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KR100486847B1 - 증압 실린더 - Google Patents

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KR100486847B1
KR100486847B1 KR20020088057A KR20020088057A KR100486847B1 KR 100486847 B1 KR100486847 B1 KR 100486847B1 KR 20020088057 A KR20020088057 A KR 20020088057A KR 20020088057 A KR20020088057 A KR 20020088057A KR 100486847 B1 KR100486847 B1 KR 100486847B1
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Abstract

본 발명은 산업 전분야에서 널리 사용하는 공압실린더와 유압실린더의 성능과 출력을 향상시킨 증압실린더에 관한 것으로, 공압식 혹은 유압식으로 동작되는 증압실린더에서 본체의 전/후방에 형성되어 작동피스톤과 가압피스톤을 구동시키는 제 1, 2 작동실에 유압차 혹은 공압차에 의하여 개폐가 제어되는 빠이롯드 밸브를 설치하고, 후방에 형성되어 가압피스톤을 구동하는 제 2작동실에 체크밸브를 더 설치하여, 전진중 저부하시에는 상기 체크밸브와 빠이롯드 밸브가 모두 닫힌 상태를 유지하여 작동피스톤만 전진하도록 하고, 전진중 고부하시에는 체크밸브는 닫히고 빠이롯드 밸브는 유압 혹은 공압에 의하여 열리도록 하여 가압피스톤이 작동피스톤에 힘을 가하도록 하며, 후진시에는 빠이롯드 밸브는 닫히고 체크밸브는 열리면서 유압 혹은 공압이 제 1, 2 작동실에 모두 주입되도록 하여 작동피스톤과 가압피스톤을 원복시킴으로써 증압실린더의 전/후진을 신속하게 함과 아울러 오동작이 발생하지 않도록 한 것이다.

Description

증압 실린더{Pressure Intensifying Cylinder}
본 발명은 증압 실린더에 관한 것이며, 보다 상세하게는 산업 전분야에서 널리 사용하는 공압 실린더와 유압 실린더의 성능 및 출력을 향상시킨 증압 실린더에 관한 것이다.
공압 실린더와 유압 실린더는 가압용 및 이송용으로 많이 사용되어 왔으나, 현재에는 다른 이송장치들의 기술개발로 인하여 대부분 가압용으로 사용되고 있다.
이렇게 가압용으로 사용되는 공압 실린더 및 유압 실린더는 주로 클램프기구, 압축기구, 코킹기구 등에 사용되는데, 이와 같은 클램프기구나 압축기구에서는 작동개시시에는 그다지 작동력을 필요로 하지 않으나, 작동의 종단부근에 있어서 큰 작동력을 필요로 하는 경우가 많다. 그 때문에, 가압용으로 사용되는 실린더는 피스톤로드의 압출종단부근에서, 개시위치나 중간위치에 비하여 더욱 큰 작동력을 낼 필요가 있다.
상기와 같은 필요성 때문에, 실린더의 크기를 결정할 때에는 상기 피스톤 로드의 압출종단부근에서 필요한 작동력을 얻을 수 있을 지 여부를 고려하여야 했으므로, 필요 이상으로 큰 직경과 중량의 실린더를 사용할 수밖에 없었다. 그런데 이와 같이 큰 직경과 중량을 갖는 실린더를 사용할 경우, 상대적으로 동작이 느려 작업능률이 떨어지게 되고 또 많은 량의 유압유를 필요로 하므로 유압유의 손실은 물론 경비가 많이 소요되는 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 실린더로 유압 혹은 공압을 공급하는 관로에 부스터장치를 접속하여 피스톤로드의 압출종단위치 부근에서 더욱 높은 압력을 인가하도록 함으로써 피스톤로드의 종단부근에서 작동력이 증대되도록 구성된 실린더가 제안된 바 있다. 그러나 이러한 실린더는 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 적어도 4개의 전자 밸브를 사용할 필요가 있어 제작비가 상승되는 문제가 있었다.
더욱이, 종래의 실린더는 증압기능과 저출력 고속과 고출력 저속을 위하여 상기한 바와 같은 복잡한 회로나 가변펌프 및 제어장치 등을 구비하여야 하였으므로, 가격이 비싸고 고장률이 높다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 증압식 실린더의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 제 1의 목적은, 크기에 비해 용량이 크고, 에너지 효율이 높은 간소화된 구성의 증압 실린더를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 2의 목적은 증압 및 후퇴시에 보다 신속하고 정확한 증압 및 후퇴가 이루어지도록 함으로써, 오작동이 없이 정밀도 있게 동작되는 증압 실린더를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 공압식 혹은 유압식으로 동작되는 증압 실린더에서, 본체의 전/후방에 형성되어 작동피스톤과 가압피스톤을 구동시키는 제 1, 2 작동실에 유압차 혹은 공압차에 의하여 개폐가 제어되는 빠이롯드 밸브를 설치하고, 후방에 형성되어 가압피스톤을 구동하는 제 2작동실에 체크밸브를 더 설치함으로써, 전진 중 저부하시에는 상기 체크밸브와 빠이롯드 밸브가 모두 닫힌 상태를 유지하여 작동피스톤만 전진하도록 하고, 전진 중 고부하시에는 체크밸브는 닫히고 빠이롯드 밸브는 유압 혹은 공압에 의하여 열리도록 하여 가압피스톤이 작동피스톤에 힘을 가하도록 하며, 후진시에는 빠이롯드 밸브는 닫히고 체크밸브는 열리면서 유압 혹은 공압이 제 1, 2 작동실에 모두 주입되도록 하여 작동피스톤과 가압피스톤이 원복되도록 실린더를 구성함으로써 달성된다.
상기와 같은 구성의 증압 실린더는 유압식과 공압식에서 각각 하기와 같은 실시형태로 구현된다.
즉, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 유압식 증압실린더는,
본체의 전방에 형성되며 푸쉬로드가 외부로 돌출된 작동피스톤에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실과;
본체의 후방에 형성되며 상기 제 1전진용 작동실내로 푸쉬로드가 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실과;
본체의 후방에 형성되어 본체 내부에 형성된 유압통로를 통해서 상기 제 1전진용 작동실과 제 2전진용 작동실에 연결되는 전진용 유압유입구와;
본체의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실과 연통되는 후진용 제 1유압유입구와;
상기 제 2후진용 작동실의 선단부와 연결되는 후진용 제 2유압유입구와;
상기 제 2후진용 작동실의 선단면과 외주를 연결하는 유압배출구와;
상기 제 1전진용 작동실과 제 2후진용 작동실을 관통함과 아울러 상기 유압배출구를 개폐할 수 있도록 설치되어 유압차에 의하여 가압피스톤의 전진시에만 유압배출구를 개방하는 빠이롯드 밸브; 및
상기 후진용 제 2유압유입구내에 설치되어 후진시에 유압이 제 2후진용 작동실내로 유입되도록 하는 체크밸브를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 공압식 증압 실린더는,
본체의 전방에 형성되며 푸쉬로드가 외부로 돌출된 작동피스톤에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실과;
피스톤에 의하여 구획되어 전방은 제 1전진용 작동실과 연결되어 유압이 형성되고 후방은 공압이 형성되는 전/후방 작동실과;
본체의 후방에 형성되며 상기 피스톤을 관통하여 설치된 푸쉬로드가 제 1전진용 작동실내로 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤으로 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실과;
본체 내부에 형성된 공압통로를 통해서 상기 후방 작동실과 제 2전진용 작동실에 연결되는 전진용 공압유입구와;
본체의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실과 연통되는 후진용 제 1공압유입구와;
상기 제 2후진용 작동실의 선단부와 연결되는 후진용 제 2공압유입구와, 상기 제 2후진용 작동실의 선단면과 외주를 연결하는 공압배출구와;
상기 후방 작동실과 제 2후진용 작동실을 관통함과 아울러 상기 공압배출구를 개폐할 수 있도록 설치되어 공압차에 의하여 가압피스톤의 전진시에만 공압배출구를 개방하는 빠이롯드 밸브; 및
상기 후진용 제 2공압유입구 내에 설치되어 후진시에 공압이 제 2후진용 작동실 내로 유입되도록 하는 체크밸브를 포함하여 구성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유압식 증압실린더를 나타내는 도면으로, 이들 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 유압식 증압실린더를 설명한다.
상기 도면들에 있어서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 증압실린더의 구성을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 상기 유압식 증압실린더를 구성하는 빠이롯드 밸브의 닫힌 상태를 나타내는 단면도이며, 도 3은 상기 유압식 증압실린더의 저부하시 전진동작을 나타낸 종단면도이며, 도 4는 상기 유압식 증압실린더의 고부하시 전진동작을 나타낸 종단면도이고, 도 5는 상기 빠이롯드 밸브의 열린 상태를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 유압식 증압 실린더는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 본체(10)의 전방에 형성되며 푸쉬로드(21)가 외부로 돌출된 작동피스톤(20)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실(22)(24)과; 본체(10)의 후방에 형성되며 상기 제 1전진용 작동실(22)내로 푸쉬로드(31)가 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤(30)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실(32)(34)과; 본체(10)의 후방에 형성되어 본체(10) 내부에 형성된 유압통로(42)를 통해서 상기 제 1전진용 작동실(22)과 제 2전진용 작동실(32)에 연결되는 전진용 유압유입구(40)와; 본체(10)의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실(24)과 연통되는 후진용 제 1유압유입구(52)와; 상기 제 2후진용 작동실(34)의 선단부와 연결되는 후진용 제 2유압유입구(54)와; 상기 제 2후진용 작동실(34)의 선단면과 외주를 연결하는 유압배출구(56)와; 상기 제 1전진용 작동실(22)과 제 2후진용 작동실(34)을 관통함과 아울러 상기 유압배출구(56)를 개폐할 수 있도록 설치되어 유압차에 의하여 가압피스톤(30)의 전진시에만 유압배출구(56)를 개방하는 빠이롯드 밸브(60)와; 상기 후진용 제 2유압유입구(54)내에 설치되어 후진시에 유압이 제 2후진용 작동실(34)내로 유입되도록 하는 체크밸브(70)로 구성된다.
한편, 상기한 구성에서 후진용 제 1유압유입구(52)와 후진용 제 2유압유입구(54) 및 유압배출구(56)는 모두 후진용 유압탱크(미도시)에 연결되며, 후진용 제 1유압유입구(52)와 유압배출구(56)에는 각각 체크밸브(57)(58)가 더 설치되어 유압의 흐름을 제어한다.
그리고, 상기 빠이롯드 밸브(60)와 그 설치구조를 도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 유압배출구(56)는 제 2후진용 작동실(34)과 외부를 연결되도록 '┏'형으로 형성되고, 유압배출구(56)의 제 2후진용 작동실(34)측 종단과 동심상으로 작동홈(65)이 형성된다. 상기 작동홈(65)은 후단부에 형성된 유압통로(64)를 통해서 후진용 제 1유압유입구(52)와 연결되며, 그 선단부는 제 1전진용 작동실(22)을 향해서 개방형성된다. 한편, 상기 빠이롯드 밸브(60)는 작동홈(65)과 유압배출구(56)를 모두 관통하면서 기밀이 유지되도록 본체(10)에 패킹(67)이 개재되어 설치되는데, 상기 빠이롯드 밸브(60)의 선단부에는 작동홈(65) 내에서 왕복 운동하도록 외주에 패킹(68)이 설치된 밸브피스톤(66)이 형성되고, 후단부에는 제 2후진용 작동실(34)측 유압배출구(56)종단을 개폐하도록 형성된 밀착부(62)가 형성된다.
따라서, 작동피스톤(20)이 전진하여 제 1전진용 작동실(22)내부 유압이 제 2후진용 작동실(34)내부 유압보다 커지게 되면, 그 유압차에 의하여 빠이롯드 밸브(60)는 후퇴하면서 그 밀착부(62)가 유압배출구(56)와 이격되어 제 2후진용 작동실(34)내부의 유압이 유압배출구(56)를 통해서 배출되며, 반대로 작동피스톤(20)이 후진하면, 후진용 제 1유압유입구(52)와 유압통로(64)를 통해서 작동홈(65)내로 주입되는 유압과 제 1전진용 작동실(22) 및 제 2후진용 작동실(34) 내부의 유압차에 의하여 빠이롯드 밸브(60)가 전진되므로, 제 2후진용 작동실(34) 내부의 유압이 외부로 배출되는 것이 방지된다.
또한, 상기 체크밸브(70)의 구성을 도 1을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 후진용 제 2유압유입구(54)에 볼(72)이 삽입되는 삽입홈(74)을 형성하되, 볼(72)의 직경이 후진용 제 2유압유입구(54)의 직경보다 크게 하여, 볼(72)이 후진용 제 2유압유입구(54)를 개폐할 수 있도록 한다. 한편, 상기 삽입홈(74)과 제 2후진용 작동실(34)사이에는 제 2후진용 작동실(34)측 종단이 고정된 스프링(76)을 설치하여 유압이 후진용 제 2유압유입구(54)로 주입되면 볼(72)이 그 압력에 밀려서 후진용 제 2유압유입구(54)와 이격되어 유압이 제 2후진용 작동실(34)내부로 주입되도록 하고, 유압의 공급이 없을 경우에는 스프링(76)의 탄성에 의하여 볼(72)이 후진용 제 2유압유입구(54)의 단부와 밀착됨으로써 제 2후진용 작동실(34)내의 유압이 후진용 제 2유압유입구(54)를 통해서 새어나가는 것을 방지한다.
도면중 미설명 부호 12는 밀폐링을 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유압식 증압 실린더의 동작을 하기에서 살펴본다.
우선, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 가압피스톤(30)과 작동피스톤(20)이 모두 후퇴한 상태에서 본체(10) 후방에 형성된 전진용 유압유입구(40)를 통과한 유압유는 1차적으로 가압피스톤(30)에 작용하고 계속해서 유압통로(42)를 통하여 작동피스톤(20)의 제 1전진용 작동실(22)에 작용하여 작동피스톤(20)을 전진시킨다.
이 경우, 상기 제 2후진용 작동실(34)은 체크밸브(70)와 빠이롯드 밸브(60)에 의하여 차단되어 제 2전진용 작동실(32)로 주입되는 유압유가 가압피스톤(30)에 작용해도 가압피스톤(30)은 전진하지 못하고 구속되는데, 이는 제 2후진용 작동실(34)의 유압유가 도 2에서와 같이 빠이롯드 밸브(60)의 밀착부(62)에 작용하여 밀착부(62)가 제 2후진용 작동실(34)의 내주와 밀착되고, 상기 제 2후진용 작동실(34)의 유압유와 스프링(76)의 탄발력이 체크밸브(70)를 구성하는 볼(72)에 작용하여 볼(72)이 후진용 제 2유압유입구(54)를 차단함으로써 제 2후진용 작동실(34)의 유압유 이동이 차단되고, 이에 따라 가압피스톤(30)은 전진하지 못하게 되기 때문이다.
그리고, 상기한 바와 같이 작동피스톤(20)이 일정거리만큼 전진한 후, 도 3에 나타내는 바와 같이 고부하에 의하여 전진하지 못하게 되면, 작동피스톤(20)이 설치된 제 1전진용 작동실(22)의 유압유 압력이 상승하여 최대치에 도달하게 된다. 그리고 이러한 제 1전진용 작동실(22)의 유압유 최대 압력이 밀착부(62)에 비하여 상대적으로 큰 면적의 밸브피스톤(66)에 작용하면, 밀착부(62)에 작용되는 힘보다 크게 되므로 밸브피스톤(66)이 도 3 내지 도 5와 같이 후퇴하면서 밀착부(62)와 제 2후진용 작동실(34)의 유압배출구(56)가 분리되고, 이에 따라 제 2후진용 작동실(34)의 유압유가 유압배출구(56)를 통하여 후진용 제 1유압유입구(52)로 배출된다.
이에 따라 가압피스톤(30)이 도 3의 상태에서 도 4와 같이 전진하게 되므로 가압피스톤(30)의 푸쉬로드(31)는 밀폐링(12)을 지나 제 1전진용 작동실(22)의 유압유를 가압하게 되는데, 이때 제 2전진용 작동실(32)의 큰 단면에 작용하는 유압유의 전 압력은 상대적으로 작은 단면의 작동피스톤(20)의 푸쉬로드(31) 종단면에 집중되고, 이 집중된 힘이 파스칼의 원리에 의하여 제 1전진용 작동실(22) 전면적에 작용하여 작동피스톤(20)은 큰 힘으로 전진한다.
그리고, 상기 작동피스톤(20)과 가압피스톤(30)의 후진작동은, 후진용 제 1, 2 유압유입구(52)(54)로 유압유를 주입하면 제 1후진용 작동실(24)에서 작동피스톤(20)을 후진시키는 힘이 작용하고, 이와 동시에 제 1전진용 작동실(22)의 내부유압유의 압력이 상승하여, 가압피스톤(30)의 푸쉬로드(31)종단면에 작용함과 동시에, 유압통로(64)를 통과한 유압유가 빠이롯드 밸브(60)에 도달하고, 후진용 제 2유압유입구(54)로 주입된 유압유는 체크밸브(70)를 통하여 제 2후진용 작동실(34)에 작용하여, 가압피스톤(30)을 후진시킴으로써 이루어진다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공압식 증압실린더를 나타내는 도면으로서, 이들 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 공압식 증압실린더를 설명한다.
상기 도면들에 있어서, 도 6은 본 실시예에 따른 공압식 증압실린더의 전체 구성을 나타내는 종단면도이고, 도 7은 상기 공압식 증압실린더의 저부하시 전진동작을 나타낸 종단면도이며, 도 8은 상기 공압식 증압실린더의 고부하시 전진동작을 나타낸 종단면도이고, 도 9는 상기 공압식 증압실린더를 구성하는 배기용 체크밸브의 닫힌 상태를 나타내는 단면도이며, 도 10은 상기 배기용 체크밸브의 열린 상태를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 공압식 증압 실린더는, 도 6 내지 도 8에 나타내는 바와 같이 본체(10`)의 전방에 형성되며 푸쉬로드(21`)가 외부로 돌출된 작동피스톤(20`)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실(22`)(24`)과; 피스톤(80`)에 의하여 구획되어 전방은 제 1전진용 작동실(22`)과 연결되어 유압이 형성되고 후방은 공압이 형성되는 전/후방 작동실(82`)(84`)과; 본체(10`)의 후방에 형성되며 상기 피스톤(80`)을 관통하여 설치된 푸쉬로드(31`)가 제 1전진용 작동실(22`)내로 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤(30`)으로 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실(32`)(34`)과; 본체(10`)내부에 형성된 공압통로(42`)를 통해서 상기 후방 작동실(84`)과 제 2전진용 작동실(32`)에 연결되는 전진용 공압유입구(40`)와; 본체(10`)의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실(24`)과 연통되는 후진용 제 1공압유입구(52`)와; 상기 제 2후진용 작동실(34`)의 선단부와 연결되는 후진용 제 2공압유입구(54`)와; 상기 제 2후진용 작동실(34`)의 선단면과 외주를 연결하는 공압배출구(56`)와; 상기 후방 작동실(84`)과 제 2후진용 작동실(34`)을 관통함과 아울러 상기 공압배출구(56`)를 개폐할 수 있도록 설치되어 공압차에 의하여 가압피스톤(30`)의 전진시에만 공압배출구(56`)를 개방하는 빠이롯드 밸브(60`)와; 상기 후진용 제 2공압유입구(54`)내에 설치되어 후진시에 공압이 제 2후진용 작동실(34`)내로 유입되도록 하는 체크밸브(70`)로 구성된다.
한편, 상기한 구성에서 후진용 제 1공압유입구(52`)와 후진용 제 2공압유입구(54`) 및 공압배출구(56`)는 모두 후진용 공압탱크(미도시)에 연결되며, 후진용 제 1공압유입구(52`)와 공압배출구(56`)에는 각각 체크밸브(57`)(58`)가 더 설치되어 공압의 흐름을 제어한다.
그리고, 상기 빠이롯드 밸브(60`)와 그 설치구조를 살펴보면, 상기 공압배출구(56`)는 제 2후진용 작동실(34`)과 외부를 연결되도록 '┏'형으로 형성되고, 상기 공압배출구(56`)의 제 2후진용 작동실(34`)측 종단과 동심상으로 작동홈(65`)이 형성된다. 상기 작동홈(65`)은 후단부에 형성된 공압통로(64`)를 통해서 후진용 제 1공압유입구(52`)와 연결되며, 그 선단부는 후방 작동실(82`)을 향해서 개방 형성된다. 한편, 상기 빠이롯드 밸브(60`)는 작동홈(65`)과 공압배출구(56`)를 모두 관통하면서 기밀이 유지되도록 본체(10`)에 패킹(67`)이 개재되어 설치되는데, 상기 빠이롯드 밸브(60`)의 선단부에는 작동홈(65`)내에서 왕복운동하도록 외주에 패킹(68`)이 설치된 밸브피스톤(66`)이 형성되고, 후단부에는 제 2후진용 작동실(34`)측 공압배출구(56`)종단을 개폐하도록 형성된 밀착부(62`)가 형성된다.
따라서, 작동피스톤(20`)이 전진하여 후방 작동실(82`)내부 공압이 제 2후진용 작동실(34`)내부 공압보다 커지게 되면, 그 공압차에 의하여 후퇴하면서 밀착부(62`)가 공압배출구(56`)와 이격되어 제 2후진용 작동실(34`)내부의 공압이 공압배출구(56`)를 통해서 배출되며, 반대로 작동피스톤(20`)이 후진하면, 후진용 제 1공압유입구(52`)와 공압통로(64`)를 통해서 작동홈(65`)내로 주입되는 공압과 후방 작동실(22`)및 제 2후진용 작동실(34`)내부의 공압차에 의하여 빠이롯드 밸브(60`)가 전진되므로, 제 2후진용 작동실(34`)내부의 공압이 외부로 배출되는 것이 방지된다.
또한, 상기 체크밸브(70`)의 구성을 살펴보면, 후진용 제 2공압유입구(54`)에 볼(72`)이 삽입되는 삽입홈(74`)을 형성하되 볼(72`)의 직경이 후진용 제 2공압유입구(54`)의 직경보다 크게 하여 볼(72`)이 후진용 제 2공압유입구(54`)를 개폐할 수 있도록 한다. 한편, 상기 삽입홈(74`)과 제 2후진용 작동실(34`)사이에는 제 2후진용 작동실(34`)측 종단이 고정된 스프링(76`)을 설치하여, 공압이 후진용 제 2공압유입구(54`)로 주입되면 볼(72`)이 그 압력에 밀려서 후진용 제 2공압유입구(54`)와 이격되어 공압이 제 2후진용 작동실(34`)내부로 주입되도록 하고, 공압의 공급이 없을 경우에는 스프링(76`)의 탄성에 의하여 볼(72`)이 후진용 제 2공압유입구(54`)의 단부와 밀착됨으로써 제 2후진용 작동실(34`)내의 공압이 후진용 제 2공압유입구(54`)를 통해서 새어나가는 것을 방지하게 된다.
그리고, 상기 작동피스톤(20`)에는 제 1후진용 작동실(24`)과 외부를 연결하는 배기통로(26`)를 형성하여 제 1후진용 작동실(24`)의 공압이 제 1전진용 작동실(22`)로 유입되는 것을 방지한다.
또한, 상기에서 제 1전진용 작동실(22`) 및 전방작동실(82`)의 유압유에서 기포가 발생할 경우 이를 배기하기 위한 배기용 체크밸브(90`)가 설치되어 있다. 상기 배기용 체크밸브(90`)는 도 9 내지 도 10에 나타내는 바와 같이 후방 작동실(84`)측으로 개방된 설치홈(92`)과, 상기 설치홈(92`)의 중심과 전방 작동실(82`)을 연결하는 미세한 크기의 배기공(94`)과, 상기 설치홈(92`)내로 순차적으로 삽입 설치되는 밸브피스톤(95`)과 스프링(96`) 및 스프링좌대(97`)로 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해, 작동피스톤(20`)이 전진할 경우에는 도 9에 나타내는 바와 같이 후방작동실(84`)의 공압으로 배기용 체크밸브(90`)의 밸브피스톤(95`)이 설치홈(92`)에 밀착되며, 작동피스톤(20`)이 후진하거나 제 1전진용 작동실(22`)의 내압이 기포발생으로 상승할 경우에는 도 10에서와 같이 스프링(96`)을 밀어내어 설치홈(92`)의 내주면과 밸브피스톤(95`)이 개방되고 이때 전방작동실(82`)의 기포는 후방작동실(84`)과 공압통로(42`) 및 전진용 공압유입구(40`)로 배기된다.
도면중 미설명 부호 12`는 밀폐링을 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공압식 증압 실린더의 동작을 하기에서 살펴본다.
우선, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가압피스톤(30`)과 작동피스톤(20`) 및 피스톤(80`)이 모두 후퇴한 상태에서 본체(10`) 후방에 형성된 전진용 공압유입구(40`)를 통하여 공압이 유입되면, 공압이 1차적으로 가압피스톤(30`)에 작용하고, 계속해서 공압통로(42`)를 통하여 피스톤(80`)의 후방 작동실(84`)에 작용하여 피스톤(80`)을 전진시키게 되며, 상기 피스톤(80`)이 제 1전진용 작동실(12`)에 작용하여 작동피스톤(10`)을 전진시킨다.
이때 상기 빠이롯드 밸브(60`)의 밀착부(62`)가 제 2후진용 작동실(34`)측 공압배출구(56`)와 밀착되고, 체크밸브(70`)의 볼(72`)이 후진용 제 2공압유입구(54`)를 차단하므로, 제 2후진용 작동실(34`)의 공기배출통로가 모두 차단되어 제 2전진용 작동실(32`)로 주입되는 공압이 가압피스톤(30`)에 작용해도 가압피스톤(30`)은 전진하지 못하고 구속된다.
그리고, 상기한 바와 같이 피스톤(80`)에 의하여 작동피스톤(20`)이 일정거리만큼 전진한 후, 도 7에 나타내는 바와 같이 고부하에 의하여 전진하지 못하게 되면, 제 1전진용 작동실(22`) 및 전방작동실(82`)의 유압유가 피스톤(80`)의 전진을 정지시키게 된다. 이에 따라, 후방작동실(84`)의 공압은 상승되고 이러한 후방 작동실(84`)의 공압 최대 압력이 밀착부(62`)에 비하여 상대적으로 큰 면적의 밸브피스톤(66`)에 작용하면, 밀착부(62`)에 작용되는 힘보다 크게 되므로 밸브피스톤(66`)이 후퇴하면서 밀착부(62`)와 제 2후진용 작동실(34`)의 공압배출구(56`)가 분리되고, 이에 따라 제 2후진용 작동실(34`)의 공압이 공압배출구(56`)를 통하여 후진용 제 1공압유입구(52`)로 배출된다.
이에 따라 가압피스톤(30`)이 도 7의 상태에서 도 8과 같이 전진하게 되므로 가압피스톤(30`)의 푸쉬로드(31`)는 밀폐링(12`)을 지나 작동피스톤(20`)을 전진시키는데, 이때 가압피스톤(30`)이 끼워진 제 2전진용 작동실(32`)의 큰 단면에 작용하는 공압의 힘이 상대적으로 작은 푸쉬로드(31`)의 단면에 집중되고, 이 집중된 힘이 파스칼의 원리에 의하여 작동피스톤(20`)의 제 1전진용 작동실(22`)에 위치한 유압유의 전 면적에 작용하여 작동피스톤(20`)은 큰 힘으로 전진한다.
그리고, 이러한 작동피스톤(20`)의 전진 동작은 제 1전진용 작동실(22`) 및 전방작동실(82`)의 내부 유압유에 의한 힘보다 더 큰 저항력이 작동피스톤(20`)에 작용하거나, 피스톤(80`)이 전진을 다 했을 때에 멈추게 된다.
한편, 상기 작동피스톤(20`)과 가압피스톤(30`)의 후진작동은, 후진용 제 1, 2 공압유입구(52`)(54`)로 공압을 주입하면, 제 1후진용 작동실(24`)에서 작동피스톤(20`)을 후퇴시키는 힘이 작용하고, 이와 동시에 제 1전진용 작동실(22`) 내부의 유압유 압력이 상승하여, 가압피스톤(30`)의 푸쉬로드(31`)종단면에 작용함과 동시에 후방작동실(84`)에 작용하며, 공압통로(64`)를 통과한 공압이 빠이롯드 밸브(60`)의 작동홈(65`)에 도달하여 공압배출구(56`)를 차단하고, 후진용 제 2공압유입구(54`)로 주입된 공압은 체크밸브(70`)를 통하여 제 2후진용 작동실(34)에 작용함으로써, 가압피스톤(30)을 후진시킴으로써 이루어진다.
따라서 작동피스톤(20`)과 가압피스톤(30`)은 최대 후진점에 도달하여 다음 동작을 대기하게 된다.
한편, 상기한 구성에서 저부하인 상태에서 작동피스톤(20`)의 전진시 제 2후진용 작동실(34`)측 가압피스톤(30`)의 단면이 제 1전진용 작동실(32`)측 가압피스톤(30`)의 단면보다 작아 공압의 압축성으로 푸쉬로드(31`)가 전진할 우려는 제 1전진용 작동실(22`)에 위치하는 푸쉬로드(31`)의 종단부 반력으로 해결된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 작은 직경의 실린더에 의해서도 큰 힘의 발휘가 가능할 뿐만 아니라, 실린더의 직경이 작아 공압과 유압의 충진량도 적고, 충진 시간도 빨라 생산성 및 작동효율이 향상되는 효과가 있다.
더욱이, 저부하시와 고부하시에 따라 빠이롯드 밸브가 자동으로 개폐되기 때문에, 즉, 증압이 자동으로 전환되며 제 2후진용 작동실의 공압 및 유압을 제어하여 부하에 따른 전환이 정확하게 제어되므로, 정확한 동작전환이 가능하여 실린더의 오동작이 방지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 증압실린더의 구성을 나타내는 종단면도,
도 2는 상기 유압식 증압실린더를 구성하는 빠이롯드 밸브의 닫힌 상태를 나타내는 단면도,
도 3은 상기 유압식 증압실린더의 저부하시 전진동작을 나타낸 종단면도,
도 4는 상기 유압식 증압실린더의 고부하시 전진동작을 나타낸 종단면도,
도 5는 상기 빠이롯드 밸브의 열린 상태를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공압식 증압실린더의 구성을 나타내는 종단면도,
도 7은 상기 공압식 증압실린더의 저부하시 전진동작을 나타내는 종단면도,
도 8은 상기 공압식 증압실린더의 고부하시 전진동작을 나타내는 종단면도,
도 9는 상기 공압식 증압실린더를 구성하는 체크밸브의 닫힌 상태는 나타내는 종단면도,
도 10은 상기 체크밸브의 열린 상태를 나타내는 종단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 10` : 본체 20, 20` : 작동피스톤
21, 21` : 푸쉬로드 22, 24, 22`, 24` : 제 1전/후진용 작동실
30, 30` : 가압피스톤 31, 31` : 푸쉬로드
32, 34, 32`, 34` : 제 2전/후진용 작동실
40, 40` : 유압유입구 42, 42` : 유압통로
52, 52` : 후진용 제 1유압유입구 54, 54` : 후진용 제 2유압유입구
56, 56` : 유압배출구 60, 60` : 빠이롯드 밸브
70, 70` : 체크밸브 80, 80` : 피스톤
82`, 84` : 전/후방 작동실 90` : 배기용 체크밸브

Claims (6)

  1. 본체(10)의 전방에 형성되며 푸쉬로드(21)가 외부로 돌출된 작동피스톤(20)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실(22)(24)과;
    본체(10)의 후방에 형성되며 상기 제 1전진용 작동실(22)내로 푸쉬로드(31)가 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤(30)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실(32)(34)과;
    본체(10)의 후방에 형성되어 본체(10)내부에 형성된 유압통로(42)를 통해서 상기 제 1전진용 작동실(22)과 제 2전진용 작동실(32)에 연결되는 전진용 유압유입구(40)와;
    본체(10)의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실(24)과 연통되는 후진용 제 1유압유입구(52)와;
    상기 제 2후진용 작동실(34)의 선단부와 연결되는 후진용 제 2유압유입구(54)와;
    상기 제 2후진용 작동실(34)의 선단면과 외주를 연결하는 유압배출구(56)와;
    상기 제 1전진용 작동실(22)과 제 2후진용 작동실(34)을 관통함과 아울러 상기 유압배출구(56)를 개폐할 수 있도록 설치되어 유압차에 의하여 가압피스톤(30)의 전진시에만 유압배출구(56)를 개방하는 빠이롯드 밸브(60); 및
    상기 후진용 제 2유압유입구(54)내에 설치되어 후진시에 유압이 제 2후진용 작동실(34)내로 유입되도록 하는 체크밸브(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 증압 실린더.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 빠이롯드 밸브(60)는 상기 유압배출구(56)를 개폐하며 제 2후진용 작동실(34)의 유압을 받는 밀착부(62)와, 후진용 제 1유압유입구(52)에 유압통로(64)를 통해서 후방이 연결되고 제 1전진용 작동실(22)을 향해서 전방이 개방된 작동홈(65)내에 설치된 밸브피스톤(66)을 구비하여, 제 1전진용 작동실(22)과 제 2후진용 작동실(34) 및 작동홈(65)내의 유압차에 의하여 전/후진하면서 유압배출구(56)를 개폐하는 것을 특징으로 하는 유압식 증압 실린더.
  3. 본체(10`)의 전방에 형성되며 푸쉬로드(21`)가 외부로 돌출된 작동피스톤(20`)에 의하여 구획되는 상대적으로 직경이 작은 제 1전/후진용 작동실(22`)(24`)과;
    피스톤(80`)에 의하여 구획되어 전방은 제 1전진용 작동실(22`)과 연결되어 유압이 형성되고 후방은 공압이 형성되는 전/후방 작동실(82`)(84`)과;
    본체(10`)의 후방에 형성되며 상기 피스톤(80`)을 관통하여 설치된 푸쉬로드(31`)가 제 1전진용 작동실(22`)내로 전/후진하면서 유압을 형성 혹은 해제하는 가압피스톤(30`)으로 구획되는 상대적으로 직경이 큰 제 2전/후진용 작동실(32`)(34`)과;
    본체(10`)내부에 형성된 공압통로(42`)를 통해서 상기 후방 작동실(84`)과 제 2전진용 작동실(32`)에 연결되는 전진용 공압유입구(40`)와;
    본체(10`)의 전방에 형성되어 제 1후진용 작동실(24`)과 연통되는 후진용 제 1공압유입구(52`)와;
    상기 제 2후진용 작동실(34`)의 선단부와 연결되는 후진용 제 2공압유입구(54`)와, 상기 제 2후진용 작동실(34`)의 선단면과 외주를 연결하는 공압배출구(56`)와;
    상기 후방 작동실(84`)과 제 2후진용 작동실(34`)을 관통함과 아울러 상기 공압배출구(56`)를 개폐할 수 있도록 설치되어 공압차에 의하여 가압피스톤(30`)의 전진시에만 공압배출구(56`)를 개방하는 빠이롯드 밸브(60`); 및
    상기 후진용 제 2공압유입구(54`)내에 설치되어 후진시에 공압이 제 2후진용 작동실(34`)내로 유입되도록 하는 체크밸브(70`)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공압식 증압 실린더.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 빠이롯드 밸브(60`)는 제 2후진용 작동실(34)의 공압을 받는 밀착부(62)와, 후진용 제 1공압유입구(52`)에 유압통로(64`)를 통해서 후방이 연결되고 후방 작동실(84`)을 향해서 전방이 개방된 작동홈(65`)내에 설치된 밸브피스톤(66`)을 구비하여, 후방 작동실(82`)과 제 2후진용 작동실(34`) 및 작동홈(65`)내의 공압차에 의하여 전/후진하면서 공압배출구(56`)를 개폐하는 것을 특징으로 하는 공압식 증압 실린더.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 작동피스톤(20`)에는 제 1후진용 작동실(24`)과 외부를 연결하는 배기통로(26`)를 형성하는 것을 특징으로 하는 공압식 증압 실린더.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 피스톤(80`)에는 제 1전진용 작동실(22`) 및 전방작동실(82`)의 유압유에서 기포가 발생할 경우 이를 배기하기 위한 배기용 체크밸브(90`)가 설치되며;
    상기 배기용 체크밸브(90`)는 후방 작동실(84`)측으로 개방된 설치홈(92`)과, 상기 설치홈(92`)의 중심과 전방 작동실(82`)을 연결하는 미세한 크기의 배기공(94`)과, 상기 설치홈(92`)내로 순차적으로 삽입 설치되는 밸브피스톤(95`)과 스프링(96`) 및 스프링좌대(97`)를 구비한 것을 특징으로 하는 공압식 증압 실린더.
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