 고정할 수 있다.
또한, 컬러(6)에 형성되는 배선(54)을 삽입 관통시키는 구멍과 배선 취출 구멍(20)의 주위 방향 위치를 유지한 상태에서, 플러그(7)를 회전시켜 센서 본체(51)를 압박 고정할 수 있다.
또한, 관통 구멍(15)의 핀 구멍(14)보다 외측에 외측 플러그(8)가 나사 설치되므로, 공구에 의해 플러그(7)에 액세스하는 경우를 제외하고, 관통 구멍(15)의 핀 구멍(14)보다 외측을 폐색해 둘 수 있다. 따라서, 보텀부(12) 전체의 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체압 실린더(100)와 당해 유체압 실린더(100)가 탑재되는 기기가 연결되는 경우에는, 핀 구멍(14)에, 컬러, 핀 부시, 부시, 핀 등이 삽입된다. 이 경우, 핀 구멍(14)에 삽입된 컬러, 핀 부시, 부시, 핀 등에 의해 플러그(7)가 억제되므로, 플러그(7)가 관통 구멍(15)으로부터 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예 중 하나를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 플러그(7)를 암나사부(18)에 체결함으로써 컬러(6)를 개재하여 센서 본체(51)를 직경 축소부(16)에 압박하고 있지만, 이 센서 본체(51)와 직경 축소부(16)의 접촉부에 O링을 개재 장착해도 된다. 이에 의해, 피스톤측실(R1)의 작동 유체가 센서 본체(51)로부터 축방향 외측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본원은, 2013년 7월 31일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-158827호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (3)

  1. 바닥이 있는 통 형상의 실린더 튜브와,
    상기 실린더 튜브에 삽입되고, 상기 실린더 튜브 내에 미끄럼 접촉하는 피스톤을 삽입측 선단부에 갖는 피스톤 로드와,
    상기 피스톤 로드와 상기 실린더 튜브의 상대 변위를 검출하는 변위 센서를 구비하는 유체압 실린더이며,
    상기 실린더 튜브의 저부는, 상기 실린더 튜브의 중심축에 직각 방향으로 형성되는 핀 구멍과, 상기 실린더 튜브의 축방향으로 형성되고 상기 핀 구멍을 경유하여 관통하는 관통 구멍을 갖고,
    상기 변위 센서는, 상기 관통 구멍 내의 상기 핀 구멍보다 내측에 배치되는 센서 본체와, 상기 피스톤 로드에 축방향으로 형성되는 축 구멍 내에 삽입되어 상기 센서 본체로부터 연장 설치되는 센서 로드와, 상기 센서 로드에 내주가 대향하도록 상기 피스톤 로드에 설치되고 상기 센서 로드와 상대 이동 가능한 환형의 자석을 갖고,
    상기 관통 구멍은, 내경이 다른 부분보다 작은 직경 축소부와, 상기 직경 축소부보다 외측에 배치되고 내주에 암나사가 형성되는 암나사부를 갖고,
    상기 센서 본체는, 상기 암나사부에 나사 설치되는 플러그에 압박되고 상기 직경 축소부에 걸림 지지되어 고정되는, 유체압 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 본체와 상기 플러그 사이에 개재 장착되는 원통 형상의 컬러를 더 구비하는, 유체압 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 상기 핀 구멍보다 외측에 배치되고 내주에 암나사가 형성되는 외측 암나사부와,
    상기 외측 암나사부에 외측으로부터 나사 설치되는 외측 플러그를 더 구비하는, 유체압 실린더.
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