KR20170135895A

KR20170135895A - 액추에이터

Info

Publication number: KR20170135895A
Application number: KR1020177031803A
Authority: KR
Inventors: 디에터 만카우
Original assignee: 디에터 만카우
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2017-12-08
Also published as: US20180087545A1; DE202016106705U1; DE102015004181A1; CN107810335B; EP3277964A1; US10557485B2; WO2016156618A1; CN107810335A

Abstract

제어 요소(1310)는, 연결을 통해, 가압된 유체원 및/또는 진공원에 연결되는 적어도 하나의 탄성 내부 부품(1332)을 가지며, 이는 내부 부품(1332)에서 캐비티의 가압 또는 진공을 허용한다. 일반적 사용을 위한 제어 부재를 제공하기 위해, 내부 부품(1332)에 결합하는 벽(1328)의 탄성 계수는 일정 구간에서 상이하게 형성되며, 가압 또는 진공 하의 부피의 균일한 증가 또는 감소 대신에, 형상에 있어서 지향된 변화가 정지 상태와 가압된 또는 진공된 상태 사이에서 발생하며, 이는 제어 요소(1310)의 제어 경로를 개시한다.

Description

액추에이터

본 출원 발명은, 부착을 통해 가압된 유체원 및/또는 진공원에 연결될 수 있는 내부 부품으로서 적어도 하나의 탄성 팽창 요소를 갖는 제어 요소 또는 액추에이터에 관한 것이며, 이는 팽창 요소 내 캐비티의 가압 또는 진공을 허용한다.

상기 종류의 제어 요소는 다양한 분야에서 이용된다. 예를 들어, 공압식 액추에이터들은 자동차 기술 또는 다른 분야에서 이용되며, 여기서 제어 기능은 수동으로 또는 자동으로 야기되는 제어 신호에 반응하여 상기 제어 요소의 활성화에 의해 수행되도록 한다.

실린더/피스톤 원리에 따라 통상 작동하는 공지된 제어 요소들을 제외하고, EP1 865 208 A2 호는 이미 편향 요소를 개시해왔고, 여기서 쿠션은 미리 규정된 지지 구조체에 작용하고 가압하에서 특정한 방식으로 편향 요소를 편향시킨다. 지지 구조체는 통상 결합 구조체이며, 이것의 바람직한 편향 위치들에서 하나 이상의 쿠션은 지지 구조체의 형상의 바람직한 변화에 영향을 미치기 위해 배열된다. 이러한 해결책의 단점은, 각각의 응용에 대해, 특별한 지지 구조체가 제공되어야 한다는 것이며, 이 구조체 상에 상이하게 형성된 쿠션들이 기능적 안전성을 생성하기 위해 배열되어야 한다는 것이다. 유연한 지지체 및 쿠션들은 각각 특정 목적을 위해 구성되며 서로에 대해 연결되어야 하기 때문에, 이것은 상당한 생산 비용을 수반한다.

본 발명의 목적은 보편적으로 사용될 수 있는 제어 요소를 이용할 수 있게 만드는 것이다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은, 처음에 언급한 종류의 제어 요소에, 팽창 요소의 벽의 탄성 계수가 일정 부분들에서 상이하게 형성되어, 가압 또는 진공 하에서 부피의 균일한 증가 대신에, 정지 상태(resting state)와 가압 또는 진공 상태(evacuated state) 사이에서 정지 위치와 기능 위치 사이에서 제어 요소의 제어 경로를 형성하는 형상의 직접적인 변화가 발생한다는 사실에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 해결책의 이점은, 전술된 해결책과는 반대로, 상기 제어 요소들은 더이상 각각의 매커니즘으로 통합되고 적용될 필요가 없고, 대신에 제어 요소는 단순한 수단을 통해 이용 가능하도록 만들어지며 공지된 공압식 제어 실린더들과 유사하게 이용될 수 있다. 유사하게, 이러한 제어 요소는 당연히 특정 목적에 대해 적용될 수 있다. 본 발명의 제1 바람직한 실시예에서, 가압 하의 형상의 변화는 튜브 형상의 길이방향 및/또는 튜브 형상의 굽힘 방향에서 일어나는 방식으로, 관형 팽창 요소의 탄성 계수는 반경 방향에서 크다. 이러한 강성(stiffening)은, 예컨대 축 방향으로 미리 서로 결합될 수 있는 환형 요소들/환형 앵커들에 의해 달성될 수 있으며, 관형 제어 요소의 목표된 편향은 가압 또는 진공하에서 일어난다. 탄성 벽들이 반경 방향으로 보강하는 환형 요소들 사이에서 제공된다면, 이는 제어 요소의 오직 축 방향 연장을 초래하므로, 공압식 제어 실린더와 유사한 기능이 얻어진다.

반대 방향으로의 제어 운동들은, 반대 방향으로 작용하고 중심 위치에 대해 작용하는 적어도 2개의 내부 부품들에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 중심 위치는 또한 정지 상태에서 주어질 수 있으며, 1개의 내부 부품의 가압은 중심 위치와 관련해 한 방향에서 제어 운동에 영향을 미치고, 진공의 적용 또는 동일한 내부 부품에 대한 적어도 부족 압력은 다른 방향에서 제어 운동에 영향을 미친다.

상기 제어 요소는 바람직하게는 탄성 내부 부품으로서 적어도 하나의 확장 요소의 탄성 재료가 구조 요소의 더 강성인 재료로 벽과 같은 복합 재료(composite)를 형성하는 방식으로 설계되며, 점 모양의, 직선의 또는 평면의 연결 위치들이 제공된다. 상기 구조 요소는 일정 구간에서 팽창 요소의 다른 점에서는 같은 종류의 탄성 시스의 탄성 계수를 증가시키므로, 형상의 바람직한 변화는 가압 하에서 발생한다. 그렇지 않으면, 상기 구조 요소는 내부 부품 또는 팽창 요소의 팽창 능력을 제한하며, 이는 제어 운동에 기여할 수 없는 다른 모든 자유도에서 박막 튜브로서 설계될 수 있다. 이것은 부피의 과도한 국지적 변화의 발생을 막거나 선택적으로 매우 박막인 팽창 요소가 국지적으로 불룩해지거나 심지어 과도하게 확장될 수 있는 상황을 방지한다. 상기 강성은 탄성 계수의 오직 미세한 증가의 목적을 위해 있을 수 있다. 그러나, 상기 제어 요소의 확연한 연접된 제어 운동들에 대해, 이 위치들에서 형상의 탄성 변화를 허용하지 않는 보강부 또한 가능하다.

본 발명에 개시된 모든 실시예들의 전형적인 탄성 재료들은 천연 고무, 실리콘 고무, 플라스틱 등이다.

규제된 탄성 계수를 갖는 벽을 형성하기 위한 이 같은 복합 재료는 생산 기술의 관점에서 합당하며, 구조 요소에 의해 허용되는 변형들로부터 벗어난 팽창 요소의 제어되지 않은 변형을 막는다. 상기 구조 요소는, 다른 것들 중에서, 또한 팽창 요소의 탄성 재료에 직접 끼워 넣어지거나 이것의 안쪽에서 배열될 수 있거나, 또는 이것은 또한 시스의 방식으로 이것에 걸쳐 맞물릴 수 있다. 용접된 또는 접착식으로 결합된 연결부들은 연결 위치들에서 가능하다. 그러나, 느슨한 베어링 위치들로서 연결 위치들을 설계하는 것은 또한 합당할 수 있으므로, 구조 요소와 팽창 요소 사이의 밀림 운동(pushing movement)은 형상의 변화 동안 허용된다.

실시예들은, 내부 부품 주위에 고리 모양으로 맞물리고 환형 요소 또는 환형 앵커로서 작용하면서, 상기 벽이 하나의 보강 구역 또는 통상 복수의 보강 구역들을 가질 때 특히 바람직하다.

상기 내부 부품의 단면 형상에 이에 따라 적용되는 장력 저항성이 있는 환형 요소들로서 설계될 수 있는 이러한 구역들은, 대부분의 경우에 목표된 제어 운동의 실행에 기여하지 않는 방향으로 부피의 증가를 막는다.

가압될 때 제어되지 않은 변형에 대해 팽창 요소를 방지하기 위해, 상기 구조 요소는 적어도 하나의 팽창 요소를 완전히 또는 케이지 모양으로 둘러싼다는 점은 합당하다.

임의의 종류의 인레이 또는 수렴은 원칙적으로 구조 요소로서 적절하며, 특히 직물, 플라스틱의 소결 몸체, 또는 팽창 요소 주위에 주입되거나 블로우 몰딩에 의해 생산되는 플라스틱층이 본 발명에서 주목되며, 이는 또한 서로 결합하는 구조 요소를 형성할 수 있다. 직물의 종류에 대한 예시는, 팽창 요소의 벽을 갖는 화합물에서, DE 10 2012 004 150 A1 호로부터 공지된 발명에 따른 기능을 확실히 할 수 있다. 용어 '직물' 하에서 표현적으로 포함되는, 본 발명에서 개시된 메쉬웨어(meshware)는, 이 직물의 특정 구역들이 상이한 힘-연신 행동을 가진다는 것을 확실히 한다. 본 발명에 개시된 메쉬웨어가 조인트 또는 근육을 보호하기 위해 제어되지 않은 운동을 피하기 위한 의료 지원 또는 스포츠 지원으로서 생각될 때, 본 발명의 의미 내에서 상응하는 메쉬웨어의 추가적 개발에서, 제어 요소의 탄성 팽창 요소의 벽에 결합되거나 벽에 끼워 넣어지는 상응하는 메쉬웨어에 의해 제어 요소의 바람직한 운동학을 조정하는 것이 가능하다.

특히 더 큰 힘의 적용에 대해, 구조 요소로서 플라스틱의 소결 몸체, 또는 팽창 요소 주위에 직접적으로 형성되는 플라스틱층을 이용하는 것이 가능하며, 예컨대 팽창 요소, 디핑법 또는 블로우 몰딩 공정으로 된 다중-요소 주입 몰딩 기술은 팽창 요소와 함께 공동으로 또는 그 이후에 생성될 수 있다. 부가 생산 공정에서 생산되는 부품으로써, 소결 플라스틱 부품들은 팽창 요소의 윤곽에 대해 복잡한 공동 구조를 적용의 가능성을 가져온다. 이러한 부가 생산 공정들 중 일부는 입체 형상 프린터라고 불리는 것에서 수행될 수 있다.

모든 변형예의 공통적 양상은, 구조 요소 및 적어도 하나의 팽창 요소가 실질적으로 동일한 기본 형상을 따르며, 다시 말해 상기 구조 요소는 실질적으로 적어도 하나의 팽창 요소를 넘어 연장하는 지지 구조를 형성하지 않으며, 이것은 보편적으로 이용될 수 있는 제어 요소를 이용 가능하게 만드는 본 발명의 목적과는 정 반대이다.

높은 압력 수치에서 제어 요소의 제어되지 않은 편향을 피하기 위해, 규정된 압력 수치에서 형상의 변화를 제한하는 단부 접합부(end abutment)가 바람직하게 제공된다. 단부 접합부는, 상기 팽창 요소의 벽의 탄성 계수가 제어 운동 동안 실질적으로 증가되지 않는다는 점을 확실히 하지만, 형상의 추가적 변화는 바람직한 단부 위치에 도달될 때 차단되며, 다시 말해 탄성 계수는 이 상태로부터 시작해 꽤 증가된다. 상기 단부 접합부는 예컨대 전기 액츄에이터에 의해 서로 조정 가능하다.

해당되는 경우, 진동을 감쇄시키는 점탄성의 재료는 구조 요소 및/또는 팽창 요소로 통합될 수 있다. 이러한 종류의 진동의 감쇄는 특히 강한 동응력을 받는 제어 요소의 경우에 바람직하다.

이러한 제어 요소의 이용의 분야에 따라, 비교적 큰 수용력은, 바람직한 제어력 또는 운동을 확실히 하기 위해 적어도 하나의 팽창 요소에서 필요할 수 있다. 가압된 유체의 큰 부피를 전달하는 것을 피하기 위해, 일부 경우에서 적어도 하나의 팽창 요소의 수용력은 부분적으로 강성의 부피 몸체에 의해 채워진다는 점이 합당하다. 강성은, 상응하는 몸체들이 제어 요소의 제어 운동을 막지 않을지라도, 가압 하에서 그들의 부피가 변하지 않는다는 것을 의미한다.

또 다른 실시예에서, 탄성 형상의 몸체들은 캐비티에서 배열될 수 있으며 정지 상태에서 내부 부품의 형상을 안정화시킨다. 이러한 종류의 형상인 몸체들은, 예컨대 느슨한 또는 구조 요소에 연결되는 브러쉬 모양의 요소들 또는 발포체(foamed body)일 수 있지만, 상기 캐비티는 또한 단순히 거품으로 채워질 수 있다. 상기 구조 요소에 연결되는 형상의 몸체의 경우에, 이것들은 예컨대 실과 같이 이중 벽의 최대 간격을 한정할 수 있다.

이와 상응하여, 적어도 하나의 팽창 요소/내부 부품과 구조 요소 사이에 존재하는 자유 공간들은 적어도 부분적으로 상응하는 강성 몸체, 발포체 또는 브러쉬 모양의 요소들에 의해 채워질 수 있다. 여기서 또한, 자유 공간들은 뒤이어 거품으로 채워질 수 있다.

형성된 몸체들은 원리에 따라 이미 개시된 점탄성의 특성을 가질 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 더이상 어떤 탄성 행동도 거기에 없는 방식으로, 일정 구간에서 팽창 요소의 벽을 보강시키는 것은 합당하다. 이것은 본질적으로 제어 요소의 조인트같은 제어 운동을 허용할 수 있거나 본질적으로 탄성적으로 변형 가능한 벽 부분의 구역에서 단부 접합부를 확실히 할 수 있다. 이러한 장력 저항성이 있는 요소들은 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 케이블, 밴드, 줄 또는 직조 또는 격자 구조체로서 설계될 수 있다.

많은 실시예에서, 상기 구조 요소는 바람직하게는 지지 구조체를 고정시키기 위해 강성의 클램핑 지점을 갖는다. 조립 플랜지의 방식으로 이러한 종류의 클램핑 지점은, 이것이 가압 하에서 규제된 제어 운동을 실행할 때, 제어 요소를 설비에 묶기에 합당하다. 양쪽 단부의 클램핑 지점은 복수의 제어 요소를 결합하기에 합당하다.

이미 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 제어 요소는 복수의 팽창 요소들로 설계될 수 있으며, 이것의 결과, 한 편으로는 제어 경로들이 증가할 수 있으며, 다른 한 편으로는 제어 운동들은 단일 제어 요소에 의해 상이한 방향들로 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 축 방향 제어 경로를 증가시키기 위해, 순차적으로 뒤이어 축 방향으로 배열되고 상호 연결되는 복수의 팽창 요소들을 제공하는 것이 가능하며, 팽창 요소들의 캐비티는 서로 공간적으로 분리되며 가압된 유체 부착들을 분리해왔다. 개별적 팽창 요소들의 가압 하에서 축 변형성은 전체 제어 경로를 최대값까지 추가하거나 또는 중간 상태의 타겟팅을 허용한다. 강성의 클램핑 표면들은, 특히 제어 경로 상의 중간 위치들의 타겟팅이 바람직할 경우, 바람직하게는 팽창 요소들 사이에서 형성된다.

그러나, 바람직한 실시예에 따라, 상기 제어 요소가 원주 및/또는 캐비티들이 서로로부터 분리되고 분리된 압력 부착물을 가지는 복수의 팽창 요소들로 반경 방향으로 세분화되는 튜브 형상을 가질 때, 복수의 팽창 요소들에 의해, 상이한 방향들에서 제어 요소의 운동이 또한 가능하다. 상기 팽창 요소들의 가압에 따라, 이러한 종류의 손가락 모양의 제어 요소는 한 방향으로뿐만 아니라 사실상 임의의 바람직한 방향으로도 구부러질 수 있으므로, 이것의 이용 분야는 상응하여 연장된다.

제어 요소의 실시예는 또한 상기 구조 요소들이 계수로서 상호 간에 연접되는 부재들의 연속으로 이루어질 때 특히 바람직할 수 있으며, 이 사이에서 내부 부품들이 배열된다. 상기 제어 요소의 길이방향에서 서로 연속되는 내부 부품들의 캐비티들은, 압력 라인들을 통해, 바람직하게는 가압된 유체 커플링을 통해 서로에 연결될 수 있으며, 이는 상기 구조 요소들이 기계적으로 연결되고 상기 내부 부품들이 가압된 유체의 흐름을 위해 연결되기 때문에 가변적인 계수의 병렬을 허용한다.

바람직하게는, 서로 분리되어 가압될 수 있는 적어도 2개의 내부 부품들은 둘레 주위의 계수의 구역에서 배열된다. 이러한 2개의 내부 부품들의 경우에, 굽힘 운동은 한 평면에서 발생하는 반면, 3개 또는 그 이상의 내부 부품들은 공간 내 굽힘 운동을 허용한다. 상응하는 자유도는 바람직하게는 계수들 사이의 연접된 연결부들에 의해 산출되며, 이 연결부들은 볼 조인트, 조인트 축 또는 준 조인트 형상의, 굴곡이 있는 탄성 연결부에 의해 형성된다. 공간적 굽힘 운동에서, 서로에 대한 각도에서 배열된 2개의 조인트 축을 갖는 카이던 조인트는 이점이 될 수 있다.

적용되어야 하는 순간은 제어 요소의 클램핑 지점으로부터 더 먼 거리에서 대부분 더 작다는 사실을 고려하는 특정 실시예에서, 상기 제어 요소의 길이방향에서 연속 내부 부품들 또는 구조 요소들 또는 계수들의 부피, 길이 또는 직경은 상이하고 바람직하게는 계속해서 증가하거나 감소한다는 조건이 제공된다.

제어되지 않은 방식으로 서로에게 영향을 미치는 팽창 요소들을 피하기 위해, 장력 저항성이 있는 벽들이 각각의 경우에 그들 사이에 형성된다는 조건이 제공된다.

이 실시예의 장력 저항성이 있는 벽들은 바람직하게는 하나 이상의 바람직한 굽힘 방향에서 제어 요소의 굽힘을 허용하지만 동시에 제어 요소의 축방향 연장을 억제하는 부재 구조로 통합된다. 이러한 경우에, 상기 구조 요소의 일부로서 부재 구조는 팽창 요소 주위의 시스와 같이 배열되지 않지만, 대신에 팽창 요소들 사이의 제어 요소로 통합된다. 이것은 또한 계수 구성에 해당될 수 있다.

구조 요소의 추가적 바람직한 실시예에서, 끝은 벨로즈와 같은 적어도 하나의 탄성 팽창 요소를 적어도 부분적으로 둘러싼다는 조건이 제공된다. 예컨대 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 물결 모양의 튜브로서, 우븐 구조 또는 플라스틱 또는 고무 벨로즈로서 설계될 수 있는 벨로즈 구조는, 이것이 허용된 장력 범위 내에서 탄성 계수를 실제로 증가시키지 않지만, 주름의 신장 후에, 단부 접합부의 관점에서 탄성 모듈러스가 갑자기 증가하고 추가 팽창을 제한한다는 이점을 갖는다. 이러한 종류의 벨로즈와 같은 구조 요소에서, 상기 팽창 요소를 향하는 벨로즈와 같은 구조 요소의 일부 또는 모든 주름 또는 물결 주름은 바람직하게는 팽창 요소에 연결되거나 또는 느슨한 베어링 지점들로서 설계된다. 관형 제어 요소의 경우에 링 모양이 될 수 있는 버퍼 요소들은 팽창 요소와 벨로즈와 같은 구조 요소들 사이의 직접 연결을 피하기 위해 베어링 지점의 구역에 배열될 수 있다. 벨로즈와 같은 구조 요소들은 또한 예컨대 케이블 또는 라인을 위해 제공되고 가장 작은 경로 차이가 제어 요소의 실행에 따라 일어날 때 바람직하게 형성되는 채널을 보호하기 위해 중심으로 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 전기 부착선들 또는 가압된 유체선들은 제어 요소의 이러한 강성인 구역들 또는 오직 굽힘 방향으로 변형 가능한 구역들에서 정확히 배열된다. 손가락 모양의 제어 요소들의 경우에, 강성의 클램핑 지점의 구역에서 상응하는 부착물을 제공하는 것은 때때로 충분하며, 이로부터 팽창 요소들의 캐비티들의 연결이 직접적으로 존재하는 반면에, 특히 세로로 줄지어 축 방향으로 배열되는 복수의 팽창 요소들을 갖는 제어 요소들의 경우에, 불필요하게 부착선들을 로드하지 않기 위해 이러한 구역들을 제공하는 것은 합당하다. 예컨대 추가 전기 액츄에이터들이 제어 요소 그 자체(예컨대 자성 그리퍼) 상에 배열될 경우, 또는 적어도 하나의 팽창 요소/내부 부품의 변형 가능한 벽 부분들이 팽창 측정 요소들 또는 시각적 측정 요소들의 형태인 측정 요소로 제공되어, 이에 의해 가압 하의 제어 요소의 형상의 실제 변화의 정확한 탐지가 허용될 경우, 전기 부착선들이 제공된다. 이러한 방식으로, 상기 팽창 요소의 내재된 탄성 특성에도 불구하고, 상기 제어 요소의 형상의 변화는 정확하게 탐지될 수 있다.

모양 센서를 이용하며, 여기서 측정 요소가 제어 요소의 길이방향에서 나선형으로 배열되는 전도체 호일로 이루어진다는 이점이 있다.

그립 표면에서, 미끄러짐, 예컨대 탐지된 하중에 대응하는 미끄러짐 저항성이 있는 재료 또는 구조를 제공하는 것은 합당할 수 있다. 그러나, 이미 언급된 바와 같이, 함께 재료가 들리고 내려질 수 있는 전자기 그리퍼는 그립 표면의 구역에서 제공될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참고로 하여 아래에 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 손가락 모양의 제어 요소의 도면을 도시한다.
도 2는 90° 회전된 도 1의 제어 요소의 도면을 도시한다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 따른 제어 요소의 다양한 실시예들의 길이방향 섹션을 도시한다.
도 6은 편향된 상태인 제어 요소의 측면도를 도시한다.
도 7은 손가락 모양의 제어 요소의 추가 실시예의 측면도를 도시한다.
도 8은 도 7에 따른 제어 요소의 길이방향 섹션을 도시한다.
도 9는 90° 회전된 도 8의 제어 요소의 단면을 도시한다.
도 10 내지 도 13은 도 7에 따른 제어 요소의 탄성 구역들(elastic area)의 다양한 실시예를 도시한다.
도 14 내지 도 16은 직조 구조물(woven structure)을 갖는 손가락 형상의 제어 요소의 실시예를 도시한다.
도 17 내지 도 20은 3 부분(three part)의 손가락 형상의 제어 요소의 추가적인 실시예를 도시한다.
도 21 및 도 22는 상이한 굽힘 능력(bending capacity)을 갖는 2개의 제어 요소의 도식적 측면도를 도시한다.
도 23은 2개의 내부 부품을 갖는 제어 요소의 개략도를 도시한다.
도 24는 도 23의 개별 부품의 도면을 도시한다.
도 25는 4개의 챔버 제어 요소를 단면을 도시한다.
도 26은 이중 챔버 제어 요소의 실시예의 길이방향 섹센을 도시한다.
도 27은 도 26에 따른 절개된 제어 요소의 사시도를 도시한다.
도 28은 도 27에 따른 제어 요소의 관형 내부 부품을 도시한다.
도 29는 제어 요소에 대한 구조 요소의 사시도를 도시한다.
도 30은 도 29와 유사한 구조 요소를 갖는 제어 요소의 단면도를 도시한다.
도 31은 도 30에 따른 제어 요소의 부분적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 32 내지 도 34는 특정 제어 경로들을 갖는 손가락 모양의 제어 요소들의 실시예들을 도시한다.
도 35는 직물(woven fabric)로 된 탄성 내부 부품의 상호작용을 도시하는 개략도를 도시한다.
도 36은 복수의 제어 요소들로 이루어진 아암의 모듈러 구조체의 개략도를 도시한다.
도 37a 내지 도 37e는 상이한 방사상 분할부를 갖는 제어 요소들 및 상응하는 개수의 탄성 내부 부품들을 도시한다.
도 38은 2개의 별도로 된 구동 가능한 파지 구역들(gripping zone)을 갖는 손가락 모양의 제어 요소의 도면을 도시한다.
도 39는 압축 상태에 있는 가변 길이 제어 요소의 길이방향 섹션을 도시한다.
도 40은 확장된 상태에 있는 도 39에 따른 제어 요소의 길이방향 섹션을 도시한다.
도 41은 확장된 상태에 있는 가변 길이 제어 요소의 추가적 실시예의 부분 절개도를 도시한다.
도 42는 압축된 상태에 있는 도 41에 따른 제어 요소의 부분 절개도를 도시한다.
도 43은 도 37d에 따른 방사상 분할부(radial division)를 갖는 제어 요소의 추가적 실시예의 길이방향 섹션을 도시한다.
도 44는 도 43에 따른 제어 요소의 구조 요소의 절개 사시도를 도시한다.
도 45는 둘레 주위에 분포된 4개의 내부 부품을 갖는 제어 요소의 추가적 실시예의 단면도를 도시한다.
도 46은 도 45에 따른 제어 요소의 부분적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 47은 둘레 주위에 분포된 4개의 내부 부품을 갖는 제어 요소의 추가적 실시예를 도시한다.
도 48은 도 47에 따른 제어 요소의 부분적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 49는 둘레 주위에 분포된 4개의 내부 부품을 갖는 제어 요소의 추가적 실시예를 도시한다.
도 50은 도 49에 따른 제어 요소의 부분적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 51은 반대 방향으로 작용하는 2개의 내부 부품을 갖는 제어 요소의 실시예의 단면을 도시한다.
도 52는 도 51에 따른 제어 요소의 부분적 길이방향 섹션을 도시한다.
도 53은 구조 요소를 형성하기 위한 2개의 계수의 도면을 도시한다.
도 54는 길이가 가변하는 내부 부품들을 갖는 제어 요소의 추가적 실시예의 길이방향 개략도를 도시한다.

도 1은 손가락 모양의 제어 요소(10)를 나타내며, 이는 가압될 때, 도 1 및 도 2에 도시된 선형 정지 위치(straight resting position)로부터 도 6에 도시된 굽힘 위치까지 편향될 수 있다. 굽힘 운동은 물체를 파지하거나 잡기 위해 또는 제어 운동을 수행하기 위해 이용될 수 있다.

제어 요소(10)는 클램핑 지점(12)을 가지며, 이는 정지 구조물 상에 고정된다. 바람직한 거동을 달성하기 위해, 다양한 구조들이 가능하다. 제1 실시예에서, 도 3에 따르면, 제어 요소(10)는 탄성 재료로 만들어진 내부 부품으로서 벽 요소(14)로 전체적으로 이루어지며, 도 1 및 도 2에 상응하는 중심부(central area)에서, 환형 홈(16)에 의해 약화되는 반면에, 일 면에서 장력에 저항하는 등뼈의 형태로 웹(18)이 남아있다. 압력이 가해질 때, 내부 부품(14)의 내부(30)의 부피는 전체적으로, 특히 홈(16)의 구역의 팽창과 함께 증가하며, 이는 탄성 재료가 거기서 약화되기 때문이다. 전체적으로 유사한 효과가 도 4에 따른 벽 요소(24)에 의해 얻어질 수 있으며, 벽 요소(24) 자체는 강성 플라스틱으로 만들어지지만, 그럼에도 불구하고 상기 플라스틱은 특정 탄성 변형성을 갖는다. 홈(26)의 구역에서, 2-성분 기법으로, 압력이 내부(30)에 가해질 때 연장하는 탄성 재료(28)가 제공되며, 웹(18)은 탄성 굽힘 변형을 받는다.

생산의 관점에서 더 간단하고, 피로 강도의 관점에서 덜 중요한 실시예가 도 5에 도시되며, 벽 요소는 도 4에 따른 실시예에 따라 제공되지만, 개방 슬릿들은 홈(26)의 구역에 제공되고, 캐비티(30)의 압력 압박(pressure tightness)은 여기서 탄성의, 관형 내부 부품(32)에 의해 달성되며, 여기에 압력이 가해질 수 있다. 홈들(26) 사이에 남아있는 환형 웹들(34)은, 가압될 때, 관형 내부 부품(32)이 반경 방향으로 매우 큰 부피의 변화를 겪는 것을 방지하므로, 압력이 가해질 때, 다른 실시예들에서와 같이, 부피의 증가는 도 6에 도시된 편향 위치를 유도한다. 그러므로 벽 요소는 내부 부품(32)의 벽의 탄성 계수에 영향을 미친다.

도 7 내지 도 9는 손가락 모양의 제어 요소(110)의 추가적인 실시예를 나타내며, 이는 원칙적으로 동일한 제어 운동 및 전술된 제어 요소(10)를 실행할 수 있다. 제어 요소(110)는 또한 강성 클램핑 지점(112) 및 외부 구조 요소(124)를 또다시 갖는 반면, 관형의 탄성 내부 부품(132)은 또다시 내부에 제공된다. 구조 요소(124)는 벨로즈(125)의 방식으로 일부 부분이 설계되며, 원칙적으로 이는 길이방향에서 탄성이 있지만 이것의 방사상 변형성은 다시 환형 보강부(annular stiffening)(134)에 의해 제한된다. 도 9의 회전된 도면으로부터 보여지듯이, 장력 저항성이 있지만 굴곡이 있는 탄성 장력 요소(140)는 길이방향의 위치에서 제공되므로, 굽힘 변형을 제외하고, 제어 요소(110)의 길이방향 구역에서 형상의 변화는 허용되지 않는다.

도 10 내지 도 13은 제어 요소들의 탄성의, 관형 내부 부품들을 갖는 다양한 구조 요소들의 상호작용을 도시한다.

도 10에서, 블로우-몰드된 부품으로서 생산되는 구조 요소(150)가 제공되며 이는 사실상 직선 웹들(152), 및 이것들 사이에 놓이는 조인트형 부분들(154)로 이루어진다. 내부 부품(156)이 가압되어 이에 따라 팽창할 때, 웹들(152)이 조인트형 부분들(154)에 대해 회전하기 때문에 구조 요소(150)가 늘어난다.

도 11은 높낮이가 있는 기본 형상을 갖는 구조 요소(160)를 나타내며, 굽힘으로써 조인트형 연결 위치들(162)을 개방하고, 길이의 변화는 탄성 내부 부품(168)의 팽창에 따라 가능하다.

도 12에 나타난 실시예에서, 도 11에 도시된 구조 요소에 대응하는, 구조 요소(160)는, 실질적인 장력 저항성 요소들(164)과 함께 조인트형 연결 위치들(162)의 구역에서 제공되며, 이는 구조 요소(160)의 방사상 변형성을 추가로 제한한다. 또한, 큰 표면적을 덮는 둥근 베어링 포인트(166)에 의해, 이들 장력 저항성 요소들(164)은 탄성 내부 부품(168)과 마모성 낮은 접촉을 보장한다.

도 13에 나타난 실시예에서, 부가 생산 공정에서 소결부재(sintered part)로서 생산되는 구조 요소(170)가 제공된다. 관형의, 탄성 내부 부품(176)은 여기서 미리 형성되므로, 이 접혀진 모양의 구조물은 소결 구조 요소(170)의 높낮이가 있는 구조에 적용된다. 소결부재상에 일체로 형성되는 장력 저항성 환형 요소들(164)은, 구조 요소(170)에 대한 탄성 내부 부품(176)의 위치가 또한 내부 부품(176)의 가압되지 않은 상태에서 유지된다는 점을 확실히 한다. 이것이 장력 저항성 요소들(164)의 큰 표면들(165)은 탄성 내부 부품(176)이 압력의 변화동안 손상되지 않는다는 점을 확실히 한다.

도 14 내지 도 16은 손가락 형상의 제어 요소(210)의 추가적인 실시예를 나타내며, 다른 실시예들에서와 같이, 천연 고무, 실리콘 고무 또는 다른 적합한 플라스틱으로 만들어질 수 있는 탄성 재료로 만들어진 벽(224)에, 구조물은 매립되고, 이는 뒷면의 구역에서 연속적인, 장력 저항성 웹(218)으로서 설계되며, 웹(218)으로부터 시작하여, 다수의 환형 보강부를 포함하는 시퀀스는 탄성 재료로 들어가고, 압력이 가해질 때 이것이 방사상 변형성을 감소시킨다. 그러나, 그것들 사이에 있는 탄성 재료 때문에, 환형 요소들(234)은 압력이 가해질 때 그들의 간격의 관점에서 가변적이므로, 압력이 가해지고 장력 저항성이 있는 웹(218)이 유연한 형태를 가질 때 도 6에 상응하는 편향된 상태가 다시 얻어질 수 있다.

도 20은 다층 구조를 갖는 손가락 모양의 제어 요소(310)의 추가적 실시예의 부분 절개도를 도시한다. 관형의 탄성 내부 부품(도 17 참조)은 도 18에 나타나는 직조 구조물(324)에 의해 둘러싸인다. 직조 구조물은 직물이 헤드 구역(340) 및 저부 구역(foot area)(350)에서 강성인 방식으로 설계된다. 중심부에서, 장력 저항성 환형 요소들(334)이 다시 제공되며, 이들 사이에서 이 구역에서 직물의 구조 요소(324)의 길이 변화를 허용하는 직조 실들(woven threads)이 배열된다. 제어 요소의 한 면 상에서, 장력 저항성 요소(318)는, 압력이 탄성 내부 부품(332)에 가해질 때 길이 변화의 가능성이 없으므로, 도 6과 유사한 굽힘 운동은 압력이 가해질 때 다시 발생한다는 점을 확실히 한다. 직물로서 형성된 구조 요소(324)가 외부로부터의 손상에 대해 보호되기 위해, 제어 요소(310)는 또한 탄성 외부 시스(sheath)(360)를 가지며, 이는 구조화된 그립 표면들(362)을 구비한다. 그립 표면들(362)은 제어 요소(310)의 일면에 배열되며, 여기에 장력 저항성 요소(318)가 또한 위치되는데, 이는 도 6에 따른 오목한 곡률이 제어 요소의 다른 면에 있기 때문이다. 구조 요소의 3개의 개별 부품들, 즉 탄성 내부 부품(332), 직물로서 형성된 구조 요소(324), 및 탄성 외부 시스(360)는 비록 반드시 필요하진 않지만 서로 접착식으로 결합되거나 용접될 수 있다.

도 21 및 도 22는 상이한 편향 거동이 손가락 모양의 제어 요소(410, 420)에서 탄성 구역의 상이한 형태에 의해 달성될 수 있는 방법에 대한 개략적 도시이다. 도 21에 나타난 손가락 모양의 제어 요소(410)의 실시예가 탄성 구역에서 정지 상태에 있는 제어 요소의 둘레 주변에 균일하게 이격된 장력 저항성 환형 요소(434)를 가지지만, 도 22에 따른 제어 요소(420)의 실시예에 따른 환형 요소들(444)은 직경 방향으로 반대면 상에서보다 장력 저항성 구역(418)에서 더 작은 간격을 가진다. 이러한 형태는 웹(418)의 구역 내 길이방향으로 굽힘 위치(bending site)의 규모를 감소시키므로, 도 21에 따른 제어 요소(410)의 편향 위치 및 도 22에 따른 제어 요소(420)의 편향 위치의 비교에 의해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 더 작은 굽힘 반경이 제어 운동에서 달성된다.

도 23은 2개의 내부 부품들(532, 533)을 갖는 손가락 형상의 제어 요소(510)의 단순화된 도면을 나타내고, 이는 사다리 모양의 구조 요소(524)에 의해 서로 분리되며, 반고리 형상의, 장력 저항성이 있는 요소들(534)은 다시 원주 방향으로 탄성 내부 부품들(532)의 형상의 방사상 변화를 한정한다. 사다리 모양의 구조 요소(524)는, 2개의 내부 부품(532, 533)이 압력을 받는 것에 따라 제어 요소(510)의 굽힘을 허용하며, 압력은 또한 선택적으로 반대 방향으로 가해질 수 있으며, 다시 말해 하나의 내부 부품이 부족 압력(underpressure)을 받는 반면, 다른 한 내부 부품에는 초과압력이 가해진다. 강성인 버팀대와 함께, 구조 요소(524)는 하나의 내부 부품이 다른 내부 부품의 부피로 팽창할 수 있는 것을 방지하며, 이는 최소한 제어 요소(510)의 편향 능력에 매우 불리하다.

도 25는 추가적 제어 요소(610)를 나타내며, 이는 2개의 내부 부품(632, 633) 및 이들 사이에 있는, 제어 요소의 굽힘 운동을 허용하는 구조 요소(624)에 의해 직선 중심부로부터 양쪽 방향으로 구부러질 수 있다. 탄성 튜브로서 설계된 2개의 추가적 내부 부품(637)이 추가로 제공되며, 이는 정확성의 이유로 바람직하다면, 주요 제어 방향에 수직인 굽힘 방향으로 제어 요소의 배향의 미세한 조정을 허용한다.

도 26 내지 도 28은 도 23에 나타난 이중 챔버 제어 요소(510)의 원칙을 따르는 제어 요소(710)의 실시예를 나타낸다. 제어 요소(710)는 굴곡이 있는 탄성 칸막이 벽(724)에 의해 서로 분리되는 2개의 탄성 내부 부품(732, 733)을 가지며, 이는 부가 생산 공정에서 소결되는 플라스틱 부분의 일부이고 벨로즈의 방식으로 탄성 내부 부품들(532, 533)을 동시에 고리 모양으로 둘러싸는 구조 요소로서의 역할을 한다. 벨로즈 구조(728)는 도 13에 도시된 원리와 유사하게 구성되며, 여기서 장력 저항성이 있는 환형 요소들(764)은 벨로즈 구조(728)의 내부 굽힘 지점(729)에서 필수적으로 형성되며, 환형 요소들(764)은 이를 2개의 내부 부품(732, 733)의 벨로즈 모양의 미리 형성된 외부 플랭크들 상에 평평하게 놓는다. 단부면의 구역에서, 구조 요소(724)는 강성인 부착 위치들(712)로 구성되며, 이와 함께 제어 요소(710)는 정지된 구조에 묶여지거나 다른 제어 요소들과 결합될 수 있다.

도 29는 더 긴 구조 요소(824)의 일부를 나타내며, 이는 서로 독립적으로 가압될 수 있는 4개의 챔버, 즉 4개의 내부 부품(832)(도 30 및 도 31 참조)을 갖는 제어 요소를 위해 제공된다. 구조 요소(824)는 연접된 방식으로 서로 연결되는 복수의 별 모양의 지지 요소들(825)의 연속으로, 척추와 다르지 않은 구조를 갖는다. 원주 방향으로 장력 저항성이 있는 환형 요소들(834)은 탄성 요소들(835)에 의해 서로 연결되므로, 구조 요소(824)는 상이한 방향들로 구부러질 수 있다. 이러한 종류의 구조 요소(824)는 부가 생산 공정들에 의해 플라스틱으로부터 생산될 수 있다.

도 31로부터 나타난 바와 같이, 중심부 내 채널(850)은 공급 라인들(852)을 위해 공간을 제공하며, 이는 내부 부품들(832) 또는 전단부에서 제어 요소(810)에 부착되는 추가 제어 요소들을 공급하는 역할을 한다. 각각의 내부 부품(832)의 개별 구동 때문에, 도 31에 나타난 탄성 내부 부품이 압력의 영향하에 팽창하고 연결 요소들(835)이 이에 따라 이 구역에서 신장될 때, 길이의 변화가 구역마다 발생한다. 장력 저항성이 있는 환형 요소들(834)은 다시 초과 방사상 팽창을 방지하므로, 각각의 구동된 내부 부품(832)의 부피의 변화는 제어 요소(810)의 모양의 변화를 위해서만 실용적으로 이용될 수 있다. 압력이 가해질 때 길이의 변화를 방지하는 유연한, 장력 저항성이 있는 요소는 또한 채널 내에서 배열될 수 있다.

도 32, 33 및 34는 각각의 제어 요소들의 특정 변형성으로 이어지는 제어 요소의 탄성 구역들의 상이한 실시예들을 나타낸다. 원주 방향으로 작동하는 라인들은 장력 저항성이 있는 환형 요소들(934)을 나타내는 반면, 길이방향에서 연장하는 라인들은 장력 저항성이 있는 웹들(918)을 나타낸다. 따라서, 도 32에 나타난 제어 요소(910)는 보강된 부분(940)에 의해 서로 분리되고 서로 이격되는 2개의 굽힘 구역을 가진다. 도 33에 나타난 제어 요소(911)의 실시예에서, 장력 저항성이 있는 웹들(918)은 정렬되지 않으며, 이것의 결과로서, 압력이 가해질 때, 제어 요소(911)의 아래쪽 말단 근처의 탄성 구역보다 위쪽 말단 근처의 탄성 구역은 상이한 방향으로 변형한다.

마침내, 도 34에 나타난 바와 같이, 나선형 웹(918)을 가진 탄성 구역의 설계는 결합된 제어 요소(912)의 비틀림 제어 운동을 허용한다.

도 35는 마침내 또다시 탄성의 관형 내부 부품(332) 및 구조 요소(324)로서 직물의 상호작용을 도시하며, 이는 장력 저항성이 있는 환형 요소들(334)에 의해 보강된다. 상응하는 상호작용은 도 17 내지 도 20에 따른 제어 요소(310)에서 일어난다.

도 35의 위에 나타난 정지 상태에서, 직물은 탄성 내부 부품(332)과 같이 완화된다(즉, 내부 부품 압력이 가해지 않는다). 압력이 증가할 때, 내부 부품(332)의 탄성 시스는, 이것이 환형 요소들(334) 사이에서 관통하고 이것들 사이의 거리가 증가하는 방식으로 팽창한다. 길이의 최대 변화의 상태는 도 35의 바닥부에서 도시되며, 넓어진 내부 부품(332)은 짜여진 구조 요소(324) 상에 평평하게 놓이며, 다시 말해 이 구역에서 추가 길이 변화는 가능하지 않다. 장력 저항성이 있는 환형 요소들(334) 사이에서 불룩해지는 내부 부품(332) 때문에, 전체 부피가 그러한 실시예에서 제어 요소의 길이의 변화를 위해 이용되는 것은 가능하다. 그러나, 최대 연신의 상태에서, 그리고 심지어 이 상태 전에, 이 경우에서 직물은 이미 내부 부품(332)의 팽창 능력에 대한 제한을 형성하였으므로, 끝은 장력 저항성 있는 환형 요소들 사이에서 제어되지 않은 방식으로 반경방향 외측으로 팽창할 수 없다. 그렇게 함으로써 내부 부품의 팽창이 굽힘 운동 또는 제어 요소의 길이 변화를 위해 이용될 수 있는 길이 변화에 집중된다는 점이 허용된다. 여기서, 도 10, 11, 12 및 13에 대한 참조가 다시 만들어지는데, 거기서 도시되고 개시되는, 벨로즈 모양의 구조 요소들은 구체적으로 길이 변화를 위해 탄성을 이용할 수 있도록 탄성 내부 부품들의 방사상 변형성을 제한한다. 박막 탄성 내부 부품의 불룩함을 피하는 제2 레벨의 이러한 특징은, 한 편으로는 압력이 가해질 때 변형성을 향상시키기 위해, 및 다른 한 편으로는 때때로 민감한 내부 부품의 손상을 피하기 위해, 다른 실시예들 대부분에서 발견되며, 여기서 박막 내부 부품 및 외부 구조 요소가 상호작용한다.

본 명세서에 개시된 제어 요소들 전부는 원칙적으로 압력 매체로서 기체 또는 액체 유체와 함께 작동될 수 있다는 점을 원칙적으로 주의해야 한다. 특히 액체 압력 매체와 함께, 고수준의 제어력 및 유지력(예컨대 도 20에서 나타난 제어 요소)에 도달하는 것은 가능하다.

양쪽 단부에 부착 지점을 갖는 도 26, 30, 40, 41 및 43에 나타난 제어 요소들로부터, 로봇 아암의 방식으로 임의의 바람직한 결합을 생성하는 것이 가능하므로, 이러한 방식으로 구성된 아암은 길이의 변화뿐만 아니라 바람직한 굽힘 운동도 수행할 수 있다. 이러한 로봇 아암은, 제어 요소들의 각각의 탄성 구역 내 변형계 또는 로봇 아암의 자유 단부에서 배열되는 특정 그립 지점 또는 그립 장치의 위치의 발견에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 36은 이들 사이에 있는 강성의 연결 요소들(700)을 갖는 제어 요소들(710)의 단순 배열을 나타내며, 전체적으로 아암이 얻어지며, 이는 서로에 대해 제어 요소들의 회전각 배열에 따라 매우 유연한 이동성을 가진다.

도 37은 복수의 가능한 방식의 예시들을 나타내며, 길이방향으로 연장하는 제어 요소는 개별적으로 가압될 수 있는 내부 부품을 각각 가지는 복수의 챔버들로 반경방향으로 세분화될 수 있다. 도 37a가, 예컨대 도 1에 따른 제어 요소에서 실현되는 단일 챔버 솔루션의 단면을 나타내는 반면에, 도 37b는 도 26에 따른 2개의 챔버 솔루션을 나타내고, 이는 직선 중심 위치로부터 양쪽 방향으로 제어 요소의 회전능력을 허용한다. 4개의 챔버를 갖는 도 37c에 따른 연장된 제어 가능성은 예컨대 도 30에 따른 제어 요소에서 실현되며, 반면에 8개의 챔버를 갖는 솔루션은, 도 37d에 개략적으로 나타난 바와 같이, 도 43 및 도 44와 관련되어 아래에 개시된다. 예컨대 5개의 챔버를 갖는 도 37e와 같이, 비대칭 세분화는 또한 쉽게 가능하다.

다중 챔버 시스템들에서, 각 경우에서 중심 채널(52)은 공급 라인들(53)을 위한 공간을 제공하며, 이들의 개수는 내부 부품들의 증가된 개수와 일치시키기 위해 적절하게 더 높아야 한다.

도 38은 손가락 모양의 제어 요소(990)의 도면을 나타내며, 이는 도 20에 나타난 제어 요소(310)에 상응하는 그립 표면(362)을 가지는 반면에, 세로로 줄지어 축방향으로 놓이는 2개의 분리된 내부 부품들(91, 993)이 내부에서 제공되고 서로 분리되어 구동될 수 있다. 이것은 상응하는 제어 요소(990)의 운동의 연장된 제어 가능성을 야기한다.

도 39, 40, 41, 42는 제어 요소들(1010, 1110)의 2개의 도시적 실시예를 나타내며, 여기서 전적으로 축방향 제어 운동이 제공된다. 이러한 2개의 제어 요소들(1010, 1110)의 특정 측면은, 반대 방향으로 작용하는 내부 부품들(1032, 1033)이 제공되어, 제어 경로가 증가된다는 점이다. 도 39 및 40에 도시된 실시예에서, 제1 내부 부품(1032)은 중심으로 제공되며, 2개의 강성 부착부(1012) 사이에서 실린더으로 연장한다. 제1 내부 부품(1032)는 중공 링과 같은 형상이고, 외부 표면상에 도 13과 유사한 벨로즈 구조를 갖는 제2 내부 부품(1033)에 의해 둘러싸이며, 이는 본 명세서에서는 더 이상 상세 설명은 개시되지 않는다.

도 39에 나타난 바와 같이 제어 요소(1010)의 최대 압축 상태에서, 제2 내부 부품(1033)이 압력이 없을 때, 안쪽 제1 내부 부품(1032)은 가압된다. 원주 방향으로 제1 내부 부품(1032)의 확장에 의해, 2개의 부착 플랜지(1012)는 서로를 향하는 방향으로 이동된다.

축방향 제어 운동을 실행할 수 있도록 하기 위해, 제1 내부 부품(1032)은 이제 압력이 완화되는 반면, 외측 내부 부품(1033)은 압력을 받는다. 이러한 방식으로, 제어 요소(1010)는 도 40에 도시된 바와 같이 최대 편향 위치에 도달하며, 안내 요소들은 2개의 부착 플랜지(1012) 사이에서 추가로 제공될 수 있으며 축방향 안내를 허용한다.

도 41 및 도 42에 나타난 제어 요소(1110)는 유사한 원리에 따라 작동하며, 제어 요소의 편향된 상태에서 압력을 받는 내부 부품(1132)은 내부에서 축방향으로 배열되는 반면, 편향을 최소화하기 위해 가압되는 외측 내부 부품(1133)는 고리 모양으로 탄성 내부 부품(1132)을 둘러싼다. 그러나, 상기 원리는 궁극적으로 동일하며, 그것에 의하여, 제어 요소(1110)를 압축하기 위해 가압되는 내부 부품에서, 반경 방향으로 부피의 증가는 서로를 향하는 방향으로 전면 고정 지점들(1160)을 이동시키기 위해 바람직하다.

마침내, 도 43 및 도 44는 또다시 복합 구조 요소(1224)가 제공되는 추가 제어 요소(1210)를 나타내며, 이는 부가 생산 공정에서 플라스틱 내부 부품으로서 생산되며 서로 독립적으로 가압될 수 있는 8개의 내부 부품(1232)을 갖는 도 37d에 따른 방사상 세분화를 제공한다. 외부 구조는, 도 30과 유사하게, 차례로 벨로즈처럼 설계된다. 8개의 챔버의 도움으로, 제어 요소(1210)의 특정 위치들의 특히 미세한 조정을 달성하는 것이 가능하다. 탄성 결합 지점들(1226)에 의해 개별 별모양의 지지 요소들(1225)의 구역에서 이동 가능한 구조는 장력 저항성이 있는 요소(1218)에 의해 여기서 보강되며, 이는 예컨대 와이어 또는 탄소-섬유 케이블로서 설계될 수 있다. 부착 플랜지들(1212)의 도움으로, 제어 요소(1210)는 도 36에서 개략적으로 나타난 방식으로 다른 제어 요소들과 결합될 수 있다. 내부 부품들(1232)이 가압될 때 제어 요소(1210)의 길이가 목표된 변화를 허용하기 위해, 예컨대 전기 구동의 도움으로, 부착 지점들(1212) 사이의 간격을 고의적으로 변경하는 가능성이 참조로 제공되며, 이것은 결합 지점들(1226)의 구역에서 탄성에 의해 허용된다. 그러므로, 도 43에 따른 제어 요소(1210)에서, 길이-가변적인 제어 요소의 기능성은, 예컨대 도 39에 나타난 바와 같이, 모든 굽힘 방향으로 조정 가능한 제어 요소의 가변성과 결합될 수 있다.

도 43 및 도 44에서 나타난 실시예에서, 중심 주위에 고리 모양으로 배열된 8개의 관형의, 탄성 내부 부품들(1232)의 팽창 능력은 또한 벨로즈 구조(1235)에 의해 안쪽에서 제한되며, 이는 가압되는 박막 내부 부품들(1235) 중 하나를 제어되지 않은 방식으로 반경 방향 내측으로 팽창하는 것으로부터 막는다. 벨로즈 구조(1235)는 구조 요소(1224)의 필수적인 구성 부품이다.

도 45 및 도 46은 제어 요소(1310)를 나타내며, 이것의 외부 시스(1328)는 길이방향으로 연장할 수 있으며 가로방향으로 장력 저항성이 있는 직물로 이루어진다. 직물은 또한 스레드들이 제어 요소의 길이방향에서 최대로 신장될 때 편향을 제한함으로써 단부 접합부들(abutments)을 형성한다.

제어 요소(1310)는 4개의 내부 부품(1332)을 가지며, 이는 둘레 주위에서 균등하게 분포되며 서로에 독립적으로 가압될 수 있다. 타이어들의 방식으로 여기서 또한 설계되는 내부 부품들은 구조 요소(1324)에 의해 길이방향으로 안정화되며, 이는 특정 간격으로 위에 배열되는 별모양의 지지 요소들(1325) 및 중심 물결모양 튜브(1350)로 이루어진다. 그 자체가 벨로즈 모양의 PU 블로즈 몰드된 부품들 또는 고무 벨로즈들과 같이 설계된 4개의 내부 부품들은 이러한 지지 요소들(1325)의 4개의 프레임들 사이에 있다. 내부 부품들의 챔버들은 지지 요소들(1325)의 강성인 칸막이 벽들(1380)의 구역에서 가압된 유체 연결부에 의해 서로에 대해 연결되며, 분리된 내부 부품들은 지지 요소들(1325) 사이에서 제공될 수 있고 가압된 유체 커플링에 의해 서로에 대해 연결된다. 내부 부품들(1332)은 지지 요소들(1325) 상에 이들이 더 잘 안착할 수 있도록 절개부들(1382)을 가진다. 탄성 중합체 층(1384)은 내부 부품들(1332)과 외부 시스(1328) 사이에서 제공되며, 탄성 중합체 층(1384)은 감쇠 작용을 가지고 내부 부품들(1332)을 외부 시스(1328)의 직물과의 직접 접촉으로부터 막는다.

물결모양 튜브(1350)는 모양 센서(1390)와 함께 안쪽에 제공되며, 이는 제어 요소의 운동을 감지한다. 지지 요소들(1325)에서 중심 근처의 추가 채널들(1392)은 전기 라인들의 피드스루(feedthrough)를 위해 사용될 수 있다.

도 47 및 도 48은 제어 요소(1410)를 나타내며, 이것의 외부 시스(1428)는 길이방향으로 탄성이 있고 가로방향으로 장력 저항성이 있는 직물로 다시 이루어진다. 이 제어 요소(1410)에서, 4개의 내부 부품들(1432)은 다시 둘레 주위로 분포되고 제공되며, 이것의 도움으로 제어 요소(1410)의 굽힘 제어 운동이 허용된다. 여기서 또한, 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 물결 모양의 튜브(1450)는 차례로 물결 모양의 튜브(1450)에 장착된 지지 요소들(1425)에 의해 분할되는 구조 요소를 위해 베이스의 역할을 한다. 이 실시예에서, 지지 요소들의 클립 모양의 홀딩 요소들(1470)은 내부 부품들(1432)의 길이방향에서 서로 연속되는 챔버들 사이의 연결 채널들(1427) 주위에서 결합한다. 이 실시예는 또한 외부 시스(1428), 내부 부품들(1432), 지지 요소들(1425) 및 물결모양의 튜브(1450) 사이에 남아있는 자유 공간부들이 기포 재료(1484)로 채워진다는 특정한 양상을 가진다. 끝은 감쇄 작용을 가지며 개별 요소들 사이의 기능적 연결을 피한다. 폼으로 자유 공간들을 채우는 것, 또는 이러한 자유 공간들에 형태를 갖는 폼을 삽입하는 것은 또한 본 명세서에 나타난 모든 다른 실시예들에 적용될 수 있다.

여기서, 물결모양의 튜브(1450)는 차례로 모양 센서(1492)를 수용한다.

도 49 및 도 50은 도 47 및 도 48에 따른 제어 요소(1410)에 실질적으로 상응하는 제어 요소(1510)의 일 실시예를 나타낸다. 그러나, 이와는 대조적으로, 내부 부품들(1532)은 덜 벨로즈같고 환형 앵커들(1585)과 함께 중심으로 제공되며, 이는 가압될 때 내부 부품들(1532)의 형상의 방사상 변화를 제한한다. 그러나, 상응하는 환형 앵커들은 또한 거기서 제공되는 내부 부품들(1432)의 벨로즈 구조의 구역에서 이전에 개시된 제어 요소(1410)에서 사용될 수 있다.

도 51 및 도 52는 한 평면에서 굽힘 운동을 위한 오직 하나의 자유도를 가지는 제어 요소(1610)를 나타낸다. 이 목적을 위해, 오직 2개의 정반대의 내부 부품이 필요한 반면, 구조 요소(1624)는 지지 요소들(1625)에 의해 여기서 형성되고, 이는 공동 차축들(1670)을 통해 서로에 연결된다.

단순화된 실시예에서 모양 센서를 또한 수용할 수 있는 케이블 채널(1650)은 긴 단면을 갖는다. 외부 시스(1628)는 또다시 가로방향으로 장력 저항성이 있도록 설계되며 또한 오직 바람직한 자유도에서 굽힘 운동을 허용해야 한다.

공동 차축을 통해 규정되는 공간 내 제어 요소의 굽힘 운동이 바람직할 때, 이미 개시된 둘레 주위에 분포되는 3 또는 4개의 내부 부품에 더해, 도 53에 따른 지지 요소들(1725)을 사용하는 것 또한 가능하며, 이는 카아던 조인트 연결부(1770)를 갖는다. 중간 요소(1772)는 제1 공동 차축(1774)를 통해 제1 지지 요소(1725a) 상에서 연접되며 제2 공동 차축(1776)을 통해 제2 지지 요소(1725b) 상에서 연접된다. 이러한 종류의 연접된 연결은 구조 요소를 형성하기 위해 모든 지지 요소들(1725) 사이에서 계속될 수 있으며, 내부 부품들은 지지 요소들의 칸막이 벽들(1778) 사이에서 작용한다.

마침내 도 54 및 도 55는 추가의 2개의 제어 요소들(1810, 1910)의 개략도를 나타내며, 이것의 기본 원리는 전술된 변형예들로 쉽게 결합될 수 있다. 양쪽 제어 요소들(1810, 1910)은, 내부 부품들(1832, 1932)의 부피가 제어 요소(1810, 1910)의 클램핑 지점(1800, 19000)으로부터 떨어져 감소한다는 공통점을 가진다. 이것은, 예컨대 하중을 들어올리기 위해, 내부 부품에 의해 가해져야 하는 힘은 그 순간이 점점 작아지기 때문에 클램핑 지점으로부터의 거리에서보다 더 작다는 점을 고려한다. 이것은, 내부 부품들의 기재된 시퀀스가 공통 압력원에 공동으로 부착될 경우, 이에 따라 모든 챔버에 동일한 압력이 있다는 장점이 있다.

도 54에 따른 제어 요소(1810)에서, 부피의 감소는 내부 부품 또는 분리된 내부 부품들(1832)의 챔버의 외측 직경을 감소시킴으로써 달성되는 반면에, 도 55에 따른 제어 요소(1910)에서, 내부 부품들(1932)의 축 방향 정도는 직경이 일정할 때 감소한다.

Claims

부착을 통해, 가압된 유체원 및/또는 진공원에 연결될 수 있는 적어도 하나의 탄성 내부 부품을 가지며, 상기 내부 부품 내 캐비티의 진공 또는 가압을 허용하는 제어 요소에 있어서,
상기 내부 부품을 제한하는 벽의 탄성의 계수는 일정 부분들에서 상이하게 형성되므로, 가압 또는 진공하에서 부피의 균일한 증가 또는 감소 대신에, 정지 상태와 가압 또는 진공 상태 사이에서 상기 제어 요소의 제어 경로를 형성하는 형상의 직접적인 변화가 발생하는, 제어 요소.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 관형 내부 부품의 탄성 계수는 반경 방향에서 크고, 이와 같은 방식으로 가압 하의 형상의 변화는 튜브 형상의 길이방향에서 및/또는 튜브 형상의 굽힘 방향에서 일어나는, 제어 요소.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 내부 부품의 탄성 재료는, 구조 요소의 더 강성인 재료로, 벽으로써 복합 재료를 형성하며,
점 모양의, 직선의 또는 평면의 연결 위치들이 제공되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조 요소는 상기 탄성 내부 부품의 팽창 능력에 대한 제한을 형성하며, 상기 부품은, 가압 하에서, 심지어 얇은 막으로, 상기 제어 경로를 위해 기여하는 바람직한 방향으로만 팽창하는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벽은 적어도 하나의 상기 내부 부품 주위에 고리 모양으로 결합하는 하나 이상의 강성 구역을 가지는, 제어 요소.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조 요소는 적어도 하나의 상기 내부 부품을 완전히 또는 케이지 모양으로 둘러싸는, 제어 요소.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조 요소는 직물, 플라스틱의 소결 몸체 또는 각각의 상기 내부 부품 주위에 주입되는 플라스틱 층으로써 설계되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
규정된 압력 레벨에서 형상의 변화를 제한하는 단부 접합부가 제공되는, 제어 요소.
제 8 항에 있어서,
상기 단부 접합부들의 위치는 조정 가능한, 제어 요소.
제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조 요소 및/또는 상기 내부 부품으로 통합되는 감쇄 진동을 위한 점탄성 재료가 제공되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 내부 부품의 캐비티 또는 상기 구조 요소와 상기 내부 부품 사이의 자유 공간은 강성 부피 몸체들에 의해 부분적으로 또는 탄성 형상의 몸체들에 의해 부분적으로 또는 완전히 채워지는, 제어 요소.
제 11 항에 있어서,
상기 탄성 형상의 요소들은 브러쉬 형상의 몸체들, 폼 몸체들 또는 상기 탄성 요소 상에 일체로 형성되는 유연한 실 모양의 요소들이거나, 또는 캐비티 또는 자유 공간의 후속 폼 채움에 의해 형성되는, 제어 요소.
제 12 항에 있어서,
상기 형상 요소들은 점탄성의 특성들을 가지는, 제어 요소.
제 3 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
장력 저항성 요소들은 상기 구조 요소로 가공되는, 제어 요소.
제 14 항에 있어서,
상기 장력 저항성 요소들은 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 케이블, 밴드, 막대 또는 직조 또는 격자 구조물로서 설계되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
지지 구조물에 고정하기 위한 강성의 클램핑 지점을 가지는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
순차적으로 뒤이어 축 방향으로 배열되고 캐비티들이 서로 공간적으로 분리된 내부 부품들을 상호 연결하는 복수의 구조 요소들을 가지며,
상기 캐비티는 압력 라인들을 통해 서로 연결되고 가압 유체 결합들을 통해 서로 결합되는 개별적인 가압 유체 부착물을 갖는, 제어 요소.
제 17 항에 있어서,
강성 클램핑 표면들은 내부 부품들 사이에 형성되는, 제어 요소.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 구조 요소들은 계수로서 상호 연접된 부재들의 시퀀스로 이루어지며, 이들 사이에 상기 내부 부품들이 배열되는, 제어 요소.
제 19 항에 있어서,
계수의 구역에서, 서로 분리하여 가압될 수 있는 2 이상의 내부 부품들이 둘레 주위에 배열되는, 제어 요소.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 부재들 사이의 조인트 연결부들은 볼 조인트, 조인트 차축 또는 준 조인트 형상의 탄성 연결부들에 의해 형성되는, 제어 요소.
제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
연속적인 내부 부품들 또는 구조 요소들의 부피, 길이 또는 직경은 상이하며, 바람직하게는 계속해서 증가하거나 감소하는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 내부 부품들로 반경 방향으로 및/또는 둘레 방향으로 세분화되는 튜브 형상을 가지며, 이들의 캐비티는 서로 분리되고, 분리된 압력 부착물을 가지는, 제어 요소.
제 23 항에 있어서,
장력 저항성 벽들은 각 경우에 상기 내부 부품들 사이에서 형성되는, 제어 요소.
제 24 항에 있어서,
상기 장력 저항성 벽들은 적어도 하나의 굽힘 방향으로 제어 요소의 굽힘을 허용하는 부재 구조로 통합되는, 제어 요소.
제 3 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 탄성 내부 부품은 벨로즈 모양의 구조 요소에 의해 적어도 일정 부분들이 둘러싸이며, 상기 구조 요소는 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 주름진 튜브, 직조 구조물 또는 고무 또는 플라스틱 멜로즈로써 설계되는, 제어 요소.
제 26 항에 있어서,
각각의 상기 내부 부품 쪽으로 향하는 벨로즈 모양의 구조 요소의 오직 일부 또는 모든 접힘부(fold)는 내부 부품에 연결되거나 느슨한 베어링 지점들로서 설계되는, 제어 요소.
제 27 항에 있어서,
버퍼 요소들은 상기 베어링 지점들의 구역에 배열되는, 제어 요소.
제 28 항에 있어서,
관형 제어 요소의 경우에, 상기 버퍼 요소들은 링 형상인, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
오직 굽힘 방향으로 변형 가능한 구역들 또는 강성 구역들을 가지며, 상기 구역에 전기 부착 라인들 또는 가압 유체 라인들이 배열되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
내부 부품들의 변형 가능한 벽 부분들에서, 팽창 측정 요소들 및/또는 광학 측정 요소들의 형태로 측정 요소들이 제공되며, 이들이 형상의 변화를 검출하고 가압을 위해 제어 시스템에 상기 변화를 통신하는, 제어 요소.
제 31 항에 있어서,
상기 제어 요소의 길이방향에 나선형으로 배열되는 전도체 호일은 상기 측정 요소로서 제공되는, 제어 요소.
제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
미끄럼 방지 재료로부터 형성 및/또는 구조물로 형성되는 파지 표면들을 가지는, 제어 요소.