KR20130100750A - 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터 - Google Patents

초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터 Download PDF

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Abstract

초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터(10)는 가스 격납(gas containment)을 위한 튜브형 재킷(11)을 포함하며, 이 재킷은 일단부에서는 가스 충전 밸브(13)가 제공된 바닥부(12)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되고, 타단부에서는 헤드부(14)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 이 헤드부에는 피스톤(16)을 갖는 스템(stem)(15)의 통과를 위한 구멍이 제공되어 있으며, 재킷, 바닥부 및 피스톤은 가스 압축 및 팽창 챔버(17)를 형성한다. 헤드부(14)는 환형 몸체(18)를 포함하며, 상기 환형 몸체는 재킷(11) 내부에 고정되고, 동적 실링 수단(21)이 중간삽입된, 스템(15)의 통과를 위한 중앙 구멍(19)을 포함하며, 정적 실링 수단(22)이 환형 몸체(18)와 재킷(11) 사이에 중간삽입되어 있으며, 액추에이터(10)가 연결된 프레스의 슬라이더(S)의 하강 움직임을 제어하기 위한 요소(20)가 제공되고, 상기 환형 몸체 또는 상기 재킷으로부터 돌출하며, 제어 요소(20)는 전반적으로 동적 실링 수단 및 정적 실링 수단을 파손시키거나 변형시키거나 또는 전체적으로 불활성화시키도록, 선택적으로 이동하거나 파손되거나 또는 변형하도록 사전 설정된다.

Description

초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터{GAS CYLINDER ACTUATOR WITH OVERTRAVEL SAFETY DEVICE}
본 발명은 초과이동 안정 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터에 관한 것이다.
가스 실린더 액추에이터는 가스 격납(gas containment)을 위한 튜브형 재킷을 포함하며, 이 재킷은 일단부에서는 가스 충전 밸브가 제공된 바닥부에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되고, 타단부에서는 헤드부에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 이 헤드부에는 재킷 내부에서 병진 운동하는 피스톤을 갖는 스템(stem)의 통과를 위한 구멍이 제공되어 있으며, 재킷, 바닥부 및 헤드부는 피스톤을 위한 행정 격실(stroke compartment)을 형성하는 한편, 피스톤은 재킷 및 바닥부와 함께 가스의 압축 및 팽창을 위한 챔버를 형성한다.
이들 가스 실린더 액추에이터는 반드시 그러한 것은 아니지만 통상적으로 다이(die), 몰딩 프레스 등과 같은 장치용으로 이용되며, 이들은 높은 내부 압력 또는 프레스 또는 다이의 관련된 부분과의 충격의 상황에 놓이게 될 수 있으며, 이로써 손상을 입게 될 수 있다. 이러한 손상은 가스 실린더 액추에이터를 사용할 수 없게 만들 수 있어서, 이들이 작동하도록 위치되는 기기 또는 시스템의 교체 및 중지를 요구할 뿐만 아니라 제어되지 않은 압력 증가로 인한 폭발의 경우와 같이 그 부근에 있는 조작자에게 해를 입힐 수도 있다.
이러한 손상을 주로 야기하는 이유 중의 하나는, 소위 피스톤의 초과이동으로 지칭되는 것, 즉 그 특정 가스 실린더 액추에이터에 대한 구성상의 관점에서 허용된 것보다 더 길게 이루어지는 피스톤을 갖는 스템의 퇴각 행정(retracting stroke)이다.
이러한 초과이동은 예컨대 액추에이터의 스템에 미치는 부하의 예상치 않은 증가에 의해 야기될 수 있으며, 이것은 스템을 예상하지 않은 길이 이상으로 액추에이터의 몸체 내로 퇴각하게 하여, 대체적으로 액추에이터의 구조에 대해서는 지속 불가능할 수 있는 액추에이터의 내부 과부하를 초래한다.
그러므로, 액추에이터는 액추에이터를 구성하는 부분들 간의 연결 지점에서 벌어지거나 파손될 수 있으며, 또는 액추에이터의 실링 요소가 고장을 일으킬 수 있으며, 이러한 경우 모두에서 예기치 않고, 원하지 않으며, 위험한 가스 누출이 발생할 수 있다.
이러한 위험한 초과이동 상황의 발생을 방지하기 위해, 초과이동의 경우에 가압된 가스의 제어되고 안전한 탈출을 위해 설계된 안전 장치를 포함하는 가스 실린더 액추에이터가 고안되었다.
예컨대, 우선권 주장 일자가 1998년 5월 22이고 Orflam Industries에게 허여된 유럽 특허 EP0959263B1은, 압축 가능 유체를 포함하고 있는 압축 챔버와, 압축된 유체의 힘에 응답하여 이 압축 챔버 내에서 압축 가능 유체를 압축하기 위한 제1 방향과 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 이동될 수 있는 피스톤을 포함하는, 압축 가능 유체를 갖는 장치를 개시 및 청구하고 있으며, 이 장치는 사전 설정된 정상적인 이동을 초과하는 우발적인 이동을 수행하는 경우에는 피스톤에 의해 때려지게 되도록 배치된 안전 요소를 포함하며, 이 안전 요소는 피스톤에 의해 때려질 때에 압축 챔버의 배출을 야기하도록 사전 설정되어 있다.
가스 실린더 액추에이터를 위한 안전 장치는 본 출원의 출원인인 Special Springs s.r.l. 을 출원인으로 하여 2007년 11월 13일자로 출원된 이탈리아 특허 출원 PD 2007 A 378에 개시 및 청구되어 있다.
이 안전 장치는, 가스 실린더 액추에이터의 바닥부 또는 재킷과 관련되어, 가스 실린더 액추에이터의 압축 및 팽창 챔버 내부에서 압축된 가스에 의해 발생된 압력을 받게 되는 파손 가능한 파티션을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 파손 가능한 파티션은, 피스톤이 사전에 정해진 이동을 초과하는 이동(즉, 초과이동)을 행하기 전에, 피스톤의 하강 동안 피스톤의 부분에 영향을 주는 길이 이상으로 압축 및 팽창 챔버에서 연장하는 길이 방향 연장 요소와 관련되며, 이 길이 방향 연장 요소는, 이 길이 방향 연장 요소에 미치는 피스톤의 사전 설정된 추력(thrust)의 존재 시에, 이 길이 방향 연장 요소가 상기한 파손 가능한 파티션을 파손시키도록 이동할 수 있게 하여 가스를 위한 외측 방향 탈출 경로를 개방하도록 구성된 연성의 지지 수단에 의해 지지된다.
상기한 가스 실린더 액추에이터용 안전 시스템 모두는 효율적이기는 하지만 다음과 같은 문제점을 갖는다.
첫 번째 문제점은 이들 기술적 해법이 가압된 가스의 제어된 탈출을 허용하도록 설계된 부분의 파손을 제공한다는 사실에 관련된다.
따라서, 상기한 가스 실린더 액추에이터의 완전한 기능을 복원하기 위해서는, 이러한 부분을 교체할 필요가 있어, 결과적으로 인력 및 여분의 부품을 필요로 하게 된다.
또 다른 단점은, 파손을 위해 사전 설정된 상기한 부분이 사전 설정된 스트레스에서 정확하게 파손되는 것이 필수적이므로, 이러한 부분의 설치가 극히 정밀하게 이루어져야 한다는 점이다.
그렇지 않은 경우, 파손을 위해 사전 설정된 부분이 설계 부하의 존재 시에 파손되지 않거나, 또는 설계값보다 낮은 부하에서 파손되면, 가스 실린더 액추에이터가 안전하게 되지 않을 것이다.
더욱이, 전술한 공지의 가스 실린더 액추에이터에서는, 초과이동의 경우에 파손되도록 설계된 부분이 가스 실린더 액추에이터 내부에 배치되며, 그에 따라 이들의 파손을 즉각적으로 시각적으로 검지할 수 없다.
본 발명의 해결과제는 공지된 타입의 가스 실린더 액추에이터 및 안정 장치에서 밝혀진 단점을 해소할 수 있는 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공하는 것이다.
이 해결과제 내에서, 본 발명의 목적은 초과이동이 발생하면 리셋하기가 매우 간편한 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 안전 장치의 작동을 상기 가스 실린더 액추에이터의 외부로부터도 용이하게 확인할 수 있는 가스 실린더 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공지의 가스 실린더 액추에이터보다 효율적이고 안전한 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조적으로 간략하고 사용이 용이하며 공지의 시스템 및 기술로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 비용으로 제조할 수 있는 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공하는 것이다.
이후에 더욱 명백하게 될 상기한 해결과제와 목적 및 기타 목적은, 초과이동 안전 장치(overtravel safety device)를 갖는 가스 실린더 액추에이터로서, 가스 격납(gas containment)을 위한 튜브형 재킷을 포함하며, 상기 재킷은 일단부에서는 가스 충전 밸브가 제공된 바닥부에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되고, 타단부에서는 피스톤을 갖는 스템의 통과를 위한 구멍이 제공되어 있는 헤드부에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 상기 재킷, 상기 바닥부 및 상기 피스톤이 가스 압축 및 팽창 챔버를 형성하며, 상기 헤드부는 환형 몸체를 포함하며, 상기 환형 몸체는 상기 재킷에 대해 내부에 고정되고, 동적 실링 수단이 중간삽입된, 상기 스템의 통과를 위한 중앙 구멍을 포함하며, 상기 환형 몸체와 상기 재킷 사이에는 정적 실링 수단이 중간삽입되며, 상기 액추에이터가 연결된 프레스의 슬라이더의 하강 움직임을 제어하기 위한 제어 요소가 제공되고, 상기 제어 요소는 상기 환형 몸체 또는 상기 재킷으로부터 돌출하며, 상기 제어 요소는, 상기 동적 실링 수단 및 상기 정적 실링 수단을 파손시키거나 변형시키거나 또는 전체적으로 불활성화시키도록, 선택적으로 이동하거나 파손되거나 또는 변형하도록 사전 설정되는, 가스 실린더 액추에이터에 의해 달성된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 첨부 도면에 비제한적 예로서 예시된 본 발명에 따른 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터의 배타적이지 않은 7개의 바람직한 실시예에 대한 설명으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 상세도이다.
도 3은 초과이동 상황에서의 도 1 및 도 2의 액추에이터를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 부분 상세도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 일부 부품의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 7은 도 6의 부분 상세도이다.
도 8은 초과이동 상황에서의 도 7과 동일한 부분의 상세도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 일부분의 단면도이다.
도 10은 도 9의 상세도이다.
도 11은 초과이동 상황에서의 도 10에서와 동일한 부분의 상세도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 상세도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 14는 도 13의 부분 상세도이다.
도 15는 초과이동 상황에서의 도 14와 동일한 부분의 상세도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 17은 도 16의 부분 상세도이다.
도 18은 초과이동 상황에서의 도 16의 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 19는 도 18의 부분 상세도이다.
도 20은 상이한 중요 상황에서의 도 16의 가스 실린더 액추에이터를 도시하는 도면이다.
도 21은 도 20의 부분 상세도이다.
도 22는 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 부분 단면 투시도이다.
도 23은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도이다.
도 24 및 도 25는 각각 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 단면도와 투시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 초과이동 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터의 제1 실시예가 도 1 내지 도 5에 도면부호 10으로 나타내어져 있다.
가스 실린더 액추에이터(10)는 가스 격납(gas containment)을 위한 튜브형 재킷(11)을 포함하며, 이 재킷은 일단부에서는 가스 충전 밸브(13)가 제공된 바닥부(12)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되고, 타단부에서는 헤드부(14)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 이 헤드부에는 피스톤(16)을 갖는 스템(stem)(15)이 통과하기 위한 구멍이 제공되어 있다.
재킷(11), 바닥부(12) 및 피스톤(16)은 가스의 압축 및 팽창을 위한 챔버(17)를 형성한다.
헤드부(14)는 환형 몸체(18)를 포함하고, 이 환형 몸체(18)는 재킷(11)의 내부에 고정되고, 보다 상세하게 후술되는 동적 실링 수단(21)이 중간삽입(interposition)되는, 스템(15)이 통과하기 위한 중앙 구멍(19)을 갖는다.
역시 보다 상세하게 후술되는 정적 실링 수단(22)이 환형 몸체(18)와 재킷(11) 사이에 중간삽입되어 있다.
가스 실린더 액추에이터(10)가 연결되는 프레스의 슬라이더(S)의 하강 움직임을 제어하기 위한 요소(20)가 환형 몸체(18)로부터 돌출하고 있다.
제어 요소(20)는 정적 실링 수단(22)을 유효하지 않은 것으로 하기 위해 슬라이더(S)의 추력(thrust) 하에서 가스 실린더 액추에이터(10)의 내부 쪽으로 이동하도록 설계된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(10)에서, 동적 실링 수단(21)은 예컨대 스템 스크래핑 링(stem scraping ring)(23), 개스킷(25) 및 스템 가이딩 밴드(stem guiding band)(24)에 의해 구성되며, 이들의 각각은 대응하는 환형 슬롯(26, 27, 28) 내에 수용된다.
정적 실링 수단(22)은 본 발명의 비제한적 예로서 환형의 정적 개스킷(29)에 의해 구성된다.
정적 개스킷(29)은 대응하는 환형 슬롯(30)에 배치된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(10)에서, 제어 요소(20)는 막대에 의해 구성되며, 이 막대는 원뿔형 선단부(conical tip) 또는 부분적으로 원뿔형의 선단부를 가지며, 스템(15)의 축방향으로 돌출하도록 환형 몸체(18)와 재킷(11) 사이에 형성되는 상보적인 형상의 시트(31)에 배치된다.
시트(31)는 정적 개스킷(29)을 위한 슬롯(30)에 인접하여 가스 실린더 액추에이터(10)의 주축(main axis)의 방향으로 연장한다.
시트(31)와 슬롯(30)은, 제어 요소(20)가 도 3 및 도 4에 예로서 도시된 바와 같이 슬라이더(S)의 부적절한 하강에 의해 아래쪽으로 푸시되는 때에, 제어 요소(20)의 선단부(33)에 의해 관통되도록 설계된 경량화된 파티션(lightened partition)(32)에 의해 분리된다.
도 4의 세부 구성은, 선단부(33)가 파티션(32)을 꿰뚫어, 이 파티션이 정적 개스킷(29)에 비스듬하게 푸시되는 것을 명확하게 도시하고 있다.
그러므로, 정적 개스킷(29)은 자신의 정확한 정적 실링 위치로부터 푸시되거나 또는 손상되어, 챔버(17) 내의 과압력 시에 가스를 위한 탈출 경로를 발생한다.
제1 실시예의 변형예에서는, 경량화된 파티션(32)이 제공되지 않고, 선단부(33)가 정적 개스킷(29)에 직접 작용한다.
이 변형예는 도 24 및 도 25에 도시되어 있다.
도 5에서, 제어 요소(20)는 제어 요소(20)의 하강 움직임 동안 정적 개스킷(29)의 슬롯(30)과 결합하도록 설계된 2개의 측방 돌기(34, 35)를 가지며, 이 측방 돌기(34, 35)는, 슬롯(30) 내부에 있게 된 후에는, 가압된 가스의 추력을 받게 되는 제어 요소(20)의 상방향 복귀를 방지한다.
복귀의 방지는 챔버(17)로부터 가스의 중단되지 않는 배출을 허용한다.
환형 몸체(18)는 추출-방지 금속 링(40)을 통해 재킷(11)에 결합된다.
도 6 내지 도 8은 전반적으로 도면부호 110이 부여되어 있는 본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터의 제2 실시예를 도시하고 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(110)에서, 동적 실링 수단(121)은 예컨대 스템 스크래퍼 링(stem scraper ring)(123), 개스킷(125) 및 스템 가이딩 밴드(124)에 의해 구성되며, 이들의 각각은 대응하는 환형 슬롯(126, 127, 128) 내에 수용된다.
정적 실링 수단(122)은 본 발명의 비제한적 예로서 탄성 링(129)에 의해 구성되며, 이 탄성 링이 대응하는 환형 슬롯(130) 내에 배치된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(110)에서, 제어 요소(120)는 슬라이더(S) 쪽으로 향하고 있는 재킷(111)의 전면(face)(141) 상으로 나사 체결되는 플러그로 구성되며, 제어 요소(120)는, 재킷(111)에 형성되고 챔버(117)를 외부에 연결하는 안전 배출 구멍(142)을 차단한다.
제어 요소(120)는 플러그의 주축의 방향으로 연장하는 캐비티(143)를 갖는다.
캐비티(143)는 실질적으로 플러그의 헤드(145)에서 종료하는 데드 홀(dead hole)로 구성된다.
제어 요소(120)는, 재킷(111) 상에 설치된 후에는, 그 위에 있는 슬라이더(S) 쪽으로 연장한다.
제어 요소(120)가 재킷(111)으로부터 돌출하는 높이 H는, 슬라이더(S)가 설계 한계를 넘어서는 챔버(117) 내로의 피스톤 스템(115)의 퇴각(retraction)을 야기하기 전에, 하강 움직임 시의 슬라이더(S)에 실제로 영향을 주도록 설정된다.
캐비티(143)는 하강하는 슬라이더(S)에 의해 때려지게 될 때에 제어 요소(120)의 파손을 용이하게 하기 위한 용도를 갖는 동시에, 도 8에 도시된 바와 같이 이러한 파손이 안전 배출 구멍(142)을 외부에 연결하게 하는 용도를 갖는다.
배출 요소(120)는 당연히 챔버(117) 내에 존재하는 가스의 압력을 견뎌내도록 설계된다.
도 9 내지 도 12는 도면부호 210으로 표시되어 있는 본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터의 제3 실시예를 도시하고 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(210)에서, 동적 실링 수단(221)은 예컨대 스템 스크래퍼 링(223), 개스킷(225) 및 스템 가이딩 밴드(224)로 구성되며, 이들의 각각은 대응하는 환형 슬롯(226, 227, 228)에 수용된다.
정적 실링 수단(222)은 본 발명의 비제한적 예로서 대응하는 환형 슬롯(230)에 배치된 탄성 링(229)에 의해 구성된다.
본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터(210)의 제3 실시예에서, 제어 요소(220)는, 가스 실린더 액추에이터(210)의 피스톤 스템(215)과 헤드부(214)의 환형 몸체(218) 사이에 중간삽입된 성형 부싱(shaped bushing)으로 구성된다.
성형 부싱은 위에 위치하는 슬라이더(S)를 향하여 가스 실린더 액추에이터(210)의 주축의 방향으로 돌출하는 말단부(250)를 가져, 슬라이더(S)의 과도한 하강 움직임이 제어될 것이다.
제어 요소(220)는 환형 몸체(218)와 피스톤 스템(215) 사이에서 가스 실린더 액추에이터(210)의 내부 쪽으로 자유롭게 슬라이드하게 되어 있다.
제어 요소(220)는 실링 링(252)의 거치 및 압박을 위한 제1 숄더(251)를 가지며, 이 실링 링(252)은 제1 숄더(251)와 환형 몸체(218) 상에 형성된 반대쪽의 제2 숄더(253) 사이에서 프레스된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 슬라이더(S)가 제어 요소(220)를 가스 실린더 액추에이터(210)의 내부 쪽으로 푸시할 때, 제1 숄더(251)는 아래쪽으로 이동하고, 실링 링(252)은 2개의 숄더, 즉 제1 숄더(251)와 제2 숄더(253) 사이에서 더 이상 압박되지 않게 되며, 그 결과 챔버(217) 내부의 과압력의 가스가 환형 몸체(218)와 제어 요소(220) 사이의 탈출 경로를 찾을 수 있다.
실링 링(252)은 예컨대 가황 고무(vulcanized rubber)로 구성된다.
제어 요소(220)는 금속재로 구성되거나 또는 대안으로서 강성의 플라스틱 재료로 구성된다.
본 구성예에서, 동적 실링 수단(221)을 위한 환형 슬롯(226, 227, 228)은 제어 요소(220)를 형성하는 성형 부싱 상에 제공되어 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 변형예를 예로서 도시하고 있으며, 이 변형예의 가스 실린더 액추에이터는 도면부호 310으로 나타내어져 있다.
이 변형예에서, 제어 요소(320)는 동적 시일을 피스톤 스템(315)에 적용하기에 적합한 비금속성 재료로 이루어지는 성형 부싱에 의해 구성된다.
제어 요소(320)는 예컨대 적합한 가압된(energized) 강성의 플라스틱 재료로 이루어진다.
따라서, 전술한 본 발명의 실시예에서와 같은 스템 스크래퍼 링, 개스킷 및 스템 가이딩 링이 제공되지 않는다.
도 13 내지 도 15는 도면부호 410으로 표시된 본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터의 제4 실시예를 도시하고 있다.
가스 실린더 액추에이터(410)에서, 환형 몸체(418)는 외면적으로 구면대(spherical segment)와 같은 형상으로 되는 환형 진동체(annular oscillating body)(460)를 수용하기 위한 형상으로 되는 제1 상위부(418a) 및 제2 하위부(418b)를 포함한다.
환형 진동체(460)의 상부 에지(461)의 적어도 한 점이 제어 요소(420)와 접촉하게 되며, 이 제어 요소는 슬라이더(S)의 부적절한 하강의 경우에 슬라이더(S)에 영향을 주기 위해 헤드부(414)로부터 각을 이루며 돌출하도록 윤곽이 형성되어 있다.
환형 진동체(460)의 내측 표면(462)은 가스 실린더 액추에이터의 주축 쪽으로 볼록한 활 모양의 횡단면을 갖는다.
정적 실링 수단(422)은 2개의 실링 링, 즉 외측의 제1 실링 링(464)과 내측의 제2 실링 링(465)으로 구성되며, 제1 실링 링은 정상적인 경우에는 재킷(411)의 내측 표면과 접촉하고, 제2 실링 링은 정상적인 경우에는 환형 몸체(418)의 제2 하위부(418b)의 내측부(466)의 외측 표면과 접촉하고 있다.
슬라이더(S)의 초과이동 하강은 제어 요소(420)의 압박을 야기하여, 제한된 영역에서 환형 진동체(460)를 푸시하며, 도 15에 도시된 바와 같이, 진동체가 그 외측 표면과 내측 표면의 기하학적 형상으로 인해 기울어지게 되어, 외측의 정적 실링 링(464)과 내측의 정적 실링 링(465)의 실링 효과가 제거된다.
제어 요소(420)는 고밀도 폴리우레탄으로 구성되며, 슬라이더(S)에 의해 압박될 때에는, 변형되고, 피스톤 스템(415)과 환형 몸체(418)의 상위부(418a) 및 하위부(418b) 사이에 제공되는 간극에 진입하게 된다.
정적 실링 링(464, 465)의 결합해제(disengagement)는 과압력에서의 가스의 유출 및 가스 실린더 액추에이터(410)의 보호를 야기한다.
도 16 내지 도 21은 도면부호 510으로 표시된 본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터의 제5 실시예를 도시하는 도면이다.
초과이동 안정 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터(510)는 가스 격납을 위한 튜브형 재킷(511)을 포함하며, 이 재킷은 한쪽 끝에서는 가스 충전 밸브(513)가 제공된 바닥부(512)에 의해 그리고 반대쪽 끝에서는 피스톤(516)과 함께 스템(515)의 통과를 위한 구멍이 제공되어 있는 헤드부(514)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 재킷, 바닥부 및 피스톤이 가스의 압축 및 팽창 챔버(517)를 형성한다.
가스 실린더 액추에이터(510)의 특징은, 정적 실링 수단이 바닥부(512)와 이 바닥부(512)를 둘러싸고 있는 재킷(511)의 내측 표면(570) 사이에 위치되어 있다는 점이다.
이러한 정적 실링 수단은 바닥부(512)에 대해 그 주변에 형성된 대응하는 환형 슬롯(572)에 수용되는 실링 링(571)에 의해 구성된다.
바닥부(512)를 재킷(511)의 하부에 고정하는 것은 잠금 링(573)을 통해 제공되며, 이 잠금 링은 재킷(511)의 내측 표면에 제공된 제1 슬롯(574)에 부분적으로 삽입되고, 바닥부(512)의 외측에 제공된 대응하는 숄더(575)에 기대어 부분적으로 거치되며, 이 추출 방지 숄더(575)는 가스 실린더 액추에이터가 탑재되고 그에 따라 작동하고 있을 때에 재킷(511) 내부에 바닥부(512)를 유지하도록 구성된다.
숄더(575)에 근접한, 축방향에서의 잠금 링(573)의 반대쪽에는, 숄더(575)를 파손시킬 수 있도록 구성된 경량화된 슬롯(577)이 위치한다.
비충돌 접촉(resting contact) 상태에 있는 재킷(511)의 하부 에지(580)는 감소된 횡단면을 가지며, 이로써 슬라이더(S)에 의해 부하를 받게 되는 경우 제어된 방식으로 변형될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(510)에서, 제어 요소(520)는 재킷(511) 자체가 된다.
슬라이더(S)가 하강 이동을 초과한 때에, 슬라이더는 재킷(511)을 때리게 되어, 재킷이 비충돌 접촉 상태에 있는 하부 에지(580)의 압축에 의해 탄성적으로 변형되지만, 바닥부(512)는 자신의 원래 위치를 유지한다.
하부 에지(580)의 압축에 의한 변형은 바닥부(512)에 대한 재킷(511)의 움직임 및 그에 따라 내측 표면(570)의 움직임을 수반한다.
이 움직임은 도 19에 도시된 바와 같이 재킷(511)의 내측 표면(570)으로부터의 실링 링(571)의 적어도 부분적인 분리를 야기하며, 그 결과 가스 실린더 액추에이터(510) 내부의 과압력 시에 가스를 위한 탈출 경로가 발생된다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터(510)는, 제어되지 않은 복귀 상황(uncontrolled return situation)으로 지칭되는 것의 경우에, 즉 스템이 비정상적으로 위쪽으로 푸시되는 경우에, 추가의 안전 시스템을 갖는다.
스템(515)의 피스톤(516)의 숄더가 과도하게 빠른 상승 움직임으로 인해 재킷(511) 내부의 대응하는 추출 방지 맞닿음부(extraction-preventing abutment)(590)를 때리면, 이것은 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 잠금 링(573)을 유지하기 위한 숄더(575)의 파괴를 야기하여, 바닥부(512)에 대한 재킷(511)의 후속 리프팅, 재킷(511)의 내측 표면(570)으로부터의 실링 링(571)의 적어도 부분적인 분리, 및 가스 실린더 액추에이터(510) 내부의 과압력 가스를 위한 탈출 경로의 후속 발생이 이루어질 것이다.
도 22는 도면부호 610으로 나타낸 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터의 부분 단면 투시도이다.
제6 실시예에서, 제어 요소(620)는 스템(615)의 축방향으로 돌출하도록 환형 몸체(618)와 재킷(611) 사이에 형성되는 상보적 형상의 시트에 배치된 첨단 막대(pointed rod)에 의해 구성된다.
상기한 시트는 정적 개스킷(629)을 위한 슬롯(630)에 인접하여 가스 실린더 액추에이터(610)의 주축의 방향으로 연장한다.
시트와 슬롯(630)은 경량화된 파티션(632)에 의해 분리되며, 이 파티션은 제어 요소(620)가 슬라이더(S)의 부적절한 하강에 의해 아래쪽으로 푸시될 때에 제어 요소(620)의 첨단부에 의해 뚫어지게 되도록 설계된다.
이 실시예에서, 개스킷(629) 아래, 경량화된 파티션(632)에, 그리고 개스킷(629)에 대한 파티션의 반대측 상에는, 환형 몸체(618)에 슬롯(630)의 개구부(690)가 있으며, 이 개구부는 아래쪽으로 향하고 있고, 제어 요소(620)의 조작을 받게 되는 때에는 개스킷(629)의 결합해제(disengagement)를 가속화하고 증폭시키도록 구성된다.
제어 요소(620)의 하강 이동 시에 제어 요소(620)에 의해 아래쪽으로 푸시되는 개스킷(629)은 실제로 변형되고, 그 일부분 중의 하나와 함께 개구부(690)에 진입하게 되어, 개구부(690)가 없는 경우보다 더 많이 변형되므로, 가압된 가스를 위한 더 큰 탈출 경로를 생성한다.
도 23은 도면부호 710으로 나타낸 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 실린더 액추에이터를 도시하고 있다.
이 실시예에서, 가스 실린더 액추에이터가 작동하고 있을 때에 개스킷(729)이 프레스되는 재킷(711)의 내측 표면 밴드(internal surface band)(791) 아래에는, 예컨대 홈(groove)과 같은 음각 둘레부(perimetric low-relief)(792)가 존재한다.
음각 둘레부(792)는, 제어 요소(720)가 작동 상태로 되어 개스킷(729)을 아래쪽으로 푸시할 때, 내측 표면(791)으로부터 개스킷(729)의 분리를 용이하게 한다.
실제로, 본 발명은 의도한 해결 과제 및 목적을 달성하는 것으로 판명되었다.
구체적으로, 본 발명은, 초과이동이 발생하는 경우에는 리셋하기가 간편하거나, 제어 요소가 온전한 상태인 경우에는 제어 요소에 의해 망가진 개스킷을 교체하는 것으로 충분하거나, 또는 제어 요소가 영구적으로 변형되거나 파손된 경우에는 제어 요소를 교체하는 것으로 충분하며, 이러한 작업이 어떠한 경우에도 신속하고 저렴하게 이루어지는, 초과이동 안정 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공한다.
더욱이, 본 발명은, 예컨대 전술한 제1 실시예의 경우에서와 같이, 제어 요소(20)가 측방 돌기(34, 35)를 갖고, 이들 돌기가 슬롯(30)에 있게 된 후에는 가압된 가스의 추력을 받게 되는 제어 요소(20)의 위쪽으로의 복귀를 방지하고, 그에 따라 제어 요소(20)가 재킷(11) 내로 푸시된 후에는, 재킷으로부터 빠지지 않게 되어, 시야에서 보이지 않게 되고, 초과이동이 발생하였다는 분명한 시각적 표시를 제공하므로, 안전 장치의 작동을 가스 실린더 액추에이터의 외측에서 용이하게 확인할 수 있는 가스 실린더 액추에이터를 제공한다.
더욱이, 본 발명에 따른 가스 실린더 액추에이터에서, 가스 실린더 액추에이터(10)가 적용되는 관련 프레스, 관련 몰드 또는 기타 장치가 액추에이터 자체를 때리게 되어, 가스 실린더 액추에이터 내에서의 파손이 피스톤 스템의 방출(ejection)을 허용하도록 하면, 피스톤 스템은, 이러한 파손이 발생한 때에는, 과압력 상태의 가스가 그 동안 실링 수단의 타이트니스(tightness)의 개입 결여에 의해 발생된 탈출 경로를 통해 빠져나갔기 때문에, 가스의 비교적 약한 추력을 받게 될 것이다.
더욱이, 본 발명은 공지의 가스 실린더 액추에이터보다 효율적이고 안전한 안전 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공한다.
마지막으로 중요한 것은, 본 발명은 구조적으로 간략하고 사용이 용이하며 공지의 시스템 및 기술로 제조될 수 있고 또한 낮은 비용으로 제조될 수 있는 초과이동 안정 장치를 갖는 가스 실린더 액추에이터를 제공한다.
이와 같이 구상된 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 내에 있는 다수의 수정 및 변형이 이루어질 수 있으며, 세부 구성요소 모두가 기술적으로 동등한 다른 요소로 대체될 수도 있다.
실제로, 사용된 재료, 대표적인 형상 및 치수는 본 기술 분야에서의 조건 및 상황에 따라 어떠한 것으로도 될 수 있다.

Claims (13)

  1. 초과이동 안전 장치(overtravel safety device)를 갖는 가스 실린더 액추에이터(10; 210; 610; 710)로서, 가스 격납(gas containment)을 위한 튜브형 재킷(11; 111; 411; 511; 611; 711)을 포함하며, 상기 재킷은 일단부에서는 가스 충전 밸브(13)가 제공된 바닥부(12; 512)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되고, 타단부에서는 피스톤(16)을 갖는 스템(15; 115; 615)의 통과를 위한 구멍이 제공되어 있는 헤드부(14; 214; 414)에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄되어 있으며, 상기 재킷, 상기 바닥부 및 상기 피스톤이 가스 압축 및 팽창 챔버(17; 117)를 형성하며, 상기 헤드부(14; 114; 214; 414)는 환형 몸체(18; 218; 418; 618)를 포함하며, 상기 환형 몸체는 상기 재킷(11; 111; 411; 511; 611; 711)에 대해 내부에 고정되고, 동적 실링 수단(21)이 중간삽입된, 상기 스템(15; 115; 615)의 통과를 위한 중앙 구멍(19)을 포함하며, 상기 환형 몸체(18)와 상기 재킷(11) 사이에는 정적 실링 수단(22)이 중간삽입되며, 상기 액추에이터(10; 210; 610; 710)가 연결된 프레스의 슬라이더(S)의 하강 움직임을 제어하기 위한 제어 요소(20; 120; 220; 320; 420; 520; 620)가 제공되고, 상기 제어 요소는 상기 환형 몸체 또는 상기 재킷으로부터 돌출하며, 상기 제어 요소(20; 120; 220; 320; 420; 520; 620)는, 상기 동적 실링 수단 및 상기 정적 실링 수단을 파손시키거나 변형시키거나 또는 전체적으로 불활성화시키도록, 선택적으로 이동하거나 파손되거나 또는 변형하도록 사전 설정되는, 가스 실린더 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 요소(20)는, 상기 스템(15)의 축방향으로 돌출하도록, 상기 환형 몸체(18)와 상기 재킷(11) 사이에 형성된 상보적인 형상의 시트(31)에 배치된 막대에 의해 구성되며, 상기 시트(31)가 정적 실링 개스킷(29)을 위한 슬롯(30)에 도달하며, 상기 제어 요소(20)의 선단부(33)는, 슬라이더(S)의 하강에 의해 아래쪽으로 푸시되는 때에는, 상기 정적 개스킷(29)을 이 개스킷의 정밀한 정적 실링 위치로부터 이동시키거나 또는 이 개스킷에 손상을 입히도록 되어, 상기 챔버(17)의 내부로부터의 가스를 위한 탈출 경로를 생성하는, 가스 실린더 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 요소(20)는 2개의 측방 돌기(34, 35)를 가지며, 상기 돌기는 상기 제어 요소(20)의 하강 움직임 동안 상기 정적 개스킷(29)의 슬롯(30)에 결합하여, 상기 제어 요소의 상승을 방지하고, 상기 챔버(17)로부터의 가스의 지속적인 배출을 허용하도록 구성되는, 가스 실린더 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 요소(120)는 상기 가스 실린더 액추에이터가 연결된 다이(die) 또는 프레스의 슬라이더(S) 쪽으로 향하고 있는 상기 재킷(111)의 전면(face)(141) 상으로 나사 체결되는 플러그로 구성되며, 상기 제어 요소(120)는 상기 재킷(111)에 형성된 안전 통기 구멍(142)을 차단하며, 상기 구멍(142)은 상기 챔버(117)와 외부를 연결하며, 상기 제어 요소(120)는 상기 플러그의 주축의 방향으로 연장되는 캐비티(143)를 가지며, 상기 슬라이더(S)가 설계 한계를 넘어서는 상기 챔버(117) 내로의 피스톤 스템(115)의 퇴각(retraction)을 야기하기 전에, 하강 움직임 시의 슬라이더(S)에 영향을 주는 높이(H)만큼 상기 제어 요소(120)가 상기 재킷(111)으로부터 돌출되며, 상기 캐비티(143)는 상기 제어 요소(120)가 상기 슬라이더(S)에 의해 때려지게 될 때에 상기 제어 요소(120)의 파손을 용이하게 하는 용도와 이러한 파손에 의해 상기 안전 통기 구멍(142)이 외부에 연결되게 하는 용도를 갖는, 가스 실린더 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 요소(220)는 상기 가스 실린더 액추에이터(210)의 피스톤 스템(215)과 상기 헤드부(214)의 환형 몸체(218) 사이에 중간삽입되는 성형 부싱(shaped bushing)에 의해 구성되며, 상기 성형 부싱은 위에 위치하는 상기 슬라이더(S)를 향하여 상기 가스 실린더 액추에이터(210)의 주축의 방향으로 돌출하는 말단부(250)를 가지며, 상기 제어 요소(220)는 상기 환형 몸체(218)와 상기 피스톤 스템(215) 사이에서 상기 가스 실린더 액추에이터(210)의 내부 쪽으로 자유롭게 슬라이드하고, 상기 제어 요소(220)는 실링 링(252)의 거치 및 압박을 위한 제1 숄더(251)를 가지며, 상기 실링 링(252)은 상기 제1 숄더(251)와 상기 환형 몸체(218) 상에 형성된 반대쪽의 제2 숄더(253) 사이에서 압축되도록 구성되는, 가스 실린더 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동적 실링 수단(221)을 위한 환형 슬롯(226, 227, 228)은 상기 제어 요소(220)를 형성하는 상기 성형 부싱에 제공되는, 가스 실린더 액추에이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어 요소(320)는 상기 피스톤 스템(315) 상의 동적 실링을 제공하도록 구성된 비금속 재료로 직접 이루어진 성형 부싱에 의해 구성되는, 가스 실린더 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환형 몸체(418)는 환형 진동체(annular oscillating body)(460)를 수용하기 위한 형상으로 되는 제1 상위부(418a) 및 제2 하위부(418b)를 포함하며, 상기 환형 진동체(460)의 상부 에지(461)의 적어도 한 점이 상기 제어 요소(420)와 접촉하게 되며, 상기 제어 요소는 상기 슬라이더(S)의 부적절한 하강의 경우에 상기 슬라이더(S)에 영향을 주기 위해 상기 헤드부(414)로부터 각을 이루며 돌출하도록 되는 형상으로 되며, 상기 정적 실링 수단(422)은, 외측의 제1 실링 링(464)과 내측의 제2 실링 링(465), 2개로 구성되며, 상기 제1 실링 링은 정상적인 경우에는 상기 재킷(411)의 내측 표면과 접촉하고, 상기 제2 실링 링은 정상적인 경우에는 상기 환형 몸체(418)의 상기 제2 하위부(418b)의 내측부(466)의 외측 표면과 접촉하며, 상기 슬라이더(S)의 초과이동 하강은 제한된 영역에서 상기 환형 진동체(460)를 푸시하도록 구성된 상기 제어 요소(420)의 압박을 야기하여, 상기 환형 진동체의 기울어짐에 의해, 외측의 정적 실링 링(464)과 내측의 정적 실링 링(465)의 실링 효과가 제거되는, 가스 실린더 액추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정적 실링 수단은 상기 바닥부(512)와 상기 바닥부(512)를 둘러싸고 있는 상기 재킷(511)의 내측 표면(570) 사이에 위치되며, 상기 정적 실링 수단은 상기 바닥부(512)에 대해 그 주변에 형성된 대응하는 환형 슬롯(572)에 수용되는 실링 링(571)에 의해 구성되며, 상기 바닥부(512)를 상기 재킷(511)의 하부에 고정하는 것은 잠금 링(573)을 통해 제공되며, 상기 잠금 링은 상기 재킷(511)의 내측 표면에 제공된 제1 슬롯(574)에 부분적으로 삽입되고, 상기 바닥부(512)의 외측에 제공된 대응하는 추출 방지 숄더(575)에 기대어 부분적으로 거치되며, 상기 추출 방지 숄더(575)는 상기 재킷(511) 내부에 상기 바닥부(512)를 유지하도록 구성되며, 비충돌 접촉(resting contact) 상태에 있는 상기 재킷(511)의 하부 에지(580)는 감소된 횡단면을 가지며, 이로써 상기 슬라이더(S)에 의해 부하를 받게 되는 경우 제어된 방식으로 변형될 수 있으며, 상기 제어 요소(520)는 상기 재킷(511) 자체에 의해 구성되며, 상기 하부 에지(580)의 압축에 의한 변형은 상기 바닥부(512)에 대한 상기 재킷(511)의 움직임 및 그에 따라 내측 표면(570)의 움직임을 수반하며, 상기 재킷(511)의 상기 내측 표면(570)으로부터의 상기 실링 링(571)의 적어도 부분적인 분리가 이루어지는, 가스 실린더 액추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 숄더(575)에 근접한, 축방향에서의 상기 잠금 링(573)의 반대쪽에는, 상기 숄더(575)를 파손시킬 수 있도록 구성된 경량화 슬롯(577)이 위치하며, 상기 잠금 링(573)을 유지하기 위한 상기 숄더(575)의 파괴는, 상기 바닥부(512)에 대한 상기 재킷(511)의 리프팅, 및 상기 재킷(511)의 내측 표면(570)으로부터의 상기 실링 링(571)의 적어도 부분적인 분리를 허용하는, 가스 실린더 액추에이터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어 요소(620)는, 상기 스템(615)의 축방향으로 돌출하도록 상기 환형 몸체(618)와 상기 재킷(611) 사이에 형성되는 상보적 형상의 시트에 배치된 첨단 막대(pointed rod)에 의해 구성되며, 상기 시트는 정적 개스킷(629)을 위한 슬롯(630)에 인접하여 상기 가스 실린더 액추에이터(610)의 주축의 방향으로 연장되며, 상기 시트와 상기 슬롯(630)은 경량화된 파티션(632)에 의해 분리되며, 상기 파티션은 상기 제어 요소(620)가 상기 슬라이더(S)의 부적절한 하강에 의해 아래쪽으로 푸시될 때에 상기 제어 요소(620)의 첨단부에 의해 뚫어지게 되도록 구성되며, 상기 개스킷(629) 아래, 상기 경량화된 파티션(632)에, 그리고 상기 개스킷(629)에 대한 상기 파티션의 반대측 상에는, 상기 환형 몸체(618)에, 상기 슬롯(630)의 개구부(690)가 제공되며, 상기 개구부는 아래쪽으로 향하고 있고, 상기 제어 요소(620)의 조작을 받게 되는 때에는 상기 개스킷(629)의 결합해제(disengagement)를 가속화하고 증폭시키도록 구성되는, 가스 실린더 액추에이터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스 실린더 액추에이터(710)가 작동하고 있을 때에 상기 개스킷(729)이 프레스되는 상기 재킷(711)의 내측 표면 밴드(internal surface band)(791) 아래에는, 상기 제어 요소(720)가 작동 상태로 되어 상기 개스킷(729)을 아래쪽으로 푸시할 때, 상기 내측 표면(791)으로부터 상기 개스킷(729)의 분리를 용이하게 하도록 구성된 음각 둘레부(perimetric low-relief)(792)가 위치하는, 가스 실린더 액추에이터.
  13. 제2항에 있어서,
    경량화된 파티션(32)이 생략되고, 상기 선단부(33)가 상기 정적 개스킷(29)에 직접 작용하는, 가스 실린더 액추에이터.
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