KR20080056747A - 선형 액추에이터의 기학적 편향 및 그 실행방법들 - Google Patents

선형 액추에이터의 기학적 편향 및 그 실행방법들 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 이동 축선을 따르는 서로에 대한 구동 요소 및 피동 요소의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 상기 이동 축선을 따르는 구동 부재와 피동 부재 간에 일정 방향으로의 편향력을 적용하기 위하여 기계적 선형 액추에이터의 구동 부재와 피동 부재 사이에 압력 편향 기학 장치를 작동가능하게 연결시킴으로써 선형 액추에이터 또는 선형 액추에이터를 채용하는 기구를 구성 및 작동시키기 위한 개선된 방법 및 장치가 제공된다. 또한, 기학 편향 장치는 선형 액추에이터의 연장 및 수축시 구동 부재와 피동 부재에 의하여 가해져야 하는 힘을 저감시키도록 구성되고, 연결되고 작동된다. 또한, 기학 편향 장치는 액추에이터의 연장 또는 수축을 바람직하게 돕도록 구성될 수 있다.

Description

선형 액추에이터의 기학적 편향 및 그 실행방법들{PNEUMATIC BIASING OF A LINEAR ACTUATOR AND IMPLEMENTATIONS THEREOF}
본 특허는 2005년 9월 26일에 출원된 미국특허 가출원 제 60/720,592 호 및 미국특허 가출원 제 60/720,592 호의 이권을 청구하는 2006년 99월 25일에 출원된 대리인 도켓 번호 595708-PCT를 갖는 미국특허 비-가출원(U.S. Non-Provisional Patent Application bearing attorney docket No. 595708-PCT)의 이권을 청구하며, 이들의 개시내용 및 교시는 본 명세서에서 인용 참조된다.
본 발명은 선형 엑추에이터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 금속 포임 프레스, 시어, 브레이크 및 다이 쿠션들과 같은 기계류에 사용하기 적합한 기계적 선형 액추에이터에 관한 것이다.
현대 제조 현장에서는, 흔히 원료로부터 형성된 구성요소들을 시트들, 바아 스톡(bar stock), 빌렛들(billets) 또는 펠릿(pellet)과 같은 다양한 형태로 커팅, 포밍(forming), 펀칭 및/또는 결합(joining) 하기 위한 선형 액추에이터들을 포함하는 기계류를 필요로 한다. 흔히 이러한 기계류는, 예를 들어 75 내지 100 톤의 실질적인 압축 부하를 적용하기 위해 필요하며, 효율적이고, 효과적이며 저 비용의 제조를 촉진하기 위하여 사이클이 신속하게 진행되도록 할 수 있다.
예를 들어, 자동차 몸체 패널들 등을 커팅 및 포밍하는데 사용되는 형태의 고 성능 기계(high capacity machinery)는 통상적으로 상부 및 하부 플래튼 형태의 제 1 및 제 2 구조체를 가지며, 이들 각각은 당 세트의 일부를 지지한다. 상부 플래튼 및 상부 다이는 선형 액추에이터의 몇몇 형태를 포함하는 구동 기구에 의한 상호간의(reciprocal) 움직임에서 통상적으로 수직방향으로 구동된다. 하부 플래튼 및 하부 다이는 대체로 정지해 있으나, 몇몇 폭넓게 사용되는 타입의 금속 포밍 기계류에서는, 다이 셋트에 의해 형성되는 재료 시트의 외주부를 클램핑하기 위하여 하부 플래튼에 인접한 곳에 다이 쿠션 기구가 제공될 수 있다. 또한, 이러한 다이 쿠션 기구는, 다이 셋트에 의한 형성 동안 가공물이 수직방향으로 이동하기 때문에 가공물의 에지들 상에서 클램핑 압력을 유지시키기 위해 복수의 선형 액추에이터를 포함할 수 있다.
과거에, 재료 포밍 기계에서 사용되는 타입의 선형 액추에이터들은 주로 유압식(hydraulic) 및/또는 기압식(pneumatic) 액추에이터들이다. 유압식 및/또는 기압식 액추에이터들은 통상적으로 상대적으로 긴 기계의 작동 수명에 걸쳐 합리적으로 높은 사이클 속도로 높은 작동 력들을 생성할 수 있다. 하지만, 유압식 및/또는 기압식 액추에이터들은 때때로 물리적 크기가 다소 크며, 역시 다소 큰 물리적 크기를 갖느느 펌프들, 밸브들, 유체 탱크들 및 유체 냉각 디바이스들과 같은 보조 기구를 필요로 한다. 유압식 액추에이터들은 흔히 상당한 유지보수를 필요로하며, 기계의 작동 수명에 걸쳐 누출이 일어나기 쉽다. 유압식 액추에이터들은, 통상적으로 현대의 다이 프레스 작업들에 필요한 정도까지 제어될 수 없다.
재료 포밍 방법들은 더욱 정교해졌기 때문에, 예를 들어 볼 스크루, 롤러 스크루 또는 랙-앤드-피니언 장치들과 같은 기구들을 갖는 기계적으로 구동되는 액추에이터들이 전통적인 유압 액추에이터들을 대체하기 시작했다. 이러한 기계적 액추에이터들은, 통상적으로 대응되는 유압식 액추에이터보다 물리적 크기가 작고, 보다 신속하게 반응할 수 있으며, 유압식 액추에이터들보다 제어가능성이 뛰어나다. 또한, 기계적 액추에이터들은 유압식 액추에이터들의 사용에서 본질적인 유체 누출의 문제를 제거한다. 재료 포밍 기계에서 사용하기 위한 기계적 액추에이터들을 개시한 미국특허 공개공보에는: Lian에 의한 5,522,713; Sunada에 의한 5,435,166; Hatty에 의한 6,640,601; Shui 등에 의한 5,656,903; 및 Iwashita 등에 의한 US 2006/0090656 A1이 포함된다.
정교한 다이 쿠션 장치에서는, 예를 들어 가공물의 주변부 주위에 복수의 선형 액추에이터들이 서로 근접하여 위치될 수 있다. 가공물이 포밍됨에 따라, 선형 액추에이터들 중 개별 액추에이터에 의하여 가해지는 클램핑 압력이, 예를 들어 수치 제어 장치에 의해 변화되어, 주변부의 선택된 섹션들에서의 재료의 움직임이 포밍 프로세스 동안의 가공물의 찢어짐 또는 구겨짐을 방지할 수 있도록 한다. 선형 액추에이터들의 이러한 근접한 위치설정을 고려하여, 개별 액추에이터들은 물리적 크기가 작아야 한다. 또한, 복수의 선형 액추에이터들 중 하나가 수리되거나 교체될 필요가 있다면, 다이 쿠션을 갖는 재료 포밍 머신에서의 생산이 가능한 한 빨리 재개될 수 있도록 개별 선형 액추에이터들은 기본적으로 모듈식으로 이루어져 결함이 있는 액추에이터의 제거 및 교체를 원활하게 하는 것이 바람직하다. 유압식 액 추에이터들과 비교하여 기계적 액추에이터들의 보다 작은 크기 및 근본적으로 보다 모듈식의 구조로 인하여, 이러한 응용례들에서는 유압식 액추에이터들 보다는 기계적 액추에이터들을 사용하는 것이 바람직하다.
유압식 액추에이터들에 비해 여러 면에서의 근본적인 상당한 장점에도 불구하고, 재료 포밍 기계에서의 선형 액추에이터들의 사용에 있어 근본적인, 기계적 구성요소들 상의 큰 힘들과 주기적 부하로부터 초래되는 기계적 액추에이터의 기계 구성요소들의 마모 및 피로 파손으로 인하여 기계적 액추에이터들의 사용은 현재까지 제한되어 왔다.
따라서, 상술된 문제들을 극복하는 방식으로 재료 포밍 기계에서 기계적으로 구동되는 선형 액추에이터들을 활용하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 플래튼 프레스 또는 금속 커팅 시어에서, 그리고 재료 포밍 작업을 위한 제 1 힘을 제공하는 1 이상의 제 1 선형 액추에이터들과 연계하여 제 2 클램핑 기능을 수행하는 복수의 선형 액추에이터들을 갖는 다이 쿠션 기구와 같은 응용례들에서 제 1 선형 액추에이터로 사용하기에 쉽게 최적화될 수 있는 형태로 상기한 개선된 장치들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 개선된 장치 및 방법은, 주어진 재료 포밍 기계가 다양한 작업들에 편리하게 사용되거나 및/또는 예를 들어 가변적인 크기 및 무게들의 다이 셋트들과 사용될 수 있도록 쉽게 제어가능하며 및/또는 구성가능한 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은, 이동 축선을 따르는 서로에 대한 구동 요소 및 피동 요소의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 상기 이동 축선을 따르는 구동 부재와 피동 부재 간에 일정 방향으로의 편향력을 적용하기 위하여 기계적 선형 액추에이터의 구동 부재와 피동 부재 사이에 압력 편향 기학 장치(pressure biasing pneumatic arrangement)를 작동가능하게 연결시킴으로써 선형 액추에이터 또는 선형 액추에이터를 채용하는 기구를 구성 및 작동시키기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공한다.
이에 의하여 본 발명의 실행은 선형 액추에이터가 제 1 구조체와 제 2 구조체 간의 이동 축선을 따라 양-방향의 힘을 가하므로 선형 액추에이터의 구동 부재와 피동 부재의 연결부에서 힘들의 방향의 역전을 방지한다. 이러한 구성으로 인하여, 기계적 액추에이터 내의 백래시가 실질적으로 제거되며, 부수적으로 기계적 선형 액추에이터의 작동 및 신뢰성에 있어 상당한 개선이 이루어진다.
본 발명의 몇몇 형태에서, 기학 편향 장치는 또한 액추에이터 상에 작용하는 작동 부하 모두를 실질적으로 지지하여, 구동 부재 및 피동 부재 상에 부과되는 작동 부하들을 실질적으로 저감시키며, 또한 기계적 선형 액추에이터의 작동시 구동 부재 및 피동 부재에 의하여 가해져야 하는 작동력의 레벨을 실질적으로 저감시키도록 구성된다. 나아가, 기학 편향 장치는 본 발명의 몇몇 형태에서, 일 방향으로의 피동 부재의 움직임을 우선적으로 도와서, 바람직한 방향으로의 구동 부재의 움직임 동안 구동 부재 및 피동 부재에 의해 가해져야 하는 작동력의 레벨을 더욱 저감시키도록 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터의 몇몇 형태에서, 구동 부재 및 피동 부재와, 제 1 실린더 요소 및 제 2 실린더 요소 모두는 이동 축선을 따라 동축으로 배치되어, 액추에이터 내의 그리고 액추에이터에 의해 가해지는 부하들 및 힘들의 효율적이고 효과적인 전달을 촉진하며, 또한 콤팩트한 물리적 크기 및 세련된 단순한 구조 및 작동의 강건한 액추에이터를 제공한다. 이러한 액추에이터는, 향상된 작동 성능, 효율성 및 효과성, 개선된 신뢰성 및 수명, 주변 지지 기구에 대한 필요성의 저감; 모듈식 설치 및 교체; 및 다수의 액추에이터들을 보다 작은 공간 내에 피팅시키기 위한 능력으로만 제한되지 않는 종래 액추에이터들에 비해 현저한 장점들을 제공한다.
본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 액추에이터 장치는, 일정 방향의 편향력을 제어하기 위해 기학 편향 장치에 작동가능하게 연결되는 제어 장치를 포함할 수도 있다. 이러한 제어 장치는 단순한 가압 소스 및 밸브 장치의 형태를 취하거나 또는 기계적 선형 액추에이터의 작동 동안 기학 편향 장치를 능동적으로 제어하기 위한 수치 제어 장치를 포함하는 여타 적합한 형태를 취할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 구조체 및 제 2 구조체 간의 이동 축선을 따라 양 방향의 힘을 가하기 위한 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터 장치가 제공되며, 상기 구조체들 중 1 이상은 이동 축선을 따라 이동가능하다. 선형 액추에이터 장치는 구동 부재 및 피동 부재를 갖는 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터, 및 기학 편향 장치를 포함한다. 구동 부재 및 피동 부재는 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위해 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결된다. 이동 축선을 따르는 서로에 대한 구동 요소와 피동 요소의 배치 또는 이동과는 무관하게, 이동 축선을 따르는 구동 부재 및 피동 부재 간의 일정 방향으로의 편향력을 적용하기 위하여 기학 편향 장치는 구동 부재와 피동 부재 사이에 작동가능하게 연결된다.
구동 부재 및 피동 부재는 제 1 및 제 2 구조체에 작동력을 적용할 수 있으며, 기학 편향 장치는 제 1 및 제 2 구조체 상의 작동력의 방향 및 레벨과는 무관하게, 그리고 서로에 대한 제 1 및 제 2 구조체의 상대적 위치 또는 움직임과는 무관하게 구동 부재와 피동 부재 사이의 일정 방향의 작동력을 유지시킨다.
본 발명에 따른 기학 편향 장치의 일 형태는 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상호간의 움직임을 위해 서로에 대해 연결되는 제 1 및 제 2 기학 실린더 요소를 포함한다. 제 1 및 제 2 실린더 요소는 공동으로 그들 사이에 유체 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티는 가압 유체를 수용하기 위한 볼륨을 형성한다. 제 1 실린더 요소는 이동 축선을 따라 함께 움직이기 위해 구동 요소에 고정식으로 부착되고, 제2 실린더 요소는 함께 움직이기 위해 피동 부재에 고정식으로 부착되어, 이동 축선을 따르는 일 방향으로의 서로에 대한 피동 부재와 구동 부재의 상대적인 움직임은 캐비티의 볼륨 증가를 야기하고, 이동 축선을 따르는 반대 방향으로의 서로에 대한 피동 부재와 구동 부재의 움직임은 캐비티의 볼륨 감소를 야기하도록 한다.
캐비티 내에 가압 유체를 수용할 수 있도록 캐비티의 볼륨을 수정하기 위하여 볼륨 조정 요소는 캐비티 내에 이동가능하게 배치된다. 또한, 볼륨 제어 장치는, 선형 액추에이터의 스트로크 길이 및/또는 스트로크 방향과 상기 스트로크로부터 초래된 캐비티 내의 압력 변화 간의 관계 조정; 캐비티 내의 가압 가스에 대한 최대 및/또는 최소 작동 압력 설정; 및/또는 일정 방향의 편향력의 원하는 최대 또는 최소 크기 설정과 같은 여타 기능들을 수행하기 위한 볼륨 제어 장치가 구성될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 형태에서, 일정 방향의 편향력은 선형 액추에이터의 스트로크에 걸쳐 크기가 변한다.
본 발명의 몇몇 형태에서, 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터의 기학 편향 장치는 기계적 드라이브 장치의 구동 부재와 피동 부재 사이에 편향력을 적용하지 않고 작동될 수도 있다. 기학 편향 장치는, 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터의 구동 부재와 피동 부재 사이에 편향력을 실질적으로 적용하지 않고, 액추에이터 상에 작용하는 작동 부하의 일 부분 또는 실질적인 모두를 지지하기 위해 오프셋 력(offset force)을 적용하여, 구동 부재와 피동 부재 상에 부과되는 작동 부하들을 전체 또는 부분적으로 저감시키고, 또한 기계적 선형 액추에이터의 작동 동안 구동 부재 및 피동 부재에 의해 가해져야 하는 작동력의 레벨을 전체 또는 부분적으로 저감시키도록 구성 및 작동될 수 있다.
볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하기 위해 제어 장치가 제공될 수도 있다. 제어 장치는 선형 액추에이터의 작동 동안 원하는 레벨의 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위하여 볼륨 내의 가압 가스의 양을 조정할 수 있다. 또한, 볼륨 조정 요소가 액추에이터의 최소 선형 최대 길이(minimum linear maximum length)를 조정하기 위한 선형 길이 조정 장치로서 기능할 수 있다.
본 발명의 몇몇 형태는 본 발명에 따른 2 이상의 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터를 활용할 수 있다. 2 이상의 선형 액추에이터 각각의 볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하는데 공통의 제어 장치가 활용될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 형태에서, 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터는 기학 편향 장치의 볼륨 내에 배치되는 가압 가스의 양에 의하거나 또는 의하지 않고 작동될 수 있다. 피동 부재와 구동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 발생시키기에 충분한 가압 가스의 양이 기학 편향 장치의 볼륨 내에 배치될 수 있다. 구동 부재에 대한 구동력의 적용이 피동 부재의 구동력을 발생시키는 경우, 구동력의 방향 또는 레벨과는 무관하게 구동 부재와 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위해 캐비티 내에 충분한 압력을 발생시키도록 가압 가스의 양이 제어될 수 있다. 제 1 및 제 2 구조체가 액추에이터에 작동 부하를 적용하는 경우, 액추에이터 상의 작동 부하의 방향 또는 레벨과 무관하게, 그리고 서로에 대한 제 1 구조체와 제 2 구조체의 상대적 위치 또는 움직임과 무관하게, 구동 부재와 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위하여 캐비티 내의 가압 가스의 양이 캐비티 내에 충분한 압력을 발생시킬 수도 있다.
구동 부재와 피동 부재 각각은 롤러 스크루 장치의 회전가능한 스크루 부재 및 롤러 너트 부재일 수 있으며, 상기 스크루는 실질적으로 이동 축선을 형성하는 회전 중심선 및 이동 축선을 따라 서로로부터 축선방향으로 이격된 제 1 축선 단부와 제 2 축선 단부를 갖는다. 롤러 너트 부재는 스크루를 맞물기 위해 회전 내부 부재들을 가지며, 상기 회전 내부 부재들은 비-회전 롤러 스크루 하우징에 작동가능하게 부착되고 상기 하우징 안에 배치된다. 기학 편향 장치의 제 1 실린더 요소는 이동 축선에 대해 실질적으로 대칭으로 배치될 수 있으며, 이동 축선에 대해 제 1 실린더 요소에 대한 스크루의 회전은 허용하는 한편 제 1 실린더 요소에 대한 스크루의 축선방향 움직임에 대해서는 스크루를 축선방향으로 억제하는 방식으로 상기 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착되는 스크루 부재를 가질 수 있다. 또한, 제 1 실린더 요소는 제 1 및 제 2 축선방향 단부를 가질 수 있으며, 제 1 실린더 요소의 제 1 축선방향 단부는 스크루의 제 1 축선방향 단부에 인접하게 배치되고 제 1 실린더 요소의 제 2 축선방향 단부는 스크루의 제 2 축선방향 단부에 인접하게 배치된다. 스크루의 제 2 축선방향 단부는 외측 실린 주변부를 갖는 정지 피스톤(stationary piston)을 형성하기 위하여 폐쇄된 표면으로서 구성된다.
축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는, 이동가능한 실린더의 벽이 제 1 실린더 부재의 정지 피스톤과 연계하여 캐비티를 형성하고 가압 가스를 수용하기 위해 상기 캐비티 내에 볼륨을 형성하는 방식으로 제 1 실린더 부재의 정지 피스톤의 실링 주변부를 실링가능하고 슬라이딩가능하게 맞물어주는 벽을 가질 수 있다. 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는 제 2 실린더 요소가 제 1 실린더 요소에 대해 축선방향으로는 이동 하지만, 제 1 실린더 요소 또는 이동 축선에 대해 회전되지는 않도록 하는 방식으로 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착된다. 또한, 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는 제 1 및 제 2 축선 단부를 가지며, 상기 제 1 축선 단부는 제 1 실린더 부재를 오버래핑하며 롤러 스크루 너트가 이동가능한 실린더와 함께 축선방향으로 이동하는 방식으로 고정 부착되는 상기 롤러 스크루를 갖는다. 이동가능한 실린더의 제 2 축선 단부는 벽에 의해 폐쇄된다.
제 1 실린더 요소는 제 1 및 제 2 구조체 중 정지된 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있고, 제 2 실린더 요소는 제 1 및 제 2 구조체 중 이동가능한 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있다.
제 2 실린더 요소를 이동 축선에 대해 축선방향으로 안내 및 지지하기 위하여, 이동 축선을 따라 제 1 실린더 요소로부터 연장되고 제 2 실린더 부재의 일 부분에 대해 배치되는 가이드가 포함될 수 있다.
회전 축선에 대해 스크루를 회전시키기 위하여 스크루의 제 1 단부에 드라이브 모터가 작동가능하게 부착될 수 있다. 상기 모터는, 모터, 스크루, 롤러 너트 부재, 및 제 1 및 제 2 실린더 요소 모두가 이동 축선에 대해 실질적으로 동축을 이루는 방식으로, 스크루를 구동시키기 위해 스크루의 제 1 단부에 직접적으로 부착된다. 또한, 회전 축선에 대해 스크루가 회전하는 것을 선택적으로 억제하기 위하여 브레이크가 제공될 수 있다.
본 발명의 몇몇 형태에서, 이동 축선은 실질적으로 수직방향으로 배향된다. 본 발명의 몇몇 형태에서, 제 1 실린더 요소의 제 1 단부는 재료 포밍 머신의 정지 베이스에 부착될 수 있으며, 제 2 실린더 요소의 제 2 단부는 제 1 실린더 요소의 제 1 단부 위에 실질적으로 수직방향으로 배치된다.
본 발명은 또한, 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이에서 이동 축선을 따르는 두 방향의 힘을 가하기 위해 기계적 선형 액추에이터 장치를 기학적으로 편향시키기 위한 방법의 형태를 취할 수 있으며, 상기 구조체들 중 1 이상은 이동 축선을 따라 이동가능하고, 상기 장치는 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위해 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결되는 구동 부재 및 피동 부재를 갖는, 본 발명에 따른 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터를 포함한다. 상기 방법은 이동 축선을 따르는 서로에 대한 구동 요소와 피동 요소의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 이동 축선을 따라 구동 부재와 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 적용하기 위하여 선형 액추에이터의 구동 부재와 피동 부재 사이에 기학 편향 장치를 작동가능하게 연결시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 기학 편향 장치를 사용하여 일정 방향의 편향력을 원하는 값으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 구동 부재 및 피동 부재가 제 1 및 제 2 구조체에 작동력을 적용하는 경우, 본 발명에 따른 방법은, 제 1 및 제 2 구조체 상의 작동력의 방향 및 레벨과 무관하게, 그리고 서로에 대한 제 1 구조체와 제 2 구조체의 상대적인 위치 또는 움직임과 무관하게, 구동 부재와 피동 부재 사이에서 일정 방향의 편향력을 유지시키는 방식으로 기학 편향 장치를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 구조체를 가지며(상기 구조체들 중 1 이상은 이동 축선을 따라 이동가능함), 또한 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이에서 이동 축선을 따라 두 방향의 힘을 가하기 위하여 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 작동가능하게 연결시키는, 본 발명에 따른 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터 장치를 갖는 형태를 취할 수 있다. 선형 액추에이터는, 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위하여 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결되는 구동 부재와 피동 부재, 및 이동 축선을 따르는 서로에 대한 구동 요소와 피동 요소의 배치 또는 움직임과 무관하게 이동 축선을 따라 구동 부재와 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 적용하기 위해 구동 부재와 피동 부재 사이에 작동가능하게 연결되는 기학 편향 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 재료 포밍 머신은, 플래튼 프레스; 시어; 브레이크; 다이 세트를 작동시키는 프레스; 다이 쿠션 기구; 펀치; 압출 프레스(extrusion press); 또는 예를 들어 플라스틱과 같은 재료의 펠릿들 또는 칩들로부터의 구성요소들을 형성할 때 사용하기 위한 콤팩션 프레스를 포함하는 다양한 형태들을 취할 수 있으며, 이러한 것들로만 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 실시형태들, 목적들 및 장점들은 후속하는 본 발명의 실시예를 기술한 상세한 설명부 및 첨부도면들로부터 명백해질 것이다.
명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부도면들은 본 발명의 몇몇 실시형태를 예시하며, 설명부와 함께 본 발명의 개시 및 설명하는 역할을 한다.
도 1-3은 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터 장치의 제 1 실시예의 개략적인 단면도로서, 도 1은 확장된 위치에서의 본 발명에 따른 선형 액추에이터를 나타낸 도이고, 도 2는 수축된 위치에서의 선형 액추에이터의 실시예를 나타낸 도이며, 도 3은 본 발명에 따른 2 개의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터를 포함하는, 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치의 제 1 실시예의 변형례를 나타낸 도;
도 4-6은 액추에이터의 가압 가스 캐비티 내에 배치되는 볼륨 조정 부재를 갖는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 형태의, 본 발명의 제 2 실시예의 개략적인 단면도;
도 7 및 8은 각각, 본 발명에 따른 프레스의 측면도 및 단부 입면도;
도 9는 본 발명에 따른 다이 쿠션 장치를 포함하는, 본 발명에 따른 재료 포밍 머신의 측면도;
도 10 및 11은 각각, 가공물을 형성하기 위하여 부착되는 다이 세트를 갖는, 본 발명에 따른 재료 포밍 머신의 측면도 및 평면도;
도 12는 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터의 대안실시예의 사시도;
도 13은 도 14-16과 관련된 섹션 라인들이 나타나 있는 도 12의 선형 액추에이터의 실시예의 평면도;
도 14는 도 12에 나타낸 선형 액추에이터 실시예의 도 13의 라인 14-14를 따라 취한 단면도;
도 15는 도 12에 나타낸 선형 액추에이터 실시예의 도 13의 라인 15-15를 따라 취한 단면도;
도 16은 도 12에 나타낸 선형 액추에이터 실시예의 도 13의 라인 15-15를 따라 취한 단면도이다.
본 발명은 바람직한 실시예들과 연계하여 설명될 것이나, 상기 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 이와는 달리, 본 발명은 후속 청구범위에 의하여 정의된 바 와 같은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 포함되는 모든 대안례들, 수정례들 및 등가적구성들을 포괄하도록 되어 있다.
도 1-3은 제 1 구조체(104) 및 제 2 구조체(106) 사이에서 이동 축선(102)을 따라 두 방향의 힘을 가하기 위한 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터 장치(100)의 제 1 실시예를 나타내고 있으며, 상기 구조체들(104, 106) 중 1 이상은 이동 축선(102)을 따라 이동가능하다. 구체적으로, 도 1-3에 예시된 실시예에서, 제 1 구조체(104)는 재료 포밍 머신의 정지 베이스를 나타내고 있으며, 제 2 구조체(106)는 재료 포밍 머신의 이동가능한 브릿지 또는 플래튼을 나타내고 있다.
기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터(100)의 제 1 실시예는 각각 구동 부재(112) 및 피동 부재(114)를 포함하는 드라이브 장치(110)를 갖는 1 이상의 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터(108)를 포함한다. 또한, 제 1 실시예의 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터들(108) 각각은 드라이브 장치(110)의 구동 부재(112)와 피동 부재(114) 사이에 작동가능하게 연결되는 기학 편향 장치(116)를 포함한다. 구동 부재(112) 및 피동 부재(114)는 이동 축선(113)을 따르는 서로에 대한 움직임을 위해 기계적 드라이브 장치(110) 내에서 서로 작동가능하게 연결된다. 구체적으로, 제 1 실시예(100)에서, 피동 부재(114)는 구동 부재(112)에 의해 이동 축선(102)을 따라 선형으로 이동된다.
보다 상세히 후술되겠지만, 이동 축선(102)을 따르는 서로에 대한 구동 요소(112)와 피동 요소(114)의 배치 또는 움직임과 무관하게, 이동 축선(102)을 따라 구동 부재(112)와 피동 부재(114) 사이에 일정 방향의 편향력을 적용하기 위하여 기학 편향 장치(116)가 상기 구동 부재(112)와 피동 부재(114) 사이에 작동가능하게 연결된다.
제 1 실시예(100)의 기학 편향 장치(116)는 이동 축선(102)을 따르는 서로에 대한 상호간의 움직임을 위해 서로 연결되는 제 1 및 제 2 실린더 요소(118, 120)를 포함한다. 또한, 제 1 및 제 2 실린더 요소(118, 120)는 제 1 실린더 요소(118)와 제 2 실린더 요소(118, 120) 사이에 유체 캐비티를 함께 형성하도록 구성되며, 상기 캐비티(122)는 가압 유체를 수용하기 위한 볼륨을 형성한다.
제 1 실린더 요소(118)는 구동 부재(112)에 고정식으로 부착된다. 회전 축선을 따르는 일 방향으로의 서로에 대한 구동 부재(112)와 피동 부재(114)의 상대적인 움직임은 캐비티(122)의 볼륨 증가를 야기하고, 회전 축선(102)을 따르는 반대 방향으로의 서로에 대한 구동 부재와 피동 부재의 움직임은 캐비티(122)의 볼륨 감소를 야기하도록, 제 2 실린더 요소(114)는 이동 축선을 따라 함께 이동할 수 있게 피동 부재(114)에 고정식으로 부착된다.
제 1 실시예(100)에서, 구동 부재(112) 및 피동 부재(114) 각각은 롤러 스크루 장치(110)의 회전가능한 스크루 부재(112) 및 롤러 너트 부재(114)이다. 스크루(112)는 실질적으로 이동 축선(102)을 형성하는 회전 중심선 및 이동 축선(102)을 따라 서로로부터 축선방향으로 이격되는 제 1 및 제 2 축선 단부(124, 126)를 형성한다. 롤러 너트 부재(114)는 당업계에서 알려진 바와 같이 스크루(112)를 맞물기 위한 복수의 회전 상호부재들(intermembers;128)을 포함하며, 상기 회전 상호 부재들(128)은 비회전 롤러 스크루 하우징(130)에 작동가능하게 부착되고 상기 하우징 내에 배치된다.
당업자는 실시예(100)의 롤러 스크루 드라이브 장치(110)가 이러한 디바이스들을 위한 통상적인 구조로 이루어진다는 것을 이해할 것이다. 롤러 스크루 드라이브 장치들은 통상적으로 보다 큰 정적 부하들을 빠른 스크루 속도로 핸들링할 수 있으며 볼 스크루와 같은 비교가능한 크기의 대안 드라이브 기구들보다 긴 수명을 제공하기 때문에, 실시예(100)에서의 드라이브 장치(110)를 위해 롤러 스크루가 선택되었다. 본 발명을 실행하기에 적합한 타입의 롤러 스크루 드라이브 장치들은 SKF Motion Technologies, Bethlehem, Pennsyvania, USA에 의하여 제조된다. 하지만, 당업자라면 본 발명은 볼 스크루, Acme 스크루; 랙-앤드-피니언 기어 장치 등을 포함하는 다른 타입의 다양한 드라이브 장치(110)들(이들만으로 제한되는 것은 아님)을 이용하여 실행될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
기학 편향 장치(116)의 제 1 실린더 요소(118)는 이동 축선(102)에 대해 배치되며, 이동 축선(102)을 중심으로 하는 제 1 실린더 부재(118)에 대한 스크루(112)의 회전은 허용하는 한편 제 1 실린더 부재(118)에 대한 스크루(112)의 축선방향 움직임에 대해서는 스크루(112)를 축선방향으로 구속시키는 방식으로 작동가능하게 부착되는 스크루 부재(112)를 갖는 제 1 실린더 부재(118)를 형성한다. 제 1 실시예(100)에서, 제 1 실린더 부재(118)에 대한 스크루의 축선방향으로의 구속은 스크루(112)의 제 1 축선방향 단부(124)에서 스크루(112)와 제 1 실린더 부재(118) 사이에 작동가능하게 연결되는 스러스트 베어링(132)에 의하여 설명된다.
실시예(100)에서의 제 1 실린더 요소(118)는 제 1 및 제 2 축선방향 단부(134, 136)를 더 구비하며, 상기 제 1 실린더 부재(118)의 제 1 축선방향 단부(134)는 스크루(112)의 제 1 축선방향 단부(124)에 인접하게 배치되고, 제 1 실린더 부재(118)의 제 2 축선방향 단부(136)는 스크루(112)의 제 2 축선방향 단부(126)에 인접하게 배치된다. 제 1 실린더 부재(118)의 제 2 축선방향 단부(136)는 외측 실링 주변부(138)를 갖는 정지 피스톤(136)을 형성하기 위하여 폐쇄된 표면으로서 구성된다.
축선방향으로 이동가능한 실린더(120) 형태의 제 2 실린더 요소는 제 1 실린더 부재(118)의 정지 피스톤(136)의 실링 주변부(138)를 실링가능하고 슬라이딩가능하게 맞물어주는 벽(140)을 가져서, 이동가능한 실린더(120)의 상기 벽(140)이 제 1 실린더 부재(118)의 정지 피스톤(136)과 연계하여 캐비티(122)를 형성하고 가압 가스를 수용하기 위한 볼륨을 형성하도록 한다. 이동가능한 실린더(120)는 축선방향으로 이동가능한 실린더(120)가 제 1 실린더 부재(118)에 대해서는 축선방향으로 이동하지만, 제 1 실린더 부재(118)나 이동 축선(102) 어느 하나에 대해서는 회전하지 않도록 하는 방식으로 제 1 실린더 부재(118)에 작동가능하게 부착된다.
또한, 축선방향으로 이동가능한 실린더(120)는 제 1 및 제 2 축선방향 단부(142, 144)를 갖는다. 축선방향으로 이동가능한 실린더(120)의 제 1 축선방향 단부(142)는 제 1 실린더 부재(118)를 오버랩하고, 롤러 스크루 너트(114)가 이동가능한 실린더(120)와 함께 축선방향으로 이동하는 방식으로 부착되는 롤러 스크루 하우징(130)을 갖는다. 제 1 실린더 부재(118) 및 이동가능한 실린더(120)의 제 1 축선방향 단부는 분위기에 대해 통기되어, 제 1 실린더 부재(118)의 제 2 축선방향 단부에서 피스톤(136) 아래의 기체 압력의 어떠한 조성도 방지하도록 한다.
이동가능한 실린더(120)의 제 2 축선방향 단부(144)는 부하 지지 표면을 형성하며, 벽(140)의 일부를 형성하고 캐비티(122)를 폐쇄하기 위해 폐쇄된다. 제 1 실린더 부재(118)의 제 1 축선방향 단부(134)는 정지 구조체(104)에 대해 작동가능하게 지지되도록 되어 있고, 축선방향으로 이동가능한 실린더(120)의 제 2 축선방향 단부(144)는 이동가능한 제 2 구조체(106)에 대해 작동가능하게 지지되도록 되어 있다.
제 1 실시예(100)의 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터(108)는 이동 축선(102)과 실질적으로 일치하는 회전 축선을 중심으로 스크루 부재(112)를 회전시키기 위하여 스크루 부재(112)의 제 1 축선방향 단부(124)에 대해 부착되는 드라이브 샤프트(148)를 갖는 드라이브 모터(146)를 포함한다.
상술된 구조로 인하여, 제 1 실시예(100)의 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(108)에서는, 상술된 구성요소들 모두가 서로에 대해, 이동 축선(102)을 따라 그리고 이동 축선(102)을 중심으로 하여 동축으로 배치된다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 동축 구성은 매우 콤팩트하고 강건하며, 직선의(straightforward) 액추에이터 구조를 제공하고, 액추에이터(108)의 효율적이고 효과적인 작동을 촉진한다.
또한, 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(100)의 제 1 실시예는 소정 양의 가압 가스를 캐비티(122)의 볼륨 내로 도입시키고 제어해서, 롤 러 스크루 드라이브 장치(110)에 대해 적용되는 일정 방향의 편향력의 레벨을 제어하기 위하여 기학 편향 장치(116)에 작동가능하게 연결되는 제어 장치(150)를 포함한다.
도 1-3에 개략적으로 예시된 제어 장치(150)는 본 발명의 다양한 실시예에서 여러 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 몇몇 형태에 있어, 액추에이터(108)의 작동 동안 캐비티(122) 내의 가스의 압력이 능동적으로 제어되지 않는 본 발명의 실시예들에서는 제어 장치가 캐비티(122) 내로의 가압 가스의 도입 또는 캐비티(122)로부터의 가압 가스의 제거를 가능하게 하는 폐쇄가능한 밸브로 간단하게 이루어질 수 있다. 본 발명의 몇몇 형태들에서, 제어 장치(150)는 상당히 더 정교하며, 액추에이터(108)의 작동 동안 캐비티(122) 내의 가스의 압력을 모니터링하고 캐비티(122) 내의 가스의 양을 능동적으로 제어하여 캐비티(122) 내에서 원하는 가스의 압력을 유지시킴으로써 롤러 스크루 드라이브 장치(110) 상에 원하는 레벨의 일정 방향의 편향력을 제공하는 구성요소들을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 제어 장치(150)는, 액추에이터(108)의 작동 사이클 내의 선택된 포인트들에서 캐비티(110) 볼륨의 단계적 증분 변화를 제공하기 위하여 제어 밸브들, 어큐물레이터들, 캐비티(110)와 유체 연통되어 작동가능하게 연결되는 2 이상의 탱크와 같은 디바이스들(이들로 제한되는 것은 아님); 및 당업계에서 확인할 수 있거나 또는 알려진 여타 디바이스들 및 장치들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
기학 편향 장치(116)의 작동상의 장점들은 드라이브 장치(110) 상에 일정 방향의 편향력을 제공하며, 이에 대해서는 도 1 및 2를 참조하여 후술될 것이다.
본 발명 및 그에 의해 제공되는 장점들의 이해를 돕기 위한 배경 정보에 관한 것으로서, 당업자라면 재료 포밍 머신을 구동하는 선형 액추에이터의 드라이브 장치에 의하여 공급되는 작동력의 방향 및/또는 부하 방향의 반전들이 재료 포밍 기계류의 작동에 있어 근본적인 것이라는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 부하력 및 작동력은 다이 포밍 작업의 압축 스트로크 동안 1차 조합으로 정렬되고, 그 다음 다이가 수축되고 포밍 프로세스의 완료 후 부품이 다이 세트로부터 벗겨지면 상기 정렬은 반전될 것이다.
본 발명과 관련하여, 캐비티(122)가 대기압에 대해 개방되어 방치된다면, 제 1 및 제 2 구조체(104, 106)에 의하여 액추에이터(108)에 적용되는 축선방향으로 배향된 작동 부하는 전체적으로 스크루 부재(112)와 롤러 스크루 너트(114)의 내부 부재들(128)의 정합 나사면들의 연결부를 가로질러 반작용할 것이다. 또한, 먼저 도 1에 나타낸 방식으로 액추에이터(108)를 확장시키고, 그 후 도 2에 나타낸 바와 같이 액추에이터(108)를 수축시키기 위하여, 모터(146)가 먼저 일 방향으로 작동되고, 그 후 반대 방향으로 작동되는 경우, 드라이브 장치(110)의 작동 구성요소들 간에 0의 백래시에도 작동력은 먼저 확장 동안에는 롤러 스크루 드라이브 장치(110)의 나사부들의 일 정합면에 대해 지탱되고, 그 후 수축 시에는 롤러 스크루 드라이브 장치(110)의 구성요소들의 대향되는 정합면들에 대해 지탱되는 방식으로 드라이브 장치(110)에 의하여 발생되는 작동력의 방향이 순차적으로 반전된다. 기학 편향 장치(116)에 의해 편향력이 공급되지 않는 경우, 이러한 방향의 반전은 작동 부하 또는 작동력의 방향 변화를 겪을 때마다 롤러 스크루 드라이브 장치(110) 의 나사부들 상에 바람직하지 않은 주기적 부하를 부과한다.
본 발명의 기학 편향 장치(116)는 드라이브 장치(110)를 가로지르는 힘의 반전을 방지하기 위한 편리한 기구를 제공한다. 적절한 양의 가압 가스를 캐비티(122) 내에 적용함으로써, 서로에 대한 구동 부재(112)와 피동 부재(114)의 상대적 위치 또는 이동 축선(102)을 따르는 서로에 대한 구동 부재(112)외 피동 부재(114)의 이동 방향과는 무관하게, 구동 부재(112) 및 피동 부재(114)가 서로에 대해 일정 방향으로 지탱되어 유지되기에 충분한 레벨로 일정 방향의 예비부하력이 드라이브 장치(110)를 가로질러 연속적으로 적용된다.
간단히 말해서, 작동 부하, 작동력 및 여하한의 가속의 합보다 큰 제 1 실린더 부재(118)의 제 2 축선방향 단부(136)에 대해 작용하는 축선방향으로 지향되는 힘을 발생시키기 위하여 충분한 양의 가압 가스를 캐비티(122) 내로 도입시킴으로써, 드라이브 장치(110) 상의 제 1 및 제 2 실린더 요소(118, 120)의 작용은 스러스트 베어링(132)과 롤러 스크루 너트(114) 사이에서 연장되는 스크루 부재(112)의 부분(152)에서 일정 방향으로 유지되는 인장력을 발생시킨다.
상술된 바와 같은 액추에이터(108) 구조의 결과로서, 액추에이터(108)의 모든 작동 조건들 하에서 일정 방향의 편향력을 발생시키기에 충분한 가압 가스의 양은 액추에이터(108)의 확장 및 수축 범위 전체를 통해 제 1 및 제 2 구조체에 의하여 액추에이터(108) 상에 부과되는 작동 부하들을 실질적으로 완전하게 반작용 및 지지하기에 충분히 큰 캐비티(122) 내에서 축선방향으로 지향되는 압력의 발생을 가져온다. 달리 말하면, 작동 부하는 기계적 드라이브 장치(110)로 전달되고 상기 장치에 의하여 단독으로 지지되어야 하는 부하가 크게 경감되는 방식으로 캐비티(122) 내의 가압 가스 상에서 실질적으로 "플로팅(float)"된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서는, 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터(108)의 다양한 구성요소들의 적절한 설계를 통해, 가압 가스의 고정된 사전충전(precharge) 양이 캐비티(122) 내로 도입되고 상기 캐비티(122) 내에서 실링되어, 액추에이터(108)의 모든 작동 조건들 하에서 드라이브 장치(110)의 원하는 레벨의 일정 방향으로의 기학적 편향을 제공할 수 있다. 이러한 장치에 의하면, 액추에이터(108)에서, 캐비티(122) 내의 가압 가스의 양은 도 1에 나타낸 바와 같이 작동 부하를 지지하고 액추에이터(108)가 충분히 확장되는 경우 원하는 최소 레벨의 일정방향으로의 편향력을 제공하기에 충분해진다.
액추에이터(108)가 완전히 확장된 위치로부터 수축함에 따라 캐비티(122)의 볼륨은 축소되어 캐비티(122) 내의 압력의 증가를 초래하며, 액추에이터의 완전히 수축된 위치에서 캐비티의 압력(122)은 최대 값에 도달한다. 캐비티 내에서의 이러한 압력의 증가는 액추에이터(108)를 수축시키기 위해 기계적 드라이브 장치(110)에 의하여 적용되어야 하는 작동력을 증가시킬 것이다.
하지만, 액추에이터가 확장됨에 따라, 증가된 압력에 의해 발생되고 액추에이터의 수축 동안 캐비티(122) 내에서 발생 및 저장되는 축선방향으로 지향되는 압력의 힘들은 액추에이터(108) 확장에서 기계적 드라이브 장치(110)를 도우며, 이에 의하여 액추에이터(108)의 확장 동안 기계적 드라이브 장치(110)에 의하여 공급되어야 하는 작동력을 저감시킨다.
당업자라면, 액추에이터(108)에 대한 제 1 실시예의 구성요소들 및 특징들의 구조 및 방위에 의하여, 압력 힘 및 일정 방향의 편향력은 우선적으로 액추에이터(108)의 확장 동안 드라이브 장치(110)를 돕는다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 본 발명에 따른 액추에이터는 압력 힘 및 일정 방향의 편향력은 우선적으로 액추에이터의 수축 동안 드라이브 장치를 돕도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 액추에이터(18)의 전체 작동 범위에 걸쳐 원하는 일정 방향의 기학적 편향력을 유지시키기 위하여 캐비티 내의 가압 가스의 양을 연속적으로 모니터링 및 조정하는데 제어 장치(150)가 활용될 수도 있다. 이러한 능동적인 제어를 통해, 분위기에 대해 통기되는 캐비티(122)를 갖거나 또는 캐비티 내에 실링되는 가압 가스의 고정된 사전충전을 갖는 본 발명의 실시예들에 필요한 작동력들의 레벨들 아래로 드라이브 장치(110) 상에 부과되는 작동력들을 저감시키기에 유리한 방식으로 캐비티(122) 내의 가스 압력이 제어될 수 있다.
가압 가스의 실링되는 사전충전에 의해 또는 가압 가스의 양의 능동적으로 제어되는 실시예들에서, 작동 부하들 및/또는 작동력들이 상이한 재료 포밍 작업들을 수행하기 위해 실질적으로 충전되는 경우, 제어 장치(150)에 의해 활용되는 제어 한도들(perimeters)을 다시 캘리브레이트하거나(recalibrate), 또는 캐비티(122)로부터 가압 가스의 사전-충전을 어느 정도를 부가하거나 제거하는 것이 바람직하거나 및/또는 필요할 수 있다.
도 4-6은 제 2 실시예를 예시한 것으로서, 상기 제 2 실시예(200)는 캐비티(204)의 볼륨을 수정하기 위해 액추에이터(200)의 유체 캐비티(204) 내에 배치되 는 이동가능한 피스톤(202) 형태의 캐비티 볼륨 및 액추에이터 최소 길이 조정 요소를 포함하는 것을 제외하고, 상술된 선형 액추에이터(108)의 제 1 실시예와 실질적으로 유사한 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터(200)의 제 2 실시예를 예시하고 있다. 작동 부하 및/또는 작동력이 콘디셔닝되거나 또는 액추에이터(200)의 작동 스트로크가 현저하게 변하는 경우, 캐비티(204)의 작동 볼륨을 편리하게 조정하기 위한 추가적인 기구를 제공하고, 이에 의해 선형 액추에이터(200)의 제 2 실시예의 셋 업 및 사용을 원활히 하기 위하여, 볼륨 조정 피스톤(202)이 [액추에이터(200)가 도 2 및 3에 나타난 바와 같이 배향되는 경우) 피스톤(202)을 축선방향으로 위 또는 아래로 이동시키기 위해 볼륨 조정 액추에이터(208)의 연장가능한 요소(extensible element;206)에 부착된다.
또한, 도 14-16에 예시된 방식으로 본 발명의 대안실시예와 관련하여 보다 상세히 후술되는 방식으로 볼륨 내의 가압 가스의 양 및 캐비티(204)의 주어진 볼륨에 대해, 선형 액추에이터(200)의 축선방향 길이 또는 여타 작동 한도를 조정하기 위하여 이동가능한 피스톤(202) 및 볼륨 조정 액추에이터(208)가 활용될 수도 있다. 예를 들어, 연장가능한 요소(206)가 캐비티(204) 내로 진행할 때 제 1 실린더 요소의 고정된 피스톤과 이동가능한 피스톤(202) 사이의 축선방향 간격을 일정하게 유지시키는 방식으로 선형 액추에이터(200)를 연장시킴으로써, 선형 액추에이터(200)의 축선방향 길이는 연장가능한 요소(206)가 진행되는 거리와 같은 양으로 증가되는 한편, 동일한 작동력 및 편향력을 유지한다. 이러한 방식으로, 선형 액추에이터(200)의 축선방향 길이는, 예를 들어 상이한 수직방향 높이들을 갖는 다이 세트들의 사용이 가능하도록 선택적으로 변경되어, 초기 셋-업 및 상이한 높이들을 갖는 다이 세트들과 관련된 셋 업들의 변경을 촉진 및 신속히 처리할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 볼륨 조정 액추에이터(208)는 유압식 또는 기학식 실린더, 또는 볼 스크루, 롤러 스크루 또는 연장가능한 요소(206)에 연결되는 여타 적절한 기계적 드라이브 장치를 구비한 기계적 액추에이터를 포함하는(이들로 제한되는 것은 아님) 여하한의 적절한 형태를 취할 수 있다.
도 6은 캐비티(204) 내로 도입되는 가압 가스의 양과 캐비티(204) 내의 이동가능한 피스톤(202의 위치 둘 모두를 제어하도록 구성되는 공통의 제어기(210)에 의하여 2 이상의 선형 액추에이터(200)가 제어되는, 본 발명에 따른 선형 액추에이터(200)의 제 2 실시예의 일 버전을 예시하고 있다. 하지만, 본 발명의 대안실시예에서는, 각각의 캐비티(204) 내로 도입되는 가스의 양을 제어하는데 별도의 제어 장치들이 활용될 수 있으며, 마찬가지로 선형 액추에이터(200) 각각의 볼륨 조정 요소들(208)을 제어하는데 별도의 제어 장치들이 제공될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도 7 및 8은 재료 포밍 머신 형태의, 보다 구체적으로는 본 발명에 따른 2 개의 기학적으로 편향되는 기계적 선형 액추에이터(320)를 활용하는 기계 프레스(370) 형태의, 본 발명의 제 3 실시예를 예시하고 있다. 도 8은 프레스(370)의 단부도이며, 프레스(370)가 지탱해야 하는 가공물은 페이지의 안 또는 밖으로 난 축선을 따라 프레스(270)의 안과 밖으로 이동한다. 도 7은 프레스(370)의 측면도이며, 프레스가 지탱해야 하는 가공물은 측에서 측으로 나아가는 축선을 따라 프레 스(370)의 안과 밖으로 이동한다.
두 도면 모두에는, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예(100, 200)와 관련하여 상술된 방식으로, 본 발명에 따른 그리고 선형 액추에이터들(320)의 확장을 높기 위해 바람직하게 편향되는 2 개의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터(320)가 나타나 있으며, 그 각각은 베이스(374) 형태의 제 1 구조체에 장착되는 제 1 단부 및 브릿지(372) 형태의 제 2 구조체에 연결되는 제 2 단부를 갖는다.
브릿지(372)는 상부 다이(376)를 잡아주도록 설계된 표면 또는 "플래튼"을 갖는다. 베이스(374)는 하부 다이(378)를 잡아주도록 설계된 유사한 표면을 갖는다. 도시된 프레스는 2 개의 선형 액추에이터(320)를 갖지만, 브릿지(372)의 크기 및 필요한 힘에 따라 어떠한 수의 액추에이터(320)도 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 통상적으로는 짝수의 선형 액추에이터(320)가 존재한다. 또한, 바람직한 실시예에 있어, 선형 액추에이터들(320)의 기계적 드라이브 장치를 위한 롤러 스크루 및 롤러 너트가 사용되어, 이러한 타입의 드라이브 장치에 의해 제공되는 보다 긴 수명의 유리한 사용이 가능해진다. 하지만, 몇몇 응용례들에서는, 볼 스크루 조립체 또는 몇몇 다른 선형 액추에이터가 바람직할 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 재료 포밍 머신 형태, 보다 구체적으로는 프레스의 베이스에서 본 발명에 따른 2 개의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터(420)를 갖는 다이 쿠션 장치(470) 형태의, 본 발명의 제 4 실시예를 나타내고 있다. 실제 설치에 있어서는, 이러한 응용례에서 다이 쿠션 기구들로서 본 발명에 따라 어떠한 수의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터들(420)도 활용될 수 있다. 설명이 용 이하도록, 도 9에는 단 2 개의 선형 액추에이터들(420)만 도시되어 있다.
선형 액추에이터들(420) 각각은 프레스(474)의 베이스에 장착되는 제 1 단부 및 하부 다이(472)의 이동가능한 부분(475)에 커플링되는 제 2 의 말단 단부를 갖는다. 상부 다이(478)는 가공물(476)을 포밍하기 위하여 하부 다이(472)의 고정된 부분과 정합되도록 설계된다. 가공물(476)은 포밍 작업 전반에 걸쳐 상부 다이(478)와 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475) 사이에 개재되고 클램핑된다. 도시된 다이 쿠션 기구(470)는 본 발명에 따른 2 개의 선형 액추에이터(420)를 사용하지만, 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475)의 수 및 필요한 클램핑 력들에 따라 어떠한 수의 액추에이터(420)도 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 9는 선형 액추에이터들(420)에 직접적으로 장착되는 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475)을 나타내고 있지만, 실제 실행에서는 액추에이터들(420)과 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475) 사이에 개재되는 핀들이 흔히 존재한다. 또한, 바람직한 실시예를 위해, 선형 액추에이터들(420)의 기계적 드라이브 장치에 롤러 스크루 및 롤러 너트가 사용되어 이러한 타입의 드라이브 장치에 의해 보다 긴 수명의 유리한 사용을 가능하게 한다. 하지만, 몇몇 응용례에서는, 볼 스크루 조립체 또는 여타 선형 액추에이터가 바람직할 수도 있다.
프레스의 작업에서, 상부 다이(478)는 가공물(476)과 접촉하게 된다. 선형 액추에이터(420)는 가공물(476)과 접촉하기 이전에 하방향으로의 가속을 시작할 수 있다. "사전-가속(pre-acceleration)"은 가공물(476), 다이들(472, 478) 및 프레스 상에서의 충격적인 힘을 저감시킨다. 상부 다이(478) 더 하강하면, 가공물(476)의 에지들은 상부 다이(478)와 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475) 사이에 클램핑된다. 액추에이터들(420)에 의해 가해지는 클램핑력은 다이들(472, 478) 내에서의 재료의 유동을 제어하기 위해 포밍 사이클 동안 개별적으로 제어될 수도 있다.
상부 다이(478)가 더 하강하면, 가공물(476)은 다이 부분들 사이의 틈새 공간(clearance space) 및 적용되는 힘들에 따라 포밍된다. 프레싱 작업의 결과로서, 가공물의 재료의 부분들은 클리어런스 공간들 내에서 스트렛칭 또는 유동하게 된다. 다이들(472, 478) 내에서의 재료의 유동을 적절히 제어하기 위하여, 상부 다이(478)가 계속해서 아랫쪽으로 이동할 때 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475)은 선형 액추에이터(420)에 의한 적절한 힘에 의해 윗쪽으로 프레싱되어야 한다. 상부 다이(478)가 최저점에 도달한 후에, 상부 다이(478)의 움직임은 반전되고 초기 위치로 복귀한다. 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475)이 그들의 초기 위치로 이동하기 전에 상부 다이(478)로부터 포밍된 가공물(476)을 분리시키기 위하여, 선형 액추에이터들(420)은 계속해서 짧게 하부 다이(472)의 이동가능한 부분들(475)을 하방 이동시킨다.
본 발명에 따른 다이 프레스 기구에서 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터들을 사용하여 액추에이터들(420)의 모터로부터 필요한 전력의 양을 최소화하고 또한 액추에이터들(420)의 기계적 드라이브 기구 상의 부하를 저감시키는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 모터 및 롤러 스크루 기구의 크기가 최소화되는 한편, 액추에이터들(420)의 드라이브 장치의 수명이 연장된다.
프레스 사이클 대부분을 통해, 선형 액추에이터들(420)은 상 방향으로 힘을 가해야 한다. 다이의 작업 동안 가공물(476)을 포밍하기 위해 원하는 힘들, 구성요소들의 무게 및 머신 구성요소들의 가속과 같은 인자들(이들로 제한되는 것은 아님)을 고려하는 방식으로 스크루 기구들 상에서의 정점 및 평균 부하를 저감시키기 위하여, 기학 편향 장치의 캐비티들 내의 가압 가스의 양, 캐비티의 초기 볼륨 및 여하한의 서지 탱크(surge tanks)가 기학에 이해 제공되는 힘들의 변화 및 평균 힘을 조정하도록 설정될 수 있다.
도 10은 재료 포밍 머신 형태, 보다 구체적으로는 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(521)를 포함하는 기계 프레스(520) 형태의 본 발명의 제 5 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 기계 프레스(520)에 의해 처리될 가공물 또는 스톡 재료(stock material;526)를 수용하기 위하여 기계 프레스(520)는 고정 플래튼(524) 또는 베드에 장착되는 고정 베이스(522)를 포함한다. 기계 프레스(520)는 고정 플래튼(524)에 대한 이동가능한 플래튼(528)의 수직방향 움직임을 제공하는, 본 발명에 따른 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(521)에 의하여 베이스(522) 위에서 지지되는 이동가능한 플래튼(528)을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도 11을 참조하면, 기계 프레스(520)를 위한 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(521)는 고정 플래튼(524)과 오버라잉 관계로 이동가능한 플래튼을 지지하고 고정 플래튼과 이동가능한 플래튼 간의 상대적인 수직방향 움직임을 제공하는 복수의 기학적으로 증대되는 선형 액추에이터들(531-534)을 포함한다. 일반적으로, 본 발명의 제 5 실시예(520)의 선형 액추에 이터들(531-534)은 도 2 및 3의 개략적인 도면과 관련하여 상술된 본 발명의 제 2 실시예의 선형 액추에이터(200)와 기능적으로 그리고 구조적으로 실질적으로 같다.
선형 액추에이터들(531-534) 중 하나는 기계 프레스(520)의 각각의 코너(536) 부근에 제공되는 것이 바람직하다. 선형 액추에이터들(531-534)은 수직방향으로 배향되며 베이스(522)에 연결되는 하부 단부들 및 이동가능한 플래튼(528)에 연결되는 상부 단부들을 갖는다. 선형 액추에이터들(531-534)은 고정 플래튼(524)과 오버라잉 관계로 이동가능한 플래튼(528)을 지지하고 이동가능한 플래튼(528)의 이동을 안내한다.
본 발명의 제 5 실시예의 기학적으로 편향되는 선형 액추에이터들(531-534)은 당업계에서 알려진 방식으로 사전설정된 길이 부분들 내로 스톡 재료(526)을 커팅 또는 포밍하는데 사용되는 타입의 직선 프레스 머신에서의 응용을 참조하여 기술된다. 이러한 응용에서, 이동가능한 플래튼(528)은 1 이상의 커팅 블레이드 또는 재료 포밍 툴들을 포함할 수 있는 다이(540)를 운반한다(carry). 다이(540)가 이동가능한 플래튼(528)의 중심에 장착되는 것으로 나타나 있으나, 다이는 이동가능한 플래튼에 의해 고정 플래튼 상에 배치되는 스톡 재료(526)의 커팅 또는 포밍을 가능하게 하는 여하한의 위치로 운반될 수 있다. 고정 플래튼(524)은 베이스(522)의 중심부 상에 장착될 수 있으며, 다이(540)에 의해 커팅 또는 포밍될 스톡 재료(526)를 수용하도록 되어 있다.
상술된 기학적으로 편향되는 기계적 선형 액추에이터들(108, 200)의 다른 실시예들에 대한 경우에서와 같이, 본 발명의 제 5 실시예의 선형 액추에이터들(531- 534)은, 예를 들어 스윙 시어 프레스들, 블랭킹 시어 프레스들, 포밍 프레스들과 같은 직선형 프레스 머신(520)과는 다른 재료 포밍 기계류 및 다이 큐션들에서 사용될 수 있다.
기학적으로 증대되는 선형 액추에이터들(531-534)은 동일하며, 따라서 도 12-16을 참조하여 단 하나의 선형 액추에이터(531)에 대해서만 상세히 설명된다.
도 14는 섹션 라인 14-14를 따라 취한 도 12의 선형 액추에이터(531)의 수직방향 단면도이다. 도 14에서, 선형 액추에이터(531)는 하향 스트로크의 시작에 대응되는 휴지 또는 홈 위치에 있는 것으로 나타나 있다.
선형 액추에이터(531)는 지지 받침대(supprt pedestal;562) 및 롤러 스크루 기구(554) 형태의 드라이브 장치를 지지하는 실린더 가이드(564)를 포함하는 액추에이터 지지 구조체(550) 및 상부 단부(622)에서 이동가능한 브릿지(558)에 연결되는 기학 편향 장치(556)를 포함한다.
실린더 가이드(564)는 하부 단부(560)에서 받침대(562)의 최상부에 부착된다. 받침대(562)는 대체로 직사각형의 형상이며 4 개의 측(571-574)과 최상부(575)를 포함한다. 측들(571-574)은 박스-형 구조를 형성하며, 그 상부 단부는 최상부(575)에 의해 폐쇄된다. 최상부(575)는 대체로 직사각형의 형상이며 상기 측들(571-574)에 고정된다. 최상부(575)는 롤러 스크루 기구(554)의 스크루 부재(593)를 위해 스러스트 베어링 및 실 조립체(seal assembly;583)가 장착되는 중심 어퍼처(576)를 갖는다.
받침대(562)의 하부 단부는 대체로 직사각형 형상인 액추에이터 장착 플레이 트(580)에서 끝난다. 액추에이터 장착 플레이트(580)는 최상부(575)에서 어퍼처(576)와 축선방향으로 정렬되는 중심 어퍼처(582)를 갖는다. 나타내겠지만, 스크루 부재(593)는 드라이브 모터(592)에 커플링되고, 그 샤프트(595)는 어퍼처(582)를 통해 연장된다. 받침대(562)는 어퍼처(576)와 축선방향으로 정렬되고 스크루 부재(593)을 위한 추가의 스러스트 베어링 및 실 조립체(606)가 장착되는 중심 어퍼처(585)가 있는 중간 플레이트(584)를 포함한다.
실린더 가이드(564)는 받침대(562)의 최상부(575) 상에서 지지되고 상기 최상부(575)에 고정되는 중공 관형 부재이다. 실린더 가이드(564)의 측벽은 실린더 가이드(564)의 하부 단부(578) 부근에서 직경방향으로 대향되는 액세스 개구부들(access openings)을 갖는다.
도 10 및 11을 참조하면, 받침대(552)는 선형 액추에이터(531)를 기계 프레스(520)의 베이스(522)에 장착시키도록 되어 있다. 선형 액추에이터(531)의 상부 단부는 이동가능한 브릿지(558)에 부착하도록 되어 있고, 나아가 이동가능한 브릿지(558)는 선형 액추에이터들(531-534)의 상부 단부들을 집합적으로 이동가능한 플래튼에 커플링하도록 되어 있다.
선형 액추에이터(531)의 롤러 스크루 기구(554)는 스크루 부재(593) 형태의 구동 부재 및 롤러 스크루 너트 부재(594) 형태의 피동 부재를 포함한다. 스크루 부재(593)는 드라이브 모터(592)의 드라이브 샤프트(595)에 의하여 직접적으로 회전가능하게 구동된다. 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예(100, 200)의 선형 액추에이터들(108, 200)과 관련하여 상술된 것과 동일한 방식으로 모터 샤프트(595)의 회전 움직임이 롤러 스크루 너트(594) 및 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 선형 움직임으로 전환되도록, 롤러 스크루 너트 부재(594)는 스크루 부재(593) 그리고 기학 편향 장치(556)의 축선방향으로 이동가능한 하부 단부(578)의 디스크(509)에 작동가능하게 연결된다.
스크루 부재(593)는 실린더 가이드(564) 내에서 수직방향으로 지지된다. 스크루 부재(593)의 하부 단부(601)는 받침대(562) 내로 돌출되고 커플링 기구(600)를 통해 드라이브 모터(592)의 샤프트에 커플링된다. 스크루 부재(593)의 상부 단부(602)는 고정 피스톤(614), 1 쌍의 가이드 포스트(624) 및 지지 받침대(562)의 최상부(575)에 의하여 집합적으로 형성되는 기학 편향 장치(556) 제 1 실린더 구조체의 고정 피스톤(614) 하부 표면(604)의 후퇴부(603)에서 저널링된다. 스크루 부재(593)는 중간에서 베어링 및 실 조립체들(583 및 606)에 의해 스크루 부재(593)의 상부 축선방향 단부(602) 및 하부 단부(601)가 지지된다.
드라이브 모터(592)는 받침대(552) 내에 장착되고, 드라이브 모터(592)의 샤프트(595)는 액추에이터 장착 플레이트(580)의 어퍼처(582)를 통해 받침대(562)의 하부 단부 내로 연장되어, 샤프트(595)가 커플링 기구(600)에 의해 스크루 부재(593)에 커플링되도록 한다.
롤러 스크루 너트 부재(594)는 실린더 가이드(564) 내에 인클로징(enclose)된다. 롤러 스크루 너트 부재(594)는 스크루 부재(593)에 의해 나사결합식으로 맞물리고, 드라이브 모터(592)에 의한 스크루 부재(593)의 회전에 반응하여 실린더 가이드(564)에 대해 수직방향으로 이동가능하다. 롤러 스크루 너트 부재(594)는 디 스크(609)에 의해 기학 구성요소(596)의 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)에 커플링된다. 롤러 스크루 너트 부재(594)는 복수의 스크루(597)에 의해 디스크(609)에 연결된다(도 15). 디스크(609)는 복수의 스크루(599)에 의해 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 바닥에 연결된다. 디스크(609) 및 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)는, 이후 나타내겠지만 이동가능한 플래튼(528)을 위한 수직방향의 상호간 움직임을 발생시키기 위해 롤러 스크루 기구(554)에 의해 수직방향 위 아래로 병진가능하다.
도 14-16을 참조하면, 수직방향 위 아래로 이동할 때 디스크(609)를 안내하기 위하여 1 쌍의 가이드 포스트들(624)이 제공된다. 디스크(609)는 가이드 포스트들(624)이 연장되는 스루-보어(through-bore;611)를 갖는다. 가이드 포스트들(624)의 하부 단부들(613)은 받침대(562)의 최상부(575)에 장착된다. 가이드 포스트들(624)의 상부 단부들(615)은 고정 피스톤(614) 하부 표면(619)의 어퍼처(617)에 고정된다. 가이드 포스트들(624)은 디스크(609) 및 디스크(609)에 의해 운반되는 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)를 위한, 따라서 축선방향으로 이동가능한 실린더(612) 상에서 지지되는 이동가능한 플래튼(528) 및 이동가능한 브릿지(558)을 위한 수직방향 가이던스를 제공한다. 가이드 포스트들(624)의 상부 및 하부 단부들은 포지티브한 상부 스톱들(623)(도 15) 및 하부 스톱들(625)(도 15)을 운반하며, 상기 스톱들은 롤러 스크루 너트 부재(594)를 위한 이동 위치들의 단부를 형성한다.
도 15 및 16을 참조하면, 기학 편향 장치(556)는 축선방향으로 이동가능한 실린더(612), 고정 피스톤(614) 및 이동가능한 피스톤(616)을 포함한다. 고정 피스톤(614)은 축선방향으로 이동가능한 실린더(612) 내에 배치되고, 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 중심부 부근에 배치될 스크루 부재(593)에 고정되어 지지된다. 고정 피스톤(614)은 고정 피스톤(614) 및 실린더 가이드(564)에 대해 수직방향으로 이동가능한 하부의 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)를 폐쇄한다. 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 외측 표면과 실린더 가이드(564)의 내부 표면 사이에 개재되는 슬리브 부싱(627)이 존재한다. 동심의 축선방향으로 이동가능한 실린더(612) 및 실린더 가이드(564)는 슬라이딩 조인트를 제공하고 프레스(520)에 대해 평행을 유지하기 위해 선형 액추에이터들(531-534)의 안내 기구로서 기능한다.
고정 피스톤(614)은 고정 피스톤(614) 주변부 상의 환형 홈들에 배치되는 주변 실들(626)을 포함한다.
도 16을 참조하면, 축선방향으로 이동가능한 실린더(612), 고정 피스톤(614) 및 이동가능한 피스톤(616)은 폐쇄된 가압 공기 챔버(610)를 형성한다. 이후 나타내는 바와 같이, 가압 공기는 공기 챔버(610) 내로 도입되어, 작동 사이클의 상향 스트로크 동안 이동가능한 플래튼(528)을 홈 위치로 복귀시키는데 사용하기 위한 오프셋 력을 발생시킨다.
기학 편향 장치(556)는 가압 가스가 가압 챔버(610) 내로 도입되도록 하기 위해 필 튜브(fill tube;634)(도 16)를 포함한다. 필 튜브(634)는 가압 가스의 고정된 사전충전이 활용되는 경우의 본 발명의 실시예들에서는 정상적으로 실링되고, 캐비티(610) 내의 압력이 능동적으로 제어되는 본 발명의 실시예들에서는 제어 장치(도시 안됨)에 대한 연결부와 교체된다. 필 튜브(634)는 이동가능한 브릿지(558) 베이스(670)의 어퍼처(635)를 통해 연장된다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 이동가능한 브릿지(558)는 베이스(670), 4 개의 측면(671-674) 및 최상부(675)를 포함하는 대체로 직사각형의 구조체이다. 베이스(670)는 복수의 스크루(676)에 의해 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 상부 단부에 고정된다. 최상부(675) 및 적어도 대향되는 측들(672 및 674)은 최상부(675)의 액세스 개구부(678)와 같은 액세스 개구부를 포함한다. 최상부(675)는 이동가능한 플래튼(528)에 연결되도록 되어 있다.
필 튜브(634)의 하부 단부(637)는 보다 상세히 후술되는, 가압 챔버(610)의 내부와 필 튜브(634)의 내부를 연통시키기 위한 볼륨 조정 피스톤(616)의 스루보어(638)에 자리한다. 필 튜브(634)의 상부 단부에 의하여 형성되는 필 포트(636)는 이동가능한 브릿지(558)의 상부 단부(639) 부근에 배치되어, 가압 가스를 가압 공기 챔버(610) 내로 도입시키기 위한 액세스 개구부(678)을 통한 필 튜브(634)로의 접근을 제공한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 캐비티(610)는 롤러 스크루 기구(554)의 스크루 부재(593)와 롤러 스크루 너트(594) 사이에 일정 방향의 편향력을 부과하기에 충분한 양의 가압 가스를 포함한다. 기학 편향 장치(556)에 대해 원하는 기능성을 제공하기 위하여 2 개의 파라미터, 즉 캐비티(610) 내의 압력 및 캐비티(610)의 볼륨 높이가 조정된다. 캐비티(610) 내의 압력은 선형 액추에이터(531)의 연장 스트 로크의 길이에 걸쳐 감소한다. 캐비티(61)의 볼륨은 스트로크의 최상부로부터 바닥까지 압력의 변화가 얼마나 큰지를 결정한다.
기학 편향 장치(556)는 기계 프레스(520)가 알려진 바와 같이 상이한 크기의 가공물들을 처리하기 위해 설정되고 상이한 처리 기능들(커팅, 포밍 등)을 제공할 수 있도록 조정가능하다. 압력 및 볼륨 높이는 기계 프레스(520)의 작동 사이클들 동안 다이(540)가 가공물(526)과 적절히 상호작용할 수 있도록 하는데 필요한 값들로 설정된다.
실시예(531)에서는, 유압식 기구를 사용하여 캐비티(610)의 크기가 조정되지만, 캐비티(610)의 크기는 다른 방식들, 예컨대 복수의 외부가 캐비티(610)의 내부와 선택적으로 연통되는 바이너리 볼륨 장치의 사용을 통한 방식으로 조정될 수 있다.
캐비티(610) 내의 압력은 롤러 스크루 너트 부재(594)가 상향스트로크에 이은 반전 시 스크루 액추에이터의 스크루 나사부의 동일 측에서 스크루 부재(593)와 맞물려 유지되도록 하는 상향력을 발생시켜, 스크루 액추에이터 상의 마모를 최소화시키도록 선택된다. 달리 말해, 롤러 스크루 너트 부재(594)는 도 4에 나타낸 제 2 실시예의 액추에이터(200)와 관련하여 상술된 것과 동일한 방식으로 기학 편향 장치(556)에 의해 발생되는 일정 방향의 편향력으로 인해 당겨져 올라간다. 이는, 스크루 부재(593) 및 롤러 스크루 너트(594)에 적용되는 힘의 저감을 가져와 롤러 스크루 기구(254)의 수명을 연장시킨다. 또한, 이는 스크루 부재(593)의 크기와 드라이브 모터(592)의 크기 및 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장 치(521)의 전체 크기의 축소를 가능하게 한다.
도 14 및 15를 참조하면, 선형 액추에이터(531)는 또한 압력 캐비티 볼륨 조정 장치(598)를 포함한다. 압력 캐비티 볼륨 조정 장치(598)는 이동가능한 볼륨 조정 피스톤(616), 및 유압식 실린더(640)와 상기 유압식 실린더(640)의 내부 벽을 따르는 슬라이딩가능한 움직임을 위해 상기 유압식 실린더(640) 내에 배치되는 유압식 피스톤(642) 형태의 볼륨 조정 액추에이터를 포함한다. 조정 장치(598)는 기학 편향 장치(556)의 구성요소들 및 스크루 부재(593)와 인-라인(in-line)으로 배치된다. 조정 장치(598)는 이동가능한 브릿지(558) 내에 인클로징된다.
도 14 및 15를 참조하면, 유압식 실린더(640)는 바닥 부재(644)에 의해 폐쇄되는 하부 단부(643) 및 최상부 부재(646)에 의해 폐쇄되는 상부 단부(645)를 갖는 관형 부재를 포함한다. 바닥 부재(644)는 어퍼처(648)를 포함하며, 상기 어퍼처를 통해 유압식 피스톤(642)의 로드 단부(650)가 연장된다.
도 15 및 16을 참조하면, 유압식 피스톤(640)은 유압식 실린더(640) 내에 배치되는 피스톤 헤드(652)를 갖는다. 유압식 피스톤(642)의 로드 단부(650)는 각각 유압식 실린더(642)의 바닥 부재(644) 및 이동가능한 브릿지(558)의 베이스(670)에서 정렬된 어퍼처들(648 및 656)를 통해 연장된다. 로드 단부(650)는 피스톤 로드(660)의 확대된 단부 부분(662)을 트래핑하는 칼라(660)(도 15)에 의하여 이동가능한 피스톤(616)에 연결된다. 포스트(664)는 기학 구성요소(596)의 이동가능한 피스톤(616)에 이동가능한 브릿지(558)를 인덱싱한다.
이동가능한 피스톤(616)은 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 내부 벽 을 따르는 슬라이딩가능한 움직임을 위해 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 상부 부분 부근에서 기학 편향 장치(556)의 축선방향으로 이동가능한 실린더(612) 내에 배치된다. 이동가능한 피스톤(616)은 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 상부 단부를 폐쇄하고, 고정 피스톤(614) 및 고정 피스톤(614)과 볼륨 조정 피스톤(616) 사이에서 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)의 내부 표면의 부분과 조합하여 가압 가스를 수용할 수 있는 캐비티(610) 내의 볼륨을 형성한다. 볼륨 조정 피스톤(616)은 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)에 대해 이동가능하다. 이동가능한 피스톤(616)의 축선은 스크루 부재(593)의 축선과 동축으로 연장된다. 축선방향으로 이동가능한 실린더(612)와 피스톤(616)의 연결부를 슬라이딩가능하게 실링하기 위하여, 이동가능한 피스톤(616)의 주변부 상의 환형 홈들에 주변 실들(630)이 배치된다.
작동 부하 및/또는 작동력이 콘디셔닝되거나 또는 액추에이터(531)의 작동 스트로크가 현저하게 변하는 경우, 캐비티(610)의 작업 볼륨을 편리하게 조정하기 위한 추가 기구를 제공하고, 이에 의해 본 발명의 제 5 실시예의 선형 액추에이터(321)의 셋 업 및 사용을 원활히 하기 위하여 [액추에이터(531)가 도 14 및 15에 나타낸 바와 같이 배향되는 경우] 볼륨 조정 피스톤(616)은 축선방향 위 또는 아래로 이동된다.
도 14 및 15[둘 모두 고정 피스톤(614)로부터 동일한 축선방향 거리만큼 이격되어 캐비티(610) 내에 동일한 볼륨을 제공하는 이동가능한 피스톤(616)을 나타내고 있음]의 비교로부터 이해할 수 있듯이, 캐비티 볼륨의 이동가능한 피스 톤(616) 및 최소 액추에이터 길이 조정 장치(598)는, 예를 들어 선형 액추에이터의 스트로크 길이 및/또는 스트로크 방향과 상기 스트로크로부터 초래되는 상기 캐비티(610) 내의 압력 변화 간의 관계 조정; 선형 액추에이터(531)의 축선방향 길이 조정; 상기 캐비티(610) 내의 가압 가스를 위한 최대 및/또는 최소 작동 압력 설정; 및/또는 일정 방향의 편향력의 원하는 최대 또는 최소 크기 설정(이들로 제한되지는 않음)과 같은 액추에이터(531)의 다른 작동 파라미터들을 조정하는데 활용될 수도 있다.
조정 장치(598)의 연장가능한 피스톤(642)이 캐비티(610) 내로 진행할 때 이동가능한 피스톤(616)과 고정 피스톤(614) 간의 축선방향 간격을 일정하게 유지하는 방식으로 롤러 스크루 너트(594)를 진행시키기 위해 모터(592)를 작동시킴으로써, 선형 액추에이터(531)의 완전 수축된 길이는 피스톤(642)이 캐비티(610) 내로 진행되는 거리와 같은 양만큼 증가하는 한편, 동일한 작동 스트로크 및 편향력은 유지한다. 이러한 방식으로, 선형 액추에이터(200)의 길이는 선택적으로 변화되어, 상이한 수직방향 높이들을 갖는 다이 셋트들의 사용을 가능하게하거나 또는 예를 들어 반대 방향으로의 스트로크가 초기 셋업 및 상이한 높이들을 갖는 다이 셋트들과 연관된 셋 업들의 변경을 쉽게 촉진할 수 있도록 한다. 도 14에서, 액추에이터(14)는 도 14에 나타낸 휴지 위치로부터의 하향 스트로크에 사용하기 위해 셋 업되고, 도 15에서 액추에이터(15)는 도 15에 나타낸 휴지 위치로부터의 상향 스트로크에 사용하기 위해 셋업 되며, 캐비티(610)의 볼륨은 액추에이터(531)의 두 셋 업 모두에 있어 실질적으로 동일하다.
도 16을 참조하면, 선형 액추에이터(531)는 스크루 부재(593)를 잡아주기 위한 브레이킹 기구(680)를 포함한다. 브레이크들은 위치를 잡아주고 긴급한 제동에 사용되는 스프링-장전된 기학적-해제(pneumatic-release) 브레이크들인 것이 바람직하다. 브레이크들(680)은 선형 액추에이터(531)의 실시예에서 받침대(562) 내에 배치되지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 장소에 배치될 수 있다. 브레이크들(680)은 실시예(532)에서 스크루 부재(593)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 브레이크 디스크(684)를 맞물어주는 스프링 장전된 캘리퍼들(682)을 포함하는 캘리퍼-타입 브레이크들이다. 상기 캘리퍼들(682)은 드라이브 모터(592)에 의한 회전을 위해 스크루 부재(593)를 기학적으로 해제시키도록 작동된다.
본 발명을 설명하는 문맥(특히 후속 청구범위의 문맥)에서 "일(a and an)" 및 "상기(the)"라는 용어들의 사용 그리고 유사한 언급들은 본 명세서에서 특별한 언급이 없거나 문맥에 의해 명확한 반론이 없는 한 단수 및 복수 모두를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. "포함하는" 및 "갖는"이라는 용어들은 다른 언급이 없는 한 제한 없는 용어(즉, ~을 포함하지만 ~으로 제한되지 않는 것을 의미함)로서 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 값들의 범위에 대한 표현은 다른 언급이 없는 한 상기 범위 내에 속하는 각각의 별개의 값에 대해 개별적으로 언급하는 단순한 전달방법으로서의 역할을 할 뿐이며, 각각의 별개의 값은 그것이 개별적으로 언급된 바와 같이 명세서 내에 포함된다. 본 명세서에서 기술된 모든 방법들은 다른 언급이 없거나 문맥에 의한 명확한 반론이 없는 한 어떠한 적합한 순서로도 수행될 수 있 다. 본 명세서에서 제공되는 여하한의 예시 및 모든 예시들, 또는 예시적 언어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명의 설명을 돕기 위한 것으로, 다른 언급이 없는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하지 않는다. 명세서 내의 언어는 본 발명의 실행에 있어 근본적인 것으로서 언급되지 않는 요소들을 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명을 수행하기 위해 발명인들에게 알려진 최상의 모드를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예들이 기술되었다. 당업자라면 상술된 설명부를 통해 상기 바람직한 실시예들의 변형례들도 실행가능하다는 것을 이해할 것이다. 발명인들은 당업자들이 이러한 변형례들을 적절하게 채용할 것으로 기대하며, 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 언급된 것과는 달리 실행될 수도 있게 의도하였다. 따라서, 본 발명은 출원관련 법에 의하여 허용되는 바와 같이 후속 청구범위에 언급된 주된 사항의 모든 수정례 및 등가적구성물을 포함한다. 또한, 다른 언급이 없거나 문맥에 의한 명확한 반론이 없는 한 모든 가능한 변형례에서의 상술된 요소들의 어떠한 조합도 포괄된다.

Claims (29)

  1. 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 이동 축선을 따라 두 방향의 힘을 가하기 위한 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치(pneumatically biasable mechanical linear actuator apparatus)에 있어서,
    상기 구조체들 중 하나는 상기 이동 축선을 따라 이동가능하며, 상기 선형 액추에이터 장치는,
    상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위하여 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결되는 구동 부재 및 피동 부재; 및
    상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상기 구동 부재 및 상기 피동 부재의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 상기 이동 축선을 따르는 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 간에 일정 방향으로의(unidirectional) 편향력을 적용하기 위하여 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 연결되는 기학 편향 장치(pneumatic biasing arrangement)를 갖는 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 부재 및 상기 피동 부재는 상기 제 1 구조체 및 상기 제 2 구조체에 작동력(operating force)을 적용할 수 있으며, 상기 기학 편향 장치는 상기 제 1 구조체 및 상기 제 2 구조체 상의 상기 작동력의 방향 및 레벨과는 무관하게, 그 리고 서로에 대한 상기 제 1 구조체 및 상기 제 2 구조체의 상대적 위치 또는 움직임과는 무관하게 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 간에 일정 방향의 작동력을 유지시키는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 일정 방향의 편향력을 제어하기 위하여 제어 장치가 상기 기학 편향 장치에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기학 편향 장치는, 상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상호간의(reciprocal) 움직임을 위해 서로 연결되는 제 1 및 제 2 기학 실린더 요소를 포함고, 상기 제 1 및 제 2 실린더 요소는 공동으로 사이에 유체 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티는 가압 유체를 수용하기 위한 볼륨을 형성하고, 상기 제 1 기학 실린더 요소는 상기 이동 축선을 따라 함께 움직이기 위해 상기 구동 부재에 고정식으로 부착되고, 상기 제 2 실린더 요소는 함께 움직이기 위해 상기 피동 부재에 고정식으로 부착되어, 상기 이동 축선을 따르는 일 방향으로의 서로에 대한 상기 피동 부재와 상기 구동 부재의 상대적인 움직임은 상기 캐비티의 볼륨 증가를 야기하고, 상기 이동 축선을 따르는 반대 방향으로의 서로에 대한 상기 피동 부재와 상기 구 동 부재의 움직임은 상기 캐비티의 볼륨 감소를 야기하도록 하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체 캐비티 내의 가압 유체를 수용할 수 있는 상기 볼륨을 수정하기 위하여 상기 유체 캐비티 내에 이동가능하게 배치되는 볼륨 조정 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하기 위한 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 일정 방향의 편향력을 유지하기 위하여 상기 볼륨 내의 가압 가스의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    2 이상의 선형 액추에이터 및 상기 2 이상의 선형 액추에이터들 각각의 볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하기 위한 공통의 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 부재와 상기 피동 부재 및 상기 제 1 및 제 2 실린더 요소 모두는 상기 이동 축선을 따라 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 기학 편향 장치의 볼륨 내에 배치되고, 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 발생시키기에 충분한 양의 가압 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 부재에 대한 구동력의 적용은 상기 피동 부재의 구동력을 발생시키고, 상기 가압 가스의 양은 상기 구동력의 방향 또는 레벨과는 무관하게 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위하여 상기 캐비티 내에 충분한 압력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구조체는 상기 액추에이터에 작동 부하를 적용하고, 상기 캐비티 내의 가압 가스의 양은 상기 액추에이터 상의 작동 부하의 방향 또는 레벨과는 무관하게, 그리고 서로에 대한 상기 제 1 및 제 2 구조체의 상대적인 위치 또는 움직임과는 무관하게 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위해 상기 캐비티 내에 충분한 압력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하기 위한 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 원하는 레벨의 일정 방향의 편향력을 유지시키기 위하여 상기 볼륨 내의 가압 가스의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    2 이상의 선형 액추에이터 및 상기 2 이상의 선형 액추에이터 각각의 볼륨 내의 가압 가스의 양을 제어하기 위한 공통의 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 부재 및 상기 피동 부재 각각은 롤러 스크루 장치의 회전가능한 스크루 부재 및 롤러 너트 부재이고, 상기 스크루는 실질적으로 상기 이동 축선을 형성하는 회전 중심선 및 상기 이동 축선을 따라 서로로부터 축선방향으로 이격된 제 1 축선 단부와 제 2 축선 단부를 가지고, 상기 롤러 스크루 너트 부재는 상기 스크루를 맞물기 위해 회전 내부 부재들을 가지며, 상기 회전 내부 부재들은 비-회전 롤러 스크루 너트 하우징에 작동가능하게 부착되고 상기 하우징 내에 배치되며,
    상기 기학 편향 장치의 제 1 실린더 요소는 상기 이동 축선에 대해 배치되고, 상기 이동 축선을 중심으로 하는 상기 제 1 실린더 요소에 대한 상기 스크루의 회전은 허용하는 한편 상기 제 1 실린더 요소에 대한 스크루의 축선방향 움직임에 대해서는 스크루를 축선방향으로 구속하는 방식으로 상기 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착되는 상기 스크루 부재를 가지며;
    상기 제 1 실린더 요소는 제 1 및 제 2 축선방향 단부를 가지고, 상기 제 1 실린더 요소의 상기 제 1 축선방향 단부는 상기 스크루의 상기 제 1 축선방향 단부에 인접하게 배치되고 상기 제 1 실린더 부재의 상기 제 2 축선방향 단부는 상기 스크루의 제 2 축선방향 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제 1 실린더 부재의 제 2 축선방향 단부는 외측 실린 주변부를 갖는 정지 피스톤(stationary piston)을 형성하기 위하여 폐쇄된 표면으로서 구성되며,
    축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 상기 제 2 실린더 요소는, 이동가 능한 실린더의 벽이 상기 제 1 실린더 부재의 정지 피스톤과 연계하여 캐비티를 형성하고 상기 가압 가스를 수용하기 위해 볼륨을 형성하도록 상기 제 1 실린더 부재 정지 피스톤의 실링 주변부를 실링가능하고 슬라이딩가능하게 맞물어주는 벽을 가지며;
    상기 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는, 상기 제 2 실린더 요소가 상기 제 1 실린더 요소에 대해 축선방향으로는 이동 하지만, 상기 제 1 실린더 요소 또는 상기 이동 축선에 대해 회전되지는 않도록 하는 방식으로 상기 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착되며,
    상기 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는 또한, 제 1 및 제 2 축선 단부를 가지고, 상기 상기 제 1 축선 단부는 상기 제 1 실린더 부재를 오버래핑하고 롤러 스크루 너트가 이동가능한 실린더와 함께 축선방향으로 이동하는 방식으로 고정 부착되는 상기 롤러 스크루를 가지고, 상기 이동가능한 실린더의 제 2 축선 단부는 벽에 의해 폐쇄되며;
    상기 제 1 실린더 요소는 상기 제 1 및 제 2 구조체 중 정지된 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있고, 상기 제 2 실린더 요소는 상기 제 1 및 제 2 구조체 중 이동가능한 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 2 실린더 부재를 상기 이동 축선에 대해 축선방향으로 안내 및 지지하기 위하여, 상기 이동 축선을 따라 상기 제 1 실린더 요소로부터 연장되고 상기 제 2 실린더 부재의 일 부분에 대해 배치되는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 이동 축선을 중심으로 상기 스크루를 회전시키기 위하여 상기 스크루의 제 1 단부에 작동가능하게 부착되는 드라이브 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 스크루가 상기 회전 축선을 중심으로 회전하는 것을 선택적으로 구속하기 위한 브레이크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 이동 축선은 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이에서 실질적으로 수직방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 기학적으로 편향가능한 기계적 선형 액추에이터 장치.
  21. 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이에서 이동 축선을 따르는 두 방향의 힘을 가 하기 위하여 기계적 선형 액추에이터 장치를 기학적으로 편향시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 구조체들 중 1 이상은 상기 이동 축선을 따라 이동가능하고, 상기 장치는 상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위해 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결되는 구동 부재 및 피동 부재를 갖는 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터를 포함하며, 상기 방법은:
    상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상기 구동 요소와 상기 피동 요소의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 상기 이동 축선을 따라 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 적용하기 위하여 선형 액추에이터의 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 기학 편향 장치를 작동가능하게 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 기학 편향 장치를 이용하여, 상기 일정 방향의 편향력을 원하는 값으로 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 구동 부재 및 상기 피동 부재가 상기 제 1 및 제 2 구조체에 작동력을 적용하며, 상기 방법은, 상기 제 1 및 제 2 구조체 상의 상기 작동력의 방향 및 레벨과 무관하게, 그리고 서로에 대한 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체의 상대 적인 위치 또는 움직임과 무관하게, 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에서 일정 방향의 편향력을 유지시키는 방식으로 상기 기학 편향 장치를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 재료 포밍 머신(material forming machine)에 있어서,
    제 1 구조체 및 제 2 구조체 - 상기 구조체들 중 1 이상은 이동 축선을 따라 이동가능함 -; 및
    상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이에서 상기 이동 축선을 따라 두 방향의 힘을 가하기 위하여 상기 제 1 구조체 및 상기 제 2 구조체를 작동가능하게 연결시키는 1 이상의 기학적으로 편향가능한 선형 액추에이터 장치를 포함하며,
    상기 선형 액추에이터는 상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 움직임을 위해 기계적 드라이브 장치에서 서로 연결되는 구동 부재 및 피동 부재를 가지며;
    상기 선형 액추에이터는 상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상기 구동 요소와 상기 피동 요소의 배치 또는 움직임과는 무관하게, 상기 이동 축선을 따라 상기 구동 부재와 상기 피동 부재 사이에 일정 방향의 편향력을 적용하기 위하여 상기 구동 요소와 상기 피동 요소 사이에 작동가능하게 연결되는 기학 편향 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 일정 방향의 편향력을 제어하기 위하여 기학 편향 장치에 작동가능하게 연결되는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 재료 포밍 머신은 프레스이고, 상기 제 1 및 제 2 구조체는 프레스의 정지 베이스 및 이동가능한 플래튼을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구조체는 다이 쿠션 기구의 고정된 요소 및 이동가능한 요소를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 기학 편향 장치는, 상기 이동 축선을 따르는 서로에 대한 상호간의 움직임을 위해 서로에 대해 연결되고, 공동으로 사이에 유체 캐비티를 형성하는 제 1 및 제 2 기학 실린더 요소를 포함하고, 상기 캐비티는 가압 유체를 수용하기 위한 볼륨을 형성하고, 상기 제 1 실린더 요소는 상기 이동 축선을 따라 함께 움직이기 위해 상기 구동 요소에 고정식으로 부착되고, 상기 제 2 실린더 요소는 함께 움직이기 위해 상기 피동 부재에 고정식으로 부착되어, 상기 이동 축선을 따르는 일 방향으로의 서로에 대한 상기 피동 부재와 상기 구동 부재의 상대적인 움직임은 상기 캐비티의 볼륨 증가를 야기하고, 상기 이동 축선을 따르는 반대 방향으로의 서로에 대한 상기 피동 부재와 상기 구동 부재의 움직임은 상기 캐비티의 볼륨 감소를 야기하도록 하는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 구동 부재 및 상기 피동 부재 각각은 롤러 스크루 장치의 회전가능한 스크루 부재 및 롤러 너트 부재이고, 상기 스크루는 실질적으로 상기 이동 축선을 형성하는 회전 중심선 및 상기 이동 축선을 따라 서로로부터 축선방향으로 이격된 제 1 축선 단부와 제 2 축선 단부를 가지고, 상기 롤러 스크루 너트 부재는 상기 스크루를 맞물기 위해 회전 내부 부재들을 가지며, 상기 회전 내부 부재들은 비-회전 롤러 스크루 너트 하우징에 작동가능하게 부착되고 상기 하우징 내에 배치되며,
    상기 기학 편향 장치의 제 1 실린더 요소는 상기 이동 축선에 대해 배치되고, 상기 이동 축선을 중심으로 하는 상기 제 1 실린더 요소에 대한 상기 스크루의 회전은 허용하는 한편 상기 제 1 실린더 요소에 대한 스크루의 축선방향 움직임에 대해서는 스크루를 축선방향으로 구속하는 방식으로 상기 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착되는 상기 스크루 부재를 가지며;
    상기 제 1 실린더 요소는 제 1 및 제 2 축선방향 단부를 가지고, 상기 제 1 실린더 요소의 상기 제 1 축선방향 단부는 상기 스크루의 상기 제 1 축선방향 단부에 인접하게 배치되고 상기 제 1 실린더 부재의 상기 제 2 축선방향 단부는 상기 스크루의 제 2 축선방향 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제 1 실린더 부재의 제 2 축선방향 단부는 외측 실린 주변부를 갖는 정지 피스톤(stationary piston)을 형성 하기 위하여 폐쇄된 표면으로서 구성되며,
    축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 상기 제 2 실린더 요소는, 이동가능한 실린더의 벽이 상기 제 1 실린더 부재의 정지 피스톤과 연계하여 캐비티를 형성하고 상기 가압 가스를 수용하기 위해 볼륨을 형성하도록 상기 제 1 실린더 부재 정지 피스톤의 실링 주변부를 실링가능하고 슬라이딩가능하게 맞물어주는 벽을 가지며;
    상기 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는, 상기 제 2 실린더 요소가 상기 제 1 실린더 요소에 대해 축선방향으로는 이동 하지만, 상기 제 1 실린더 요소 또는 상기 이동 축선에 대해 회전되지는 않도록 하는 방식으로 상기 제 1 실린더 요소에 작동가능하게 부착되며,
    상기 축선방향으로 이동가능한 실린더 형태의 제 2 실린더 요소는 또한, 제 1 및 제 2 축선 단부를 가지고, 상기 상기 제 1 축선 단부는 상기 제 1 실린더 부재를 오버래핑하고 롤러 스크루 너트가 이동가능한 실린더와 함께 축선방향으로 이동하는 방식으로 고정 부착되는 상기 롤러 스크루를 가지고, 상기 이동가능한 실린더의 제 2 축선 단부는 벽에 의해 폐쇄되며;
    상기 제 1 실린더 요소는 상기 제 1 및 제 2 구조체 중 정지된 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있고, 상기 제 2 실린더 요소는 상기 제 1 및 제 2 구조체 중 이동가능한 구조체에 대해 작동가능하게 지탱되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 재료 포밍 머신.
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