KR20170142945A - 실린더 장치 - Google Patents

Abstract

실린더 장치(10)는 가동적으로 배치되는 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20), 및 상기 피스톤 로드(20)의 타단 부분이 안에 삽입되는 가동 바디(22)를 포함한다. 상기 피스톤 로드(20)는, 축선 방향을 따라서 연장되고 그리고 지지 핀(30)이 삽입되는 제1 핀 그루브(70)를 포함한다. 상기 지지 핀(30)은 상기 가동 바디(22)에 형성되고 실질적으로 L-형상의 단면을 갖는 제2 핀 그루브(82)를 통해서 또한 삽입된다. 또한, 링크 핀(90)은 상기 피스톤 로드(20)의 타단 부분 상의 핀 홀(72)을 통해서 삽입된다. 상기 링크 핀(90)은 상기 가동 바디(22)의 제3 핀 그루브들(84)을 통해서 삽입되며, 제3 핀 그루브들은 상기 가동 바디(22)의 축선에 대해서 미리결정된 각도로 경사진다. 또한, 상기 피스톤(18)의 운동 작용 하에, 상기 가동 바디(22)는 선형적으로 변위되고, 그리고 그 이후에, 상기 제3 핀 그루브(84)를 따라서 운동되어 상기 링크 핀(90)에 의해서 회전적으로 변위된다.

Description

실린더 장치{CYLINDER DEVICE}

본 발명은, 피스톤이 압력 유체의 공급 작용 하에서 변위되고, 그리고 로드가 축선 방향 및 회전 방향으로 운동되게끔 할 수 있는 실린더 장치에 관한 것이다.

본 출원인은, 예를 들어 일본 실용신안 공개 공보 05-052304, 일본 실용신안 공개 공보 05-052305, 및 일본 실용신안 공개 공보 06-053804에 개시되는 바와 같이, 워크피스 등을 클램핑하기 위해서 사용되고, 그리고 압력 유체의 공급 작용 하에서 피스톤 로드의 선형 변위 및 회전 변위 양자를 유발할 수 있는 실린더 장치를 제안했다.

이러한 실린더 장치에서와 같이, 피스톤은 실린더 튜브의 내부에 가동적으로 배치되고, 피스톤 로드는 피스톤에 연결되고, 피스톤 로드의 일 부분은 실린더 튜브의 일단 부분 상에 장착되는 로드 커버로부터 외부로 돌출되도록 만들어 진다. 이와 함께, 가이드 핀은, 피스톤 로드의 외측 원주방향 표면 상에 형성되는 가이드 그루브에 인게이지(engage)된다. 가이드 그루브에서, 피스톤에 반대 측은 축선 방향을 따라서 직선 형상으로 형성되고, 그리고 가이드 그루브는 피스톤 측을 향해서 원주 방향으로 점진적으로 회전하도록 형성된다.

또한, 피스톤 로드가 압력 유체의 공급 하에서 운동될 때, 가이드 핀과 가이드 그루브 사이의 인게이지먼트(engagement) 작용 하에서, 초기에는 피스톤 로드가 선형 방식으로 변위되고, 그리고 가이드 그루브가 회전되는 위치에 도달됨으로써, 피스톤 로드가 축선 방향을 따라서 변위되는 한편 회전을 겪는다.

일본 실용신안 공개 공보 05-052304 일본 실용신안 공개 공보 05-052305 일본 실용신안 공개 공보 06-053804

본 발명의 전반적인 목적은, 실린더 장치를 위한 장착 공간을 절약함과 함께 피스톤이 축선 방향으로 운동될 때 종방향 치수를 감소시킬 수 있는 실린더 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 실린더 장치는, 압력 유체가 내부에 공급되는 실린더 챔버를 갖는 바디, 상기 바디의 내부에 축선 방향을 따라서 가동적으로 배치되는 피스톤, 상기 피스톤에 연결되는 피스톤 로드, 상기 바디의 내부를 따라서 가동적으로 배치되는 가동 바디로서, 상기 가동 바디의 일 부분이 상기 바디의 외부에 노출되며, 상기 가동 바디는 상기 피스톤 로드와 반경 방향으로 겹치는 방식으로 인게이지(engage)되는, 상기 가동 바디, 및 상기 피스톤 및 상기 피스톤 로드의 운동 작동 하에서 상기 가동 바디의 운동 방향을 스위치하도록 구성되는 구동력 변환 메커니즘을 포함한다. 상기 구동력 변환 메커니즘은 상기 가동 바디를 상기 축선 방향을 따라서 운동시키기 위한 제1 변환 구간, 및 회전 방향으로 상기 가동 바디를 운동시키기 위한 제2 변환 구간을 포함하고, 상기 제1 변환 구간 및 상기 제2 변환 구간 각각은 서로 독립적으로 기능한다.

본 발명에 따르면, 압력 유체의 공급 하에서 바디를 따라 가동적인 피스톤을 갖는 실린더 장치에 있어서, 바디의 내부를 따라서 가동적으로 배치되고, 그리고 피스톤 로드와 반경 방향으로 겹치는 방식으로 인게이지되는 가동 바디가 제공된다. 피스톤 및 피스톤 로드의 운동 작용 하에서, 가동 바디는, 구동력 변환 메커니즘을 구성하는 제1 변환 구간에 의해서 축선 방향으로 운동되고, 그리고 이의 운동 방향이 제2 변환 구간에 의해서 회전 방향으로 변환된다. 결과적으로, 축선 방향을 따른 피스톤의 운동에 수반되어, 가동 바디는 제1 변환 구간의 동작에 의해서 축선 방향으로 선형 변위만을 겪는 반면, 가동 바디는 제2 변환 구간의 작동에 의해서 회전 방향으로만의 운동을 겪는다.

결과로서, 제1 변환 구간 및 제2 변화 구간이 서로 독립적으로 기능하도록 구동력 변환 메커니즘을 구성함으로써, 예를 들어 가동 바디가 축선 방향으로 운동되는 동안 동시에 회전되는 종래의 실린더 장치와 비교하여, 가동 바디가 돌출되는 양을 억제함으로써 장착 위치의 공간을 절약함과 함께 피스톤이 축선 방향으로 가장 멀리 운동되는 종단 위치에서의 종방향 치수를 감소시키는 것이 가능하다.

본 발명의 상술된 그리고 다른 목적 및 장점은, 본 발명의 바람직한 실시형태가 도해적 예시의 방법으로 도시되는 첨부된 도면과 함께 취해질 때 다음의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실린더 장치의 전체 단면도이고;
도 2는 도 1의 실린더 장치의 분해 사시도이고;
도 3은, 도 1의 실린더 장치의 피스톤 및 가동 바디가 로드 커버 측으로 운동되고, 그리고 지지 핀이 제1 그루브 부분과 제2 그루브 부분 사이의 경계 영역에 위치되는 상태를 도시하는 전체 단면도이고;
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따른 단면도이고;
도 5는, 도 3의 실린더 장치의 피스톤이 로드 커버 측을 향해서 더욱 변위되고, 그리고 가동 바디가 회전적으로 변위되는 종단 위치를 도시하는 전체 단면도이고;
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 실린더 장치의 전체 단면도이고; 그리고
도 7은 도 6의 실린더 장치의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시되는 바와 같이, 실린더 장치(10)는, 직각사각형 단면을 갖고 일 단부가 폐쇄된 실린더 튜브(바디)(12), 실린더 튜브(12)의 다른 단부에 장착되는 로드 커버(16), 실린더 튜브(12)의 내부에 가동적으로 배치되는 피스톤(18), 피스톤(18)에 연결되는 피스톤 로드(20) 및, 실린더 튜브(12)의 내부를 따라서 가동적으로 배치되고 피스톤 로드(20)와 인게이지되는 가동 바디(22)를 포함한다.

실린더 튜브(12)는 금속 재료로부터 형성되는 튜브형 바디로 구성되고 그리고 단면이 직각사각형 형상으로 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)을 따라서 연장되고, 그리고 그 내부에 단면이 원형 형상을 갖는 실린더 챔버(24)가 형성되며, 이 실린더 챔버 안에 피스톤(18) 및 가동 바디(22)가 수용된다.

또한, 실린더 튜브(12)의 외측 원주방향 표면 상에, 제1 및 제2 포트(26, 28)가 형성되며, 이를 통해서 압력 유체가 공급되고 그리고 방출된다. 제1 포트(26)는 실린더 튜브(12)의 일 단부의 근처에서 개방되고, 그리고 제2 포트(28)는 실린더 튜브(12)의 축선 방향(화살표(A 및 B)의 방향)을 따라서 실질적으로 중앙 부분에서 개방된다. 또한, 제1 및 제2 포트(26, 28)는 실린더 챔버(24)와 각각 연통되고, 그리고 압력 유체 공급 소스(미도시)에 미-도시된 튜브를 통해서 연결된다. 압력 유체 공급 소스로부터의 압력 유체는 제1 포트(26) 또는 제2 포트(28)를 통해서 실린더 챔버(24)에 공급된다.

또한, 도 2 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 제1 및 제2 포트(26, 28)에 실질적으로 수직인 외측 원주방향 표면 상에 개방되고 지지 핀(제1 핀)(30)이 삽입되는 한 쌍의 지지 홀(32)이 실린더 튜브(12)에 형성된다. 지지 핀(30)은 실린더 튜브(12)의 실린더 챔버(24) 안으로 관통되고, 그리고 실린더 튜브(12)의 축선에 수직하게 배치된다.

또한, 지지 핀(30)의 양 단부는 각각 지지 홀(32)에 지지되고, 그리고 지지 홀(32)은 디스크-형상의 캡(34)에 의해서 폐쇄된다. 이 때, 캡(34)의 외측 원주방향 표면 상에 씰 링(36)을 장착함으로써, 캡(34)과 지지 홀(32) 사이의 압력 유체의 유출이 방지된다.

다른 한편으로, 실린더 튜브(12)의 일 단부 및 다른 단부 상의 2개의 대각방향으로 대향하는 코너 부분 상에 관통 홀(38)이 형성되며, 이 홀은 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)을 따라서 관통되고, 그리고 한 쌍의 세장형 체결 볼트(40)가 관통 홀(38)을 통해서 삽입된다. 체결 볼트(40)는, 이들의 머리 부분이 (화살표(A)의 방향으로) 실린더 튜브(12)의 일 단부 측에 위치되도록 배치된다.

로드 커버(16)는 단면이 T-형상으로 형성되고, 그리고 실린더 튜브(12)의 타단부에 연결되는 플랜지(42), 및 플랜지(42)의 중심으로부터 돌출되는 로드 유지부(44)로 구성된다. 커버 홀(46)은 로드 유지부(44) 및 플랜지(42)의 중심을 통해서 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)을 따라서 관통되도록 형성된다.

예를 들어, 플랜지(42)는 실린더 튜브(12)의 단면과 같은 동일한 단면을 갖는 직사각형 형상으로 단면이 형성되고, 그리고 한 쌍의 나사선 홀(48)(도 2 참조)은 플랜지(42)의 대각방향으로 대향하는 코너 부분에 형성된다. 또한, 플랜지(42)는 실린더 튜브(12)의 타단부 부분과 접촉되게 위치되는 상태에서, 나사선 홀(48) 안으로 실린더 튜브(12)의 관통 홀(38)을 통해서 삽입되는 체결 볼트(40)의 스크류 인게이지먼트(screw engagement)에 의해서, 플랜지(42)를 포함하는 로드 커버(16)가 실린더 튜브(12)에 대해서 고정된다.

또한, 커버 홀(46)의 외측 원주방향 측 상의 위치에서 (화살표(B)의 방향으로) 로드 유지 부(44)의 측을 향해서 오목한 환상 홈(50)이 플랜지(42)의 단부 표면에 형성된다. 홈(50)에서, 실린더 튜브(12)의 다른 단부 에서, 실린더실(24)의 개구의 외측 원주방향 측부 상에 형성되는 환상 돌기(52)가 홈(50) 안으로 삽입된다(도 1 참조). 이 특징부에 따르면, 실린더 튜브(12) 및 로드 커버(16)는 동축선방향으로 위치되는 상태에서 연결된다.

로드 유지부(44)는 플랜지(42)에 대해서 미리결정된 길이로 돌출되는 원통형 형상으로 형성되고, 그리고 로드 팩킹(54)은, 로드 유지부(44)의 내부에 형성되는 커버 홀(46)의 환상 홈을 통해서 배치된다. 또한, 커버 홀(46)에서, 가동 바디(22)의 후술되는 로드 부분(76)이 로드 팩킹(54)과 슬라이딩 접촉되게 위치되고 삽입됨으로써, 압력 유체의 누출이 방지되고, 그리고 로드 부분(76)이 커버 홀(46)과 슬라이딩 접촉되게 위치됨으로써, 로드 부분(76)은 축선 방향을 따라서 가이드된다(화살표(A 및 B)의 방향).

피스톤(18)은, 중심에 피스톤 홀(56)을 갖는 디스크 형상으로 형성되고 피스톤 팩킹(58)을 유지하는 제1 플레이트(60), 및 축선 방향(화살표(B) 방향)으로 제1 플레이트(60)에 인접하게 위치되고 자석(62)을 유지하는 제2 플레이트(64)로 구성된다. 피스톤 팩킹(58)은 제1 플레이트(60)의 외측 원주방향 표면 상에 형성된 환상 그루브 안에 배치되는 한편, 제2 플레이트(64)는 제1 플레이트(60)에 대해서 (화살표(B)의 방향으로) 로드 커버(16)의 측 상에 배치되고, 그리고 환상 자석(62)은 제2 플레이트(64)와 제1 플레이트(60) 사이에 샌트위치 관계로 배치된다.

또한, 제1 및 제2 플레이트(60, 64)는 축선 방향으로 접촉되게 위치되고, 그리고 피스톤 로드(20)의 일단부는 이들 각각의 피스톤 홀(56)을 통해서 삽입되고, 단부는 직경으로 확장되고, 이로써 제1 및 제2 플레이트(60, 64) 및 피스톤 로드(20)는 코킹되고 서로 연결된다.

또한, 피스톤(18)은, 피스톤 팩킹(58)이 실린더 챔버(24)의 내측 원주방향 표면과 접촉되어 슬라딩됨으로써 실린더 튜브(12)를 따라서 운동될 때, 피스톤(18)과 실린더 튜브(12) 사이의 압력 유체의 유출이 방지된다. 다른 한편으로, 자석(62)의 자력은 실린더 튜브(12)의 외측부 상의 센서 브라켓(66)을 통해서 배치되는 센서(미도시)에 의해서 검출되고, 이로써 축선 방향을 따라서 피스톤(18)의 위치가 식별된다.

예를 들어, 피스톤 로드(20)는 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)을 따라서 미리결정된 길이를 갖는 샤프트 바디로 구성되고, 그리고 이의 일단은, 일단 부분이 피스톤(18)의 피스톤 홀(56)을 통해서 삽입되는 상태에서 클림프된다. 축선 방향을 따라서 연장되는 제1 핀 그루브(70), 및 후술되는 링크 핀(제2 핀)(90)이 통해서 삽입되는 핀 홀(72)이 샤프트 부재(68)에 형성되며, 이 샤프트 부재는 직경이 일단 부분보다 더 크다.

제1 핀 그루브(70)는 피스톤 로드(20)의 축선 방향에 수직 방향으로 관통되고, 그리고 샤프트 부재(68)를 따라서 미리결정된 길이를 갖도록 형성된다. 실린더 튜브(12)에 의해서 지지되는 지지 핀(30)은 제1 핀 그루브(70)를 통해서 삽입된다. 결과적으로, 제1 핀 그루브(70)를 통해서 삽입되는 지지 핀(30)에 의해서, 피스톤 로드(20)는 단지 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)으로 운동될 수 있고 이의 회전 변위가 억제되는 상태가 초래된다.

핀 홀(72)은 제1 핀 그루브(70)에 대해서 (화살표(B)의 방향으로) 샤프트 부재(68)의 타단 측상에 형성되고, 피스톤 로드(20)의 축선 방향(화살표(A 및 B)의 방향)에 수직으로배향되고, 그리고 제1 핀 그루브(70)의 관통 방향에 수직인 방향으로 관통된다. 좀 더 구체적으로, 제1 핀 그루브(70) 및 핀 홀(72)은 피스톤 로드(20)의 축선 방향으로부터 보여질 때 교차하는 방식으로 형성된다.

가동 바디(22)는, 예를 들어 실린더 형상으로 형성되는 메인 바디 부분(74), 및 메인 바디 부분(74)의 단부로부터 축선 방향으로 연장되는 로드 부분(76)으로 구성된다. 메인 바디 부분(74)은 실린더 챔버(24)를 따라서 가동적으로 수용되고, 그리고 로드 부분(76)은 로드 커버(16)의 커버 홀(46)을 따라서 가동적으로 삽입된다. 웨어 링(78)은 메인 바디 부분(74)의 외측 원주방향 표면 상의 환상 그루브를 통해서 배치되고, 그리고 실린더 챔버(24)의 내측 원주방향 표면과 접촉하며 슬라이딩된다.

메인 바디 부분(74) 내에, 일단에서 개방되고 축선 방향으로 연장되는 로드 홀(80)이 형성된다. 피스톤 로드(20)의 샤프트 부재(68)는 로드 홀(80)의 내부를 통해서 삽입된다.

다른 한편으로, 메인 바디 부분(74)의 외측 원주방향 표면 상에는, (화살표(A)의 방향으로) 일단 측에 형성되고 그리고 실린더 튜브(12)에 의해서 유지되는 지지 핀(30)이 통해서 삽입되는 제2 핀 그루브(82), 및 (화살표(B)의 방향으로) 메인 바디 부분(74)의 타단 측으로의 축선 방향을 따라서 실질적으로 중앙 부분으로부터 경사지게 연장되는 제3 핀 그루브 (제3 그루브 부분)(84)이 형성된다. 제2 및 제3 핀 그루브(82, 84)는 메인 바디 부분(74)의 외측 원주방향 표면으로부터으로부터 로드 홀(80)까지 반경방향으로 관통되고, 그리고 메인 바디 부분(74)의 축선 중심에 대해서 대칭인 위치들에 각각의 쌍이 제공된다(도 4 참조).

제2 핀 그루브(82)는 각각 메인 바디 부분(74)의 축선 방향으로 연장되는 제1 그루브 부분(86), 및 (화살표(A) 방향으로) 제1 그루브 부분(86)의 일단 측으로부터 원주방향을 따라서 연장되는 제2 그루브 부분(88)으로 구성된다. 좀 더 구체적으로, 제2 핀 그루브(82)는 단면이 실질적인 L-형상으로 형성되고, 이의 제1 그루브 부분(86) 및 제2 그루브 부분(88)은 대략 서로 수직이고, 그리고 제2 그루브 부분(88)은 제1 그루브 부분(86)에 대해서 (화살표(A)의 방향으로) 일단 측에 형성된다.

제3 핀 그루브들(84)의 일단들은 (화살표(A) 방향으로)메인 바디 부분(74)의 일단 측에 위치되고, 제2 핀 그루브(82) 중 하나에서 제2 그루브 부분(88)의 일단을 향해서 대향하게 위치된다. 제3 핀 그루브들(84)의 타단들은 (화살표(B) 방향으로) 메인 바디 부분(74)의 타단 측에 위치되고, 그리고 제2 핀 그루브(82) 중 나머지 하나에서 제1 그루브 부분(86)의 연장 라인 상의 위치들에서 형성된다.

도 4에 도시되는 바와 같이, 가동 바디(22)의 축선 방향으로부터 보았을 때, 제3 핀 그루브들(84)은 원주방향을 따라서 약 90°의 범위를 점유하고, 그리고 도 1에서 도시되는 바와 같이 가동 바디(22)의 외측 원주방향 측으로부터 보았을 때, 메인 바디 부분(74)의 축선에 대해서 미리결정된 각도로 기울어지도록 원주방향을 따라서 형성된다.

또한, 피스톤 로드(20)의 샤프트 부재(68)는 메인 바디 부분(74)의 로드 홀(80) 안으로 삽입된 상태에서, 제1 핀 그루브(70)를 통해서 삽입된 지지 핀(30)의 양 단부는 한 쌍의 제2 핀 그루브(82)를 각각 통해서 삽입되고, 그리고 핀 홀(72)을 통해서 삽입된 링크 핀(90)의 양 단부는 각각 한 쌍의 제3 핀 그루브(84)를 통해서 삽입된다. 링크 핀(90)은 직선 형상으로 형성되고, 그리고 이의 양 단 부분이 메인 바디 부분(74)의 외측 원주방향 표면으로부터 돌출된지 않는 길이로 설정된다.

로드 부분(76)은 메인 바디 부분(74)의 타단으로부터 외측으로 돌출되는 샤프트의 형태이고, 그리고 내측 원주방향 표면 상에 새겨진 나사선을 갖는 부착 홀(92)이 로드 부분(76)의 일단부에서 개방된다. 부착홀(92)은 미도시된 클램프 암 등이 여기에 연결될 수 있도록 형성된다. 또한, 로드 부분(76)은 이의 일 부분이 로드 커버(16)의 타단부에 대해서 노출되도록 배치된다.

본 발명의 제1 실시형태에 따른 실린더 장치(10)는 기본적으로 상술된 바와 같이 구성된다. 다음으로, 실린더 장치(10)의 동작 및 유리한 효과가 설명될 것이다. 다음 설명에서, 피스톤(18)이 (화살표(A)의 방향으로) 실린더 튜브(12)의 일단 측으로 운동되고, 그리고 가동 바디(22)의 로드 부분(76)이 로드 커버(16)의 내부에 인입되고 그리고 수용되는, 도 1에 도시되는 안으로 당겨진 상태가 초기 위치로서 설명될 것이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 초기 위치에서, 지지 핀(30)은 피스톤 로드(20)의 제1 핀 그루브(70)의 타단측 상에(화살표(B)의 방향에) 위치되고, 그리고 또한 가동 바디(22)의 제2 핀 그루브들(82)에서 제1 그루브 부분들(86)의 타단들에서 위치된다. 이와 함께, 링크 핀(90)이 제3 핀 그루브들(84)의 일단 측 상에(화살표(A)의 방향으로) 위치되고, 그리고 가동 바디(22)의 로드 부분(76)은 로드 커버(16)의 내부에 수용된다.

또한, 상술된 초기 상태에서, 미-도시된 압력 유체 공급 소스로부터 압력 유체를 제1 포트(26)에 공급함으로써, 압력 유체가 실린더 챔버(24)의 내부 안으로 도입되고, 이 때 피스톤(18)이 로드 커버(16) 측을 향해서(화살표(B)의 방향으로) 피스톤 로드(20)와 함께 일체적으로 운동되기 시작한다. 이 때, 제2 포트(28)는 대기에 개방된 상태로 위치된다.

지지 핀(30)이 피스톤(18)의 운동을 수용하는 제1 핀 그루브(70)를 통해서 삽입되기 때문에, 피스톤 로드(20)는 회전을 겪지 않으면서 단지 축선 방향을 따라서(화살표(B) 방향으로) 운동된다. 또한, 지지 핀(30)은 축선 방향으로 연장되는 제2 핀 그루브(82)의 제1 그루브 부분(86) 안으로 삽입되고, 그리고 따라서 가동 바디(22)의 회전 변위가 제한된다. 따라서, 가동 바디(22)는 축선 방향으로 (화살표(B)의 방향으로) 피스톤 로드(20)와 함께 일체적으로 운동된다. 결과적으로, 커버 홀(46)을 따라서 가동 바디(22)의 로드 부분(76)의 운동에 의해서, 로드 부분(76)은 로드 커버(16)의 외부로 점진적으로 돌출된다.

다음으로, 가동 바디(22)는 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)의 운동에 수반되는 운동을 겪고, 그리고 도 3에 도시되는 바와 같이, 이의 제2 핀 그루브(82)에서, 지지 핀(30)이 제1 그루브 부분(86)과 제2 그루브 부분(88) 사이의 경계 지역(제1 그루브 부분(86)의 일단)에 도착될 때, 축선 방향으로(화살표(B) 방향으로) 가동 바디(22)의 추가적인 운동이 제한되고, 그리고 이와 함께, 지지 핀(30)이 원주방향으로 연장되는 제2 그루브 부분(88)을 향해서 대향하는 위치에 도달됨으로써, 가동 바디(22)가 회전 방향으로 운동될 수 있는 상태가 초래된다. 이 경우에, 링크 핀(90)은 여전히 제3 핀 그루브들(84)의 일단에 위치되는 상태에 있다. 달리 말하면, 제1 그루브 부분(86)에 의한 회전 방향으로의 가동 바디(22)의 운동 제한 상태가 해제되는 상태가 초래된다.

상기 가동 바디(22)가 축선 방향(화살표(B) 방향)으로 운동하는 양이 제1 그루브 부분(86)의 축선 방향으로 길이와 동일하다는 점이 주의된다.

결과적으로, 축선 방향(화살표(B)의 방향)으로 가동 바디(22)의 운동은 종료되고, 그리고 메인 바디 부분(74)이 로드 커버(16)에 근접하게 되는 외부로 밀려진 상태가 초래되고, 그리고 로드 부분(76)의 타단부는 로드 커버(16)로부터 외부로 돌출된다.

또한, 로드 커버(16) 측을 향한(화살표(B) 방향으로) 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)의 추가적인 운동에 의해서, 링크 핀(90)은 로드 커버(16) 측으로 운동되고, 그리고 그리고 이와 함께 동시에 링크 핀(90)이 제3 핀 그루브(84)의 일단으로부터 타단으로 운동되기 시작하고, 지지 핀(30)은, 원주방향을 따라서 연장되는 제2 핀 그루브(82)의 제2 그루브 부분(88)을 따라서 제1 그루브 부분(86)으로부터 멀어지는 방향으로 운동되기 시작한다. 결과적으로, 링크 핀(90)의 운동 시, 가동 바디(22)는 피스톤 로드(20)에 대해서 회전되기 시작한다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 축선 방향을 따른(화살표(B)의 방향으로) 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)의 운동에 수반되어, 링크 핀(90)은 제3 핀 그루브(84)의 타단에 대해서 접하고, 그리고 가동 바디(22)는, 지지 핀(30)이 제2 핀 그루브(82)에서 제2 그루브 부분(88)의 일단에 도달될 때까지 원주 방향을 따라서 대략 90° 회전되고, 그리고 타단에 도달될 때, 가동 바디(22)의 회전 운동이 중지되는 종단 위치가 초래된다. 좀 더 구체적으로, 회전 방향으로 가동 바디(22)의 운동 양(회전 각도)은 제2 핀 그루브(82)의 제2 그루브 부분(88)의 원주방향을 따른 거리(각도)이다.

이때, 지지 핀(30)은 피스톤 로드(20)의 축선 방향에 수직인 방향으로 연장되는 제2 그루브 부분(88)을 통해서 삽입되기 때문에, 가동 바디(22)는 축선 방향(화살표(B)의 방향)으로의 이의 운동이 제한되고, 그리고 상기 외부로 밀린 상태에서, 로드 부분(76)은 단지 회전 변위를 겪게된다.

이 방식으로, 실린더 장치(10)에 있어서, 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)는 압력 유체의 공급 하에서 축선 방향을 따라서 운동됨으로써, 가동 바디(22)가 로드 커버(16) 측을 향해서(화살표(B)의 방향으로) 미리결정된 거리만큼 직선으로 변위되고, 그리고 이후에 피스톤 로드(20) 둘레로 미리결정된 각도(대략 90°)만큼 회전 운동을 겪는다. 좀 더 구체적으로, 가동 바디(22)의 선형 운동 및 회전 운동은 동시에 행해지지 않으면서, 서로 독립적으로 실시된다.

달리 말해서, 가동 바디(22)에 형성된 제2 핀 그루브(82)는 구동력 전환 메커니즘으로서 기능하고, 이는 축선 방향을 향한 축선방향 운동의 전달과 함께, 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)의 운동 방향을 회전 방향으로 변환하고 전달할 수 있다.

예를 들어, 클램프 암이 가동 바디(22)의 로드 부분(76) 상에 장착되고 사용되는 경우에, 클램프 암이 회전되지 않고 축선 방향으로 미리결정된 거리만큼 외부로 밀려진 후에, 클램프 암이 가동 바디(22)와 함께 회전되고, 이로써 워크피스를 향해 대향하는 위치로부터 회전의 방향으로 인입되면서, 클램프 암은 준비 상태에 놓일 수 있다.

위 준비 상태로부터, 피스톤(18)이 도 1에 도시되는 바와 같이 실린더 튜브(12)의 일단 측으로(화살표(A)의 방향으로) 운동되게 함으로써, 인입 동작이 실행되는 경우에, 제1 포트(26)에 공급되었던 압력 유체가 대신 제2 포트(28)에 공급되고, 이로써 피스톤(18) 및 피스톤 로드(20)가 실린더 튜브(12)의 일단측으로(화살표(A)의 방향으로) 운동된다. 이러한 운동에 수반되어, 실린더 튜브(12)의 일단 측으로 운동됨으로써, 제2 핀 그루브(82)의 제2 그루브 부분(88)이 지지 핀(30)을 따라서 그리고 원주방향을 따라서 제1 그루브 부분(86) 측으로 운동됨과 함께 링크 핀(90)이 제3 핀 그루브(84)의 타단으로부터 일단측을 향해서(화살표(A) 방향으로) 운동되고, 이로써 가동 바디(22)는 미리결정된 각도만큼 반대 방향으로 회전적으로 변위된다.

또한, 링크 핀(90)이 제3 핀 그루브(84)의 일단에 도달됨으로써, 그리고 지지 핀(30)이 제2 핀 그루브(82)의 제1 그루브 부분(86)과 제2 그루브 부분(88) 사이의 경계 영역에 도달됨으로써, 가동 바디(22)의 회전 변위가 중지된다. 결과적으로, 클램프 암은 워크피스 배치 유닛(미도시) 상에 배치된 워크피스와 대향하는 관계로 위치된다. 이 경우, 가동 바디(22)는 축선 방향(화살표(A)의 방향)으로의 운동을 겪지 않고 회전 방향으로만 운동된다.

실린더 튜브(12)의 일단측을 향해서(화살표(A)의 방향으로) 피스톤 로드(20) 및 피스톤(18)의 추가적인 운동에 의해서, 가동 바디(22)는 제1 그루브 부분(86)의 길이만큼 지지 핀(30)을 따라서 축선 방향으로 운동되고, 링크 핀(90)은 제3 핀 그루브(84)의 일단에서 유지되는 상태로 남아 있다. 또한, 지지 핀(30)이 제2 그루브 부분(88)의 타단에 도달된 시점에, 축선 방향을 따른(화살표(A) 방향으로) 가동 바디(22)의 운동이 중지되고, 피스톤(18)이 실린더 튜브(12)의 일단 측으로 운동되고, 그리고 가동 바디(22)의 로드 부분(76)은 로드 커버(16)의 내부에 수용되는 인입된 상태를 취한다.

예를 들어, 클램프 암이 가동 바디(22)의 로드 부분(76) 상에 장착되는 경우에, 안으로 당겨지는 또는 인입되는 동작에 의해서, 워크피스가 클램프 암과 미-도시된 워크피스 배치 유닛 사이에 클램프된다. 달리 말하면, 실린더 장치(10)가 워크피스를 클램프하기 위해서 사용될 때, 인입된 상태는 워크피스를 클램핑하기 위한 상태로서 기능한다.

앞의 방식으로, 제1 실시형태에 따르면, 압력 유체의 공급 하에서 운동되는 피스톤(18)을 갖는 실린더 장치(10)는, 피스톤 로드(20)의 샤프트 부재(68)가 내부에 삽입되는 가동 바디(22)를 포함하고, 그리고 가동 바디(22) 상에, 지지 핀(30)이 삽입되고 그리고 가동 바디(22)의 축선 방향으로의 운동과 회전 방향으로의 운동 사이에서 전환되는 제2 핀 그루브(82), 및 피스톤 로드(20)의 핀 홀(72)을 통해서 삽입되는 링크 핀(90)이 삽입되고 그리고 가동 바디(22)의 회전 방향으로의 운동의 양을 제한하는 제3 핀 그루브(84)가 형성된다.

또한, 축선 방향을 따른 피스톤(18)의 운동에 수반하여, 가동 바디(22)는 제2 핀 그루브(82)의 제1 그루브 부분(86)을 따라서 축선 방향으로만 선형 변위를 겪고, 그리고 제1 그루브 부분(86)의 일단으로부터, 원주방향으로 연장되는 제2 그루브 부분(88)으로의 운동에 의해서, 가동 바디(22)는 회전 방향으로만 변위될 수 있고, 한편 이의 선형 변위가 제한된다.

결과적으로, 예를 들어, 워크피스를 파지하기 위한 클램프 암이 가동 바디(22)의 일단에 장착되는 경우에, 클램프 암은, 실린더 장치(10)의 축선 방향을 따라서 미리결정된 위치에 도달될 때까지 회전 변위를 겪지 않기 때문에 실린더 장치(10)는 실린더 장치(10)를 둘러싸는 영역이 한정되는 공간에서뿐만 아니라, 클램프 암이 축선 방향으로 운동되지 못하는 한편 회전되는 상황에서도 사용될 수 있다.

또한, 실린더 장치(10)에 의하면, 축선 방향을 따른 선형 변위, 및 가동 바디(22) 내에서 회전 방향을 따른 회전 변위는 서로 독립적으로 그리고 분리되어 행해지기 때문에, 축선 방향을 따른 운동의 양 및 회전 방향을 따른 운동의 양(회전 각도)가 각각 설정될 수 있다. 따라서, 축선 방향으로 운동을 겪고 있는 동안 회전이 발생되는 종래 실린더 장치와 비교하여, 축선 방향으로 운동의 양은 필요한 만큼 최소화될 수 있고, 그리고 따라서, 가동 바디(22)가 실린더 튜브(12)로부터 최대한으로 외부로 돌출되는 외부로 밀려진 상태에서 종방향 치수를 감소시키는 것이 가능하다.

달리 말하면, 실린더 장치(10)의 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)을 따른 종방향 치수가 컴팩하게 될 수 있다.

다음으로, 제2 실시형태에 따른 실린더 장치(100)가 도 6 및 도 7에 도시된다. 상술된 제1 실시형태에 따른 실린더 장치(10)의 구성 요소와 같은 이의 구성 요소는 동일한 참조 기호로 지칭되고, 그리고 이러한 특징부의 상세한 설명은 생략된다.

제2 실시형태에 따른 실린더 장치(100)는, 실린더 장치(100)가, 가동 바디(22)의 메인 바디 부분(74)이 수용되는 로드 커버(102)를 포함하는 점에서, 그리고 실린더 튜브(104)의 축선 방향(화살표(A 및 B) 방향)의 길이가 더 짧은 점에서 제1 실시형태에 따른 실린더 장치(10)와 다르다.

도 6 및 도 7에서 도시되는 바와 같이, 실린더 장치(100)에서, 제1 및 제2 포트(26, 28)은 실린더 튜브(104)의 양 단부의 근처에 각각 형성되고, 그리고 이의 타 단 부분 상에, 로드 커버(102)가 플랜지(42)를 통해서 연결되고 그리고 한 쌍의 체결 볼트(40)에 의해서 고정된다.

로드 커버(102)는 실린더 튜브(104)에 연결되는 플랜지(42), 및 플랜지(42)의 중심으로부터 외부로 돌출되는 실린더 가동 바디 유지 부재(106)로 구성된다. 가동 바디(22)가 가동적으로 배치되는 수용 홀(108)은 플랜지(42) 및 가동 바디 유지 부재(106)의 중심에 형성된다. 또한, 수용 홀(108)과 연통되는 커버 홀(46)은 가동 바디 유지 부재(106)의 타단 측에(화살표(B)의 방향으로) 형성되고, 그리고 가동 바디(22)의 로드 부분(76)은 가동적으로 이 안에 삽입된다.

좀 더 구체적으로, 가동 바디(22)의 메인 바디 부분(74)은 로드 커버(102)의 수용 홀(108) 안에 수용되고, 그리고 가동 바디(22)의 일 부분은 실린더 튜브(104)의 내부에 수용된다.

플랜지(42)의 일단 표면 상에는, 실린더 튜브(104) 측을 향해서(화살표(A)의 방향으로) 환상 돌기(110)가 형성된다. 돌기(110)는 수용 홀(108)의 외측 가장자리 측 상에 형성되고, 그리고 실린더 챔버(24) 안으로 삽입되고 이 안에 맞춰진다. 이 특징부에 따르면, 플랜지(42)를 통해서, 실린더 튜브(104) 및 로드 커버(102)는 동축선방향으로 위치되는 상태에서 연결된다.

또한, 한 쌍으리 지지 홀(112)(도 7 참조)이 플랜지(42) 및 가동 바디 유지 부재(106)를 가로질러 연장되도록 형성된다. 지지 핀(30)이 로드 커버(102)의 축선에 대해서 수직하게 지지 홀(112) 내부에 삽입된다.

또한, O-링(114)이 플랜지(42)와 실린더 튜브(104) 사이에 장착되며, 이는 양 부재 사이로부터의 압력 유체의 유출을 방지하는 역할을 한다.

또한, 단차 부분(116)이 가동 바디 유지 부재(106)의 외측 원주방향 표면 상에 플랜지(42)에 인접하게 형성된다. 단차 부분(116)은 직경방향으로 외측으로 팽창되는 방식으로 형성되고, 그리고 예를 들어 실린더 장치(100)가 미-도시된 장착 위치의 홀 또는 개구 안에 삽입되고 위치될 때 인레이(inlay) 또는 정합 표면으로서 사용된다.

상술된 방식으로 구성되는, 제2 실시형태에 따른 실린더 장치(100)의 동작은 상술된 제1 실시형태에 따른 실린더 장치(10)의 것과 동일하기 때문에, 이러한 작동의 상세한 설명은 생략된다.

본 발명은 위에서 설명된 실시형태에 한정되지 않고, 그리고 첨부된 청구항에서 제공되는 바와 같은 본 발명의 핵심 및 요지를 벗어나지 않으면서, 다양한 변형된 또는 추가된 구조가 여기에 채택될 수도 있다는 점은 당연하다.

Claims (4)

1. 실린더 장치에 있어서,
   실린더 챔버(24)를 갖는 바디(12, 104)로서, 상기 실린더 챔버의 내부에 압력 유체가 공급되는, 상기 바디(12, 104);
   상기 바디(12, 104)의 내부에 축선 방향을 따라서 가동적으로 배치되는 피스톤(18);
   상기 피스톤(18)에 연결되는 피스톤 로드(20);
   상기 바디(12, 104)의 내부를 따라서 가동적으로 배치되는 가동 바디(22)로서, 상기 가동 바디의 일 부분이 상기 바디(12, 104)의 외부에 노출되며, 상기 가동 바디는 상기 피스톤 로드(20)와 반경 방향으로 겹치는 방식으로 인게이지(engage)되는, 상기 가동 바디(22); 및
   상기 피스톤(18) 및 상기 피스톤 로드(20)의 운동 작동 하에서 상기 가동 바디(22)의 운동 방향을 스위치하도록 구성되는 구동력 변환 메커니즘;을 포함하며,
   상기 구동력 변환 메커니즘은 상기 가동 바디(22)를 상기 축선 방향을 따라서 운동시키기 위한 제1 변환 구간, 및 회전 방향으로 상기 가동 바디(22)를 운동시키기 위한 제2 변환 구간을 포함하고, 상기 제1 변환 구간 및 상기 제2 변환 구간 각각은 서로 독립적으로 기능하는, 실린더 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤 로드(20)에, 상기 축선 방향을 따라서 연장되고 그리고 상기 바디(12, 104)에 의해서 지지되는 제1 핀(30)이 삽입되는 핀 그루브(70), 및 상기 가동 바디(22)에 의해서 지지되는 제2 핀(90)이 삽입되는 핀 홀(72)이 포함되고;
   상기 제1 변환 구간은, 상기 가동 바디(22)의 축선 방향을 따라서 연장되고, 그리고 상기 제1 핀(30)이 삽입되는 제1 그루브 부분(86)으로 구성되고; 그리고
   상기 제2 변환 구간은, 상기 제1 그루브 부분(86)에 연결되고 그리고 원주 방향으로 연장되는 제2 그루브 부분(88), 및 상기 가동 바디(22)의 축선 방향에 대해서 경사지게 연장되고, 그리고 상기 제2 핀(90)이 삽입되는 제3 그루브 부분(84)으로 구성되는, 실린더 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 그루브 부분(88)은 상기 제1 그루브 부분(86)에 대해서 상기 피스톤(18) 측 상에 형성되는, 실린더 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 핀(30) 및 상기 제2 핀(90)은 서로 실질적으로 수직으로 배치되는, 실린더 장치.
   
   

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