KR20240083365A - 완충구조를 갖는 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계 구조물을 작동시키는 실린더에 완충기능을 부여할 수 있도록 한 완충기능을 갖는 실린더에 관한 것으로, 피스톤과 피스톤 로드 상에서 이동하는 이동피스톤으로 된 2중 구조를 가지면서 피스톤이 최대 인출 및 인입될 때 외부로부터 가해지는 큰 외력에 대한 완충기능을 갖도록 함과 아울러 내구성을 크게 증가시킨 실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 일측과 타측에 작동유체가 입출되는 제1입출공과 제2입출공을 구비한 몸체; 상기 몸체의 일측을 폐쇄시키는 제1커버; 로드가 상기 제1커버를 기밀하게 관통하여 몸체의 내부로 삽입되며, 상기 로드의 전방부위에 구비된 가압판의 외경이 상기 몸체의 내경보다 작게 형성되는 제1피스톤; 상기 몸체의 내부로 인입된 상기 제1피스톤의 로드상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되고, 그 외경은 상기 몸체의 내측면에 기밀하게 접촉되도록 형성되며, 전면부위에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제1삽입홈이 형성된 제2피스톤; 상기 몸체의 타측을 폐쇄시키면서 내측면에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제2삽입홈이 형성된 제2커버;로 구성된다.

Description

완충구조를 갖는 실린더{Cylinder having shock absorbing structure}

본 발명은 실린더에 관한 것으로, 특히 기계 구조물을 작동시키는 실린더에 완충기능을 부여할 수 있도록 한 완충기능을 갖는 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 유압 또는 공압 실린더는 유압에 의해 피스톤을 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 장치로서, 유압 또는 공압이 피스톤에 전달되도록 하여 그 피스톤이 실린더 내부로 인입되거나 또는 인출되는 힘에 의해 기계적 구조물을 작동시키게 된다.

이러한 실린더의 일예로서, 등록특허 제10-1788388호(피스톤 내에 완충부재가 실장된 유압실린더 및 그 유압실린더의 작동방법)에서는, 작동유체가 유입, 토출되는 유입구, 일측면에 구비된 폐쇄면, 타측면에 구비된 개방면과, 내부공간을 이루는 내실을 포함하는 실린더 튜브; 길이방향으로 따라 직경이 동일하게 구성되며, 상기 실린더 튜브의 내실에 실장되어 상기 유입구를 통해 유입되는 작동유체의 유입, 토출에 따라 작동되는 피스톤; 및 상기 피스톤의 일측면에 형성되는 삽입홈에 실장되어, 유입된 상기 작동유체의 압력에 따라 압축되어 상기 작동유체에 의한 피스톤의 충격, 진동을 흡수하도록 탄성력을 갖는 구형태의 고무볼로 구성된 다수의 완충부재;를 갖는 유압실린더를 제안하였다.

그런데, 이러한 종래기술에 의하면, 순간적으로 가해지는 외력에 의해 급속하고 과도하게 증가하는 작동유체의 압력을 고무볼이 흡수하여 완충하는 구조이지만, 순간적이면서 잦은 작동유체 압력의 과도한 증가에 의해 자칫 고무볼이 찢어지는 등의 파손이 발생하거나 또는 장시간 사용에 의해 고무볼이 경화된 경우에는 효과적으로 충격을 흡수할 수 없어 내구성이 매우 저하되는 문제점이 있다.

<선행기술문헌>

- 등록특허 제10-1788388호

(피스톤 내에 완충부재가 실장된 유압실린더 및 그 유압실린더의 작동방법)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 피스톤과 피스톤 로드 상에서 이동하는 이동피스톤으로 된 2중 구조를 가지면서 피스톤이 최대 인출 및 인입될 때 외부로부터 가해지는 큰 외력에 대한 완충기능을 갖도록 함과 아울러 내구성을 크게 증가시킨 실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 완충구조를 갖는 실린더는,

일측과 타측에 작동유체가 입출되는 제1입출공과 제2입출공을 구비한 몸체;

상기 몸체의 일측을 폐쇄시키는 제1커버;

로드가 상기 제1커버를 기밀하게 관통하여 몸체의 내부로 삽입되며, 상기 로드의 전방부위에 구비된 가압판의 외경이 상기 몸체의 내경보다 작게 형성되는 제1피스톤;

상기 몸체의 내부로 인입된 상기 제1피스톤의 로드상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되고, 그 외경은 상기 몸체의 내측면에 기밀하게 접촉되도록 형성되며, 전면부위에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제1삽입홈이 형성된 제2피스톤;

상기 몸체의 타측을 폐쇄시키면서 내측면에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제2삽입홈이 형성된 제2커버;로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의한 실린더는, 비교적 간단한 구조이면서도 뛰어난 내구성을 가지면서 양방향에 대해 완충작용을 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 큰 외력에 의한 충격에도 실린더가 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 완충구조를 갖는 실린더의 단면 구조도.
도2 및 도3은 도1의 작동상태를 설명하기 위한 도.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 완충구조를 갖는 실린더의 단면 구조도.
도5 및 도6은 도4의 작동상태를 설명하기 위한 도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 완충구조를 갖는 실린더의 단면 구조도이고, 도2 및 도3은 도1의 작동상태를 설명하기 위한 도이다.

도1에서와 같이 본 발명의 일실시예는, 크게 몸체(100), 제1피스톤(150), 제2피스톤(160)으로 구성되어진다.

상기 몸체(100)는 일반적인 실린더의 몸체 형태를 가지는데, 일측에는 유압 또는 공압 등의 작동유체가 유입되거나 유출되는 제1입출공(110)이 형성되어 있고, 타측에도 유압 또는 공압 등의 작동유체가 유입되거나 유출되는 제2입출공(120)이 형성되어 있다.

또한, 상기 몸체(100)의 일측부위와 타측부위는 각각 제1커버(130)와 제2커버(140)에 의해 마감되어 폐쇄되는데, 상기 제1커버(130)는 그 중심부위에 제1피스톤(150)의 로드(151)가 관통되어 삽입되도록 관통공(131)이 형성되어 있게 되고, 제2커버(140)에는 내측면에 제1피스톤(150)의 가압판(152)이 삽입되도록 제2삽입홈(141)이 형성되어 있게 된다.

상기 제1피스톤(150)은 상기 제1커버(130)의 관통공(131)에 관통되어 삽입되는 로드(151)와, 상기 로드(151)의 선단부위에 체결되는 가압판(152)으로 형성되는데, 이때 상기 가압판(152)의 외경은 몸체(100)의 내경보다 작게 형성된다.

또한, 제2피스톤(160)은 상기 몸체(100)의 내측으로 삽입된 로드(151) 상에서 작동유체의 압력에 의해 전후방으로 이동가능하게 설치되는데, 그 중심부위에는 관통공(161)이 형성되어 상기 로드(151)를 관통시키게 되며, 관통공(161)의 내측 둘레로는 O-링 형태의 패킹(162)이 설치되어 로드(151)를 기밀하게 관통시키게 된다.

그리고, 제2피스톤(160)의 외측둘레로는 O-링 형태의 패킹(164)이 장착되어 상기 몸체(100)의 내측면에 기밀하게 접촉하도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작동관계를 설명한다.

도2에서와 같이 로드(151)가 완전히 인출된 상태, 즉 제2피스톤(160)이 후방으로 완전히 이동하여 그 후면부위가 제1커버(130)의 내측면에 맞닿고, 로드(150)도 마찬가지로 몸체(100)의 일측으로 완전히 후퇴하여 가압판(152)이 제1삽입홈(163)에 삽입된 상태에서 기계 구조물의 일측방향 작동을 위해 제1입출공(110)으로 작동유체, 예를 들면, 유압 또는 공압을 인가하게 되면, 그 압력은 제2피스톤(160)의 후면부위에 작용하게 되고, 이로 인해 제2피스톤(160)은 제1삽입홈(163)에 가압판(152)을 수납시킨 상태로 전방으로 이동하게 되어 로드(151)가 압축되어진다.

제1피스톤(150)과 제2피스톤(160)이 함께 이동하면서 전방부위의 작동유체는 제2입출공(120)의 동해 유출되고, 제2피스톤(160)의 전면부위가 제2커버(140)의 내측면 선단부(142)에 맞닿게 되면, 로드(151)의 압축은 중지된다.

이때 가압판(152)은 제2삽입홈(141)의 내측에 수용된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 외력 즉, 충격이 로드(151)가 압축하는 방향으로 인가되면, 그 충격량에 따라 도3에서와 같이 가압판(152)은 제1삽입홈(163)을 이탈한 후 제2삽입홈(141)의 내측으로 전진하여 일부 또는 완전하게 삽입되고, 이때 제2삽입홈(141) 내측의 작동유체는 로드(151)의 삽입에 의해 로드(151)의 외측과 제2삽입홈(141)의 내측 사이의 간격을 통해 가압판(152)의 후면부위 공간으로 유출됨으로써 완충작용을 하게 된다.

이러한 가압판(152)의 후면부위 공간은 제2삽입홈(141) 또는 제2삽입홈(141)과 연통되는 제1삽입홈(163)의 공간이 될 수 있을 것이다.

외력의 작용이 종료되면 즉 충격 상태가 해제되면, 로드(151)에 외력이 작용하기 전의 위치 즉, 제1삽입홈(163)의 내측으로 삽입되면서 원래의 위치로 복귀하게 된다.

따라서, 로드(151)가 압축된 상태에서 외력이 가해지면, 가압판(152)이 제2삽입홈(141)의 내측으로 왕복하여 삽입하거나 이탈하면서 외력을 해소하는 구조인 것이다.

기계 구조물의 타측방향 작동을 위해 제2입출공(120)으로 작동유체를 인가하게 되면, 그 압력은 가압판(152)의 전면부위와 제2피스톤(160)의 전면부위에 작용하게 되고, 이로 인해 제1피스톤(150)과 제2피스톤(160)은 후방으로 이동하게 되어 로드(151)가 신장되어진다.

제1피스톤(150)과 제2피스톤(160)이 함께 이동하면서 후방부위의 작동유체는 제1입출공(110)의 통해 유출되고, 제2피스톤(160)의 후면부위가 제1커버(130)의 내측면에 맞닿게 되면서 로드(151)의 신장은 중지된다.

따라서, 도2에서와 같이 제2피스톤(160)의 후면부위가 제1커버(130)의 내측면에 맞닿게 되고, 가압판(152)은 제1삽입홈(163)에 삽입된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 외력이 제1로드(151)가 압축되는 방향으로 가해지면, 그 충격량에 따라 가압판(152)은 제1삽입홈(163)의 내측에서 전방으로 전진하여 외력을 흡수하게 되는데, 이때 제1삽입홈(163)의 내측면과 가압판(152)의 외측면 사이의 공간을 통해 가압판(152) 전방부위의 작동유체가 가압판(152)의 후면부위 즉 제1삽입홈(163)의 내측으로 유입됨으로써 충격을 흡수하게 된다.

물론, 외력이 해소되면, 가압판(152)은 후진하게 되고, 이때 가압판(152)의 후면부위 즉 제1삽입홈(163)의 내측의 작동유체는 간격을 통해 가압판(152)의 전방부위로 이동하게 된다.

외력에 의해 로드(151)에 가해지는 충격량이 매우 큰 경우에는 이를 흡수하기 위하여 로드(151)의 압축되는 길이가 그만큼 길어지게 될 것이고, 이에 따라 가압판(152)이 제1삽입홈(163)을 완전히 벗어나면서 전진하게 되며, 이때 가압판(152)의 전면부위에만 작동유체의 압력이 작용하면서 로드(151)가 쉽게 압축되고, 이때 가압판(152)의 외측면과 몸체(100)의 내측면 사이의 공간에 의해 작동유체의 압력이 가압판(152)의 후방으로 대거 이동함으로써 매우 큰 충격도 빠르게 해소할 수 있게 된다.

즉, 진동 또는 작은 충격량은 가압판(152)의 제1삽입홈(163)의 내측에서 전후진 왕복하면서 효과적으로 흡수하게 되고, 큰 충격량인 경우에는 가압판(152)이 제1삽입홈(163)을 완전히 벗어남으로써 충격을 완전히 해소하게 되는 것이다.

이는 곧, 순간적인 큰 외력에 의해 발생하는 과도한 압력증가로 인하여 실린더 몸체(100)가 터지거나 변형되는 손상을 방지하는 것이다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 제1삽입홈(163)과 제2삽입홈(141)이 모두 형성된 구조를 예를 들어 설명하였지만, 제1삽입홈(163) 또는 제2삽입홈(141)만 형성된 구조를 가질 수 있을 것이다.

제1삽입홈(163)만 형성된 경우에는 제1삽입홈(163) 내에서 로드(151)와 가압판(152)이 전후방향으로 이동하여 충격을 완충할 수 있도록 하는 공간이 형성되어야 하고, 제2삽입홈(163)만 형성된 경우에도 마찬가지로 로드(151)와 가압판(152)이 전후방향으로 이동하여 충격을 완충할 수 있도록 하는 공간이 형성되어야 할 것이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예로서, 로드와 피스톤과 다른 형태를 보인 도이다.

로드(151)는 그 선단부위로부터 전방으로 더 연장된 연장로드(154)를 구비하는데, 이러한 연장로드(154)는 로드(151)의 지름보다 작게 형성되고, 연장로드(154)의 선단부위에는 가압판(152)이 체결된다.

즉, 상기 연장로드(154)는 로드(151)와 그 중심축을 동일하게 하여 작은 지름을 가지면서 전방으로 더 연장되고, 그 선단부위에 가압판(152)가 체결된 구조를 가지게 되는 것이다.

또한, 제2피스톤(160)은 상기 연장로드(154) 상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되며, 제1삽입홈(163)이 형성되지 않은 구조를 가질 수 있게 된다.

가압판(152)과 연장로드(154)의 길이는 제2피스톤(160)이 제2커버(140)의 선단부(142)에 맞닿았을 때 가압판(152)의 선단부위가 제2삽입홈(141) 내의 내측벽면(143)에 맞닿지 않도록 하는 길이를 가지는 것이 바람직하다.

따라서, 도5에서와 같이 로드(151)가 완전히 인출된 상태에서 제1입출공(110)을 통해 유압이 유입되면, 제2피스톤(160)이 연장로드(154) 상에서 전방으로 이동하여 가압판(152)에 맞닿으면서 로드(151)를 압축시키게 되고, 도6에서와 같이 제2피스톤(160)의 전면부위가 제2커버(140)의 선단부(142)에 맞닿게 되면, 로드(151)의 압축은 중지된다.

이때 가압판(152)는 제2삽입홈(141)의 내측에 수용된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 외력 즉, 충격이 로드(151)가 압축하는 방향으로 인가되면, 그 충격량에 따라 가압판(152)은 제2삽입홈(141)의 내측에서 전진하게 되며, 이때 제2삽입홈(141) 내측의 작동유체는 가압판(152)과 제2삽입홈(141)의 내측 사이의 간격을 통해 가압판(152)의 후면부위 공간으로 유출됨으로써 완충작용을 하게 된다.

외력의 작용이 종료되면 즉 충격 상태가 해제되면, 제1로드(151)에 외력이 작용하기 전의 위치로 복귀하게 된다.

따라서, 제1로드(151)가 압축된 상태에서 외력이 가해지면, 가압판(152)이 제2삽입홈(141)의 내측으로 왕복하여 전후진하면서 해소하는 구조인 것이다.

제2입출공(120)으로 작동유체를 인가하게 되면, 그 압력은 제2피스톤(160)의 전면부위에 작용하게 되고, 이로 인해 제2피스톤(160)은 연장로드(154)에서 후방으로 이동하여 로드(151)의 선단부위에 맞닿으면서 제1피스톤(150)과 제2피스톤(160)은 후방으로 이동하게 되어 로드(151)가 신장되며, 완전히 신장되면 도5의 상태가 된다.

즉, 제2피스톤(160)의 후면부위가 제1커버(130)의 내측면에 맞닿게 되고, 가압판(152)은 제2피스톤(160)의 전면부위에 맞닿아 위치하게 되는 것이다.

이 상태에서 외력이 로드(151)가 압축되는 방향으로 가해지면, 그 충격량에 따라 로드(151)와 함께 가압판(152)이 전진하여 외력을 흡수하게 되며, 이때 제2피스톤(160)은 제1커버(130)의 내측면에 맞닿은 상태를 유지하게 된다.

이후, 외력이 해소되면, 가압판(152)은 후진하여 원위치로 복귀하는 구조를 가지는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에서도 마찬가지로, 제2피스톤(160)의 전면부위에 가압판(152)을 삽입시켜 수납할 수 있는 제1삽입홈(163)이 형성될 수 있을 것이다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

100 : 실린더 몸체
110 : 제1입출공
120 : 제2입출공
130 : 제1커버
131 : 관통공
132 : 패킹
140 : 제2커버
141 : 제1삽입홈
142 : 선단부
150 : 제1피스톤
151 : 로드
152 : 가압판
154 : 연장로드
160 : 제2피스톤
161 : 관통공
162 : 패킹
163 : 제2삽입홈
164 : 패킹

Claims (4)

1. 일측과 타측에 작동유체가 입출되는 제1입출공과 제2입출공을 구비한 몸체;
   상기 몸체의 일측을 폐쇄시키는 제1커버;
   로드가 상기 제1커버를 기밀하게 관통하여 몸체의 내부로 삽입되며, 상기 로드의 전방부위에 구비된 가압판의 외경이 상기 몸체의 내경보다 작게 형성되는 제1피스톤;
   상기 몸체의 내부로 인입된 상기 제1피스톤의 로드상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되며, 그 외경은 상기 몸체의 내측면에 기밀하게 접촉되도록 형성된 제2피스톤;
   상기 몸체의 타측을 폐쇄시키면서 내측면에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제2삽입홈이 형성된 제2커버;로 구성된 것을 특징으로 하는 완충구조를 갖는 실린더.
   
2. 일측과 타측에 작동유체가 입출되는 제1입출공과 제2입출공을 구비한 몸체;
   상기 몸체의 일측을 폐쇄시키는 제1커버;
   로드가 상기 제1커버를 기밀하게 관통하여 몸체의 내부로 삽입되며, 상기 로드의 전방부위에 구비된 가압판의 외경이 상기 몸체의 내경보다 작게 형성되는 제1피스톤;
   상기 몸체의 내부로 인입된 상기 제1피스톤의 로드상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되고, 그 외경은 상기 몸체의 내측면에 기밀하게 접촉되도록 형성되며, 전면부위에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제1삽입홈이 형성된 제2피스톤;
   상기 몸체의 타측을 폐쇄시키는 제2커버;로 구성된 것을 특징으로 하는 완충구조를 갖는 실린더.
   
3. 일측과 타측에 작동유체가 입출되는 제1입출공과 제2입출공을 구비한 몸체;
   상기 몸체의 일측을 폐쇄시키는 제1커버;
   로드가 상기 제1커버를 기밀하게 관통하여 몸체의 내부로 삽입되며, 상기 로드의 선단부위로부터 전방부위로 더 연장된 연장로드가 형성됨과 아울러 상기 연장로드의 전방부위에 구비된 가압판의 외경이 상기 몸체의 내경보다 작게 형성되는 제1피스톤;
   상기 연장로드상에서 기밀하게 직선 왕복운동이 가능하게 설치되며, 그 외경은 상기 몸체의 내측면에 기밀하게 접촉되도록 형성된 제2피스톤;
   상기 몸체의 타측을 폐쇄시키면서 내측면에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제2삽입홈이 형성된 제2커버;로 구성된 것을 특징으로 하는 완충구조를 갖는 실린더.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 제2피스톤의 전방부위에는 상기 제1피스톤의 가압부가 삽입되도록 제1삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 완충구조를 갖는 실린더.