KR910009016Y1

KR910009016Y1 - 공압실린더의 피스턴 시일장치

Info

Publication number: KR910009016Y1
Application number: KR2019910011476U
Authority: KR
Inventors: 홍예선
Original assignee: 한국과학기술연구원; 박원희
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1991-11-21

Abstract

내용 없음.

Description

공압실린더의 피스턴 시일장치

제1도는 본 고안이 적용되는 피스턴 시일장치의 구성 및 작용을 보인 것으로, 제1a도는 피스턴의 구동시 시일링이 수축된 상태의, 단면도, 제1b도는 피스턴의 정지시 시일링이 팽창된 상태의 단면도.

제2도 및 제3도는 본 고안에 의한 시일장치의 실시예를 보인 것으로. 제2도는 피스턴 로드가 없는 공압실린더에 적용된 상태의 단면도.

제3도는 피스턴 로드가 있는 공압실린더에 적용된 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스턴 1a : 압력실

2 : 공압실린더 10 : 슬라이드링

11 : 시일링 12, 12-1, 12-2 : 공압솔레노이드밸브

14-1, 14-2 : 관로 P1, P2 : 피스턴구동압력

본 고안은 공압실린더의 피스턴 시일장치에 관한 것으로, 피스턴의 압력실내에 작용되는 공기의 압력으로 압력실의 외측애 설치된 시일링을 팽창시켜 피스턴의 운동에 제동을 가할 수 있게된 피스턴의 시일장치에 있어서, 피스턴의 압력실내에 압축공기를 공급하는 솔레노이드밸브를 그 피스턴 몸체의 양측에 각각 내장하여 시일링의 작동에 소요되는 외부전환밸브 및 공압배관의 사용을 배제할 수 있게한 공압실린더의 피스턴 시일장치에 관한 것이다.

일반적으로 공압실린더의 피스턴 양단에 작용되는 압력을 서로 격리시키기 위하여 사용되고 있는 퍼스턴 시일(seal)은 피스턴과 실린더 내주벽간의 공극을 밀폐시켜야 하는 반면, 피스턴의 구동시에 발생되는 미끄럼 마찰력이 가능한 작아야한다는 상반된 요구조건을 만족시켜야 한다.

피스턴 시일에 발생되는 미끄럼 마찰력은 일반적으로 피스턴의 정지상태에서 높은 값을 가지며, 일정 임계속도 이하의 저속 범위에서는 속도의 증가에 따라 급격히 감소하다가 임계속도 보다 미끄럼 속도가 증가하면 다시 그 속도에 비례하여 증가하는 특성을 갗는다.

이와같은 공압실리더의 피스턴 구동에 있어서 문제가 뫼는 것은 저속 범위에서의 피스턴 시일의 마찰 특성으로서, 속도의 증가에 따라 마찰력이 감소하는 특성은 피스턴의 저속 구동시에 소위 말하는 스틱-슬립(Stick-SliP)현상을 발생시키게 되고, 이러한 스틱-슬립 현상으로 인하여 공압실린더의 피스턴을 저속에서 원활하게구동시키는 것은 기술적으로 매우 어렵다.

한편, 상기와 같은 난점을 감안하여, 피스턴의 주벽 중간부에 압력실을 형성하고 그 압력실의 외측에 원통프레임이 일체로된 원통고무관을 설치하여 압력실내에 공급되는 압축공기의 작용으로 원통고무관과 원통프레임을 팽창시킴으로써 그 원통프레임과 실린더튜브간에 발생되는 마찰력에 의해 왕복 이동되는 피스턴을 정지시킬수 있게한 "공압실린더의 브레이크장"가 국내 실용신안 공고 제 89-8224호에서 알려진 바 있다.

그러나, 이와같은 공압실린더의 브레이크장치에 있어서는 피스턴의 압력실내에 원통고무관을 팽창시키기 위한 공기압을 가하거나 그 압력실내에 가해진 공기압을 헤소시키기 위한 변환밸브를 공압실린더의 외부에 설치하고, 이 밸브와 피스턴 로드를 통해 압력실간에 연통되는 공기통로를 공압호스와 같은 별도의 외부 배관에 의해 구성하는 것이므로, 공압실린더의 외부구성 및 배관이 복잡해지고, 피스턴로드와 공압호스간의 배관이용이하지 않은 등의 단점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기와 같은 제반단점을 갖지 않는 공압실린더의 피스턴 시일장치를 제공함에있다.

본 고안은 다른 목적은 피스턴의 압력실내에 작용되는 공기압의 경로를 변환하는 변환밸브를 전기적 신호에의해 작동되는 초소형 솔레노이드밸브로 사용하여 이를 피스턴 몸체에 내장하고, 실린더의 내부에 작용되는 피스턴 구동 압력이 솔레노이드밸브를 통해 압력실내에 작용되게 함으로써, 별도 외부 변환밸브와 공급배관의 사용을 배제할 수 있으며, 피스턴로드를 이용한 동력전달 방식의 피스턴에는 스틸벨트를 이용한 동력전달방시의 피스턴등에도 다양하게 적용할 수 있는 공압실린더의 피스턴 시일장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 피스턴 시일장치를 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과같다.

제1a도 제1b도의 본 고안이 적용되는 피스턴 시일장치의 기본적인 구성 및 작용을 보인 부분 절결 개략단면도이고, 제2도 및 제3도는 본 발명에 의한 피스턴 시일장치가 피스턴로드가 없는 로드레드(rodless) 공압실린더와 피스턴로드를 이용하는 공압실린더에 적용된 실시예를 각각 보인 것으로, 본 고안이 적용되는 피스턴시일장치는 공압실린더(2)에 내장된 피스턴(1)의 외주면 양측에는 슬라이드링(10)이 설치되어 있고, 그 양 슬라이드링(10)의 사이 즉, 피스턴(1)의 외주면 중간부에 형성된 압력실(1a)의 외측에는 그 압력실(1a)내에 작용되는 공기 압력의 유무에 의해 신축 변형될 수 있는 시일링(11)이 설치되어 있으며, 그 압력실(1a)내에는 외부공압원(15)으로부터 공급되는 압축공기가 솔레노이드밸브(12)와 관로(14, 14a)를 통해 작용되도록 구성되어 있다. 도면중 1b는 솔레노이드배래브(12)의 드레인관로를 보인 것이다.

이와같이 구성되는 피스턴 시일장치는 제1a도와 같은 피스턴의 구동 상태에서는 솔레노이브밸브(120가 드레인관로(14b)측으로 개방되어 있어 피스턴(1)의 압력실(la)내에는 공압원(15)의 공기 압력이 작용되지않는 상태에 있으므로, 상기 압력실(1a) 외측의 시일링(11)은 피스턴(1)의 외주면과 거의 동일한 원주면을 유지하는 수축 상태에 있다.

따라서, 상기와 같은 상태에서 피스턴(1)이 구동되면 양호한 윤활특성을 갖는 양측의 슬라이드링(10)만으로 피스턴(10) 실린더(2) 사이의 공극(G)을 밀폐하게 되므로 반복 이동되는 피스턴(1)의 미끄럼 마찰 특성을 현저히 개선시킬 수 있게되는 것이며, 특히 저속 구동시의 스틱-슬립 현상을 배재할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 구동되는 피스턴(1)을 정지시키고자 할 경우에는, 먼저 솔레노이드밸브(12)의 위치를 변환시키어 공압원(15)으로부터 공급되는 공기압력이 상기 각관로(14a, 14)를 통해 피스턴(1)의 압력실(1a)내에 작용되게 함으로써 제1b도에 도시된 바와 같에 시일링(11)을 외부로 팽창시켜 그 시일링(11)과 실린더(2)간의 접촉력으로 상기 공극(G)에 대한 밀폐력을 증대시킴과 아울러, 이와같은 시일링(11)의 밀폐 압력을 이용하여 피스턴(l)에 강한 제동력을 가함으로써 요구되는 피스턴의 정지가 신속히 정확하게 이루어지게 되는것 이다.

이와같이 구성된 피스턴 시일장치에 있어서, 본 고안은 제2도 및 제3도에 도시한 바와같이, 상기 피스턴(1)몸체의 내부에 형성되는 관로(14:14-1,14-2)를 피스턴(1) 몸체의 내부 양측에 각각 형성하여 그 피스턴(1)의 외부 양측에 작용되는 실린더(2)내부의 피스턴 구동압력(P1또는 P2)이 상기 양측 관로(14-1), (14-2)를 통해 압력실(1a)내에 작용될 수 있게 하되, 이와같이된 피스턴(1)의 양측관로(14-1), (14-2)에 소형 솔레노이드밸브(12-1), (12-2)를 각각 설치하여 그 각 솔레노이드밸브(12-1또는 12-2)에 인가되는 전기적 신호에따라 이들 솔레노이드밸브(12-1또는 12-2)를 선택적으로 동작시킴으로써, 실린더(2) 내부의 공기압력(P1또는P2)이 압력실(1a)내에 작용되게 하여 시일링(11)의 팽창에 의한 밀폐 및 제동작이 이루어지게한 것이다.

이와같이 구조로된 본 고안의 피스턴 시일장치가 상기 제2도에 도시된 바와같은 로드레스 공압실린더에 설치된 경우에는 상기 피스턴(1)의 양측 단부에 그 실린더(2)의 외부 양측에 설치된 풀리(31), (32)에 권회 구동되는 스틸벨트(30)의 양단부가 연결 고정되고, 실린더(2)의 외부에 노출되는 스티리벨트(30)의 중간부에는 그 스틸벨트(30)를 통해 피스턴(1)의 동력을 전달받는 부하측부재(L)가 연결설치되어 있다. 또한 실린더(2)의 양단외측에 노출되는 스틸벨트(30)의 양측에는 상기한 솔레노이드밸브(12-l), (12-)의 구동을 위한 전기직 신호(D.S)를 스틸베트(30)를 통해 전달하는 브러시(33), (34)가 각각 접촉 설치되어 있고, 피스턴(2)의 외부 양측에 연결된 스틸벨트(30)의 양단부와 피스턴(2)에 내장된 각 솔레노이드밸브(12-1), (12-2) 사이는 전기배선(35), (36)으로 각각 연결되어 있다.

이와같이 구성된 본 고안은 실린더(2)의 내부 양측에 작용되는 공기압력 즉, 피스턴 구동압력(P1또는 P2)에 의해 피스턴(1)의 구동되면, 그와 연결된 스틸벨트(30)가 양측 풀리(31), (32)에 안내되어 좌 또는 우로 당겨지거나 밀리게 되면서 그 틸밀벨트(30)에 연결설치된 부하측부재(L)를 같은 방향으로 구동시킬 수 있게 된다.

이와같이 작동되는 피스턴(1)을 정지시키고자할 경우에는 상기한 브러숴(33 또는 34)를 통해 전기적 신호(D.S)를 인가하여 각 솔레노이드밸브(12-1), (12-2)를 선택적으로 동작시키게 되면, 실린더(2)의 내부 양측에 작용되는 피스턴 구동(P1또는 P2)이 그 솔레노이드밸브(12-1), (12-2)를 통해 압력실(1a)내에 작용됨으로써 상기한 바와같이 시일링(11)의 팽창에 의한 제동 및 밀폐 작용이 이루어지게 되는 것으로, 상기와 같은 피스턴 시일의 작동시기는 마이크로 컴퓨터나 로직제어기에서 소프트웨어적으로 결정되는 전기적 신호에 의해 제어할 수 있게 되므로 피스턴 시일의 제동 및 밀폐 작용 더욱 신속 정확하게 이루어질 수가 있다.

한편, 제3도에 도시한 바와같이 피스턴로드(40)가 구비된 공압실린더에 있어서는, 상기 피스턴(1)에 내장된 본 고안 솔레노이드 밸브(12-1), (12-2)의 동작에 필요한 전기적신호(D.S)가 피스턴로드(40)의 내부를 따라 연결된 전원선을 통해 전달되게한 것으로, 그에따른 피스턴의 제동 및 밀폐 작용은 상기한 스틸벨트의 경우와 동일하다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 피스턴의 몸체 내부 양측에 마이크로 컴퓨터나 로직제어기에서 설정되는 전기적 신호에 의해 작동되는 초소형 솔레노이드밸브를 각각 내장하고, 실린더의 내부 양측에 작용되는 피스턴 구동 압력이 각 솔레노이드밸브를 통해 피스턴의 압력실내에 작용되도록 구성한 것이므로, 외부공압원과 그에 연결되는 외부 변환밸브 및 공압호스의 사용을 배제하여 공압실린더의 신체 구조를 단순화할 수있으며, 피스턴로드식 피스턴은 물론, 스틸벨트를 이용한 동력전달방식의 피스턴등에도 무난히 적용되어 요구되는 피스턴의 제동 및 밀폐 기능을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 효과를 제공할 수가 있다.

Claims

공압실린더(2)의 피스턴(1) 양측에 배치되는 슬라이드링(10)과, 피스턴(1) 몸체의 외주면 중간부에 형성된 압력실(1a)의 외축에 신축 가능하게 설치되는 시일링(11)을 구비하고, 상기 압력실(1a) 내부에 작용되는 압축공기에 의해 시일링(11)을 팽창시켜 피스턴(1)의 제동 및 밀폐가 이루어질 수 있게한 공압실린더의 피스턴 시일장치에 있어서, 상기 피스턴(1)몸체의 압력실(1a)과 피스턴(1) 의 양단간에 설치된 공압관로(14-1), (14-2)상에 전기적 신호에 의해 제어되는 소형 솔레노이드밸브(12-1), (12-2)를 각각 내장하여 그 각 솔레노이드밸브(12-1), (12-2)를 통해 작용되는 실린더(2) 내부의 피스턴 구동압력(P1), (P2)으로 시일링(11)을 작동시킬수 있게 구성함을 특징으로 하는 공압실린더의 피스턴 시일장치.