KR0137110B1 - 연결 장치에 의해 제어되는 스프링 구동 피드 시스템 - Google Patents

연결 장치에 의해 제어되는 스프링 구동 피드 시스템

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KR0137110B1
KR0137110B1 KR1019940007804A KR19940007804A KR0137110B1 KR 0137110 B1 KR0137110 B1 KR 0137110B1 KR 1019940007804 A KR1019940007804 A KR 1019940007804A KR 19940007804 A KR19940007804 A KR 19940007804A KR 0137110 B1 KR0137110 B1 KR 0137110B1
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KR1019940007804A
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알. 클로우티어 다니엘
이. 마이클 마크
엠. 모엔 데이빗
Original Assignee
씨. 다이안 보울웨어
선넨 프로덕츠 캄파니
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/04—Guiding mechanisms, e.g. for straight-line guidance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/10—Accessories
    • B24B33/105—Honing spindles; Devices for expanding the honing elements
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Abstract

호닝 장치 또는 다른 장치의 피드 부재와 같은 선형 이동 부재에 사실상의 일정한 힘을 유지하기 위한 연결 장치에 제어되는 스프링 구동 이동 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은 선형 이동 부재에 접촉하는 한 단부와 대향 단부를 가지며 대향하는 2개의 단부 사이에서 피봇 가능하게 장착된 레버 부재와, 선형 이동 피드 부재에 대해 힘을 가하는 방향으로 레버 부재의 대향 단부에 접촉하는 연결 장치의 조립체를 포함한다. 상기 연결 장치의 조립체는 레버 부재에 힘을 가하기 위한 압축 스프링과, 선형 이동 가능 부재에 힘을 가할시 압축 스프링의 효율을 변경하기 위해 피봇식 지지체를 중심으로 레버 부재가 이동될 때 연결 장치의 조립체와 레버 부재의 결합 위치를 조절하는 제2링크 부재를 포함한다. 본 시스템은 선형 이동 가능 부재에 적용된 일정한 힘의 수준을 선택적으로 조절할 수 있게 하는 추가적 연결 장치와, 속도 제어를 가능하게 하고 선형 이동 부재에 대해 가해진 힘에 대항하고 또는 영향을 줄 수 있게 하는 하나 이상의 캠 부재 및 스프링 부재를 선택적으로 포함할 수 있다.

Description

연결 장치에 의해 제어되는 스프링 구동 피드 시스템
제1도는 2개의 다른 선택가능한 힘을 피드 로드에 가하는 위치에 있는, 선형의 이동 피드 로드에 힘을 가하는 장치의 선도.
제2도는 피드 로드에 보다 큰 일정한 힘을 가하고 있는 다른 위치에 있는 장치를 가상선으로 도시하는, 제1도와 유사한 선도.
제3도는 본 장치와 관련된 여러가지 파라미터와 함께 도시된 주요 장치의 선도.
제4도는 제1도 내지 3도에 도시된 장치의 스프링 연결 롤러부의 부분도.
제5도는 제1도 내지 3도에 도시된 장치에 힘을 가하기 위해 사용하는 주 레베의 측면도.
제6도는 피드 로드의 비교 출력 위치와의 함수로서 선형 이동 피드 로드에 가해지는 여러가지 출력 힘의 그래프.
제7도는 제3도에 도시된 장치의 입력 연결 각 θ2의 함수로서 피드 로드에 가해지는 출력 힘의 그래프.
제8도는 주요 장치와 관련된 카운터 밸런스 스프링, 피드 다이얼 조절수단 및 피드 로드 센서 수단을 포함하도록 수정된 주요 장치의 다른 실시예를 도시하는 선도.
제9도는 발로 작동하는 페달 장치를 가지는 주요 장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
제10도는 오일 댐퍼에 의해 조정되는 캠이 주 레버의 속도, 즉 피드 로드 진행의 속도를 제한하는, 수정된 다른 형태의 주요 장치를 도시하는 도면.
제11도는 입력 링크가 삭제되고 제어 링크가 단일의 일정 출력 동력을 제공하기 위해 프레임에 피봇 부착되는, 가장 간단한 형태를 도시한 도면.
제12도는 복잡한 힘 모방 및 자동 피드 로드 위치를 제어하기 위한 전자 제어 수단을 가지는 장치를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
20:피드 시스템22:주 레버
24,46,58,62:핀28:피드 로드
26,30:롤러32:제어 링크 부재
34:스프링 링크 부재36:압축 스프링
48:입력 링크 부재56:실린더
60:피스톤
본 발명은 공작물의 이동 범위상에서 힘 방향으로 호닝 맨드릴의 호닝 숫돌과 같은 작동하는 부재상에서 사실상 일정하지만, 선택가능하게 힘을 유지하는 장치에 관한 것이다. 본 장치는 주로 기계적인 것이고 피드 로드에 대하여 작동하도록 장치의 프레임에 피봇 장착된 주 레버를 가진 연결 장치에 의해 제어되는 스프링 구동 피드 장치를 포함한다. 하나의 단부 근처에서 주 레버에 부착된 것은 피드 로드의 하나의 단부를 지지하는 롤러 부재이고, 호닝 부재 또는 부재들을 반경 방향으로 진행하는데 사용되는 호닝 맨드릴의 경우에 피드 로드의 대향 단부는 피드 장치나 쐐기 조립체가 될 수 있다. 본 장치의 하나의 실시예에서 링크 롤러 조립체의 일부분인 압축 스프링은 주 레버의 대향 단부 근처의 위치에서 지지된다. 상기 스프링은 축방향으로 연장되는 링크 조립체에 장착되고 주 레버를 피봇시키고 피드 로드를 진행시키는 힘을 제공하는 압축 스프링을 포함한다. 주 레버와 대향하는 스프링 링크 롤러 조립체의 단부는 장치 프레임에 피봇 가능하게 부착된다. 힘의 크기와 주 레버에 대하여 스프링 링크 롤러 조립체가 주 레버에 가하는 위치는 선택적, 다변적이며 스프링의 압축력, 스프링 링크 롤러 조립체와 주 레버간의 상대 각과 같은 파라미터와 스프링 정수에 의해서 결정된다.
피드 로드나 다른 선형 이동 부재에 힘을 가하기 위한 공지된 장치에 비해 본 발명의 장치는 일정한 이동 범위상에서 피드 로드에 사실상 일정한 힘을 가할 수 있다는 잇점을 가지고 있다. 힘의 크기도 선택적이도 제어가능하기 때문에 선택적으로 가해지는 힘의 범위도광범위하게 본 발명의 장치로부터 비교적 간단하게 얻어진다. 소정의 힘의 크기가 일단 정해지면 그 힘은 계속 유지되고 또한 피드 로드 이동 범위상에 사실상 일정하게 유지될 수 있다.
또한 롤러와 피봇은 볼이나 롤러 베어링으로 만들어져 동작시 마찰이 없도록 할 수 있다. 이것은 공압식 또는 유압식 실린더 특히 비교적 느리게 작동하는 분야에서의 다른 일정 동력 장치에 비해 중요한 개선점이다.
본 장치가 호닝 장치, 특히 피드 장치나 그와 관련된 쐐기 부재를 위해 개발되었지만, 다른 많은 장치 특히 피드 이동의 범위상에 가해지는 일정력을 요구하는 장치에서 적용할 수 있다. 이것은 많은 장치에서도 적용할 수 있다.
과거 많은 장치들이 장치의 피드 로드와 같은 부재상에 필요한 힘을 만들기 위해 사용되어 왔지만 공지된 장치의 대부분은 힘을 생산하기 위해 스프링 수단을 사용하고 이동에 의해 스프링 력이 증가하고 감소하도록 고안되었기 때문에 동력이 다변하게 되고 초기 작동시 비교적 큰 힘을 가해진 힘이 작동이 마찰때쯤에는 작은 힘을 감소된다. 그러나 공지된 장치는 동력의 변동을 보정하는 어떠한 수단도 제공하지 않는다. 물론 일정한 피드 힘은 주기 시간 및/또는 숫돌 마모를 줄이기 때문에 생산성을 증가시킨다.
하나의 성능으로서 앞으로 설명하겠지만 균일한 크기와 표면 특성을 개선하도록 조벌가공으로부터 마무리가공으로 피드힘을 변환하는 것을 들 수 있다. 작업 표면과 접촉하는 호닝 맨드릴의 호닝 숫돌을 구동시키는데 필요한 피드 힘을 생산하기 위한 공지된 장치는 선넨(sunnen)의 미국 특허 제3,152,454호와 밴더왕(Vanderwal)의 미국 특허 제4,397,658호에 공개되어 있다.
[본 발명의 목적]
본 발명의 주 목적은 부재의 이동 범위상에 사실상 일정하게 부재상의 구동력을 유지하는 수단을 제공하는 것이다.
다른 목적으로는 스프링이 늘어나고 그 힘을 다 써버림에 따라 생기는 압축 스프링에 의해 가해지는 힘의 변동을 보정하는 것이다.
또 다른 목적으로는 이동 범위상에서 스프링에 의해 일정하게 선형 이동 부재에 가해진 힘을 유지하는 것이다.
그외의 목적으로는 이동 범위상에 일정한 구동력을 만들기 위해 비교적 간단하고 용이한 조절 수단을 제공하는 것으로, 상기 조절 수단은 필요한 만큼 상이한 구동력을 가운데서 선택하거나 변할 수 있도록 조절가능하다.
또다른 목적은 호닝 맨드릴과 같은 장치용 피드 힘을 만드는 비교적 간단하고 저렴한 수단을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 선형 이동 피드 로드에 일정한 구동력을 유지하게 만드는 것이다.
또 다른 목적은 선형 이동 피드 부재에 가해지는 힘을 변경하기 위해 이동 피드 부재에 가해지는 상이한 힘 사이에서 비교적 빠르고 용이하게 이동할 수 있도록 하는 것으로 모든 선택가능한 힘들 중에서 선택된 힘은 피드 부재의 이동 범위에서 일정하다.
또 다른 목적은 호닝 장치나 그와 유사한 장치 등에 의해 생산되는 제품들이 보다 균일한 부품이 되게 하는 것이다.
또 다른 목적은 피드 로드나 그와 유사한 장치에 피드 작동을 만드는데 있어서 유용한 선택의 자유를 추가하는 것이다.
또 다른 목적은 호닝의 주기 중에 최적의 피드 힘을 유지하여 호닝 작업의 비용을 줄이는 것이다.
상기 및 그외의 다른 목적 및 잇점들은 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 몇가지 양호한 실시예의 상세한 설명을 통하여 보다 명백해진다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
도면, 특히 도면 부호를 중심으로 설명하면, 제1도에서는 본 발명을 따르는 연결 장치에 의해 제어되는 스프링 동력 피드 시스템(20)이 도시되어 있다. 피드 시스템(20)은 고정부재, 즉 프레임에 연결된 핀(24)을 중심으로 피봇하는 주 레버(22)를 포함한다. 롤러(26)는 레버(22)의 하나의 단부에 인접하게 장착되고, 출력 샤프트 즉 피드 로드의 자유단과 결합한다. 롤러(26)에 의해 피드 로드(28)에 가해지는 힘은 피드 로드(28)와 축방향으로 정렬되고 피드 로드는 호닝 장치에서 피드 로드나 쐐기 조립체 또는 그와 유사한 장치의 피드 로드가 될 수 있다.
이격된 이동 단부(38,40) 사이에 장착된 압축 스프링(36)을 가지는 확장 및 연장가능한 링크인 스프링 편의된 링크 부재(34)의 하나의 단부에 인접하고 제어 링크 부재(32)의 하나의 단부에 인접하게 장착되는 다른 롤러(30)를 포함하는 조립체에 의해 레버(22)의 대향 단부 근처에 힘이 가해진다. 하나의 단부에서 스프링 링크 부재(34)는 핀(42)에 의해 고정 지지부, 즉 프레임 부재(44)에 피봇 가능하게 연결된다. 롤러(30)가 주 레버(22)에 가하는 동력은 스프링(36)의 압축, 스프링 정수 및 스프링 링크 부재(34), 주 레버(22)와 제어 링크(32) 사이의 상대 각에 의해 결정된다. 피드 로드(28)에 가해진 출력 힘은 피봇(24)과 주 레버상에 위치한 롤러(26) 사이의 거리와 피봇(24)과 주 레버(22)에 위치하는 롤러(30) 사이의 거리의 비에 의해 정해진다.
제어 링크(32)는 롤러(30)와의 피봇 연결점으로부터 입력 링크 부재(48)와 다른 핀(46)에 의해 피봇 연결된 대향 단부까지 연장되어 있다. 본 장치의 상기와 같은 형태에서 입력 링크(48)는 피드 로드(28)에 가해질 소정의 출력 힘을 선택하기 위해 사용된 장치에 의해 이동 또는 피봇 운동이 제한된다. 상이한 출력 힘들중에서 하나를 선택할 필요가 없다면 입력 링크(48)는 삭제될 수 있으며 제어 링크(32)는 제11도에 도시된 바와 같이 본 장치에 장착되는 장치의 고정 프레임상의 핀을 중심으로 자유롭게 피봇하도록 부착될 수 있다.
본 발명의 장치를 사용하는 여러 분야에서 피드 로드(28)에 가해지는 출력 힘이피드 로드의 이동 범위상에서 피드 로드의 위치와 상관없이 일정하게 유지되면 바람직하다. 다른 말로 표현하면 피드 로드(28)는 일정한 출력 힘을 공급하면서 일정한 범위상에서 이동이 가능하여야 한다는 것이다. 피드 로드(28)가 움직일때 주 레버(22)는 피드 로드와 접촉을 유지하기 위해 상술한 스프링 링크 기계 장치에 의해 가해지는 동력하에서 피봇한다. 주 레버(22)가 피봇하면서 스프링 링크(34)가 압축 스프링(36)에서 발생하는 팽창으로 인하여 더욱 연장하는 방향으로 주 레버는 이동한다. 스프링(36)이 팽창하면서 약간의 압축이 어느정도로까지 느슨하게 줄어들고 그결과 보다 적은 힘을 제공할 수 있는 것이다. 이것은 만약 상기의 적은 힘이 제어 링크(32) 및 관련 장치의 보정 운동을 위한 것이 아니라면 줄어두는 출력 동력과 일치할 것이다. 제어 링크(32)가 입력 링크(48)와의 핀 연결점(46)을 중심으로 피봇할 때 제어 링크는 스프링 링크 롤러(30)가 회전 원호를 그리며 이동하도록 제한한다. 즉, 주 레버(22)가 피봇하면서 스프링(36)은 부재(34)를 연장시키고, 동시에 피봇(46)을 중심으로 하는 제어 링크(32)의 원호 이동은 스프링 링크 롤러(30)가 피봇(24)으로부터 점점 멀어지면서 주 레버(22)아 접촉하도록 하여준다. 상기 이동은 스프링(36)의 느슨함, 즉 연장에 대한 보정을 하여준다. 상기 보정의 정도는 특정한 설계, 다시말하여 주 레버(22)와 제어 링크(32)의 각 부분의 상대적인 피봇 위치에 의존한다. 본 발명의 설계는 단지 부분 보정(약간 출력 힘을 감소하는 것)이나 특정 분야에서 요구된다면 심지어 과다 보정(출력 힘을 증가하는 것)도 제공하도록 만들어 질 수 있다. 본원에 기술딘 특정한 설계는 스프링(36)에 의해 발생하는 다변 힘을 사실상 완전하게 보정하도록 선택된 연결 장치를 가지는 호닝 장치 피드 시스템에서 사용되는 것이다.
동일한 장치에서 상이한 출력 힘의 수준을 선택하기 위해 입력 링크(48)를 새로운 즉 다른 위치로 이동하는 것이 필요하다. 이것을 가능하게 하기 위해 입력 링크(48)는 프레임에 부착된 핀 연결점(50)에 의해 피봇 장착된다. 입력 링크(48)가 피봇하면서 제어 링크(32)의 이동이 주 레버(22)의 피봇(24)으로 부터 상이한 거리에서 접촉하기 때문에 스프링 링크 롤러(30)는 이동된다. 스프링 링크 롤러(30)와 주 레버(22) 사이의 접촉점과 입력 링크(48)의 각 위치 사이에는 직접적이고 독특한 관계가 있음을 알 수 있다. 이것은 선택된 출력 힘의 수준이 입력 링크(48)의 각 위치에만 의존한다는 것을 의미한다. 이러한 위치와 선택된 출력간의 관계는 특정 설계, 스프링 상수, 상대 링크 길이 및 피봇 위치의 함수이다.
많은 적용 분야에서 특히 선택된 힘이 비교적 작은 경우에는 조정의 분해도(resolution) 또는 민감도를 더 크게 가지는 것이 바람직하다. 이것은 선택된 힘이 작을때는 출력 힘의 수준에서 에러가 너무 크지 않도록 하기 위하여 입력 링크(48)의 셋팅에서 이동 또는 에러가 작아야만 한다는 것을 의미한다. 입력 링크(48)가 제한된 유용 이동 범위를 가지기 때문에, 상기 에러를 최소로 줄이기 위한 가장 효과적인 장치는 힘이 증가함에 따라 경사가 증가하는 입력 링크 각에 대하여 출력 힘의 곡선을 만드는 연결을 선택하는 것이다. 이상적인 것은, 힘이 각 위치에 따라 지수적으로 변하는 것이다. 완전하게 지수적이지는 않더라도, 호닝 공급 시스템을 위해 선택된 특정 설계는 이상적인 것에 가깝고,낮은 동력의 수준에서 더욱 큰 조정의 분해도를 제공한다. 선택가능한 힘의 범위는 특정한 연결 장치 설계 및 사용되는 스프링의 강성도에 의존한다.
출력을 영으로 하기 위하여 스프링 링크 롤러(30)를 주 레버 피봇(24)상에 직접 배치하지 않을 것을 요구할 수도 있다. 실제적인 문제로서, 스프링 링크 롤러(30)가 피봇에 아주 근접할 때 동력의 일정성은 감소하지만, 100대 1 만큼의 비는 범위내의 어떤 지점에서도 힘의 일정성이 훌륭하게 달성될 수 있음을 알았다.
힘을 선택 또는 변화시키기 위해 입력 링크(48)를 배치하는 일은 여러가지 방법으로 다른 혼합도를 이용하여 만들어질 수 있다. 가장 간단한 방법은 수동으로 힘을 선택하는 것이다. 이것은 고정나사, 기어를 갖춘 핸드 휘일, 입력 링크(48)의 슬롯에 끼워지는 볼트 등과 같은 여러가지 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한 각각의 선택 위치에서 공급되어야 할 힘의 정도를 나타내는 눈금에 따라 선택될 수도 있다.
제1도에서, 호닝 장치와 같은 장치에 특히 적합한 이중 힘 선택 시스템이 도시되어 있다. 이 구조에서 눈금이 새겨진 핸드 휘일에 부착될 수 있는 2개의 제한 나사(52,54)를 수동으로 세팅 함으로써 2개의 다른 힘을 선택할 수 있다. 공기 또는 유압 실린더(56)는 2개의 선택한 값 사이에서 출력을 신속히 변환하는데 사용된다. 실린더(56)는 한 단부에서 핀(58)에 의해 지지체 또는 장치 프레임에 피봇 가능하게 연결되고, 대향 단부에서는 다른 핀(62)에 의하여 입력 링크(48)에 피봇 가능하게 연겨되는 피스톤 조립체(60)를 포함한다. 입력 링크(48)는 하부 힘 제한 나사로된 제한 나사(54)의 단부와 결합한 위치에 있고, 이 위치는 비교적 낮은 출력에 해당한다. 포지셔닝 장치 즉 실린더(56)가 신장할 때, 입력 링크(48)는 더 높은 출력에 해당하는 위치(도시되지 않음)로 시계 방향으로 피봇한다. 이러한 운동은, 입력 링크(48)가 상부 힘 제한 나사(52)의 단부와 결합하여 정지될 때까지 계속된다 이러한 수단에 의하여 장치는 공급 로드(28)에서 비교적 높은 출력으로 세트된다. 실린더 즉 포지셔닝 장치(56)가 제1도와 같이 유체 실린더일때, 2단계 힘 선택 시스템이 만들어진다. 이러한 배치에서 출력은 호닝 또는 다른기계 장치상의 제어수단에 의해 2개의 선택가능한 힘 사이에서 신속히 변환될 수 있다. 그러나 실린더(56)가 프리셋된 선택가능한 힘 사이에서 신속히 이동하는 수단을 제공하지만, 또한 제한나사(52,54)를 조정함으로써 요구 출력을 수동으로 조정할 수 있다. 제1도에 도시된 장치가 선택가능한 힘을 변화시키기 위하여 공기 또는 유압 실린더(56)를 사용하는 반면, 인코더 또는 다른 위치 귀환 장치와 함께 모터 또는 스크류 장치를 사용할 수도 있다. 그러한 장치는 전자적으로 제어될 수 있고, 또한 호닝 기계의 경우에 선택 변수로서 프로세스중 측정에 민감하며 또는 공급 로드의 시간 또는 위치에 따라 자동적으로 힘 모방(profile) 또는 연속 가변력 변환 모드를 발생시키는데 사용될 수 있다. 그러한 장치에서는, 힘 선택으로써 나사(52,54)와 같은 제한 나사를 가질 필요가 없으며, 힘 프로그래밍은 키이패드(keypad)와 같은 전자 데이터 엔트리시스템에 의해 달성될 것이다.
전자수단으로 힘 모방을 발생하고 힘의 적용을 제어하는 어떤 수단이 제공될 수 있지만, 본 장치는 호닝 맨드릴을 작동하는데 필요로 하는 수단과 같이 비교적 작은 이동범위에서 비교적 일정한 힘을 유지하기 위하여 상기와 같은 수단을 요구하지 않는다.
제1도에서, 입력 링크(48)는 하부 제한 나사(54)가 하나의 위치에 세트되어 있는 하부 힘 제한 세팅에 놓여있지만, 제2도에서 입력 링크(48)는 하부 제한 나사(54)가 다른 위치에 세트되어 있는 하부 힘 제한 세팅에 놓여있다. 또한 제2도는 입력 링크(48)가 지지 프레임(44)을 중심으로 시계 방향으로 각 변위 만큼 고정 나사(52)와 결합한 하부 힘 제한 세팅으로 피봇된 것을 점선으로 도시하고 있다.
제3도는 연결 제어식 탄성력 공급 시스템(20)의 개략도로서, 실린더(56) 및 관련된 장치가 없이 도시하고 있다. 어떤 특정의 실시예에서 고정되는 파라미터 및 치수들은, (1) 적절한 고정 링크 지수(A,B,C,M,R,α); (2) 기계 프레임에서 피봇의 상대위치(D,E,G,H); (3) 스프링 상수(K); (4) 스프링 링크(34)의 자유길이(X0,제3도에는 도시되지 않음) 등이 있다. 제3도에 도시된 구조에서 파라미터는, 다양한 링크의 각위치(θ1,θ2,θ3,θ4), 스프링 링크(34)의 길이(X1), 고정된 피봇 위치(24)에 관하여 스프링 링크 롤러(30)가 주레버(22)와 결합하는 지점의 상대위치(X2), 및 고정된 피봇 위치(24)에 관하여 롤러(26)가 공급 로드(28)의 단부와 결합하는 대응 위치(y)이다.
제4도는 스프링 링크 롤러 피봇 단부(38)의 부분 도면이고, 제5도는 링크 장치의 적정 해석을 위한 주레버(22)의 선도이다. 정적 해석은 주레버(22)에 대하여 롤러(30)의 어떤 주어진 연결 위치에서 공급 로드(28)에 가해지는 출력힘(F)을 결정하는데 필요하다.
동력학 선도(제3도)로부터, 5개의 독립된 정적 평형 방정식은 다음과 같다.
-(C)cos(θ2)-(M)cos(θ4)+(X1)cos(θ1)-E+D=0
(C)sin(θ2)-(M)sin(θ4)+(X1)sin(θ1)-H+G=0
(B+R)cos(α-θ3)+(X2)sin(α-θ3)+(X1)cos(θ1)-E=0
-(B+R)sin(α-θ3)+(X2)cos(α-θ3)+(X1)sin(θ1)-H=0
(A)sin(θ3)-y=0
정적 해석은 다음과 같은 힘-모멘트 방정식을 제공한다.
ΣFx'=0(제3도):(F1)sin(θ4-θ1)=(F3)sin(θ4+α-θ3)
ΣM0-0(제4도):(X2)(F3)=(F)(A)cos(θ3)
스프링 링크(도시되지 않음)의 힘:F1=k(X0-X1)
힘 방정식은 F1및 F3를 소거하여 하나의 방정식으로 결합될 수 있다.
[k(X0-X1)(X2)sin(θ4-θ1)÷[(A)cos(θ3)sin(θ4+α-θ3)]-F=0
이 방정식의 결과, 특정하게 규정된 연결에 대하여 출력힘은 입력 링크(48)의 각 위치와 공급 로드(28)의 위치의 함수이다. 제3도에서, 이것은 다음과 같이 표현될 수 있다.
F=f(θ2, y)
본 장치의 실제 설계 파라미터는 요구 출력 특성을 달성하기 위하여 시행 착오법이나 어떤 최적화 계획에 의해 선택될 수 있다. 호닝 분야에서, 힘은 공급 로드(28)의 운동 범위에 걸쳐 가능한 일정하게 유지해야 하고, 파라미터는 공급 로드의 운동 범위에서 실제로 일정한 힘을 유지하도록 선택되어야 한다.이 경우에, 공급 로드의 유용한 이동범위(y)내에 있는 출력은 다만 입력 링크 각의 함수이다.
Ff(θ2)
또한, 주레버(22)가 도시한 바와 같이 롤러(26,30)에 의해 결합된 평면을 가지도록 구성될 수 있고, 또는 롤러의 어느 하나 또는 또는 양족과 결합한 평면이 입력 링크(48)의 운동ㅂㅁ위에 걸쳐 힘 특성을 변화시키도록 구부러질 수도 있다.
호닝 장치와 같은 장치에서, 작업편에 마찰재에 의해 적용된 압력이 일정하게 유지될 때 성능이 최적이다. 그러나, 최적 압력은 마찰재와 작업편의 크기 및 재료에 따라 하나의 호닝 적용에서 다음 적용까지 넓게 변한다. 그러므로, 공급력은 최적 성능이 모든 호닝 분야에서 달성될 수 있도록 연속 형태로서 선택될 수 있어야만 한다.
하나의 특정 연결 장치 및 스프링은 특정 호닝 장치에 대해 설계될 수 있다. 스케일링(scaling)함으로써 다른 연결 장치 및 스프링을 조합하여 주어진 어떤 거리에 걸쳐 실제로 일정한 힘을 제공하도록 용이하게 만들 수 있으며, 이로써 출력이 선택될 수 있고, 최대 유효력이 최소 유효력 보다 100배 많다. 연결 장치가 어떤 크기로도 일정 비율로 축소 확대가 가능하기 때문에, 일정한 특성 세부사항은 일정한 힘 기계장치의 집단을 표현하도록 무차원으로 만들어져 있다. 사실상 일정한 힘 장치는 제3도에 도시된 링크 장치가 다음 관계를 가질때 만들어졌다.
B/A=.100
C/A=.575
D/A=1.075
E/A=1.175
G/A=.900
H/A=.650
M/A=.678
R/A=.0474
X0/A=1.397
α=0.43°
각 α는 비율값이 아니라는 것에 주의하라. 그러나, 정적 해석이 주 레버 피봇에 대하여 모멘트의 평형에만 의존하기 때문에, 피봇(24)에서 주레버(22)를 벤딩(bending)시키고 그리고, 주레버 피봇(24)에 대해 동일 각으로 회전시켜 제어 연결 장치(프레임 포함)를 재배치 함으로써 대등한 장치가 만들어질 수 있다.
출력 힘의 하나의 수준(제11도)만을 만들 수 있는 본 장치의 가장 단순한 실시예에서, 입력 링크는 없고, 제어 링크(32)가 프레임에 피봇가능하게 부착된다. 다른 피봇에 관하여 이러한 연결점의 위치는 출력의 일정성에 있어서 주요하다. 이러한 배치를 결정하기 위하여, 일반 장치에 대해 위에서 주어진 결과는 입력 링크(48)가 존재하지만 요구 단일 출력에 해당하는 특정각(θ2)으로 고정되어 있다고 가정함으로써 사용될 수 있다. 그때 제어 링크 피봇 위치는 위에서 주어진 결과로부터 수학적으로 유추될 수 있다.
제6도는 출력의 위치의 함수로써 특정치수가 접해지지 않은 출력의 힘의 그래프이다. 이 힘은 스프링 상수와 길이 A를 비율로 만들어서 특정 치수가 정해짐이 없이 만들어진다. 일정한 힘은 치수 A의 최소한 ±10%가 되는 범위에 대해 제공될 수 있다. 이러한 일정한 힘은 치수 A에 대해 스프링 상수 곱하기 치수 A보다 0.002배가 되는 최소힘과, 스프링 상수 곱하기 치수 A보다 0.2배가 되는 최대 힘과의 사이에서 어떤 값을 가지도록 선택될 수 있다.
기계 장치의 이러한 특정 집단의 다른 중요한 특징은 출력힘 선택 수단에 대하여 출력힘이 거의 최적 민감도를 가지는 것이다. 많은 적용분야에서(호닝 장치 공급 시스템과 같은), 입력 장치의 이상적인 분해도는 입력시 주어진 변화가 유효력의 범위에 있는 어떤 지점에서 출력힘에 동등한 비율의 변화를 만들어내도록 되어 있다. 이것은 이 범위에서의 어떤 지점도 다른것보다 입력 에러에 더욱 민감한 것은 없다는 것을 뜻한다. 많은 적용분야에서, 절대 에러는 에러의 백분율보다 중요하지 않다.
입력 량은 입력 링크의 각 위치(θ2)이다. 이때 이상적인 관계는 다음과 같다.
제7도는 입력 링크각에 대해 그려진 선택된 출력 그래프이다. 전술한 장치의 특정 집단은 출력대 입력 민감도의 이러한 이상적인 특성에 거의 접근한다.
유용성을 증가시키고 및/또는 특정분야에 맞추기 위하여 기본 공급 장치에 여러가지 특성을 첨가할 수 있다. 위에서 지적한 바와 같이, 장치는 입력 링크(48)의 위치를 변화시키는 작동기 수단에 의해 하나의 힘 수준에서 다른 힘 수준으로 변환될 수 있다. 입력 링크를 이동시키기 위한 포지셔닝 수단은 모터와 나사 장치와 같은 연속 가변 장치일 수 있고, 유압 실린더 등을 사용하여 위치를 정밀하게 이동시키도록 작동될 수도 있다. 또한 호닝 작동중 호닝 맨드릴의 호닝 압력을 변경시키도록 시간에 대해 또는 프로세스중 측정에 대해 입력 링크(48)의 위치를 변화시킬 수 있으며, 피드 로드(28)의 위치에 대해 입력 링크(48)의 위치를 변화시키는 것도 바람직하다. 만일, 후자를 수행하려면, 피드 로드 위치 센서 또는 스위치가 필요하다. 그와 같은 피드백 장치가 제8도에 도시되어 있으며, 피드 로드 위치 센서(80)는 주 레버(22)의 후면과 결합하는 이동 아암(82)을 가진다.
센서(80)보다는 스위치가 사용되며, 그 경우에 스위치를 작동하고 출력을 변화시키는 트리거 위치에 작동자가 세트시킬 수 있게 하는 나사 장치나 다른 장치상에 장착될 수 있다.
호닝 장치용 피드 시스템과 같은 특정 장치에 있어서, 상당히 작은 힘으로 작동하는 마무리 호닝 단계 이후에 소정의 힘을 초벌 가공 호닝 단계에 발생하게 하는 2단계 제어가 사용될 수 있다. 각각의 단게중 제거되는 공작물의 양은 적용대상에 의존한다. 또한, 힘이 초벌 가공 호닝 단게에서 마무리 호닝 단계로 변하는 지점은 아직 제거되지 않을 일정한 재료의 양을 나타내는 피드 로드(28)의 주어진 위치에 응답하게 형성하거나, 시간과 같은 몇몇 다른 측정량에 응답하도록 형성할 수 있다. 힘이 초벌 가공 호닝력으로부터 정밀 가공 호닝력으로 전환되는 지점은 마무리 단계중 아직 제거되지 않은 공지의 또는 일정한 양의 재료에 대한 공지의 또는 일정한 구멍 크기에 응답하는 위치인 피드 로드의 특정 위치로 피드되는 스위치와 같은 간단한 장치일 수 있다.
스위치 또는 피드 로드 위치 센서는 피드 로드 위치에 대한 어떤 다른 장치 기능을 조합하는데도 사용될 수 있다. 예를들어, 센서는 예정 크기에 도달할대 피드 로드의 더 이상의 피드가 발생하지 않도록 예정 공작물 크기를 나타내는 상황에 응답하게 할 수 있다. 이 지점은 제로 셧-오프 지점(zero shut-off point)으로도 불린다. 제로 셧-오프 지점이 연결 장치와 관련하여 일정하다면, 제로 셧-오프 지점이 소정의 마무리 공작물 크기에 대응하는 형태로 호닝 도구와 접촉하는 피드 로드의 단부를 포지셔닝 하는 몇몇 장치가 필요하다.
호닝 도구 및 호닝제가 마모될 때에는 피드 로드 포지셔닝 수단을 보정할 필요가 있다. 제8도는 그러한 업무를 수행하기 위한 장치를 도시한다. 피드 로드는 두개 부품의 피드 나사 조립체이다. 조립체의 길이는 다른 부품에 대한 한 부품을 회전시킴으로써 변경된다. 이는 예를들어, 기어 또는 풀리/벨트 장치를 통해 수행된다. 이는 모터와 같은 기계식 제어나 수동으로 차례로 구동된다. 수동 입력은 피드 로드 위치의 정밀한 제어를 제공하는 핸드휠일 수 있다. 이들 수단에 의해, 피드 로드(28)는 제로 셧-오프 지점이 소정의 마무리 구멍 크기에 대응하도록 확대되거나 축소될 수 있고 이에 의해 호닝 도구의 쐐기를 위치 선정한 후에 호닝제/도구의 마모에 대한 보정을 제공한다.
피드 로드 위치 센서도 피드 로드 위치의 아나로그 또는 디지탈 디스플레이를 제공하는데 사용될 수 있다. 호닝 장치의 경우에, 공작물로부터 제거될 재료량에 대한 디스플레이는 위치를 디스플레이하도록 상기 신호를 전기적으로 비율을 조절하는데 훨씬 유용하다. 또한, 이러한 피드 시스템이 다른 쐐기 각도를 갖는 다수의 호닝 장치를 수용하므로, 전자 선정 수단이 각 호닝 장치용 정확한 디스플레이 위치에 대한 배율을 조정하는데 제공된다.
제12도는 전자적으로 제어되도록 구성된 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 전술한 입력 링크 포지셔닝 기능은 마이크로프로세서(94)와 키보드/디스플레이 유닛(96)과 상호 작용하여 자동적으로 힘을 선택하는 인코더(9)를 갖는 모터(90)에 의해 수행된다. 마이크로프로세서(94)는 모터(90)를 제어하기 위한 입력으로서 프로세스중의 측정 데이타 또는 센서(80)로 부터의 시간 또는 피드 로드 위치 데이타를 사용할 수 있다. 또한, 마이크로프로세서(94)의 경우에, 전술한 피드 로드 포지셔닝 및 호닝제 보정 기능은 키보드판(96)으로부터 입력을 얻는 마이크로프로세서(94)에 의해 제어되는 피드 포지셔닝 모터(98)에 의해 수행된다.
제어 링크에 의해 얻어진 힘은 스프링 링크에 의해 발생되는 힘의 대부분일 수 있다. 여기서 설명하는 특정 연결 장치에 있어서, 상기 힘은 상당히 크다. 이는 입력 링크(48)가 프레임에 연결되는 피봇(50) 주위에 커다란 모멘트를 발생시킨다. 입력 링크(48)는 수동 나사(52,54; 도시않음)나 포지셔닝 장치(56)에 의해 포지셔닝된다. 입력 링크(48)를 이동시키거나 안정하게 유지시키기 위해서는 입력 링크(48)에 작용하는 제어 링크에 의해 발생하는 모멘트에 저항하는 포지셔닝 장치를 필요로 한다. 전술한 특정 피드 시스템에 있어서, 상기 모멘트는 수동 나사(52,54)에 대항하는 커다란 힘을 발생시켜, 부착 핸드휠(도시않음)과 같은 수단을 사용하여 수동으로 조절되지 못하게 한다. 이러한 상황은 포지셔닝 장치가 입력 링크(48)를 이동시키거나 나사(52,54)중 하나에 대항하에 유지하도록 커다란 힘을 부여해야 한다는 사실에 의해 더욱 악화된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 입력 링크(48)상의 모멘트를 상쇄하는 수단을 추가해야 한다. 제8도의 평형 스프링(84)이 그러한 장치이다. 평형 스프링(84)은 한단부에서는 고정 프레임에, 대향 단부에서는 입력 링크(48)에 피봇 수단(88)에 의해 부착되는 다른 연장가능한 링크 조립체(86)에 장착된다. 스프링 상수와 부착 지점의 위치는 평형 스프링(84)의 힘이 입력 링크(48)의 모든 위치에서 제어 링크(32)의 힘에 의해 생성되는 모멘트로부터 대향 방향으로 작용하는 입력 링크(48)상에 모멘트를 발생한다. 그러한 평형 작용이 완전하지 않더라도, 평형 모멘트의 크기는 모든 위치에서 제어 링크(32)에 의해 발생되는 모멘트의 대부분을 차지한다. 그결과, 나사(52,54)상에 작용하는 힘이 감소하여 수동이라도 상당히 용이하게 회전되고 작은 포지셔닝 장치(작은 하중 용량을 필요로하는)도 사용될 수 있게 된다. 제8도에 도시한 장치와 같이, 평형 스프링(84)은 스프링 링크용으로 사용되는 스프링(36)과 동일한 특성을 가진다.
몇몇 수단은 제로 셧-오프 위치를 세팅하거나 검색하고, 호닝 장치를 설치하고, 공작물의 장전 및 해제와 피드 로드 위치를 초기화할 때와 같은 기능을 호닝 장치 피드 시스템의 피드 로드(28)에 선택된 피드 로드의 모든 힘을 가하는 것이 바람직하지 않을때 주 레버(22)의 위치를 제어할 필요가 있다. 이는 복잡한 다수의 레벨을 갖는 주 레버(22)에 작용하는 작동기에 의해 수행된다. 한 예로서, 위치가 회전 또는 선형 작동기에 의해 결정되고 동일한 전진을 제한하고 포지셔닝하기 위한 주 레버(22)와 접촉하도록 형성된 회전 제어 캠(100,제9도)을 사용할 수 있다.
주 레버(22)의 위치에 대해서는 수동 제어가 바람직하다. 이는 핸드휠 및 세트 스크류의 사용을 통해 수행될 수 있다. 주 레버(22)의 위치를 수동 제어하기 위한 다른 방법은 전술한 바와 같은 제어 캠(100)에 고정된 케이블(102)과 제9도에 도시한 풋 페달(104)을 사용하는 것이다. 풋 페달(104)을 밟으면 연결된 케이블(102)이 페달(104)에 의해 움직여, 주 레버(22)에 대항하게 회전시키도록 제어 캠(100)을 누른다. 이는 주 레버(22)가 전방으로 전진하는 것을 제한한다.
연결 장치로 제어되는 스프링 피드 시스템의 몇몇 구조에 있어서, 주 레버(22)의 제어 운동 수단은 높은 주 레버 모멘트를 무효화하며 수동 제어와 작은 포지셔닝 장치(작은 부하 용량을 필요로 하는)의 사용을 가능하게 하도록 지원을 필요로 한다. 주 레버(22) 재포지셔닝에 필요한 힘을 최소로 유지하는 방법은 지원이 입력 링크(48)의 위치와 주 레버 모멘트에 의해 결정되게 만드는 것이다. 입력 링크(48)상의 변환기로부터의 피드백은 수동 제어를 가능하게 하여 주 레버 위치 작동기에 필요한 전원을 최소로하는데 필요한 지원 크기를 조절하는 작동기를 제어하는데 사용할 수 있다.
입력 링크 위치에 대한 지원 크기를 조화시키는 기게적 수단은 최적의 스프링 상수, 길이 및 위치를 갖는 스프링(106)과 제9도에 도시한 최적의 길이와 위치를 갖는 두개의 링크(108,110)를 사용할 수 있다. 스프링(106)은 두 링크(108,110)의 조합체와 프레임 사이에 체결되며, 링크(108)의 단부는 제어 캠(100)의 레버부(114)에 체결된다. 입력 링크(112)가 주 레버(22)에 더 많은 힘을 제공하도록 회전할 때, 제어 캠(100)은 주 레버(22)에 대항하여 회전시키는데 더 많은 모멘트를 필요로 하나, 캠(110)에 작용하는 보조 모멘트는 스프링(106)과 관련 연결 장치에 의해 제공된다.
장치에의 적용을 위해, 피드 로드(28)의 전진량을 제어하고 한정하는 수단으로서는 밴더왈에게 허여된 미국 특허 제4,397,658호가 바람직할 수 있다. 이 경우에, 오일 댐퍼(120)와 같은 위치 조절기가 피드 로드(28)의 전진 운동의 속도를 일정 비율로 제어하는데 사용될 수 있다. 오일 댐퍼(120)는 피드 로드(28) 또는 주 레버(22)의 전진 운동을 직접적으로 제한하고 제어하거나, 제10도에 도시한 바와 같이 주 레버(22)를 지탱하는 제어 캠(122)의 회전을 제어할 수 있다.
제10도 실시예의 추가 특징은 제로 셧-오프가 사용될 때의 작동기 입력에 기초로 하거나 몇몇 외부에 있는 프로세스중의 크기 제어 장치가 제로 셧-오프 대신에 사용될 때의 피드 로드 위치에 기초하여 숫돌 마모와 장치 마모를 보정하기 위한 피드 로드(28)의 길이를 자동적으로 검색하는(전기, 기계 또는 그와는 다른) 장치(124)를 제공하고자 하는 것이다.
이동한 부재에 선택가능한 예정된 힘을 선형 운동으로 부여하고 광범위한 가능한 힘의 범위내에서 선택된 상이한 힘을 부여하도록 조절될 수 있는 장치의 몇몇 실시예에 대해 기술했다. 전술한 설명은 힘의 조절에 대한 모터 구동 제어 뿐만 아니라 수동 제어가 가능한 특징들을 즉, 풋 페달의 작동 가능성과장치용 제어가 컴퓨터 제어를 포함하는 수동 또는 자동으로 제어되는 호닝 장치와 같은 장치에 대한 다양한 힘으로의 제어 가능성을 포함하는 다수의 선택적인 특징들도 포함하며, 힘과 다른 선택 사항에 관한 조절 가능성의 범위를 더 확대할 수 있는 더 정교한 실시예와 상당히 단순한 실시예의 장치를 제공할 수 있는 가능성도 포함하고 있다.
이와 같이, 전술한 모든 목적과 장점들을 만족시킬 수 있는 신규한 연결 장치에 의해 제어되는 스프링 동력 이동 시스템의 여러 실시예를 기술하고 도시했다. 그러나, 기술분야에 숙련된 자들은 다수의 기계 작동과 관련한 본 발명의 장치 또는 시스템에 대한 다수의 변경 및 변형예들이 있을 수 있다고 이해할 수 있다. 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없는 모든 변형 및 변경예들은 다음 청구범위에 한정되어 있는 본 발명에 의해 포함될 수 있다.

Claims (24)

  1. 선형 이동 피드 부재를 구비한 장치에 있어서,
    상기 피드 부재의 제한된 이동 범위에서 상기 피드 부재상에 일정한 힘을 가하는 수단을 포함하며,
    상기 일정한 힘을 가하는 수단은,
    선형 이동을 위해 상기 피드 부재를 지지하는 수단과, 한 단부는 공급될 작업부재와 결합하기에 적합하고 다른 단부는 피드 부재의 선형 이동을 발생시키는 방향으로 힘을 가하기 위한 수단과 결합하기에 적합한 2개의 대향 단부와, 피드 부재의 다른 단부와 결합하기에 적합한 수단을 부근에 갖는 제1단부와 대향 단부를 갖는 레버와, 상기 단부 사이에 위치되며 상기 레버를 피봇 운동을 위해 지지하는 수단을 포함하는 이동 피드 부재와,
    상기 피드 부재에 힘을 가하는 방향으로 제어된 힘을 가하기 위해 상기 피봇 지지 수단과 상기 레버의 대향 단부 사이의 위치에서 상기 레버와 결합가능하며, 상기 레버에 대향하여 힘을 발휘하는 위치에 압축 스프링이 장착된 제1팽창가능 링크 부재와 상기 레버가 피봇 지지 수단을 중심으로 이동할 때 연결 장치 조립체가 상기 레버와 결합하는 위치를 조절하기 위한 제2링크 부재를 갖는 연결 장치 조립체를 포함하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1팽창가능 링크 부재는 상기 레버와 결합되는 단부 부근의 롤러와, 상기 제2링크 부재의 위치와 상기 연결 장치 조립체가 레버와 결합되는 위치를 조정하고 또한 상기 연결 장치 조립체가 상기 레버와 결합되는 2개의 다른 위치 사이에서 선택하는 수단을 포함하며 상기 제2링크 부재와 연관된 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1팽창가능 링크 부재와 제2링크 부재 사이의 각도관계는 레버상에 작용하는 모우멘트와, 레버에 의해서 선형 이동 피드 부재에 가해진 힘을 결정하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 특성, 링크의 상대적 길이 및 상대적 피봇 위치는 상기 선형 이동 피드 부재의 예정된 이동 범위에서 선형 이동 피드 부재상에 일정한 힘을 공급하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 특성, 링크의 상대적 길이 및 상대적 피봇 위치는 상기 선형 이동 피드 부재가 이동할 때 감소되는 힘을 공급하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 특성, 링크의 상대적 길이 및 상대적 피봇 위치는 상기 선형 이동 피드 부재가 이동될 때 선형 이동한 피드 부재에 공급된 힘이 증가하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 스프링 특성, 링크의 상대적 길이 및 상대적 피봇 위치는 선형 이동 피드 부재에 가해진 최대 선택가능한 힘이 최소 선택가능한 힘의 약 100배가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 선형 이동 피드 부재는 호닝 맨드릴의 쐐기 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 피드 부재를 구비하는 장치.
  9. 선형 이동 부재상에 비교적 일정한 힘을 유지하는 장치에 있어서,
    제1 및 제2대향 단부와 직선 이동을 위해 상기 선형 이동 부재를 지지하는 수단을 갖는 선형 이동 부재 및 선형 이동 부재의 한 단부와 마찰없는 접촉부를 형성하는 수단을 한 단부 부근에 갖는 레버 부재를 구비하는 선형 이동 부재와,
    상기 레버 부재의 한 단부로부터 이격되고 레버 부재를 중간 위치에서 고정 지지체에 피봇가능하게 장착시키는 수단과,
    상기 레버 부재에 힘을 가하고 또한 상기 레버 부재를 통해서 상기 선형 이동 부재로 힘을 가하기 위해 상기 레버 피봇식 장착 수단의 마찰없는 접촉부로부터 대향 측부에서 레버 부재와 결합가능한 수단을 포함하며,
    상기 레버 부재와 결합 가능한 수단은 레버 부재와 마찰없는 접촉을 하는 수단에 의해 각각 한 단부 부근에서 피봇 가능하게 연결된 한쌍의 각도 관계를 가진 링크 부재를 포함하며,
    상기 각각의 각도 관계를 가진 링크 부재의 대향 단부는 고정 지지체상에서 이격된 위치에 피봇 가능하게 연결되고,
    상기 각도 관계를 가진 링크 부재중의 하나는 고정 길이를 가지며,
    상기 각도 관계를 가진 링크 부재중의 다른 하나는 이격된 대향 단부와, 상기 대향 단부 사이에 위치되고 상기 대향 단부를 이격되도록 가압하여 상기 마찰없는 접촉부를 통해 레버 부재에 압력을 가하고 또한 레버 부재를 통해 상기 선형 이동 부재에 압력을 가하는 압축 스프링 부재를 갖는 상대적 이동 미끄럼부에 의해 형성되는 팽창가능 링크 부재로서 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 비교적 일정한 힘을 유지하는 장치.
  10. 선형 이동 부재상에 비교적 일정한 힘을 가하는 장치에 있어서,
    대향 표면을 가지며 직선 이동을 위해 장착된 부재와,
    상기 선형 이동 부재의 한 단부와 마찰없는 결합부를 형성하는 수단을 한 단부 부근에 가지며, 중간 위치에서 고정 지지체에 피봇가능하게 연결된 레버와,
    피봇 주위의 상기 레버 부재에 힘을 가하고 또한 상기 선형 이동 부재로 힘을 가하기 위해 상기 피봇의 선형 이동 부재로부터 반대인 측부에서 레버 부재에 힘을 가하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 레버 부재에 힘을 가하기 위한 수단은 한 단부 부근에서 피봇 가능하게 연결된 한쌍의 각도 관계를 가진 링크 부재를 포함하며,
    상기 링크 부재의 대향 단부는 고정 지지체 상에서 이격된 위치에 피봇 가능하게 연결되고,
    상기 링크 부재중의 하나는 레버에 힘을 적용하는 방향으로 고정 길이를 팽창시키기 위해 장착된 압축 스프링을 가지며,
    상기 링크 부재의 다른 단부의 피봇 가능 연결부는 압축 스프링의 팽창에 의해 가해진 힘에 의한 선형 이동 부재의 이동이 상기 쌍의 각도 관계를 가진 링크 부재와 레버 부재 사이의 마찰없는 연결부로 하여금 변경되게 하여 압축 스프링의 팽창으로 인해 주 레버에 가해진 힘이 감소될 때 링크 부재가 피봇을 중심으로 레버와 마찰없이 결합되는 지점들 사이의 거리가 증가되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 비교적 일정한 힘을 가하는 장치.
  11. 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치에 있어서,
    자체 지지 수단을 갖는 선형 이동 부재와,
    상기 선형 이동 부재의 한 단부와 접촉하기 위한 수단을 한 단부 부근에 갖는 연장된 레버와,
    상기 레버 부재를 중간 위치에서 피봇 가능하게 지지하는 수단과,
    상기 레버가 상기 선형 이동 부재와 결합하는 지점으로부터 상기 피봇 지지 수단의 반대인 측부에서 레버 부재와 결합가능한 수단을 포함하며,
    상기 레버 부재와 결합 가능한 수단은 상기 상대적 이동 부재를 연장된 상태로 편향시키는 스프링 수단을 가진 상대적 이동부에 의해 형성된 제1링크 부재를 포함하는 각으로 서로 관계된 링크 부재를 포함하며,
    상기 제1링크 부재의 한 단부는 고정 지지체에 피봇 가능하게 부착되고,
    상기 제1링크 부재의 대향 단부는 레버와 결합하기 위한 연결부상의 수단과 제2링크 부재에 피봇 가능하게 연결되고,
    상기 제2링크 부재는 고정 길이를 가지며,
    상기 제2링크 부재의 대향 단부의 위치를 조정하기 위한 수단은 상기 지지체에 피봇가능하게 연결된 주 링크 부재와, 제2링크 부재가 피봇가능하게 연결되는 위치를 변경시키기 위해 주 링크 부재의 각도 위치를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주 링크 부재의 위치를 변경하는 수단은 유체 동력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 주 링크 부재의 위치를 변경하는 수단은 모터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 주 링크 부재를 위한 2개의 다른 고정 위치를 설정하기 위한 수단과, 상기 주 링크 부재를 2개의 고정 위치 사이에서 이동시키는 수단을 추가로 포함하며,
    상기 고정 위치중의 하나는 선형 이동 부재에 대한 레버의 제1힘을 설정하고, 다른 고정 위치는 선형 이동 부재에 대한 레버의 다른 힘을 설정하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 2개의 다른 고정 위치를 설정하는 수단은 고정 위치를 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    고정 지지체에 피봇가능하게 연결된 제1단부와, 주링크 부재에 피봇가능하게 연결된 대향 단부를 가진 제3링크 부재를 추가로 포함하며,
    상기 제3링크 부재는 보다 적은 힘으로 주 링크 부재의 각 운동을 가능하게 하는 방향으로 힘을 주 링크 부재에 가하는 위치에서 스프링 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 레버와 결합가능한 이동 부재를 가진 센서 장치를 추가로 포함하며,
    상기 이동 가능 부재의 위치는 상기 선형 이동 부재의 순간적 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 레버와 결합가능한 이동 작동 부재를 갖는 스위치와, 레버에 의해 선형 이동 가능 부재에 가해질 힘을 설정하기 위해 스위치의 상태에 응답하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 레버와 결합가능한 캠 수단과, 상기 레버가 선형 이동 부재에 힘을 가하지 못하게 하는 위치와 레버가 선형 이동 가능 부재에 힘을 가하게 하는 위치 사이에서 캠을 이동하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 레버와 결합가능한 캠 수단과, 상기 레버의 전진 이동을 선택가능한 일정 속도로 제어하는 방향으로 캠 부재에 힘을 가하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 선형 이동 부재에 대해 다른 힘을 설정하도록 주 링크 부재를 이동하기 위해 주 링크 부재에 작동 가능하게 연결된 모터수단과, 상기 모터수단에 연결된 마이크로프로세서와 선형 이동 가능 부재의 위치를 감지하는 수단을 포함하는 모터 수단을 제어하는 수단을 추가로 포함하며,
    상기 감지 수단은 레버에의 연결부와 마이크로프로세서에의 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 레버와 결합가능한 캠 수단과, 상기 레버에 의해 상기 선형 이동 부재에 가해진 힘에 대항하는 방향으로 캠 수단에 힘을 가하는 수단과, 상기 레버로부터 상기 캠 수단을 해제하는 작동기 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 캠 수단에 힘을 가하는 수단에 의해 요구되는 힘을 감소시키기 위해 상기 캠 수단에 추가적 대항력을 가하는 수단을 추가로 포함하며,
    상기 추가적 대항력을 가하는 수단은 스프링 수단과, 캠 링크 부재와 힘 조절 링크 부재를 포함하고,
    상기 스프링 수단은 고정 지지체와 상기 캠 링크 부재의 한 단부 사이에 연결되며,
    상기 캠 링크 부재의 대향 단부는 상기 캠 수단에 피봇 가능하게 연결되고,
    상기 스프링 수단은 레버에 의해 선형 이동 부재에 대해 가해진 힘에 대항하기 위해 힘을 상기 캠 링크 부재를 통해 상기 캠 수단에 가하며,
    상기 힘 조절 링크 부재는 주 링크 부재의 각도 위치가 조절될 때 상기 캠 수단에 힘을 가하는데에 상기 스프링 수단의 효율을 변경시키도록 한 단부 부근의 캠 링크 부재에 피봇가능하게 연결된 한 단부와, 주 링크 부재에 피봇가능하게 연결된 대향 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일저안 힘을 가하는 장치.
  24. 제11항에 있어서,
    상기 각도 관계를 가진 링크 부재의 상대적 길이와, 스프링 수단의 스프링 상수와, 주 링크 부재와 레버 부재를 위한 피봇식 연결부의 상대적 위치는 선형 이동 가능 부재에 가해진 출력의 수준이 주 링크 부재의 각도 위치의 변환에 대해 지수함수적으로 변하도록 선택되고, 출력의 증가는 출력이 비교적 클때에 비해 출력이 비교적 적을 때에 주 링크 부재의 보다 큰 각도 이동을 요구하는 것을 특징으로 하는 선형 이동 부재상에 일정한 힘을 가하는 장치.
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