KR970000246B1 - 2단 가변속도 실린더 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

2단 가변속도 실린더

제1도와 제2도는 종래 2단 가변속도 실린더압 회로도로서,

제1도는 1차속도 제어시의 회로도.

제2도는 2차속도 제어시의 회로도.

제3도는 종래 공기압 실린더의 단면도로서,

(a)는 피스톤 로드가 전진한 상태도.

(b)는 피스톤 로드가 후진한 상태도.

제4도는 본 발명에 적용되는 공기압 회로도.

제5도는 본 발명에 2단 가변속도 실린더의 단면도로서,

(a)는 작동전의 상태도.

(b)는 1차속도 전진 상태도.

(c)는 2차속도 전진 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 헤드카버 12,14 : 포트

13 : 로드카버 15a,15b : 피스톤

16a,16b : 실리더 튜브 17 : 피스톤 로드

본 발명은 공기압력을 동력원으로 하여 공기압 에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 주는 액츄에이터의 하나인 공기압 실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스턴 로드의 전진시 2단계로 속도제어가 가능한 2단 가변속도 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 물품을 어느 한 위치에서 다른 위치로 이송시켜 주는 역할을 하는 공기압 실린더는 이송 초기 고속의 작동하고 목표 지점에 근접할 때 저속으로 작동하는 것이 바람직하다. 이는 초기 작동시 고속으로 작동해야 물품을 원하는 위치까지 신속히 이송시킬 수 있고 반대로 말기 작동기에는 저속으로 작동해야 물품이 안정적으로 목표 위치에 도달함은 물론 이송 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.

종래에는 공기압 실린더의 속도를 2단으로 가변시키기 위해 공기압 회로를 이용하였다. 즉, 공기압 실린더의 자체의 구조는 변경하지 않고 공기 압력을 공급하고 회수하는 공기압 회로상에 속도가변을 위한 별도의 속도 가변용 솔레노이드 밸브를 설치하여 실린더의 속도를 2단으로 가변하였다.

제1도와 제2도는 종래 2단계 속도 가변 제어 회로도로서, 공기압원(A)에 공기압 실린더의 직선 왕복 운동을 제어하는 솔레노이드 밸브(B)가 연결되어 있고 상기 솔레노이드 밸브(B)와 공기압 실린더(C) 사이에는 각각 1차속도를 제어하기 위한 스피드 콘트롤로(D)(E)가 설치되어 있다.

또한 공기압 실린더(C)의 로드측과 솔레노이드 밸브(B) 사이에는 1차속도 제어를 위한 스피드 콘트롤러(F)와 2차속도 가변용 제어를 위한 2차속도 솔레노이드 밸브(G)가 설치되어 있다.

제3도는 종래 일반적인 공기압 실린더의 단면도로서 공기압 실린더는 포트(2)가 있는 헤드카버(1)와 포트(4)가 있는 로드카버(3)와, 공기압 에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어 주는 피스턴(5)과, 상기 피스턴의 이동을 안내하고 지지하는 실린더 튜브(6)와, 상기 피스턴에 의해 발생된 기계적 에너지를 외부로 전달하여 주는 피스턴 로드(7)로 구성되어 있다.

따라서 초기 작동시 공기압원(A)으로부터 공급된 공기압은 솔레노이드 밸브(B)와 스피드 콘트롤러(D)를 거쳐 공기압 실린더의 헤드카버(1)에 혀어된 헤드측 포트(2)로 들어가게 되고 상기 공기압에 의해 피스턴(5)와 피스턴 로드(7)가 전진하게 되며, 로드카버(3) 측의 공기압은 로드측 포트(4)를 거친 후 스피도 콘트롤러(E)(F)를 통해 대기로 방출된다.

이때 2차속도 가변용 솔레노이드 밸브(G)는 제1도와 같은 상태이며, 토출 공기를 바이패스시키게 되므로 피스턴 로드(7)는 1차속도(빠른속도)로 전진하게 된다.

상기와 같이 피스턴 로드(7)가 전진하여 그 선단부가 로드카버(3)에 도달하기 전 일정거리가 될 때 2차속도 가변용 솔레노이드 밸브(G)에 전원을 공급하며 제2도와 같이 2차속도 가변용 솔레노이드 밸브(G)가 작동하여 스피드 콘트롤러(F)의 배관라인을 차단하게 되고 이에 따라 스피드 콘트롤러(F)의 배관라인 유효단면적만큼 대기로 방출되는 공기량이 감소하게 되므로 감소된 공기량만큼 순간적으로 배압이 작용하여 피스턴로드(7)의 전진 속도는 감소하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 2차속도 가변장치는 공기압 실린더의 속도제어가 공기압 회로의 변화에 따라 이루어지는 구성이어서 기존의 공기압 회로에 스피드 콘트롤러(F)와 2단속도 가변용 솔레노이드 밸브(G) 등 별도의 부품이 추가되어야 하고 이에 따라 제작비용의 증가를 초래하게 된다.

또한 스피드 콘트롤러와 솔레노이드 밸브의 추가에 따라 배관이 복잡해지고 점유면적이 증가하게 되며, 특히 공기 방출량의 변화에 의해 속도가 가변되는 구조이어서 정확한 속도 기판이 어렵고 신뢰성이 떨어지는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 공기압 회로를 변화시키지 않고 속도 가변이 가능한 2단 가변속도 실린더를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적에 따라 포트가 있는 헤드카버와, 포트가 있는 로드카버와, 상기 헤드카버와 로드카버 사이에 설치되어 피스턴의 운동거리를 제한하는 블록과, 상기 헤드카버와 블록 및 로드카버 사이에 설치된 실린더 튜브와, 제1실린더 튜브내에 설치되어 공기압을 기계적 에너지로 바꾸어 주고 1차 속도를 발생시키는 제1피스턴과, 상기 제1피스턴에 상대 운동이 가능하게 결합되어 2차속도를 발생시키고 기계적 에너지를 외부로 전달하는 피스턴 로드와, 상기 제2실린더 튜브내에 설치되어 제1피스턴과 피스턴 로드를 후진시키는 제2피스턴으로 구성된 2단 가변속도 실린더가 제공된다.

본 발명의 실시예를 제4도와 제5도를 참조하여 상세하게 설명한다.

제4도는 본 발명에 적용되는 공기압 회로도로서 공기압원(A)에 공기압 실린더의 직선왕복 운동을 제어하는 솔레노이드 밸브(B)가 연결되어 있고 상기 솔레노이드 밸브와 공기압 실린더(C) 사이에는 스피드 콘트롤러(D)(E)가 설치되어 있다.

상기 공기압 회로는 2단 속도가변을 하지 않는 일반적인 공기압 실린더의 회로도와 동일한 것으로, 본 발명에서는 공기압 회로를 변화시키지 않고 공기압 실린더를 변화시켜 2단 속도가변을 한다.

제5도는 본 발명의 2단 가변속도 실린더의 단면도로서 포트(12)가 있는 헤드카버(11)와 포트(14)가 있는 로드카버(13) 사이에 피스턴의 운동거리를 제한하는 블록(18)이 설치되어 있고 상기 헤드카버(11)와 블록(18) 사이에는 제1실린더 튜브(16a)가 설치되어 있으며, 로드카버(13)와 블록(18) 사이에는 제2실린더 튜브(16a)가 설치되어 있다.

상기 제1실린더 튜브(16a)내에는 포트(12)로 공급되는 공기압 에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 피스턴 로드(17)를 전진시키는 제1피스틴(15a)이 설치되어 있고 제2실린더 튜브(16b) 내에는 포트(14)로 공기압이 들어올 때 피스턴 로드(17)를 후진시키는 제2피스턴(15b)이 설치되어 있다.

피스턴 로드는 상기 제1피스턴(15a)과 제2피스턴(15b)의 내정부로 삽입되어 있으며, 로드카버(13)를 관통하여 외부와 연결된다.

또한 상기 피스턴 로드(17)는 제1피스턴 및 제2피스턴(15b)에 고정되지 않고 상대운동이 가능하게 삽입되어 있으며, 피스턴 로드(17)의 후단은 제1피스턴(15a)의 내경 부위에 형성된 걸림턱에 걸리도록 되어 있고 피스턴 로드(17)의 중간 부위의 단턱은 제2피스턴(15b)의 내경 부위에 형성된 걸림턱에 걸리도록 되어 있다.

그리고 제1실린더 튜브(16a)는 제2실린더 튜브(16b)에 비해 짧은 길이로 형성되어 제1피스턴은 제2피스턴에 비해 행정 거리가 짧다.

상기와 같이 된 본 발명 2단 가변속도 실린더의 작동을 설명한다.

제5도(a)는 실린더가 동작하기 전의 상태도로서 실린더 로드는 최대한 후진하여 있고 제1피스턴(15a)은 헤드카버(11)에 접속하여 있다.

이 상태에서 솔레노이드 밸브(B)에 의해 공기압원(A)의 공기압을 스피드 콘트롤러(D)를 통해 헤드카버(11)의 포트(12)로 공급하면 공급되는 공기압에 의해 제1피스턴(15a)이 전진하고 피스턴 로드(17)도 함께 전진하며, 이때에는 제1피스턴의 전체 면적이 수압 면적이 되므로 제1피스턴(15a)과 피스턴 로드(17) 및 제2피스턴(15b)은 빠른 속도(1차속도)로 전진을 하게 된다.

상기와 같이 제1피스턴(15a)과 피스턴 로드(17) 및 제2피스턴(15b)이 전진하여 제5도(b)와 같이 제1피스턴(15a)의 선단부가 블록(18)에 접속하게 되면 제1피스턴(15a)은 전진이 불가능한 상태로 되며, 이때에는 공급되는 공기압에 의해 피스턴 로드(17)만 저속(2차속도)로 전진을 하게 된다.

즉, 피스턴 로드(17)는 각 피스턴에 상대이동이 가능하게 삽입되어 있고 제1실린더 튜브(16a)와 제2실린더 튜브(16b)의 길이 차이에 의해 제2피스턴(15b)의 행정 거리가 제1피스턴(15a)보다 길어 제5도(b)와 같이 제1피스턴이 블록(18)에 접속된 후에도 제2피스턴(15b)의 행정거리는 남아있게 되므로 공기압에 의해 피스턴 로드(17)와 제2피스톤(15b)이 전진을 하게 되는데, 이때에는 공기압이 피스턴 로드(17)의 단면적에만 작용하게 되므로 피스턴 로드는 저속으로 전진을 하여 제5도(c)와 같은 상태로 되는 것이다.

다시 말하여 헤드카버(11)의 포트(12)로 공급되는 공기압은 일정한데 제5도(b)와 같은 제1피스턴의 이동거리(L₂)에서는 수압 면적이 크고 제5도(c)와 같이 제1피스턴이 정지한 상태로 피스턴 로드만 이동하는 거리(L₂)에서는 수압 면적이 작으므로 수압 면적의 차이에 따라 피스턴 로드는 저속으로 전진하게 되는 것이다.

피스턴 로드(17)가 저속으로 전진함에 따라 제5도(c)와 같이 제2피스턴(15b)이 로드카버(13)에 접속하면 피스턴 로드의 전진 행정이 완료되고 로드카버(13)의 포트(14)로 공기압을 공급하면 제2피스턴(15b)과 피스턴 로드(17) 및 제1피스턴(15a)이 후진하여 제5도(a)와 같은 상태가 된다.

상기에서와 같이 본 발명의 2단 가변속도 실린더는 일반적인 공기압 실린더의 직선왕복 운동회로를 이용하여 실린더의 2단으로 가변시킬 수 있으므로 회로 구성이 간단해지고 스피드 콘트롤러나 2차속도 가변용 솔레노이드 밸브와 같은 별도의 부품이 불필요해져 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 피스턴과 피스턴 로드의 단면적 차이에 의해 속도의 가변이 이루어지므로 안정적이고도 정확한 속도의 제어가 가능해진다.

Claims (3)

1. 공급 포트(12)가 있는 헤드카버(11)와, 토출 포트(14)가 있는 로드카버(13)와, 상기 헤드카버와 로드카버 사이에 설치되어 피스턴의 운동거리를 제한하는 블록(18)과, 상기 헤드카버와 블록 사이에 설치된 제1실린더 튜브(16a)와, 상기 로드카버와 블록 사이에 설치되고 제1실린더 튜브에 비해 길이가 긴 제2실린더 튜브(16b)와, 상기 제1실린더 튜브(16a) 및 제2실린더 튜브(16b) 내에 각각 설치된 제1피스턴(15a) 및 제2피스턴(15b)과, 상기 블록을 관통하여 제1피스턴과 제2피스턴에 상대운동이 가능하도록 결합되고 선단부가 로드카버의 일부로 돌출되어 공기압에 의해 기계적 에너지를 외부로 전달하여 주는 피스턴 로드(17)로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 가변속도 실린더.
2. 상기 피스턴 로드(17)의 후단부가 제1피스턴(15a)의 내경부에 걸려 제1피스턴이 전진할 때 피스턴 로드가 함께 빠르게 전진하고 제1피스턴이 블록에 접속하면 피스턴 로드만 느리게 전진되게 한 2단 가변속도 실린더.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2피스턴(15b)의 내경부에 걸림턱이 형성되어 있는 피스턴 로드의 중간 부위가 상기 걸림턱에 걸려 제2피스턴의 후진시 피스턴 로드가 함께 후진하도록 된 2단 가변속도 실린더.