KR102423804B1 - 유체압 실린더 - Google Patents

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KR102423804B1
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치아키 후쿠이
데츠야 이카리
다케시 세오
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

내부에 슬라이딩 구멍(13)을 가지는 실린더 튜브(12)와, 슬라이딩 구멍(13)을 따라 왕복이동 가능하게 배치된 피스톤 유닛(18)과, 피스톤 유닛(18)으로부터 축방향으로 돌출하는 피스톤 로드(20)를 포함하는 유체압 실린더(10)에 있어서, 피스톤 유닛(18)은, 피스톤 본체(40)의 외주부에 부착되는 링 형상의 마그넷(46)의 외주부에 웨어 링(44)을 장착하는 것에 의해, 피스톤 본체(40)의 축방향 치수를 단축시킬 수 있다.

Description

유체압 실린더
본 발명은, 피스톤에 마그넷이 배치된 유체압 실린더에 관한 것이다.
종래, 예를 들어, 워크피스 등의 반송수단(액추에이터)으로서, 압력유체의 공급에 수반하여 변위하는 피스톤을 구비한 유체압 실린더는 공지이다. 일반적으로, 유체압 실린더는, 실린더 튜브와, 실린더 튜브 내에서 축방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤과, 피스톤에 연결된 피스톤 로드를 갖는다.
또, 피스톤의 위치를 검출하기 위해서, 피스톤에 마그넷을 장착하는 유체압 실린더도 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허 특개2008-133920호 공보에는, 피스톤의 외주부에 링 형상의 마그넷이 장착됨과 함께, 실린더 튜브의 외측에 자기 센서가 배치된 유체압 실린더가 개시되어 있다.
마그넷이 장착된 피스톤은, 마그넷이 장착되어 있지 않은 피스톤보다 축방향 치수가 커지기 쉽다. 피스톤의 축방향 치수가 커지면, 그 만큼, 유체압 실린더의 전체 길이가 커진다고 하는 문제가 있다.
여기서, 본 발명은, 축방향 치수를 작게 할 수 있는 유체압 실린더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 관점에 따른 유체압 실린더에 의하면, 내부에 슬라이딩 구멍을 가지는 실린더 튜브와, 상기 슬라이딩 구멍을 따라 왕복이동 가능하게 배치되는 피스톤 유닛과, 상기 피스톤 유닛으로부터 축방향으로 돌출하는 피스톤 로드를 구비하며, 상기 피스톤 유닛은, 상기 피스톤 로드로부터 직경방향 외측으로 돌출하는 피스톤 본체와, 상기 피스톤 본체의 외주부에 장착되는 패킹과, 상기 피스톤 본체의 외주부에 장착되는 링 형상의 마그넷과, 상기 링 형상의 마그넷의 외주부에 장착되는 웨어 링을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기의 유체압 실린더에 의하면, 링 형상의 마그넷의 외주부에 웨어 링을 장착하는 것에 의해, 웨어 링과 마그넷을 축방향의 다른 위치에 설치하는 경우보다, 피스톤 본체의 축방향 치수를 작게 할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 웨어 링의 축방향의 범위 내에, 상기 마그넷이 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링의 축방향 치수를 작게 할 수 있어, 피스톤 본체의 축방향 치수를 작게 할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 마그넷의 중심위치와, 상기 웨어 링의 축방향의 중심위치가 일치할 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 마그넷의 외주부를 덮도록 웨어 링을 부착시킬 수 있어, 마그넷의 외주에 웨어 링을 장착하는 것이 용이해짐과 함께, 웨어 링의 축방향 치수를 소형화할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 웨어 링의 외주부에는 원주방향으로 이격된 복수의 개구부가 설치되어 있고, 상기 마그넷의 외주부에는 직경방향 외측으로 돌출함과 함께 상기 웨어 링의 상기 개구부에 삽입되는 볼록부가 원주방향으로 간격을 두고 복수로 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링의 개구부에 마그넷을 돌출시킬 수 있어, 마그넷을 자기 센서에 보다 접근시킬 수 있다. 그 결과, 마그넷의 자력이 약하더라도, 보다 소형이고 축방향으로 얇은 마그넷을 사용할 수 있으므로, 피스톤 본체의 축방향 치수를 더욱 작게 할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 웨어 링의 축방향 일측 단부에 원주방향으로 연장하는 원주방향부가 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링에 개구부를 설치한 경우에도, 링 모양의 형상을 유지할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 웨어 링의 축방향 양쪽 모두의 단부에 원주방향으로 연장하는 원주방향부가 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링의 축방향 양단부를 원주방향부로 지지할 수 있으므로, 웨어 링의 기계적인 강도가 높아진다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 마그넷의 볼록부의 외주면은, 상기 피스톤 본체의 외주면과 직경방향으로 동일한 위치 또는 이것보다 직경방향 외측으로 돌출하는 위치에 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 마그넷의 볼록부를 자기 센서에 더욱 접근시킬 수 있다. 그 결과, 마그넷의 축방향 치수를 더욱 작게 할 수 있어, 피스톤 본체의 축방향 치수를 짧게 할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 마그넷의 볼록부의 높이는 상기 웨어 링의 두께의 범위 내로 할 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 마그넷의 볼록부와 슬라이딩 구멍과의 접촉을 방지할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 마그넷의 상기 볼록부의 원주방향 폭이 오목부의 원주방향 폭보다 클 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 자기 센서를 부착시킬 수 있는 원주방향 위치를 증대시킬 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 웨어 링은, 상기 마그넷의 축방향 일측 끝면과 맞닿는 제1 발톱부와, 상기 마그넷의 축방향 타측 끝면과 맞닿는 제2 발톱부를 가질 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링을 마그넷의 외주부에 확실하게 장착할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 상기 피스톤 본체는, 상기 피스톤 본체의 외주부에 원형 링 형상으로 형성되는 패킹 장착홈, 마그넷 배치홈 및 웨어 링 배치홈을 가지며, 상기 웨어 링 배치홈은 상기 마그넷 배치홈보다 축방향으로 폭이 넓고 또한 얕게 형성되어 있고, 상기 마그넷 배치홈은 상기 웨어 링 배치홈의 축방향의 폭의 범위 내에 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 웨어 링을 마그넷의 외주부에 장착할 수 있다.
상기의 유체압 실린더에 있어서, 마그넷 배치홈의 축방향 중심위치와 상기 웨어 링 배치홈의 축방향 중심위치가 동일할 수 있다.
상기와 같이 구성하는 것에 의해, 마그넷의 축방향 양단으로부터 사이에 끼워지도록 웨어 링을 장착하는 것이 가능해져, 웨어 링의 축방향 치수를 소형화할 수 있다.
상기 관점에 따른 유체압 실린더에 의하면, 축방향 치수를 작게 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유체압 실린더의 사시도이다.
도 2는, 도 1의 유체압 실린더의 단면도이다.
도 3은, 도 1의 유체압 실린더의 피스톤 유닛의 사시도이다.
도 4는, 도 3의 피스톤 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 피스톤 유닛의 사시도이다.
도 6은, 도 5의 피스톤 유닛의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 들어, 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 편의상, 과장되어 실제의 비율과는 다른 경우가 있다. 또, 이하의 설명에 있어서, 실린더 튜브의 중심 축선의 방향을 축방향(X방향)이라고 한다.
(제1 실시형태)
도 1에 나타내는 제1 실시형태에 따른 유체압 실린더(10)는, 내부에 원형의 슬라이딩 구멍(13)(실린더실)을 가지는 중공 원통형의 실린더 튜브(12)와, 실린더 튜브(12)의 일단부에 배치된 로드 커버(14)와, 실린더 튜브(12)의 타단부에 배치된 헤드 커버(16)를 구비한다. 또, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유체압 실린더(10)는, 실린더 튜브(12) 내의 축방향(X방향)으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 유닛(18)과, 피스톤 유닛(18)에 연결된 피스톤 로드(20)를 구비한다. 이 유체압 실린더(10)는, 예를 들어, 워크피스의 반송 등을 위한 액추에이터로서 이용된다.
실린더 튜브(12)는, 예를 들어, 알루미늄 합금 등의 금속재료에 의해 구성되고, 축방향을 따라 연장하는 통체로 이루어진다. 제1 실시형태에서는, 실린더 튜브(12)는, 중공 원통형으로 형성되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 로드 커버(14)는, 실린더 튜브(12)의 일단부(화살표 X1방향 쪽의 단부)를 폐쇄하도록 설치되어 있고, 예를 들어, 실린더 튜브(12)와 동일한 금속재료에 의해 구성된 부재이다. 로드 커버(14)에는, 제1 포트(15a)가 설치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 로드 커버(14)에 설치된 환형상 돌출부(14b)가 실린더 튜브(12)의 일단부에 삽입되어 있다.
로드 커버(14)와 실린더 튜브(12)의 사이에는, 원형 링 형상의 패킹(23)이 배치되어 있다. 로드 커버(14)의 내주부에는, 원형 링 형상의 부시(25) 및 패킹(27)이 배치되어 있다. 로드 커버(14)의 내주부에는, 원형 링 형상의 제1 쿠션 패킹(68a)이 배치되어 있다.
헤드 커버(16)는, 예를 들어, 실린더 튜브(12)와 동일한 금속재료로 구성된 부재이며, 실린더 튜브(12)의 타단부(화살표 X2방향 쪽의 단부)를 폐쇄하도록 설치되어 있다. 헤드 커버(16)에 의해, 실린더 튜브(12)의 타단부가 기밀로 폐쇄되어 있다. 헤드 커버(16)에는, 제2 포트(15b)가 설치되어 있다.
헤드 커버(16)에 설치된 환형상 돌출부(16b)는 실린더 튜브(12)의 타단부에 삽입되어 있다. 헤드 커버(16)와 실린더 튜브(12)와의 사이에는, 원형 링 형상의 패킹(31)이 배치되어 있다. 헤드 커버(16)의 내주부에는, 원형 링 형상의 제2 쿠션 패킹(68b)이 배치되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(12), 로드 커버(14) 및 헤드 커버(16)는, 복수의 연결 로드(32) 및 너트(34)에 의해, 축방향으로 체결되어 있다. 복수 조의 연결 로드(32) 및 너트(34)가 원주방향으로 간격을 두고 설치되어 있다. 이 때문에, 실린더 튜브(12)는, 헤드 커버(16) 및 로드 커버(14)의 사이에 끼워진 상태로 고정되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 유닛(18)은, 실린더 튜브(12) 내(슬라이딩 구멍(13))에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 수용되고, 슬라이딩 구멍(13) 내를 제1 포트(15a) 측의 제1 압력실(13a)과 제2 포트(15b) 측의 제2 압력실(13b)로 나누고 있다. 본 실시형태에 있어서, 피스톤 유닛(18)은, 피스톤 로드(20)의 기단부(20a)에 연결되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 유닛(18)은, 피스톤 로드(20)로부터 직경방향 외측으로 돌출하는 원형의 피스톤 본체(40)와, 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착된 원형 링 형상의 패킹(42)과, 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착된 링 형상의 마그넷(46)과, 마그넷(46)의 외주부에 장착된 웨어 링(44)을 갖는다.
피스톤 본체(40)의 외주면에는, 패킹 장착홈(50)과, 마그넷 배치홈(52)과, 웨어 링 배치홈(54)이 설치되어 있다. 패킹 장착홈(50)과 마그넷 배치홈(52)은, 축방향으로 상이한 위치에 배치되어 있다. 웨어 링 배치홈(54)은, 마그넷 배치홈(52)의 양측부를 외주측으로부터 얕게 잘라낸 홈으로서 형성되어 있고, 그 축방향 중심위치는 마그넷 배치홈(52)의 축방향의 중심위치와 일치하고 있다. 패킹 장착홈(50), 마그넷 배치홈(52), 및 웨어 링 배치홈(54)은, 모두, 원주방향 전체에 걸쳐 연장하는 원형 링 형상으로 형성되어 있다.
피스톤 본체(40)의 구성재료로서는, 예를 들어, 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄 합금 등의 금속재료나, 경질 수지 등을 들 수 있다.
패킹(42)은, 고무재나 엘라스토머재 등의 탄성재료로 이루어지는 링 형상의 씰 부재(예를 들어, O링)이다. 패킹(42)은 패킹 장착홈(50)에 장착되어 있다.
패킹(42)은, 실린더 튜브(12)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 접촉하고 있다. 구체적으로, 패킹(42)의 외주부는, 외주 전체에 걸쳐 피스톤 본체(40)의 외주면과 기밀 또는 액밀적으로 밀착하고 있다. 패킹(42)에 의해 피스톤 유닛(18)의 외주면과 슬라이딩 구멍(13)의 내주면과의 사이가 밀봉되고, 슬라이딩 구멍(13) 내의 제1 압력실(13a)과 제2 압력실(13b)이 기밀 또는 액밀적으로 나누어진다.
또한, 패킹(42)에 회전방지용 볼록부를 설치함과 함께, 실린더 튜브(12)에 그 회전방지용 돌기부와 걸어맞춰지는 회전방지용 홈을 설치함으로써, 피스톤 유닛(18)의 회전을 규제하도록 구성할 수도 있다.
웨어 링(44)은, 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착된 링 형상의 마그넷(46)의 외주에 장착되어 있다. 웨어 링(44)은, 원주방향으로 연장 형성된 원주방향부(57)와, 마그넷(46)의 외주를 덮는 슬라이딩부(58)와, 원주방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 개구부(59)를 구비하고 있다. 원주방향부(57)는 웨어 링(44)의 타단부(X2측의 단부)에 형성되어 있고, 원주방향으로 연장하고 있다. 이 원주방향부(57)는 슬라이딩부(58)와 일체로 형성되어 있고, 원주방향부(57)가 슬라이딩부(58)를 지지한다. 즉, 개구부(59)에 의해 분단된 복수의 슬라이딩부(58)는, 원주방향부(57)에 의해 링 모양의 형상으로 유지된다.
슬라이딩부(58)는, 웨어 링(44)의 외주를 구성하는 외주면(58b)을 가지고 있으며, 그 외주면(58b)에 있어서, 실린더 튜브(12)의 슬라이딩 구멍(13)의 내면과 접촉한다. 슬라이딩부(58)의 축방향 폭은, 마그넷(46)의 축방향 폭보다 크게 형성되어 있다. 슬라이딩부(58)의 내주면(58a)은, 마그넷(46)의 오목부(46b)의 외주면(46b1)과 대향된다. 또한, 웨어 링(44)의 하중이 마그넷(46)에 가해지는 것을 회피하기 위해서, 마그넷(46)의 오목부(46b)의 외주면(46b1)과 슬라이딩부(58)의 내주면(58a)과의 사이에 작은 간극을 마련해 두는 것이 바람직하다.
개구부(59)는, 웨어 링(44)의 슬라이딩부(58)를 절취하여 형성된 부분이며, 개구부(59)에 있어서, 마그넷(46)의 외주 부분이 노출하도록 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 개구부(59)는, 웨어 링(44)의 일단부(화살표 X1방향 쪽의 단부)에까지 뻗어 있다. 즉, 웨어 링(44)의 일단부는, 개구부(59)에 의해 절취되어 분단되어 있다. 슬라이딩부(58)와 개구부(59)는, 원주방향으로 교대로 배치되어 있고, 이들 원주방향 폭(각도 범위)은, 예를 들어 슬라이딩부(58)가 10도 정도, 개구부(59)가 20도 정도로 할 수 있다. 이와 같이, 슬라이딩부(58)의 원주방향 폭보다 개구부(59)의 원주방향 폭을 크게 함으로써, 자기 센서(64)의 설치 가능 범위가 확대될 수 있어 바람직하다. 또한, 슬라이딩부(58)의 원주방향 폭을 개구부(59)의 원주방향 폭보다 크게 할 수도 있다.
슬라이딩부(58) 및 원주방향부(57)를 합친 축방향 치수는, 마그넷(46)의 축방향 치수보다 크게 형성되어 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨어 링(44)은, 그 축방향 중심위치가 마그넷(46)의 축방향 중심위치와 동일한 위치가 되도록 장착된다. 원주방향부(57)는, 마그넷(46)보다 타단(X2방향) 측으로 뻗어 나옴과 함께, 슬라이딩부(58)의 일단(X1방향) 측이 마그넷(46)의 일단 측으로 뻗어 나와 있다.
원주방향부(57)의 내주 측에는, 슬라이딩부(58)의 내주면(58a)보다 내측으로 뻗어 나온 제1 발톱부(60a)가 형성되어 있다. 슬라이딩부(58)의 일단측 단부에는, 내주면(58a)보다 내측으로 뻗어 나온 제2 발톱부(60b)가 형성된다. 제1 발톱부(60a)는, 마그넷(46)의 타단 측의 끝면(46d)과 맞닿고, 제2 발톱부(60b)는 마그넷(46)의 일단 측의 끝면(46c)과 맞닿아 있다. 즉, 웨어 링(44)은, 제1 발톱부(60a) 및 제2 발톱부(60b)로 마그넷(46)의 축방향 양단으로부터 끼워지도록 마그넷(46)에 부착되어 있다. 이러한 제1 발톱부(60a) 및 제2 발톱부(60b)는, 피스톤 본체(40)의 웨어 링 배치홈(54)(도 2 참조)에 삽입된다. 또한, 도 4에서는, 제1 발톱부(60a)는, 개구부(59)에 인접하는 부분에만 형성된 예를 나타내지만, 본 실시형태는 이것으로 한정되는 것은 아니고, 제1 발톱부(60a)를 원주방향의 전역에 형성할 수도 있다.
웨어 링(44)은, 저마찰재료로 이루어진다. 웨어 링(44)과 슬라이딩 구멍(13)과의 사이의 마찰계수는, 패킹(42)과 슬라이딩 구멍(13)과의 사이의 마찰계수보다 작다. 이러한 저마찰재료로서는, 예를 들어, 4불화에틸렌수지(PTFE)와 같은 저마찰성과 내마모성을 겸비한 합성수지재료나, 금속재료(예를 들어, 베어링강) 등을 들 수 있다.
마그넷(46)은, 링 형상으로 형성되어 있고, 그 외주부에는, 직경방향 외측으로 돌출하는 볼록부(46a)와, 볼록부(46a) 사이에 배치된 오목부(46b)가 형성되어 있다. 볼록부(46a)와 오목부(46b)는, 원주방향으로 소정의 피치로 교대로 배치되어 있다. 볼록부(46a)는, 웨어 링(44)의 개구부(59)에 대응하는 부분에 설치되어 있고, 그 외주면(46a1)은, 웨어 링(44)의 슬라이딩부(58)의 내주면(58a)보다 직경방향 외측으로 돌출하고 있다. 다만, 슬라이딩 구멍(13)과의 접촉을 막을 수 있도록, 볼록부(46a)의 외주면(46a1)은, 슬라이딩부(58)의 외주면(58b)보다 직경방향 내측으로 형성되어 있다. 즉, 볼록부(46a)의 높이는, 웨어 링(44)의 슬라이딩부(58)의 두께의 범위 내에서 형성된다. 또한, 볼록부(46a)의 외주면(46a1)은, 피스톤 본체(40)의 외주면과 직경방향으로 동등한 위치로 형성될 수 있다. 또, 볼록부(46a)의 외주면(46a1)은, 피스톤 본체(40)의 외주면보다 직경방향 외측으로 돌출하고 있을 수도 있다.
한편, 마그넷(46)의 오목부(46b)는 웨어 링(44)의 슬라이딩부(58)에 대응하는 부분에 설치되어 있고, 오목부(46b)의 외주면(46b1)은 슬라이딩부(58)에 의해 덮여 있다. 마그넷(46)은, 예를 들어, 페라이트 자석 또는 희토류 자석 등으로 형성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(12)의 외측에는, 자기 센서(64)가 부착되어 있다. 구체적으로는, 연결 로드(32)에 센서용 브래킷(66)이 부착되어 있다. 센서용 브래킷(66)에는 자기 센서(64)가 유지되어 있다. 이것에 의해, 자기 센서(64)는, 센서용 브래킷(66) 및 연결 로드(32)를 통하여, 헤드 커버(16) 및 로드 커버(14)에 대해서 위치가 고정되어 있다. 마그넷(46)이 발생하는 자기를 자기 센서(64)에 의해 검지함으로써, 피스톤 유닛(18)의 동작 위치가 검출된다.
피스톤 로드(20)은, 슬라이딩 구멍(13)의 축방향을 따라 연장하는 기둥 형상(원기둥 형상)의 부재이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(20)는, 로드 커버(14)를 관통하고 있다. 피스톤 로드(20)의 선단부(20b)는, 슬라이딩 구멍(13)의 외부에 노출되어 있다. 피스톤 본체(40)의 로드 커버(14) 측에 인접하는 위치에서, 피스톤 로드(20)의 외주부에는, 제1 쿠션 링(69a)이 고정되어 있다. 피스톤 본체(40)를 사이에 두고 제1 쿠션 링(69a)과는 반대쪽에는, 제2 쿠션 링(69b)이 피스톤 로드(20)에 고정되어 있다. 피스톤 로드(20)의 기단부(20a)는, 피스톤 본체(40)에 코킹에 의해 고정되어 있다.
제1 쿠션 패킹(68a), 제2 쿠션 패킹(68b), 제1 쿠션 링(69a) 및 제2 쿠션 링(69b)에 의해, 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 에어쿠션 기구가 구성되고 있다. 또한, 이러한 에어쿠션 기구를 대신하여, 혹은, 해당 에어쿠션 기구에 더하여, 고무재 등의 탄성재료로 이루어지는 댐퍼가, 예를 들어, 로드 커버(14)의 내벽면(14a) 및 헤드 커버(16)의 내벽면(16a)에 각각 부착될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 유체압 실린더(10)는, 이하와 같이 동작한다. 또한, 이하의 설명에서는, 압력유체로서 에어(압축공기)를 이용하는 경우를 설명하지만, 에어 이외의 기체를 이용할 수도 있다.
도 2에 있어서, 유체압 실린더(10)는, 제1 포트(15a) 및 제2 포트(15b)를 통하여 도입되는 압력유체인 에어의 작용에 의해, 피스톤 유닛(18)을 슬라이딩 구멍(13) 내에서 축방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 해당 피스톤 유닛(18)에 연결된 피스톤 로드(20)가 진퇴 이동한다.
구체적으로는, 피스톤 유닛(18)을 로드 커버(14) 측으로 변위(전진)시키려면, 제1 포트(15a)를 대기 개방 상태로 하고, 도시하지 않은 압력유체 공급원으로부터 제2 포트(15b)를 통하여 압력유체를 제2 압력실(13b)에 공급한다. 그렇게 하면, 압력유체에 의해 피스톤 유닛(18)이 로드 커버(14) 쪽으로 밀린다. 이것에 의해, 피스톤 유닛(18)이 피스톤 로드(20)와 함께 로드 커버(14) 측으로 변위(전진)한다.
피스톤 유닛(18)이 로드 커버(14)에 맞닿음으로써, 피스톤 유닛(18)의 전진 동작이 정지한다. 피스톤 유닛(18)이 전진 위치에 가까워질 때, 제1 쿠션 링(69a)은, 제1 쿠션 패킹(68a)의 내주면에 접촉하고, 이 접촉 부분에 기밀 씰이 형성되어 제1 압력실(13a)에 에어쿠션이 형성된다. 이것에 의해, 로드 커버(14) 측의 스트로크 엔드 부근에서 피스톤 유닛(18)의 변위가 감속하기 때문에, 스트로크 엔드 도달시의 충격이 완화된다.
한편, 피스톤 본체(40)를 헤드 커버(16) 측으로 변위(후퇴)시키려면, 제2 포트(15b)를 대기 개방 상태로 하고, 도시하지 않은 압력 공급원으로부터 제1 포트(15a)를 통하여 압력유체를 제1 압력실(13a)에 공급한다. 그렇게 하면, 압력유체에 의해 피스톤 본체(40)가 헤드 커버(16) 측으로 밀린다. 이것에 의해, 피스톤 유닛(18)이 헤드 커버(16) 측으로 변위한다.
그리고, 피스톤 유닛(18)이 헤드 커버(16)에 맞닿음으로써, 피스톤 유닛(18)의 후퇴 동작이 정지한다. 피스톤 유닛(18)이 후퇴 위치에 가까워질 때, 제2 쿠션 링(69b)은, 제2 쿠션 패킹(68b)의 내주면에 접촉하고, 이 접촉 부분에 기밀 씰이 형성되어 제2 압력실(13b)에 에어쿠션이 형성된다. 이것에 의해, 헤드 커버(16) 측의 스트로크 엔드 부근에서 피스톤 유닛(18)의 변위가 감속하기 때문에, 스트로크 엔드 도달시의 충격이 완화된다.
이 경우, 제1 실시형태에 따른 유체압 실린더(10)는, 이하의 효과를 거둘 수 있다.
유체압 실린더(10)에 의하면, 웨어 링(44)과 마그넷(46)이 축방향의 동일한 위치에 배치되기 때문에, 피스톤 본체(40)의 축방향 치수가 단축된다. 그 결과, 유체압 실린더(10)의 전체 길이가 단축될 수 있다.
마그넷(46)은, 웨어 링(44)의 축방향 치수의 범위 내에 설치된다. 이 구성에 의해, 웨어 링(44)의 축방향 치수를 작게 할 수 있다.
게다가, 웨어 링(44)은, 슬라이딩부(58)를 원주방향으로 절취하여 이루어지는 개구부(59)를 구비하고 있어, 그 개구부(59)에 있어서 마그넷(46)을 실린더 튜브(12)의 내주면에 가까운 위치에 배치할 수 있다. 이것에 의해, 실린더 튜브(12)의 외측에 부착되는 자기 센서(64)와, 실린더 튜브(12)의 내측에 배치된 마그넷(46)과의 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 마그넷(46)에 요구되는 자력을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 마그넷(46)의 축방향의 두께를 작게 할 수 있다. 따라서, 피스톤 본체(40)의 축방향 치수를 단축시킬 수 있고, 이것에 의해 유체압 실린더(10)의 전체 길이를 단축시킬 수 있다.
마그넷(46)의 볼록부(46a)는, 웨어 링(44)의 개구부(59)에 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 마그넷(46)을 실린더 튜브(12)의 내주면에 더욱 접근시킬 수 있기 때문에, 마그넷(46)의 축방향의 두께를 효과적으로 작게 할 수 있다.
(제2 실시형태)
전술한 유체압 실린더(10)에 있어서, 피스톤 유닛(18)을 대신하여, 도 5에 나타내는 피스톤 유닛(18A)이 채용될 수도 있다. 이 피스톤 유닛(18A)은, 웨어 링(44A)의 형상이, 도 3의 웨어 링(44)의 형상과 상이하다. 그 외의 구성은 동일하다.
본 실시형태의 웨어 링(44A)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 연장하는 원주방향부(57)가, 웨어 링(44A)의 축방향 일단부(X1 측의 단부)와 타단부(X2 측의 단부)에 형성되어 있다. 슬라이딩부(58)는, 축방향 양단으로부터, 원주방향부(57)에 의해 지지되어 있다. 개구부(59)는, 축방향 양단에 형성된 원주방향부(57)의 사이에 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 원주방향부(57)의 내주 측에는, 슬라이딩부(58)의 내주면(58a)보다 직경방향 내측으로 돌출하는 제1 발톱부(60a) 및 제2 발톱부(60b)가 형성되어 있다. 웨어 링(44A)은, 제1 발톱부(60a) 및 제2 발톱부(60b)가 마그넷(46)의 축방향 일측 끝면(46c) 및 타측 끝면(46d)을 끼워 지지하도록 마그넷(46)에 장착된다. 이러한 제1 발톱부(60a) 및 제2 발톱부(60b)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 본체(40)의 웨어 링 배치홈(54)에 수용된다.
유체압 실린더(10)에 있어서, 제2 실시형태에 따른 웨어 링(44A)를 이용한 경우에도, 제1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 웨어 링(44A)에는, 축방향의 일단 및 타단에 원주방향부(57)가 형성되어 있고, 이들 원주방향부(57)에 의해 링 모양의 형상이 유지되기 때문에, 강도가 우수하다. 그 때문에, 원주방향부(57)의 축방향 치수를 작게 할 수 있어, 피스톤 본체(40)의 축방향 치수를 더욱 단축시킬 수 있다. 그 밖에, 제2 실시형태 중에서, 제1 실시형태와 공통되는 부분에 대해서는, 제1 실시형태와 동일 또는 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상기에 있어서, 본 발명에 대해 바람직한 실시형태를 들어 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (12)

  1. 내부에 슬라이딩 구멍(13)을 가지는 실린더 튜브(12)와,
    상기 슬라이딩 구멍(13)을 따라 왕복이동 가능하게 배치되는 피스톤 유닛(18)과,
    상기 피스톤 유닛(18)으로부터 축방향으로 돌출하는 피스톤 로드(20)를 포함하며,
    상기 피스톤 유닛(18)은, 상기 피스톤 로드(20)로부터 직경방향 외측으로 돌출하는 피스톤 본체(40)와,
    상기 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착되는 패킹(42)과,
    상기 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착되고 원주방향으로 일체로 이어지는 링 형상의 마그넷(46)과,
    상기 링 형상의 마그넷(46)의 외주부에 장착되는 웨어 링(44)
    을 가지며,
    상기 웨어 링(44)의 외주부에는 원주방향으로 이격된 복수의 개구부(59)가 설치되어 있고, 상기 마그넷(46)의 외주부에는 직경방향 외측으로 돌출함과 함께 상기 웨어 링(44)의 상기 개구부(59)에 삽입되는 볼록부(46a)가 원주방향으로 간격을 두고 복수로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨어 링(44)의 축방향의 범위 내에, 상기 마그넷(46)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그넷(46)의 축방향의 중심위치와, 상기 웨어 링(44)의 축방향의 중심위치가 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨어 링(44)의 축방향 일측 단부에 원주방향으로 연장하는 원주방향부(57)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨어 링(44)의 축방향 양쪽 모두의 단부에 원주방향으로 연장하는 원주방향부(57)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그넷(46)의 볼록부(46a)의 외주면(46a1)은, 상기 피스톤 본체(40)의 외주면과 직경방향으로 동일한 위치 또는 이것보다 직경방향 외측으로 돌출하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 마그넷(46)의 볼록부(46a)의 높이는 상기 웨어 링(44)의 두께의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그넷(46)의 상기 볼록부(46a)의 원주방향 폭이 오목부(46b)의 원주방향 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  9. 내부에 슬라이딩 구멍(13)을 가지는 실린더 튜브(12)와,
    상기 슬라이딩 구멍(13)을 따라 왕복이동 가능하게 배치되는 피스톤 유닛(18)과,
    상기 피스톤 유닛(18)으로부터 축방향으로 돌출하는 피스톤 로드(20)를 포함하며,
    상기 피스톤 유닛(18)은, 상기 피스톤 로드(20)로부터 직경방향 외측으로 돌출하는 피스톤 본체(40)와,
    상기 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착되는 패킹(42)과,
    상기 피스톤 본체(40)의 외주부에 장착되는 링 형상의 마그넷(46)과,
    상기 링 형상의 마그넷(46)의 외주부에 장착되는 웨어 링(44)
    을 가지며,
    상기 웨어 링(44)은, 상기 마그넷(46)의 축방향 일측 끝면(46c)과 맞닿는 제1 발톱부(60a)와, 상기 마그넷(46)의 축방향 타측 끝면(46d)과 맞닿는 제2 발톱부(60b)와, 상기 제1 발톱부와 상기 제2 발톱부를 연결하는 상기 마그넷의 외주면과 맞닿는 슬라이딩부(58)를 가지는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 피스톤 본체(40)는, 상기 피스톤 본체(40)의 외주부에 원형 링 형상으로 형성된 패킹 장착홈(50), 마그넷 배치홈(52) 및 웨어 링 배치홈(54)을 가지며, 상기 웨어 링 배치홈(54)은 상기 마그넷 배치홈(52)보다 축방향으로 폭이 넓고 또한 얕게 형성되어 있고, 상기 마그넷 배치홈(52)은 상기 웨어 링 배치홈(54)의 축방향 폭의 범위 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  11. 청구항 10에 있어서,
    마그넷 배치홈(52)의 축방향 중심위치와 상기 웨어 링 배치홈(54)의 축방향 중심위치가 동일한 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  12. 삭제
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