KR20180012213A - 증력 기구가 부착된 유체압 실린더 - Google Patents

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Abstract

(과제) 포트 수가 종래보다 적은 증력 기구가 부착된 유체압 실린더를 얻는 것이다.
(해결 수단) 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)에 제 1 주압력실(10a)에 연통하는 연통로(38)가 형성되고, 연통로(38)의 단부에 피스톤 로드(30)가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 증력 피스톤(13)에 눌림으로써 밸브가 개방되어 연통로(38)를 제 1 부압력실(11a)에 연통시키는 체크 밸브(39)가 형성되고, 증력 피스톤(13)의 내부에 형성된 연결체 수용실(46)의 내부에 복수의 강구(48)가 설치되어 연결체 수용실(46)과 피스톤 로드(30)의 외주면에 연통로(38)를 통해서 제 1 부압력실(11a)에 공급되는 압력 유체의 작용으로 증력 피스톤(13)이 전진할 때 강구(48)에 록킹하는 록킹면(46a)과 록킹홈(30d)이 형성된다.

Description

증력 기구가 부착된 유체압 실린더{FLUID PRESSURE CYLINDER WITH BOOSTER MECHANISM}
본 발명은 증력 기구에 의해 피스톤 로드의 전진 스트로크 후반의 추력을 증대시키도록 한 증력 기구가 부착된 유체압 실린더에 관한 것이다.
클램프 장치나 압축 장치 또는 스폿 용접 장치 등의 작업 기계에 있어서는 통상 작업 공정의 전반에 그다지 큰 구동력을 필요로 하지 않고, 작업 공정의 후반에 큰 구동력을 필요로 하는 경우가 많다. 이 때문에 이들 작업 기계에 사용되는 유체압 실린더는 특허문헌 1-3에 개시되어 있는 바와 같이 각종 구성의 증력 기구를 부설함으로써 피스톤 로드의 작업 스트로크(전진 스트로크)의 후반의 추력을 증대시키도록 하고 있다.
특허문헌 1-3에 개시된 증력 기구가 부착된 유체압 실린더는 피스톤 로드를 구동하는 주피스톤 이외에 증력 피스톤을 설치하고, 피스톤 로드가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 증력 피스톤에 압력 유체를 공급해서 증력 피스톤을 전진시킴으로써 증력 피스톤의 추력을 피스톤 로드에 작용시키도록 하고, 그것에 의해 주피스톤의 추력과 증력 피스톤의 추력을 합산한 큰 합성 추력으로 피스톤 로드를 전진시키도록 하고 있다. 이 때문에 증력 기구가 부착된 유체압 실린더에 있어서는 주피스톤에 압력 유체를 작용시키기 위한 포트 이외에 증력 피스톤에 압력 유체를 작용시키기 위한 포트가 필요하고, 그에 따라 배관 수도 통상의 유체압 실린더 보다 많아진다.
그런데 이러한 증력 기구가 부착된 유체압 실린더를 구비한 작업 기계에 있어서는 유체압 실린더 둘레의 배관이 주변 기기와 접촉해서 손상하는 것을 방지해서 안전성을 높이거나 배관의 접속 작업이나 보수, 관리 작업을 간략화하거나 하기 위해 배관 수를 가능한 한 적게 하는 것이 요구되어 있다.
일본 특허공개 평 6-42507호 공보 일본 특허공개 평 6-300008호 공보 일본 특허공개 평 11-166506호 공보
본 발명의 기술적 과제는 증력 피스톤에 압력 유체를 공급하기 위한 유로를 합리적으로 배치함으로써 종래의 증력 기구가 부착된 유체압 실린더보다 포트 수를 적게 하고, 그에 따라 배관 수를 줄여서 안전성의 향상과 배관 작업의 간략화를 도모한 증력 기구가 부착된 유체압 실린더를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 증력 기구가 부착된 유체압 실린더는 실린더 바디의 내부에 격벽으로 나누어진 주실린더실과 증력 실린더실이 형성되고, 주실린더실에는 주피스톤이 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 주피스톤에 의해 주실린더실이 제 1 주압력실과 제 2 주압력실로 구획되고, 증력 실린더실에는 증력 피스톤이 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 증력 피스톤에 의해 증력 실린더실이 제 1 부압력실과 제 2 부압력실로 구획되고, 실린더 바디에는 제 1 주압력실에 연통하는 제 1 포트와, 제 2 주압력실 및 제 2 부압력실에 연통하는 제 2 포트가 형성되고, 주피스톤에는 피스톤 로드가 연결되며, 피스톤 로드는 격벽과 증력 피스톤과 증력 실린더실의 단벽을 관통하여 외부로 연장되어 있고, 주피스톤 및 피스톤 로드에는 일단이 제 1 주압력실에 연통하며 또한 타단에 체크 밸브를 구비한 연통로가 형성되고, 체크 밸브는 피스톤 로드가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 증력 피스톤에 눌려서 연통로를 개방함으로써 제 1 주압력실과 제 1 부압력실을 연통시키고, 증력 피스톤의 내부에 연결체 수용실이 피스톤 로드를 둘러싸도록 형성되며, 연결체 수용실의 내부에 연결체가 피스톤 로드를 둘러싸도록 배치되고, 연결체 수용실과 피스톤 로드의 외주면에 록킹면과 록킹홈이 형성되고, 연통로를 통해서 제 1 부압력실에 공급되는 압력 유체의 작용으로 증력 피스톤이 전진할 때 록킹면과 록킹홈이 연결체에 록킹함으로써 증력 피스톤과 피스톤 로드가 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 증력 피스톤에는 압박 부재가 형성되고, 압박 부재는 피스톤 로드가 전진 스트로크를 행할 때에 체크 밸브를 눌러서 개방시키는 밸브 개방 수단과, 증력 피스톤이 후퇴 스트로크를 행할 때에 연결체를 눌러서 증력 피스톤과 피스톤 로드의 연결을 해제하는 해제 수단을 겸하고 있다.
압박 부재는 증력 피스톤에 대하여 축선 방향으로 변위 가능하며, 증력 피스톤의 전진 시에 증력 피스톤과 피스톤 로드가 연결체로 서로 연결되어 있을 때에는 연결체에 눌려 증력 피스톤으로부터 돌출함으로써 체크 밸브를 밸브 개방 상태로 유지하고, 증력 피스톤이 후퇴 스트로크단까지 후퇴하면 증력 피스톤의 내부에 진입해서 연결체를 눌러 움직이게 함으로써 증력 피스톤과 피스톤 로드의 연결을 해제하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 구성형태에 의하면 피스톤 로드는 주피스톤에 이어지는 기단측으로부터 선단측을 향해서 순서대로 가장 지름이 큰 제 1 컬러부와, 제 1 컬러부보다 지름이 작은 제 2 컬러부와, 제 2 컬러부보다 지름이 작은 로드 본체부를 갖고, 제 1 컬러부에 연통로의 일부와 체크 밸브가 설치되고, 제 2 컬러부에 록킹홈이 형성되어 있다.
이 경우 제 1 컬러부의 선단부에 체크 밸브의 밸브실이 연통로로 통하도록 형성되고, 밸브실 내에 연통로를 둘러싸는 환형상 밸브 시트와, 환형상 밸브 시트에 접리하는 포핏 밸브체와, 포핏 벨브체를 환형상 밸브 시트에 압박하는 밸브 스프링이 배치되고, 포핏 밸브체는 밸브실의 외부로 돌출하는 압봉을 갖고, 압봉이 증력 피스톤에 눌림으로써 포핏 밸브체가 환형상 밸브 시트로부터 이간되어 연통로가 개방해서 제 1 부압력실에 연통하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는 격벽의 중앙 구멍의 내주에 링형상의 로드 패킹이 설치되고, 피스톤 로드의 제 1 컬러부는 로드 패킹의 내부에 기밀하게 감입하여 슬라이딩할 수 있는 외경을 갖고, 피스톤 로드가 증력 개시 위치에 도달했을 때 제 1 컬러부가 로드 패킹의 내부에 감입함으로써 제 1 부압력실이 제 2 주압력실로부터 차단되도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서 연결체는 복수의 강구로 형성하는 것도, 직경이 가변의 탄성 링으로 형성하는 것도 가능하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 주피스톤 및 피스톤 로드에 연통로를 형성함과 아울러, 연통로의 단부에 체크 밸브를 설치하고, 피스톤 로드가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 체크 밸브가 개방되어 제 1 주압력실과 제 1 부압력실이 연통로를 통해서 연통하도록 구성했으므로 제 1 부압력실에 압력 유체를 공급하기 위한 전용 포트가 불필요하게 되고, 그 결과 종래의 증력 기구가 부착된 유체압 실린더보다 포트 수가 적어져 배관 수를 줄여서 안전성의 향상과 배관 작업의 간략화를 도모할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 증력 기구가 부착된 유체압 실린더의 단면도이며, 피스톤 및 피스톤 로드가 후퇴 스트로크단인 초기 위치를 차지하고 있는 상태를 나타내는 것이다.
도 2는 도 1의 요부 확대도이다.
도 3은 도 1의 다른 요부 확대도이다.
도 4는 피스톤 및 피스톤 로드가 도 1의 초기 위치로부터 전진 스트로크의 도중 위치까지 이동한 상태를 나타내는 것이다.
도 5는 피스톤 및 피스톤 로드가 증력 개시 위치까지 전진한 상태를 나타내는 것이다.
도 6은 도 5의 요부 확대도이다.
도 7은 피스톤 및 피스톤 로드가 전진 스트로크단에 도달한 상태를 나타내는 것이다.
도 8은 피스톤 및 피스톤 로드가 후퇴 스트로크의 도중까지 이동하고, 증력 피스톤이 초기 위치에 복귀한 상태를 나타내는 것이다.
도 9는 연결체의 다른 예를 나타내는 정면도이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따른 단면도이다.
도 1~도 8에는 본 발명에 의한 증력 기구가 부착된 유체압 실린더의 일실시형태가 나타내어져 있다. 이 유체압 실린더는 실린더 바디(1)를 갖고 있다. 실린더 바디(1)는 중앙 구멍(2a)을 갖는 격벽(2)과, 격벽(2)의 일측에 연결된 원통형상의 제 1 바디(3)와, 격벽(2)의 타측에 연결된 원통형상의 제 2 바디(4)와, 제 1 바디(3)의 개구단을 막는 제 1 단벽(5)과, 제 2 바디(4)의 개구단을 막는 제 2 단벽(6)을 갖고, 제 1 단벽(5)과 제 2 단벽(6)을 가로지르는 타이 로드(7)를 너트(8)로 체결함으로써 실린더 바디(1)가 조립되어 있다.
제 1 바디(3)의 내부에는 주실린더실(10)이 형성되고, 제 2 바디(4)의 내부에는 증력 실린더실(11)이 형성되어 있다. 주실린더실(10)과 증력 실린더실(11)은 격벽(2)으로 가로막혀 축선(L)을 따라 동축상에 위치하고 있다.
주실린더실(10)의 내부에는 주피스톤(12)이 실링 부재(14)를 개재하여 축선(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고, 주피스톤(12)에 의해 주실린더실(10)이 주피스톤(12)과 제 1 단벽(5) 사이의 제 1 주압력실(10a)과, 주피스톤(12)과 격벽(2) 사이의 제 2 주압력실(10b)로 구획되어 있다.
도면 중의 부호 15는 주피스톤(12)의 외주에 부착된 웨어 링을 나타내고, 동 16은 주피스톤(12)의 외주에 부착된 위치 검출용의 마그넷을 나타내고 있으며, 마그넷(16)의 자기를 도시하지 않은 자기 센서로 검출함으로써 주피스톤(12)의 동작 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다.
또한, 증력 실린더실(11)의 내부에는 증력 피스톤(13)이 실링 부재(17)를 개재하여 축선(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고, 증력 피스톤(13)에 의해 증력 실린더실(11)이 격벽(2)과 증력 피스톤(13) 사이의 제 1 부압력실(11a)과, 증력 피스톤(13)과 제 2 단벽(6) 사이의 제 2 부압력실(11b)로 구획되어 있다. 제 2 부압력실(11b)의 내부에는 증력 피스톤(13)과 제 2 단벽(6) 사이에 증력 피스톤(13)을 복귀 방향, 즉 격벽(2)의 방향을 향해 바이어싱하는 복귀 스프링(18)이 설치되어 있다. 도면 중의 부호 19는 증력 피스톤(13)의 외주에 부착된 웨어 링을 나타내고 있다.
실린더 바디(1)의 제 1 단벽(5)에는 제 1 포트(20)가 형성되고, 제 2 단벽(6)에는 제 2 포트(21)가 형성되어 있다. 제 1 포트(20)는 제 1 단벽(5)에 형성된 제 1 연통 구멍(22)에 의해 제 1 주압력실(10a)에 연통하고, 제 2 포트(21)는 제 2 단벽(6)에 형성된 제 2 연통 구멍(23)에 의해 제 2 부압력실(11b)에 연통함과 아울러, 제 2 단벽(6)과 격벽(2) 사이에 걸친 파이프(26) 내의 제 3 연통 구멍(24) 및 격벽(2)에 형성된 제 4 연통 구멍(25)을 통해 제 2 주압력실(10b)에도 연통하고 있다.
주피스톤(12)에는 축선(L)을 따라 연장되는 원기둥형상을 한 피스톤 로드(30)의 기단부가 연결되어 있다. 피스톤 로드(30)와 주피스톤(12) 연결은 피스톤 로드(30)의 세경화된 연결부(30e)를 주피스톤(12)의 중심의 연결 구멍(12a) 내에 삽입하고, 연결부(30e)의 단부를 코킹하여 연결 구멍(12a)의 단부에 록킹시킴으로써 행하고 있다.
피스톤 로드(30)는 주피스톤(12)에 이어지는 기단측으로부터 선단측을 향해 순서대로 가장 지름이 큰 제 1 컬러부(30a)와, 제 1 컬러부(30a)보다 지름이 작은 제 2 컬러부(30b)와, 제 2 컬러부(30b)보다 지름이 작은 로드 본체부(30c)를 갖고 있으며, 격벽(2)의 중앙 구멍(2a)과 증력 피스톤(13)의 중앙 구멍(13a)과 제 2 단벽(6)의 중앙 구멍(6a)을 순차적으로 통과하고, 선단이 실린더 바디(1)의 외부로 돌출하고 있다. 각 중앙 구멍(2a, 13a, 6a) 중 증력 피스톤(13)의 중앙 구멍(13a)과 제 2 단벽(6)의 중앙 구멍(6a)은 피스톤 로드(30)의 로드 본체부(30c)가 각각 실링 부재(31, 32)를 통해 기밀하게 슬라이딩할 수 있는 크기로 형성되고, 격벽(2)의 중앙 구멍(2a)은 피스톤 로드(30)의 전진 스트로크 도중에 제 1 컬러부(30a)가 기밀하게 감입하여 슬라이딩할 수 있는 크기로 형성되며, 이 중앙 구멍의 내주에 로드 패킹(33)이 부착되어 있다.
도면 중의 부호 (34)는 제 2 단벽(6)의 내주에 부착된 베어링을 나타내고 있다.
제 1 컬러부(30a)는 주피스톤(12)과 일체로 형성된 원통형상의 부분이며, 제 2 컬러부(30b)는 제 1 컬러부(30a) 및 피스톤 로드(30)와는 별체로 형성된 원통형상의 부재로 이루어져 있다. 그러나 제 1 컬러부(30a)는 주피스톤(12)과 별체로 형성할 수도 있다.
또한, 제 1 컬러부(30a)의 축선(L) 방향의 길이는 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)가 도 1의 후퇴 스트로크단에 있을 때 제 1 컬러부(30a)의 선단면(30f)이 제 2 주압력실(10b) 안에 위치하고, 도 5에 나타내는 바와 같이 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 제 1 컬러부(30a)가 로드 패킹(33) 내에 감입함과 아울러, 제 1 컬러부(30a)의 선단면(30f)이 증력 피스톤(13)의 압박 부재(35)에 근접 또는 접촉하는 바와 같은 길이이다.
주피스톤(12)과 피스톤 로드(30)의 제 1 컬러부(30a)에는 기단이 제 1 주압력실(10a)로 통하는 연통로(38)가 축선(L)과 평행하게 형성되고, 연통로(38)의 선단은 제 1 컬러부(30a)의 선단면(30f)까지 도달하고, 연통로(38)의 선단부에 체크 밸브(39)가 설치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이 체크 밸브(39)는 연통로(38)로 통하는 밸브실(40)과, 밸브실(40)의 개구단에 연통로(38)를 둘러싸도록 형성된 환형상 밸브 시트(41)와, 밸브실(40)의 내부에서 환형상 밸브 시트(41)에 접리함으로써 연통로(38)를 개폐하는 포핏 밸브체(42)와, 포핏 밸브체(42)를 환형상 밸브 시트(41)에 접촉하는 방향(폐쇄 밸브 방향)으로 바이어싱하는 밸브 스프링(43)을 갖고 있다. 또한, 포핏 밸브체(42)는 밀봉재(42b)가 부착된 원판형상의 개폐부(42a)와 개폐부(42a)로부터 연장하는 압봉(42c)을 갖고 있고, 압봉(42c)의 선단은 환형상 밸브 시트(41)의 중심 구멍을 관통해서 밸브실(40)의 외측으로 돌출하고 있다.
증력 피스톤(13)의 내부에는 연결체 수용실(46)과 제 2 컬러부(30b)가 감합하는 공간부(47)가 피스톤 로드(30)를 둘러싸도록 형성되고, 연결체 수용실(46)의 내부에 복수의 강구(48)가 피스톤 로드(30)를 둘러싸는 배치로 유동 상태로 수용되어 있다. 복수의 강구(48)는 후에 상세하게 설명하는 바와 같이 압력 유체의 작용으로 증가 피스톤(13)이 전진할 때에 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)의 양쪽에 록킹하여 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)를 서로 연결하는 연결체로서의 역할을 하는 것이다.
연결체 수용실(46)은 삼각형의 2변으로 둘러싸인 단면 형상을 갖는 공간으로 되어 있어 격벽(2) 근처의 제 1 실벽(46a)과 그 반대 근처의 제 2 실벽(46b)을 갖고 있다. 그 중 제 1 실벽(46a)은 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)의 연결 시에 강구(48)가 록킹하는 록킹면을 이루는 부분이며, 격벽(2)측을 향해 점차 축선(L)에 접근하는 방향으로 경사지는 원뿔면이 되어 있고, 제 2 실벽(46b)은 제 1 실벽(46a)과는 역방향으로 경사지는 원뿔면을 이루고 있다. 그러나 제 1 실벽(46a)은 오목형상 또는 볼록형상으로 만곡하는 곡면이어도 좋다.
제 1 실벽(46a)은 증력 피스톤(13)에 도시하지 않은 나사로 고정된 링형상의 연결체 캡(49)에 의해 형성되고, 제 2 실벽(46b)은 공간부(47) 내에 축선(L) 방향으로 변위 가능하도록 수용된 링형상의 연결체 받이(50)에 의해 형성되고, 연결체 받이(50)는 공간부(47)의 단차부(47a)와 연결체 받이(50) 사이에 개설된 압축 스프링(51)에 의해 연결체 캡(49)측을 향해서 상시 바이어싱되어 있다.
또한, 제 2 컬러부(30b)의 외주에는 피스톤 로드(30)가 전진해서 제 2 컬러가 공간부(47) 내에 감합했을 때에 강구(48)가 올라앉아 록킹홈(30d)이 형성되고, 제 2 컬러부(30b)의 선단면(30g)은 강구(48)가 쉽게 올라앉도록 경사면을 이루고 있다.
또한, 증력 피스톤(13)의 격벽(2)측의 단부에는 중공의 압박 부재(35)가 피스톤 로드(30)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 압박 부재(35)는 증력 피스톤(13)의 단면과 평행을 이루는 플랜지부(35a)와 이 플랜지부(35a)의 내경부로부터 증력 피스톤(13)의 내부에 감입하는 방향으로 돌출하고, 선단이 연결체 수용실(46)내에 진입하는 원통형상의 제 1 압박부(35b)와 플랜지부(35a)로부터 제 1 압박부(35b)와 역방향으로 돌출하는 원통형상의 제 2 압박부(35c)를 갖고 있다. 제 1 압박부(35b)의 돌출 길이는 도시한 예에서는 제 2 압박부(35c)의 돌출 길이보다 크지만 제 2 압박부(35c)의 돌출 길이와 동등하거나 또는 그 이하로 형성되는 경우도 있다. 또한, 압박 부재(35)는 플랜지부(35a)가 증력 피스톤(13)의 단면에 접촉하는 도 1에 나타내는 위치와, 플랜지부(35a)가 증력 피스톤(13)의 단면으로부터 이간되는 도 7에 나타내는 위치 사이에서 변위 가능하다. 이 압박 부재(35)는 증력 피스톤(13)의 일부를 구성하는 것이다.
또한, 압박 부재(35)의 제 2 압박부(35c)는 도 6에 나타내는 바와 같이 이 제 2 압박부(35c)가 포핏 밸브체(42)의 압봉(42c)을 밀어 넣어서 밸브실(40)의 앞면에 접촉해도 연통로(38)를 완전하게 막지 않는 치수 및 배치로 되어 있다.
이어서, 증력 기구가 부착된 유체압 실린더의 작용에 대해 설명하지만 유체압 실린더의 세부 구성에 대해서는 도 2 및 도 3도 참조하는 것으로 한다.
도 1은 제 2 포트(21)가 급기측에 접속됨과 아울러, 제 1 포트(20)가 배기측에 접속됨으로써 제 2 주압력실(10b) 및 제 2 부압력실(11b)에 압력 유체가 공급됨과 아울러, 제 1 주압력실(10a)의 압력 유체가 배출된 상태를 나타내고 있다. 이 때, 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)는 제 2 주압력실(10b) 내의 유체 압력에 의해 후퇴 스트로크단인 초기 위치를 차지하고, 증력 피스톤(13)은 복귀 스프링(18)의 작용력으로 격벽(2)에 접촉하는 복귀 위치(초기 위치)를 차지하고 있다. 또한, 제 2 주압력실(10b)과 제 1 부압력실(11a)은 격벽(2)의 중앙 구멍(2a)을 통해 서로 연통하고 있다.
도 1의 상태로부터 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 포트(20)가 급기측에 접속됨과 아울러, 제 2 포트(21)가 배기측에 접속되면 제 1 주압력실(10a)에 압력 유체가 공급됨과 아울러, 제 2 주압력실(10b) 및 제 2 부압력실(11b)의 압력 유체가 배출되기 때문에 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)는 도면의 좌방향으로 전진을 시작한다. 그러나 증력 피스톤(13)은 제 1 부압력실(11a)이 제 2 주압력실(10b)을 통해 외부로 개방되어 있어서 제 1 포트(20)로부터의 압력 유체의 영향을 받지 않기 때문에 복귀 스프링(18)의 작용력으로 복귀 위치로 유지한 채 전진하지 않는다.
도 4에 나타내는 피스톤 로드(30)의 위치는 제 2 컬러부(30b)의 선단부가 압박 부재(35)의 중앙 구멍(35d)을 거쳐서 증력 피스톤(13)의 공간부(47) 내에 진입 함으로써 강구(48)가 제 2 컬러부(30b)에 올라앉은 상태의 스트로크 도중의 위치이다.
피스톤 로드(30)가 더욱 전진하고 도 5에 나타내는 증력 개시 위치의 직전의 위치까지 전진하면 제 1 컬러부(30a)의 선단 부분이 격벽(2)의 중앙 구멍(2a)의 로드 패킹(33)의 내부에 감입함으로써 제 1 부압력실(11a)이 제 2 주압력실(10b)로부터 차단되고, 그 직후에 피스톤 로드(30)는 도 5의 증력 개시 위치에 도달한다.
피스톤 로드(30)가 증력 개시 위치에 도달하면 도 6으로부터도 명백한 바와 같이 제 2 컬러부(30b)가 압박 피스톤(13)의 공간부(47) 내에 완전히 진입하고, 록킹홈(30d)에 강구(48)가 감합하고, 또한 제 1 컬러부(30a)의 선단면(30f)으로부터 돌출하고 있던 포핏 밸브체(42)의 압봉(42c)이 증력 피스톤(13)의 압박 부재(35)의 제 2 압박부(35c)에 접촉하여 눌림으로써 포핏 밸브체(42)가 환형상 밸브 시트(41)로부터 멀어져서 연통로(38)를 개방한다. 이에 따라 제 1 주압력실(10a) 내의 압력 유체가 연통로(38)를 통해서 제 1 부압력실(11a) 내에 공급되기 시작하기 때문에 증력 피스톤(13)은 복귀 스프링(18)을 압축하면서 전진을 개시한다.
그리고 도 6에 쇄선으로 나타내는 바와 같이 증력 피스톤(13)이 약간 전진하여 연결체 수용실(46)의 제 1 실벽(46a)(록킹면)이 강구(48)에 접촉하면 이 제 1 실벽(46a)이 경사를 따라 강구(48)를 록킹홈(30d)에 강하게 압박하기 때문에 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)가 강구(48)를 통해 서로 연결되어 증력 피스톤(13)의 추력이 피스톤 로드(30)에 작용하게 된다. 이 때문에 피스톤 로드(30)에는 주피스톤(12)에 의한 추력과 증력 피스톤(13)에 의한 추력을 합산한 큰 합성 추력이 작용하게 되고, 이 합성 추력에 의해 피스톤 로드(30)는 도 7에 나타내는 전진 스트로크단까지 전진하게 된다.
또한, 제 1 실벽(46a)이 강구(48)에 접촉할 때 강구(48)는 연결체 수용실(46) 내를 제 1 실벽(46a)의 방향으로 상대적으로 변위하게 되기 때문에 이 강구(48)에 의해 압박 부재(35)의 제 1 압박부(35b)가 연결체 수용실(46)의 외측을 향해 압출되고, 그 결과 압박 부재(35)는 플랜지부(35a)가 증력 피스톤(13)의 단면으로부터 멀어진 위치로 변위한다.
이어서, 도 7의 상태로부터 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)를 후퇴시킬 때는 제 1 포트(20)를 배기측에 접속함과 아울러, 제 2 포트(21)를 급기측에 접속한다. 그러면 주피스톤(12)과 증력 피스톤(13)이 제 2 주압력실(10b)에 공급되는 압력 유체와 제 2 부압력실(11b)에 공급되는 압력 유체에 의해 함께 후퇴한다.
그리고 도 8에 나타내는 바와 같이 증력 피스톤(13)이 후퇴 스트로크단인 복귀 위치에 도달하면 압박 부재(35)의 플랜지부(35a)가 격벽(2)에 접촉함으로써 이 압박 부재(35)가 그 위치에 정지함과 아울러, 약간 늦어지고, 증력 피스톤(13)도 압박 부재(35)에 접촉함으로써 그 위치에 정지하지만 피스톤 로드(30)는 계속해서 후퇴하기 때문에 강구(48)가 압박 부재(35)의 제 1 압박부(35b)에 눌려서 록킹홈(30d)으로부터 분리되어 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)의 연결이 해제된다. 그와 동시에 압박 부재(35)의 제 2 압박부(35c)에 의한 압봉(42c)의 압박도 해제되기 때문에 포핏 밸브체(42)가 밸브 스프링(43)의 바이어싱력에 의해 환형상 밸브 시트(41)에 접촉해서 연통로(38)를 폐쇄하여 체크 밸브(39)가 폐쇄한다. 이 때문에 연통로(38)에 의한 제 1 주압력실(10a)과 제 1 부압력실(11a)의 연통이 끊어진다.
그 후, 주피스톤(12)과 피스톤 로드(30)가 더욱 후퇴하면 제 1 컬러부(30a) 가 격벽(2)의 로드 패킹(33)으로부터 빠져나감으로써 격벽(2)의 중앙 구멍(2a)을 통해 제 2 주압력실(10b)과 제 1 부압력실(11a)이 연통하고, 그 상태로 주피스톤(12)과 피스톤 로드(30)는 도 1에 나타내는 후퇴 스트로크단(초기 위치)까지 이동한다.
이때, 제 1 부압력실(11a)에 제 2 주압력실(10b)로부터 압력 유체가 유입하고, 이 압력 유체에 의해 증력 피스톤(13)은 도면의 좌방향, 즉 전진 방향의 작용력을 받지만 제 2 부압력실(11b)에 공급되어 있는 압력 유체에 의해 증력 피스톤(13)은 도면의 우방향의 작용력을 받고 있어 양방향의 작용력이 서로 부정하기 때문에 증력 피스톤(13)은 복귀 스프링(18)의 바이어싱력에 의해 초기 위치를 유지한다.
도 9 및 도 10은 강구(48) 대신에 증력 피스톤(13)과 피스톤 로드(30)의 연결에 사용 가능한 연결체를 나타내는 것이며, 이 연결체는 일부에 절단면(52a)을 형성함으로써 직경을 가변으로 한 탄성 링(52)에 의해 형성되어 있다. 탄성 링(52)의 단면 형상은 원형상이다. 또한, 탄성 링(52)의 내경은 피스톤 로드(30)의 로드 본체부(30c)의 외경보다 약간 크지만 제 2 의 컬러부(30b)의 외경 이하인 것이 바람직하다.
이상에 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명의 증력 기구가 부착된 유체압 실린더는 주피스톤(12) 및 피스톤 로드(30)에 연통로(38)를 형성함과 아울러, 연통로(38)의 단부에 체크 밸브(39)를 설치하고, 피스톤 로드(30)가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 체크 밸브(39)가 개방되어 제 1 주압력실(10a)과 제 1 부압력실(11a)이 연통로(38)를 통해 연통하도록 구성되어 있으므로 제 1 부압력실(11a)에 압력 유체를 공급하기 위한 전용의 포트가 불필요해지고, 그 결과 종래의 증력 기구가 부착된 유체압 실린더보다 포트 수가 적어지고, 배관 수를 줄여서 안전성의 향상과 배관 작업의 간략화를 도모할 수 있다.
1 : 실린더 바디 2 : 격벽
6 : 제 2 단벽 6a : 중앙 구멍
10 : 주실린더실 1Oa : 제 1 주압력실
1Ob : 제 2 주압력실 11 : 증력 실린더실
11a : 제 1 부압력실 11b : 제 2 부압력실
12 : 주피스톤 13 : 증력 피스톤
20 : 제 1 포트 21 : 제 2 포트
30 : 피스톤 로드 3Oa : 제 1 컬러부
3Ob : 제 2 컬러부 3Oc : 로드 본체부
3Od : 록킹홈 30f : 제 1 컬러부의 선단면
33 : 로드 패킹 35 : 압박 부재
38 : 연통로 39 : 체크 밸브
40 : 밸브실 41 : 환형상 밸브 시트
42 : 포핏 밸브체 43 : 밸브 스프링
46 : 연결체 수용실 48 : 강구(연결체)
52 : 탄성 링(연결체) L : 축선

Claims (8)

  1. 실린더 바디의 내부에 격벽으로 가로막힌 주실린더실과 증력 실린더실이 형성되고,
    주실린더실에는 주피스톤이 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 주피스톤에 의해 주실린더실이 제 1 주압력실과 제 2 주압력실로 구획되고,
    증력 실린더 실에는 증력 피스톤이 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 증력 피스톤에 의해 증력 실린더실이 제 1 부압력실과 제 2 부압력실로 구획되고,
    실린더 바디에는 제 1 주압력실에 연통하는 제 1 포트와 제 2 주압력실 및 제 2 부압력실에 연통하는 제 2 포트가 형성되고,
    주피스톤에는 피스톤 로드가 연결되고, 피스톤 로드는 격벽과 증력 피스톤과 증력 실린더실의 단벽을 관통하여 외부로 연장되어 있고,
    주피스톤 및 피스톤 로드에는 일단이 제 1 주압력실에 연통하며 또한 타단에 체크 밸브를 구비한 연통로가 형성되고, 체크 밸브는 피스톤 로드가 전진 스트로크단의 바로 앞의 증력 개시 위치에 도달했을 때 증력 피스톤에 눌려서 연통로를 개방함으로써 제 1 주압력실과 제 1 부압력실을 연통시키고,
    증력 피스톤의 내부에 연결체 수용실이 피스톤 로드를 둘러싸도록 형성되고, 연결체 수용실의 내부에 연결체가 피스톤 로드를 둘러싸도록 배치되고,
    연결체 수용실과 피스톤 로드의 외주면에 록킹면과 록킹홈이 형성되고, 연통로를 통해 제 1 부압력실에 공급되는 압력 유체의 작용으로 증력 피스톤이 전진할 때 록킹면과 록킹홈이 연결체에 록킹함으로써 증력 피스톤과 피스톤 로드가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 증력 기구가 부착된 유체압 실린더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    증력 피스톤에 압박 부재가 설치되고, 압박 부재는 피스톤 로드가 전진 스트로크를 행할 때에 체크 밸브를 눌러서 개방시키는 밸브 개방 수단과, 증력 피스톤이 후퇴 스트로크를 행할 때에 연결체를 눌러서 증력 피스톤과 피스톤 로드의 연결을 해제하는 해제 수단을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    압박 부재는 증력 피스톤에 대하여 축선 방향으로 변위 가능하며, 증력 피스톤의 전진 시에 증력 피스톤과 피스톤 로드가 연결체로 서로 연결되어 있을 때에는 연결체에 눌려서 증력 피스톤으로부터 돌출함으로써 체크 밸브를 개방 상태로 유지하고, 증력 피스톤이 후퇴 스트로크단까지 후퇴하면 증력 피스톤의 내부에 진입해서 연결체를 눌러 움직이게 함으로써 증력 피스톤과 피스톤 로드의 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피스톤 로드는 주피스톤에 이어지는 기단측으로부터 선단측을 향해서 순서대로 가장 지름이 큰 제 1 컬러부와, 제 1 컬러부보다 지름이 작은 제 2 컬러부와, 제 2 컬러부보다 지름이 작은 로드 본체부를 갖고, 제 1 컬러부에 연통로의 일부와 체크 밸브가 설치되고, 제 2 컬러부에 록킹홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 컬러부의 선단부에 체크 밸브의 밸브실이 연통로로 통하도록 형성되고, 밸브실 내에 연통로를 둘러싸는 환형상 밸브 시트와, 환형상 밸브 시트에 접리하는 포핏 밸브체와, 포핏 밸브체를 환형상 밸브 시트로 압박하는 밸브 스프링이 배치되고, 포핏 밸브체는 밸브실의 외부로 돌출한 압봉을 갖고, 압봉이 증력 피스톤에 눌림으로써 포핏 밸브체가 환형상 밸브 시트로부터 이간되어 연통로가 개방해서 제 1 부압력실에 연통하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  6. 제 4 항에 있어서,
    격벽의 중앙 구멍의 내주에 링형상의 로드 패킹이 설치되고, 피스톤 로드의 제 1 컬러부는 로드 패킹의 내부에 기밀하게 감입하여 슬라이딩할 수 있는 외경을 갖고, 피스톤 로드가 증력 개시 위치에 도달했을 때 제 1 컬러부가 로드 패킹의 내부에 감입함으로써 제 1 부압력실이 제 2 주압력실로부터 차단되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결체는 복수의 강구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결체는 직경이 가변의 탄성 링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
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