KR20250158366A - 니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계에 장착되어 유압척을 작동시키는 실린더에 관한 것으로, 특히 작동유를 공급하기 위한 니플의 장착 구조를 개선한 유압 실린더와 관련되며 실시예로, 전후진 작동하는 피스톤과 상기 피스톤이 작동하는 실린더를 형성하는 실린더 바디 및 피스톤의 일부분을 회전 가능하게 파지하며, 상기 피스톤의 작동을 위한 유압 포트가 형성되어 있는 슬리브 바디를 구비한 유압 실린더에 있어서, 상기 유압 포트에 형성된 나사탭에 체결되며, 헤드부의 단면 형상이 다각형인 니플 어댑터와, 상기 유압 포트에 형성된 장착부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 다각형의 변과 인접하게 설치되어 있어서 상기 니플 어댑터의 회전시에 상기 다각형의 모서리 부분과 간섭되어 상기 니플 어댑터의 회전을 방지하는 스톱퍼를 포함하는 니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더를 제시한다.

Description

니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더{Hydraulic cylinder with nipple mounting structure}

본 발명은 공작기계에 장착되어 유압척을 작동시키는 실린더에 관한 것으로, 특히 작동유를 공급하기 위한 니플의 장착 구조를 개선한 유압 실린더와 관련된다.

공작기계에 장착되는 유압 실린더는 공작물을 고정하는 유압척에 연결되어 유압척의 클램핑/언클램핑 작동을 담당한다.

이러한 유압 실린더는 유압척과 연결되는 드로우 파이프와 연결되는 피스톤, 피스톤이 작동하는 실린더를 형성하는 실린더바디, 회전밸브, 피스톤에 작동유를 공급하는 밸브들, 회전밸브 둘레를 감싸는 슬리브 및 슬리브 바디를 구비한다.

실린더바디에 구비된 포트들로 공급된 작동유는 슬리브와 회전밸브를 거쳐 실린더바디로 유입되어 피스톤을 전진 또는 후진시키고, 이러한 전후진 작동은 드로우 파이를 통해 유압척으로 전달되어 죠들이 공작물을 고정하거나 고정을 해제하게 한다. 이때 슬리브바디와 슬리브를 제외한 구성요소들은 유압척과 함께 고속 회전하는 부분으로, 슬리브에는 래버린스 씰 구조가 채택되곤 한다. 실린더바디는 래버린스 씰 구조에서 흘러나온 작동유를 수거하여 외부로 반출하는 회수 구조가 구비되어 있다. 이들 구성요소들의 구체적인 구조와 작동 관계는 대한민국 공개특허 제10-2006-0004735호, 공개특허 제10-2021-0043864호 등에서 상세히 기재되어 있다.

유압 실린더 중 슬리브 바디에는 작동유를 제공하는 포트와 작동유가 흐르는 내부 유로가 형성되어 있다. 또한 고속으로 회전하는 피스톤과 슬리브 바디를 지지하는 베어링이 장착되어 있다. 슬리브바디는 회전하는 부품들과 미세한 간격을 두고 그 둘레를 감싸는 방식으로 장착되며, 틈 사이로 작동유가 윤활을 위해 흐르게 된다.

이러한 슬리브바디는 정밀하게 가공되어야 하며, 유압 실린더의 무게 경감과 제작 비용 등을 고려하여 알루미늄 합금 재질과 같은 경금속으로 제작될 수 있다. 이로 인해 의도한 목적들이 달성되지만 유압 실린더를 공작 기계에 장착하는 과정 중에 보완이 필요한 부분이 새로이 발견된다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0004735호 (2006.01.16) 대한민국 공개특허 제10-2021-0043864호 (2021.04.22)

유압 실린더의 설치 중에 슬리브 바디에 형성한 유압 포트에 작동유 공급라인을 연결하기 위해 니플 어댑터를 장착하게 된다. 이때 사용되는 니플 어댑터는 대개 강철이나 스테인리스 재질로 슬리브바디의 재질보다 강성이다.

니플 어댑터를 나사 체결할 때에 설치 매뉴얼에서 제공하는 적정 토크값을 준수해야 하지만 누유를 더욱 확실하게 방지하고자 하는 의도에서 종종 적정 토크값을 초과하여 과도한 힘으로 니플 어댑터를 슬리브 바디에 장착하게 된다.

또는 니플 어댑터를 설치 매뉴얼에 따라 적정한 토크로 설치한 경우에도 니플 어댑터에 작동유 배관 라인을 추가로 연결하는 과정 중에 연결 부재를 니플 어댑터에 나사 체결하면서 니플 어댑터의 회전을 억제하지 아니함에 따라 원래의 적정한 토크값을 초과하여 슬리브 바디에 니플 어댑터가 과도한 힘으로 체결되기도 한다.

과도한 토크로 니플 어댑터가 체결됨에 따라 대략 고리 형상인 슬리브 바디가 전체적으로 변형되면서 피스톤 등 회전 부품을 감싸는 내부 형상의 원형 단면도 변형된다. 이로써 회전 부품들과의 간격이 지나치게 좁아지거나 비회전 부분과 회전 부분과의 국지적인 접촉까지 발생할 수 있고, 가공 중 고속 회전에 따른 과열이나 부분 소착의 우려까지 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 구체적으로 니플 어댑터가 의도한 수준을 넘어 과도한 힘으로 유압 포트에 체결되는 것을 방지할 수 있는 니플 장착 구조를 개선한 유압 실린더를 제공하고자 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 전후진 작동하는 피스톤과 상기 피스톤이 작동하는 실린더를 형성하는 실린더 바디 및 피스톤의 일부분을 회전 가능하게 파지하며, 상기 피스톤의 작동을 위한 유압 포트가 형성되어 있는 슬리브 바디를 구비한 유압 실린더에 있어서, 상기 유압 포트에 형성된 나사탭에 체결되며, 헤드부의 단면 형상이 다각형인 니플 어댑터와, 상기 유압 포트에 형성된 장착부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 다각형의 변과 인접하게 설치되어 있어서 상기 니플 어댑터의 회전시에 상기 다각형의 모서리 부분과 간섭되어 상기 니플 어댑터의 회전을 방지하는 스톱퍼를 포함하는 니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더를 제시한다.

여기서 장착부는 나사홀이고, 상기 스톱퍼는 헤드가 원형 단면인 볼트가 될 수 있다.

나아가 상기 나사홀의 주변에는 상기 헤드의 단면에 대응하는 원형 마크가 형성되어 작업자의 편의성을 더 향상시킬 수 있다.

또한 상기 슬리브 바디의 하나의 평면 상에 서로 떨어진 위치에서 한 쌍의 상기 유압 포트가 형성되어 있고, 각 상기 유압 포트에 상기 니플 어댑터가 장착되며, 상기 장착부는 각 상기 유압 포트와 등거리에 형성되어 있어서 하나의 상기 스톱퍼로 한 쌍의 니플 어댑터의 회전을 방지하도록 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경금속으로 제작된 슬리브 바디에 작동유 공급라인을 설치하면서 발생 가능한 니플의 과도한 조임을 방지할 수 있게 되어 유압 실린더의 원활한 작동과 사용자의 안전을 보장할 수 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 슬리브 바디 일부분의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 슬리브 바디의 정면도.
도 4는 도 2에 도시된 슬리브 바디에 니플 어댑터들과 스톱퍼가 장착된 사용 상태를 나타낸 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 실시예의 개략적인 측면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1과 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더의 개략적인 외형과 이에 채택된 슬리브 바디가 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더(100)는 피스톤(101), 실린더 바디(103), 슬리브 바디(10)를 포함한다. 실린더 바디(103)에는 피스톤(101)이 작동하는 실린더(도시 생략)가 형성되어 있으며, 피스톤(101)은 원통형 중앙부(102)를 구비한다. 이 중앙부(102)는 공작기계의 유압척과 연결된 드로우 파이프와 결합하여, 피스톤(101)의 전후 작동에 따라 유압척의 죠들이 공작물을 물어 고정하거나 고정 해제하게 된다.

유압척은 공작물을 파지한 상태에서 고속 회전하며, 이때 드로우 파이프와 연결된 피스톤(101)과 실린더 바디(103)도 함께 회전된다. 반면 피스톤의 중앙부를 감싸는 고리 형상의 슬리브 바디(10)는 회전하지 아니한다.

슬리브 바디(10)에는 피스톤의 전후 작동에 요구되는 작동유를 공급하는 유압 포트(12)가 형성되어 있다. 도시한 실시예에서 슬리브 바디의 일측에는 전면이 수직한 평탄면으로 형성된 블록(11)이 형성되고, 이 전면에 한 쌍의 유압 포트(12)가 형성되어 있다. 이때 슬리브 바디(10)의 내측에는 피스톤(101)의 회전 축 방향에 따라 복수의 홈(13)이 형성되어 있고, 각 유압 포트(12)로 주입되는 작동유가 홈들(13)에 원활히 작동유를 공급할 수 있도록 유압 포트들(12)도 축 방향에 따라 전후 간격을 벌려 형성되어 있다.

각 유압 포트(12)의 내주면에는 나사탭이 형성되어 있어, 이를 통해 니플 어댑터(20)가 체결된다.

도 2와 도 5를 참고하면, 니플 어댑터(20)는 도시하지 아니한 작동유 공급 라인의 단부에 결합되는 리듀서 니플 등과 연결되는 부재로, 유압 포트(12)에 나사 체결되는 몸체부(22)와, 몸체부(22)와 일체로 형성되어 있으며 다각형의 단면을 가지는 헤드부(21)를 포함한다. 또한 몸체부(22)와 헤드부(21)를 관통하는 중앙홀을 구비하고, 이 중앙홀에는 리듀서 니플 등과 결합하기 위한 나사탭이 형성되어 있다.

도시하지 아니한 다른 실시예에서 중앙홀과 다른 니플 또는 배관과의 결합 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

도시한 실시예에서 헤드부(21)의 단면은 육각형으로 형성되어, 스패너 등 도구에 의해 파지하여 회전하기 용이하게 구성되어 있다. 여기서 헤드부의 단면은 육각형 외에 사각형 등 형태로 변경될 수 있다.

몸체부(22)는 외주면에 나사산이 형성되어 있는 제1 부분(221)과, 그 선단부에서 연장되어 오링이 장착되는 제2 부분(222)을 구비한다. 이에 대응하여 유압 포트(12)는 제1 부분(221)과 결합되는 나사산이 형성된 부분과 제2 부분(222)을 수용하는 부분의 2단 형태로 형성된다. 몸체부(22)의 제2 부분(222)에 구비된 오링(r)은 유압 포트와 니플 어댑터의 나사 체결과 더불어 작동유의 누유를 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 한다. 한편 도시하지 아니한 다른 실시예에서 오링이 구비된 몸체부의 제2 부분은 생략될 수 있다.

유압 포트(12)가 형성된 블록(11)의 전면에는 장착부(13)가 형성되고, 이 장착부(13)에는 스톱퍼(30)가 분리 가능하게 장착된다. 스톱퍼(30)는 니플 어댑터(20)의 헤드부(21)에 간섭하여 니플 어댑터(20)가 더 조여지거나 풀어지지 않게 하는 것이다.

특히 니플 어댑터(20)에 리듀서 니플 등 작동유 공급 라인을 설치하는 중에 배관 연결 부재들을 강하게 조임에 따라, 이미 설계 스펙에 따른 토크 범위 이내로 결합되어 있는 니플 어댑터(20)가 추가로 더 강하게 조여지는 것을 방지한다. 이로써 니플 어댑터의 과도 조임에 따른 슬리브 바디의 뒤틀림 등 변형을 예방할 수 있다.

도시한 실시예에서 장착부는 나사홀(14)이고, 스톱퍼는 나사홀(14)에 체결되는 헤드(31)가 원형인 볼트(30)가 될 수 있다. 나사홀(14)은 유압 포트(12)와 같은 평면 상에 형성되어 있으며, 이에 장착되는 볼트(30)는 니플 어댑터(20)의 헤드부(21)에 간섭한다.

도 4를 참고하면, 니플 어댑터(20)의 헤드부(21)의 단면이 형성하는 육각형은 대향하는 두 모서리의 간격(대모폭, C)보다 대향하는 두 변의 간격(대변폭, B)이 작다. 볼트(30)의 헤드(31)는 대모폭(C)과 대변폭(B)의 길이 차이를 이용하여 육각형의 변 중심과 인접하게 위치된다. 이후 니플 어댑터가 회전하려 할 때에 폭이 넓은 모서리 부분이 볼트의 헤드(31)에 간섭됨으로써 니플 어댑터의 회전이 억제된다.

한 쌍의 유압 포트(12)와 니플 어댑터들(20)이 장착된 실시예에서 장착부(14,나사홀)는 각 유압 포트(12)와 등거리에 형성된다. 도 3에서 두 유압 포트(12)의 중심으로부터 등거리인 위치를 직선 K로 표시하고 있으며, 장착부(13)의 중심은 직선 k에 위치하고 있다.

이 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 볼트(30)를 이용하여 인접한 두 유압 포트(12)에 장착된 니플 어댑터들(20)의 회전을 동시에 억제할 수 있다.

도시한 실시예 외에도 장착부는 스톱퍼가 분리 가능하게 고정하는 다양한 구성으로 변경될 수 있으며, 스톱퍼 또한 다각형 단면을 가진 니플 어댑터의 헤드부와 간섭하여 니플 어댑터의 회전을 억제하는 다양한 구성으로 변경될 수 있다.

예를 들어 장착부는 바닥에 자석이 내장된 홀이고, 스톱퍼는 홀에 삽입되어 자력으로 고정되며 원통형 헤드가 구비된 핀이 될 수 있다. 또는 장착부는 블록의 정면에서 돌출된 돌기로 형성되고, 스톱퍼는 돌기에 물려 결합되는 클램프 형태로, 클램프의 일부분이 니플 어댑터의 헤드부에 간섭하는 구성을 채택할 수 있다.

나아가 나사홀(14)의 주변에는 볼트(30)의 헤드(31)의 단면에 대응하는 원형 마크(111)가 형성될 수 있다. 여기서 원형 마크(111)는 볼트의 헤드(31) 사이즈에 대응하는 것으로, 나사홀(14)의 중심에 맞춰 그려지거나 음각으로 새겨질 수 있다.

슬리브 바디(10)에 니플 어댑터(20)를 장착하면서 작업자가 블록(11)의 정면에서 나사홀과 원형 마크(111)를 바라보았을 때에, 니플 어댑터 헤드부(21)의 모서리 부분에 의해 원형 마크(111)가 가려지지 아니한 각도로 니플 어댑터(20)를 회전시켜둠으로써, 이후 스톱퍼인 볼트(30)를 니플 어댑터의 헤드부(21)와 접촉 없이 나사홀(14)에 체결할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더는 스톱퍼로써 하나의 볼트(30)를 사용함에 따라 니플 어댑터(20)의 과도한 조임을 예방할 수 있어, 사용의 편의성이 크며 알루미늄과 같은 경금속으로 제작된 슬리브 바디(10)의 변형에 따른 소착의 우려를 해소할 수 있게 한다.

볼트(30)로 이루어진 스톱퍼는 장착되는 나사홀에 장착되는 것만으로도 의도한 니플 어댑터(20)의 회전 방지 기능을 수행하는 것으로, 장착 방향을 따로 고려할 필요가 없어 사용의 편리함이 있다.

또한 스톱퍼(30)가 육각형 단면의 헤드부(21)를 구비한 니플 어댑터(20)의 어느 한 변과 접촉하면서 니플 어댑터(20)의 회전을 억제하는 구조로, 니플 어댑터(20)의 나머지 변을 이용하여 스패너 등 공구를 물려 지지할 수 있게 한다. 이는 볼트를 체결해 둔 상태에서 스패너 등으로 니플 어댑터를 파지하여 유압 공급 라인의 추가적인 해제와 재조립을 가능케 하는 것으로, 이 경우에도 스톱퍼가 여전히 슬리브 바디에 결합된 상태가 유지되므로 니플 어댑터의 과도한 조임을 방지할 수 있다. 또한 니플 어댑터의 추가적인 회전이 계속 방지됨에 따라 니플 어댑터의 풀림을 우려하거나 조임량을 다시 체크할 필요가 없다.

또한 한 쌍의 니플 어댑터를 하나의 스톱퍼로 동시에 회전 억제할 수 있어 편의성이 향상된다.

100 : 유압 실린더
101 : 피스톤 102 : 중앙부 103 : 실린더 바디
10 : 슬리브 바디
11 : 블록 111 : 원형 마크 12 : 유압 포트
13 : 홈 14 : 장착부, 나사홀
20 : 니플 어댑터
21 : 헤드부 22 : 몸체부 221 : 제1 부분
222 : 제2 부분 r : 오링
30 : 스톱퍼, 볼트 31 : 헤드

Claims (4)

1. 전후진 작동하는 피스톤과 상기 피스톤이 작동하는 실린더를 형성하는 실린더 바디 및 피스톤의 일부분을 회전 가능하게 파지하며, 상기 피스톤의 작동을 위한 유압 포트가 형성되어 있는 슬리브 바디를 구비한 유압 실린더에 있어서,
   상기 유압 포트에 형성된 나사탭에 체결되며, 헤드부의 단면 형상이 다각형인 니플 어댑터와,
   상기 유압 포트에 형성된 장착부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 다각형의 변과 인접하게 설치되어 있어서 상기 니플 어댑터의 회전시에 상기 다각형의 모서리 부분과 간섭되어 상기 니플 어댑터의 회전을 방지하는 스톱퍼를 포함하는
   니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더.
   
2. 제1항에서,
   상기 장착부는 나사홀이고,
   상기 스톱퍼는 헤드가 원형 단면인 볼트인 것을 특징으로 하는
   니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더.
   
3. 제2항에서,
   상기 나사홀의 주변에는 상기 헤드의 단면에 대응하는 원형 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
   니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더.
   
4. 제2항에서,
   상기 슬리브 바디의 하나의 평면 상에 서로 떨어진 위치에서 한 쌍의 상기 유압 포트가 형성되어 있고,
   각 상기 유압 포트에 상기 니플 어댑터가 장착되며,
   상기 장착부는 각 상기 유압 포트와 등거리에 형성되어 있어서 하나의 상기 스톱퍼로 한 쌍의 니플 어댑터의 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는
   니플 장착 구조를 구비한 유압 실린더.