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KR101597950B1 - 유체압 실린더 및 그 제조 방법 - Google Patents

유체압 실린더 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101597950B1
KR101597950B1 KR1020157023257A KR20157023257A KR101597950B1 KR 101597950 B1 KR101597950 B1 KR 101597950B1 KR 1020157023257 A KR1020157023257 A KR 1020157023257A KR 20157023257 A KR20157023257 A KR 20157023257A KR 101597950 B1 KR101597950 B1 KR 101597950B1
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노부유키 고바야시
사다유키 가미쿠라
야스유키 나가이
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케이와이비-와이에스 가부시키가이샤
케이와이비 가부시키가이샤
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Abstract

유체압 실린더는, 실린더 튜브에의 유체압의 급배에 따라서 신축 작동한다. 실린더 튜브의 축방향 양단부로부터 내측에는, 스피닝 가공에 의해 축방향 양단부보다 소직경인 적어도 1개의 소직경부가 형성된다.

Description

유체압 실린더 및 그 제조 방법 {FLUID PRESSURE CYLINDER AND METHOD OF MANUFACTURING THE CYLINDER}
본 발명은, 유체압 실린더 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건설 기계 등의 구동부를 왕복 구동하는 유체압 실린더가 알려져 있다. JP2008-51194A에는, 실린더 튜브와, 실린더 튜브 내를 축방향으로 미끄럼 이동 가능한 피스톤과, 피스톤에 연결되어 실린더 튜브의 외측까지 연장되는 피스톤 로드를 구비하는 유체압 실린더가 기재되어 있다.
실린더 튜브의 양단부측에는 각각 유체압의 급배 포트가 설치되어, 피스톤의 양측에 구획 형성되는 유체압실의 압력이 조정된다. 유체압실의 압력차에 따라서 피스톤이 미끄럼 이동하여, 실린더 튜브 또는 피스톤 로드에 연결된 구동부가 구동된다.
상기 종래의 기술에서는, 실린더 튜브가 균일한 외경을 갖는 소관재에 의해 구성된다. 실린더 튜브의 외주에는 유체압의 급배 포트가 형성되므로, 소관재의 두께는, 강도가 필요해지는 급배 포트가 형성되는 개소에 맞추어 설정된다.
따라서, 급배 포트가 설치되지 않는 개소에 있어서는 실린더 튜브가 필요 이상의 강도를 가지므로, 그만큼 실린더 튜브의 중량이 무거워진다.
본 발명의 목적은, 실린더 튜브의 강도를 유지하면서 경량화가 가능한 유체압 실린더의 실린더 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 실린더 튜브에의 유체압의 급배에 따라서 신축 작동하는 유체압 실린더이며, 실린더 튜브의 축방향 양단부로부터 내측에는, 스피닝 가공에 의해 축방향 양단부보다 소직경인 적어도 1개의 소직경부가 형성되는, 유체압 실린더가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체압 실린더를 도시하는 평면도이다.
도 2는 소관재를 심금에 고정하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 3은 스피닝 가공을 행하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 4는 스피닝 가공 후의 실린더 튜브를 도시하는 도면이다.
도 5는 실린더 튜브에 제1 급배 포트, 제2 급배 포트 및 보유 지지 부재를 장착한 상태를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 유체압 실린더(100)를 도시하는 평면도이다. 유체압 실린더(100)는, 예를 들어 건설 기계 등의 구동부를 구동하는 액추에이터로서 사용된다.
유체압 실린더(100)는, 작동 유체로서, 오일을 사용한다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 오일 대신에, 예를 들어 수용성 대체액 등의 작동액이나 작동 가스를 사용해도 된다.
유체압 실린더(100)는, 원통 형상의 실린더 튜브(1)와, 실린더 튜브(1) 내를 축방향으로 미끄럼 이동 가능한 피스톤(도시하지 않음)과, 일단부가 피스톤에 연결되고 타단부가 실린더 튜브(1)의 외측으로 연장되는 피스톤 로드(2)와, 피스톤 로드(2)를 미끄럼 이동 가능하게 축지지하는 실린더 헤드(3)와, 실린더 튜브(1)를 밀봉하는 보텀 부재(4)를 구비한다.
피스톤은, 실린더 튜브(1) 내를 축방향 일측(도 1의 좌측)의 제1 유체압실(도시하지 않음)과 축방향 타측(도 1의 우측)의 제2 유체압실(도시하지 않음)로 구획한다. 피스톤 로드(2)는, 실린더 튜브(1)의 축방향 타측의 단부에 아이부(21)를 갖는다. 아이부(21)는, 피스톤 로드(2)의 축에 수직한 방향의 중심축을 갖는 원형의 관통 구멍(21a)을 갖고, 이 관통 구멍(21a)이 건설 기계 등의 구동부에 연결된다.
실린더 헤드(3)의 외주면은, 실린더 튜브(1)의 개구 단부이며 피스톤 로드(2)가 연장되는 측의 개구 단부의 내주면에 나사 결합된다. 또한, 실린더 헤드(3)의 내주면은, 피스톤 로드(2)의 외주면과 미끄럼 접촉한다.
보텀 부재(4)는, 실린더 튜브(1)의 실린더 헤드(3)와는 반대측의 개구 단부에 용접 고정된다. 보텀 부재(4)는, 실린더 튜브(1)의 축방향 일측의 단부에 아이부(41)를 갖는다. 아이부(41)는, 실린더 튜브(1)의 축에 수직한 방향의 중심축을 갖는 원형의 관통 구멍(41a)을 갖고, 이 관통 구멍(41a)이 건설 기계 등의 구동부에 연결된다.
실린더 헤드(3) 및 보텀 부재(4)에 의해 폐색된 실린더 튜브(1) 내의 유체압실은, 피스톤에 의해 제1 유체압실 및 제2 유체압실로 구획된다.
실린더 튜브(1)는, 보텀 부재(4)의 근방에 있어서 외주면으로부터 내주면까지 관통되도록 형성되는 제1 관통 구멍(15)과, 실린더 헤드(3)의 근방에 있어서 외주면으로부터 내주면까지 관통되도록 형성되는 제2 관통 구멍(16)을 갖는다. 제1 관통 구멍(15)은 제1 유체압실에 연통되고, 제2 관통 구멍(16)은 제2 유체압실에 연통된다.
또한, 유체압 실린더(100)는, 제1 관통 구멍(15)과 접속되도록 실린더 튜브(1)의 외주면에 용접 고정되는 제1 급배 포트(11)와, 제2 관통 구멍(16)과 접속되도록 실린더 튜브(1)의 외주면에 용접 고정되는 제2 급배 포트(12)와, 제1 급배 포트(11) 및 제2 급배 포트(12)에의 작동 유체압의 급배를 행하는 배관(13)과, 배관(13)을 실린더 튜브(1)를 따라 보유 지지하도록 실린더 튜브(1)의 외주면에 용접 고정되는 보유 지지 부재(14)를 구비한다.
펌프(도시하지 않음)로부터 공급되는 작동 유체압은, 제어 밸브(도시하지 않음)에 의해 유량 및 유동 방향이 제어되고, 배관(13)을 통해 제1 급배 포트(11) 및 제2 급배 포트(12)에 급배된다.
즉, 제1 급배 포트(11)를 통해 제1 유체압실에 작동 유체압이 공급됨과 함께, 제2 유체압실의 작동 유체압이 제2 급배 포트(12)를 통해 배출되면, 제1 유체압실과 제2 유체압실의 압력차에 의해 피스톤 및 피스톤 로드(2)가 도 1의 우측 방향으로 이동하여, 유체압 실린더(100)가 신장 작동한다.
또한, 제2 급배 포트(12)를 통해 제2 유체압실에 작동 유체압이 공급됨과 함께, 제1 유체압실의 작동 유체압이 제1 급배 포트(11)를 통해 배출되면, 제1 유체압실과 제2 유체압실의 압력차에 의해 피스톤 및 피스톤 로드(2)가 도 1의 좌측 방향으로 이동하여, 유체압 실린더(100)가 수축 작동한다.
이와 같이, 유체압 실린더(100)가 신장 작동 또는 수축 작동함으로써, 건설 기계 등의 구동부가 구동된다.
여기서, 실린더 튜브(1)가 균일한 외경을 갖는 소관재로 형성되는 경우, 소관재의 두께는, 강도가 요구되는 제1 급배 포트(11), 제2 급배 포트(12) 및 보유 지지 부재(14)의 용접 개소에 있어서 충분한 강도를 확보할 수 있도록 설정된다.
그러나, 실린더 튜브(1)의 외주면에는 용접 개소가 마련되지 않는 개소가 있고, 이러한 개소에 있어서는 실린더 튜브(1)의 강도가 필요 이상으로 확보되게 되므로, 그만큼 실린더 튜브(1)의 중량이 무거워진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 실린더 튜브(1)의 외주면이며 큰 강도를 필요로 하지 않는 개소에 대해서는 두께를 얇게 하여 경량화를 도모하고 있다. 두께의 변경은, 해당 개소에 스피닝 가공(플로우 포밍 가공이라고도 함)을 실시함으로써 행해진다.
이하, 실린더 튜브(1)를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
도 2는, 소관재(5)를 심금(6)에 고정하는 공정을 도시하는 도면이다.
소관재(5)는, 균일한 외경 및 내경, 즉, 균일한 두께를 갖는 원통 형상이다. 심금(6)은, 일단부가 회전 구동체(7)에 연결되어 있고, 외경은 소관재(5)의 내경과 거의 동일하게 설정된다. 소관재(5)는, 심금(6)의 타단부측으로부터 회전 구동체(7)에 접촉할 때까지 끼움 장착된다.
도 3은, 스피닝 가공을 행하는 공정을 도시하는 도면이다.
심금(6)을 회전 구동체(7)에 의해 중심축 주위로 회전시키면, 심금(6)에 끼움 장착된 소관재(5)가 함께 회전한다. 계속해서, 회전하는 소관재(5)의 외주면에 대해 자유롭게 회전 가능한 롤러(8)를 압박 접촉시킨다. 이때, 롤러(8)는 소관재(5)와는 반대 방향으로 회전한다. 이에 의해, 소관재(5)는 심금(6)과 롤러(8) 사이에서 협지 가압되므로 소관재(5)의 두께가 얇아진다.
또한, 롤러(8)를 소관재(5)의 외주면에 대해 압박 접촉시킨 상태에서, 롤러(8)를 소관재(5)의 축방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 소관재(5)는 롤러(8)의 축방향으로 잡아당겨 신장되어, 소관재(5)의 두께가 얇은 영역이 축방향으로 연장된다.
그 후, 롤러(8)를 소관재(5)의 외주면으로부터 이격시키면, 롤러(8)를 축방향으로 이동시켜도 소관재(5)의 외경은 변화되지 않는다.
이상의 동작을 반복하여 행하면, 롤러(8)의 궤적은 도 3의 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 된다.
도 4는, 스피닝 가공 후의 실린더 튜브(1)를 도시하는 도면이다.
실린더 튜브(1)의 외주면에는, 스피닝 가공되어 박육화된 소직경부(1a)와, 스피닝 가공되어 있지 않은 대직경부(1b, 1b')가 교대로 형성된다. 실린더 튜브(1)의 축방향 양단부에는 각각 대직경부(1b)가 형성되고, 실린더 튜브(1)의 축방향 양단부로부터 내측의 중간 영역(1c)에는 2개의 대직경부(1b')가 형성된다. 또한, 중간 영역(1c)에는, 스피닝 가공에 의해 외경이 직경 축소된 소직경부(1a)가 3개 형성된다.
이에 의해, 실린더 튜브(1)의 외주면에 제1 급배 포트(11), 제2 급배 포트(12) 및 보유 지지 부재(14)를 장착하는 개소는, 대직경으로 함으로써 충분한 강도가 확보된다. 제1 급배 포트(11), 제2 급배 포트 및 보유 지지 부재(14)가 장착되지 않는 개소는, 소직경으로 함으로써 박육화되어 경량화된다.
도 5는, 실린더 튜브(1)에 제1 급배 포트(11), 제2 급배 포트(12) 및 보유 지지 부재(14)를 장착한 상태를 도시하는 도면이다.
대직경부(1b)가 형성된 실린더 튜브(1)의 축방향 양단부에는, 제1 관통 구멍(15) 및 제2 관통 구멍(16)이 형성됨과 함께 제1 급배 포트(11) 및 제2 급배 포트(12)가 용접 고정된다. 또한, 실린더 튜브(1)의 축방향 양단부로부터 내측의 중간 영역(1c)에 형성된 2개의 대직경부(1b')에는, 배관(13)을 보유 지지하는 보유 지지 부재(14)가 용접 고정된다.
이와 같이 하여 제조된 실린더 튜브(1)에, 보텀 부재(4)를 용접 고정함과 함께 실린더 헤드(3)를 조립 장착함으로써, 도 1에 도시하는 유체압 실린더(100)가 제조된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
실린더 튜브(1)의 축방향 양단부로부터 내측의 중간 영역(1c)에, 스피닝 가공에 의해 외경이 직경 축소된 3개의 소직경부(1a)가 형성되므로, 큰 강도가 불필요한 개소에 있어서는 실린더 튜브(1)를 박육화할 수 있어, 실린더 튜브(1)의 강도를 유지하면서 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 실린더 튜브(1)의 축방향 양단부의 외주면에 형성되는 대직경부(1b)에, 제1 급배 포트(11) 및 제2 급배 포트(12)가 용접 고정되므로, 실린더 튜브(1)의 강도를 충분히 확보할 수 있다.
또한, 중간 영역(1c)의 소직경부(1a) 사이에 설치되는 2개의 대직경부(1b')에 보유 지지 부재(14)가 용접 고정되므로, 실린더 튜브(1)의 강도를 충분히 확보할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예 중 하나를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 스피닝 가공시에 소관재(5)에 압박 접촉되는 롤러(8)를 축방향으로 이동시키고 있지만, 소관재(5)를 축방향으로 이동시켜도 되고, 롤러(8) 및 소관재(5)를 함께 축방향으로 상대 이동시켜도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 중간 영역(1c)에 3개의 소직경부(1a)를 형성하고 있지만, 소직경부(1a)의 수는 2개여도 되고 4개 이상이어도 된다.
본원은, 2013년 3월 21일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-058509호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (5)

  1. 원통 형상의 실린더 튜브와, 일단부가 실린더 튜브의 외측으로 연장되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드를 미끄럼 이동 가능하게 축지지하여 상기 실린더 튜브의 한쪽 개구 단부를 폐색하는 제1 폐색 부재와, 상기 실린더 튜브의 다른 쪽 개구 단부를 폐색하는 제2 폐색 부재를 구비하고, 상기 실린더 튜브에의 유체압의 급배에 따라서 상기 피스톤 로드가 이동함으로써 신축 작동하는 유체압 실린더이며,
    상기 실린더 튜브는, 상기 제1 폐색 부재 및 제2 폐색 부재로부터 축방향 내측 그리고 상기 제1 폐색 부재 및 상기 제2 폐색 부재의 근방의 부위에 있는 축방향 양단부를 갖고, 상기 실린더 튜브에 있어서의 상기 축방향 양단부로부터 내측의 중간 영역에는, 상기 축방향 양단부보다 소직경인 소직경부가, 상기 실린더 튜브의 축방향으로 소정의 간격을 두고, 스피닝 가공에 의해 복수 형성되고,
    상기 중간 영역에 형성된 복수의 상기 소직경부 사이의 외주면에는, 상기 실린더 튜브 내에 유체압을 급배하는 배관을 보유 지지하는 보유 지지 부재가 설치되어 있는, 유체압 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 양단부의 외주면에는, 상기 실린더 튜브 내에 유체압을 급배하는 급배 포트가 용접 고정되는, 유체압 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 영역에 설치된 복수의 상기 소직경부의 외경은 동일한, 유체압 실린더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 축방향 양단부의 외경과 상기 중간 영역에 있어서의 상기 소직경부 이외의 부분의 외경은 동일한, 유체압 실린더.
  5. 제1항에 기재된 유체압 실린더를 제조하는 제조 방법이며,
    상기 실린더 튜브 내에 심금을 끼움 삽입하는 공정과,
    상기 실린더 튜브를 회전시키고, 종동 회전하는 롤러를 상기 실린더 튜브의 외주면에 대해 압박 접촉시키면서, 상기 실린더 튜브와 상기 롤러를 상기 실린더 튜브의 축방향으로 상대 이동시켜, 상기 실린더 튜브의 외경을 직경 축소시키는 스피닝 가공을 행하는 공정을 포함하고,
    상기 스피닝 가공을 행하는 공정은, 상기 중간 영역에 상기 스피닝 가공에 의해 복수의 소직경부를 형성하는, 유체압 실린더를 제조하는 제조 방법.
KR1020157023257A 2013-03-21 2013-12-02 유체압 실린더 및 그 제조 방법 Active KR101597950B1 (ko)

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