KR20220149656A - 팽창식 실린더용의 확장 가능한 관형 요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유체 밀봉식의 둘레 벽(7)을 포함하며, 상기 둘레 벽(7)이 각각 피봇 축선에 상당하는 실질적으로 직선형 링크(11)에 의해 쌍을 이루며 연결된 복수의 패널(9)에 의해 형성되며, 상기 패널(9)이 링크(11)보다 더 단단하여, 링크(11)에 인접한 2 개의 패널(9)이 그 링크(11)에 상당하는 피봇 축선을 중심으로 회전할 수 있으며, 링크(11)의 각각의 단부가 노드(13)를 획정하도록 다른 링크들(11)의 적어도 2 개의 단부에 연결되며, 각각의 노드(13)가 인접한 링크(11)의 최소 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 것인, 유체 팽창식 실린더용의 확장 가능한 관형 요소(3, 37)에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 확장 가능한 관형 요소(3, 37)를 제조하기 위한 방법뿐만 아니라, 이러한 확장 가능한 관형 요소(3, 37)를 포함하는 유체 팽창식 실린더(1, 35, 39)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 팽창식 실린더의 분야에 관한 것이다
이러한 팽창식 실린더는 일반적으로, 완충기 또는 액추에이터와 같은 장치에 사용된다.
이러한 팽창식 실린더는 일반적으로 공기로 팽창되지만, 또한, 물, 오일, 글리콜, 또는 보다 일반적으로는 유체와 함께 사용될 수 있다. 에어백이라고도 하는 이러한 팽창식 실린더는 일반적으로, 고무 또는 플라스틱 재료로 형성된 확장 가능한 관형 요소로 구성되며, 관형 요소는 선택적으로 하나의 단부 부품으로 덮어지거나 2 개의 단부 부품 사이에 배치된다. 관형 요소는 일반적으로, 원통형 아코디언 벨로우즈 형태의 둘레 벽을 포함하며, 예를 들어, 열가소성 엘라스토머 재료의 패리슨(parison)을 취입 성형(blow moulding)함으로써 얻어진다. 단부 부품(들)은 일반적으로 금속제이며, 팽창식 실린더에 의해 구동되도록 구성된 기계적 요소와 맞물린다. 관형 요소의 우수한 압축성을 허용하면서 팽창식 실린더의 크기를 제한하기 위해, 관형 요소의 둘레 벽이 가변 두께를 갖는다.
그러나, 이러한 두께 변화는 제조상의 어려움을 야기하며, 특히 팽창식 실린더가 완전히 팽창된 때, 내압성이 떨어지는 영역을 초래한다. 과압의 경우, 실제로, 관형 요소의 둘레 벽이 가변 두께를 갖기 때문에, 관형 요소가 가장 얇은 영역에서 원하는 최대 형상, 즉, 원통형 벨로우즈의 원형 단면을 초과하여 상당한 국소 변형이 발생할 수도 있다. 따라서, 관형 부재의 둘레 벽의 최저 두께를 고려하면 이러한 팽창식 실린더용의 관형 요소는 내압성이 낮다.
따라서, 설계상의 이유로, 현재의 팽창식 실린더는 소형 크기와 최적의 내압성을 모두 가질 수는 없다.
본 발명은, 특히, 제한된 크기와 최적의 내압성을 모두 갖는 팽창식 실린더용의 확장 가능한 관형 요소를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 유체 밀봉식의 둘레 벽을 포함하며, 둘레 벽은 각각 피봇 축선에 상당하는 실질적으로 직선형 링크에 의해 쌍을 이루며 연결된 복수의 패널에 의해 형성되는 것인, 유체 팽창식 실린더용의 확장 가능한 관형 요소에 관한 것으로,
상기 패널은 상기 링크보다 더 단단하여, 링크에 인접한 2 개의 패널이 이 링크에 상당하는 피봇 축선을 중심으로 회전할 수 있으며,
링크의 각각의 단부는 노드를 획정하도록 다른 링크들의 적어도 2 개의 단부에 연결되며,
각각의 노드는 인접한 링크의 최소 두께보다 두꺼운 두께를 갖는다.
따라서, 노드가 구조를 보강하는 확장 가능한 관형 요소를 제공하는 방식으로 본 발명을 수행하는 것이 제안된다. 실제로, 두께가 얇은 링크의 경우에도, 노드의 존재로 인해 확장 가능한 관형 요소의 반경 방향 변형이 제한된다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 내압성이 개선된다. 패널, 링크 및 노드로 구성된 구조는 확장 가능한 관형 요소의 최대 압축성을 허용하며, 따라서, 압축 상태에서의 확장 가능한 관형 요소의 최소 크기를 허용한다.
단독으로 또는 조합하여 취해지는 확장 가능한 관형 요소의 다른 선택적 특성은 다음과 같다:
- 링크는 주로 플라스틱 재료로 형성된다. "주로(mainly)"는 주로 중량을 기준으로 한다. 따라서, 제조가 간소화된다.
- 패널은 다각형, 바람직하게는 삼각형 형상을 갖는다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 압축성 및 저항성이 개선된다.
- 패널의 두께는 실질적으로 균일하다. 따라서, 제조가 간소화된다.
- 노드는 패널과 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 크기가 추가로 감소된다.
- 링크들 중 적어도 하나는 상기 링크에 인접한 패널들 중 적어도 일부와 동일한 조성을 가지며, 적어도 일부에서 이들 패널의 두께보다 얇은 두께를 갖는다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 제조가 간소화되며, 확장 가능한 관형 요소의 압축이 용이하다.
- 패널과 링크는 동일한 조성을 갖는다. 따라서, 제조가 간소화된다.
- 패널이 주로 플라스틱 재료로 형성된다. "주로(mainly)"는 주로 중량을 기준으로 한다. 따라서, 제조가 간소화된다.
- 둘레 벽은 주로 플라스틱 재료로 형성된다. "주로(mainly)"는 주로 중량을 기준으로 한다. 따라서, 제조가 간소화된다.
- 둘레 벽은 패널과 링크에 의해 형성된다.
- 둘레 벽은, 바람직하게는 폴리머 및/또는 엘라스토머 재료, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌을 포함하는, 복합 재료 또는 다층 재료로 구성된다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 내압성이 개선된다.
- 둘레 벽은, 바람직하게는 금속 재료를 포함하는, 복합 재료 또는 다층 재료로 구성된다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소의 내압성이 개선된다.
- 둘레 벽은 다층 재료로 구성되며, 바람직하게는 금속제의, 보다 바람직하게는 둘레 벽의 내부 및/또는 외부 표면에 배치된 도전성 잉크 및/또는 금속제 필름으로 구성된 도전성 층을 포함한다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소가, 예를 들어, 전기 에너지원에 대하여 확장 가능한 관형 요소의 하류에 위치한 공급 요소로 전기를 전도할 수 있으며 및/또는 확장 가능한 관형 요소의 전기 저항이 그 변형 상태에 따라 수정되기 때문에 센서로서 작용할 수 있다.
- 도전성 층은 최내측 층이다. 따라서, 전기 에너지원, 변환기 또는 안테나와 같은 확장 가능한 관형 요소 내부에 위치한 장치에 대한 연결이 간소화된다.
- 도전성 층은 최외측 층이다. 따라서, 전기 에너지원, 변환기 또는 안테나와 같은 확장 가능한 관형 요소 외부에 위치한 장치에 대한 연결이 간소화된다.
- 링크들 중 적어도 하나가 2 개의 인접한 패널을 연결하는 접착성 필름에 의해 형성된다. 따라서, 관형 요소의 제조가 간소화된다.
본 발명은 또한, 전술한 유형의 확장 가능한 관형 요소 및 확장 가능한 관형 요소의 일 단부에 부착된 단부 부품을 포함하는 유체 팽창식 실린더에 관한 것이다.
단독으로 또는 조합하여 취해지는 팽창식 실린더의 다른 선택적 특성은 다음과 같다:
- 단부 부품은 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단을 포함하며, 확장 가능한 관형 요소는 제 1 내부 체적을 갖는 수축 모드로부터 제 2 내부 체적 및 실질적으로 원통형 형상을 갖는 확장 모드로 전환되도록 구성되며, 상기 제 2 내부 체적은 제 1 내부 체적보다 바람직하게는 적어도 10배, 보다 바람직하게는 적어도 100배 더 크다. 따라서, 단부 부품이 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단을 포함하는, 확장 가능한 관형 요소가 장착된 팽창식 실린더를 제공함으로써, 패널, 링크 및 노드 형태의 확장 가능한 관형 요소의 구조가 확장 가능한 관형 요소의 최대 압축성을 허용하며, 따라서, 팽창식 실린더가 수축 상태에 있을 때 확장 가능한 관형 요소의 최소 크기를 허용하면서 동시에, 팽창식 실린더가 확장 상태에 있을 때 높은 내압성을 보장한다.
- 확장 가능한 관형 요소는 확장 모드에서 실질적으로 구부러진 원통형 형상을 갖는다. 따라서, 임의의 원하는 공간 방향으로의 작동이 획득될 수 있다.
- 확장 가능한 관형 요소 내부의 유체 압력은 확장 가능한 관형 요소가 수축 모드에 있을 때 0 내지 1 bar이다.
- 확장 가능한 관형 요소 내부의 유체 압력은 확장 가능한 관형 요소가 확장 모드에 있을 때 1 bar 내지 12 bar이다.
- 팽창식 실린더는 수축 모드에서 확장 모드로 및 그 반대로의 확장 가능한 관형 요소의 변위를 안내하기 위한 가이드 수단, 바람직하게는 절첩식(telescopic) 가이드 로드를 추가로 포함한다.
- 가이드 수단은 확장 가능한 관형 요소의 둘레 벽에 의해 구획된 내부 공간에 배치된다.
- 가이드 수단은 확장 가능한 관형 요소의 둘레 벽에 의해 구획된 내부 공간의 외부에 배치되며, 바람직하게는 확장 가능한 관형 요소의 둘레 주위에 고르게 분포된다.
- 팽창식 실린더는 2 개의 단부 부품을 포함하며, 각각의 단부 부품이 확장 가능한 관형 요소의 일 단부에 부착된다.
- 팽창식 실린더는, 예를 들어, 확장 가능한 관형 요소의 둘레 벽 외부에 배치된 외장(sheath), 바람직하게는 직물로 구성된, 스트로크를 제한하기 위한 수단을 포함한다.
- 팽창식 실린더는 확장 가능한 관형 요소의 내부 공간에 배치된, 에너지를 전달하기 위한 수단, 바람직하게는 유체 전달 관 및/또는 전기 케이블을 포함한다.
- 팽창식 실린더는 적어도 2 개의 확장 가능한 관형 요소를 포함한다.
- 확장 가능한 관형 요소는 직렬로 배열된다.
- 직렬로 배열된 인접한 확장 가능한 관형 요소는 적어도 하나의 단부 부품을 통해 서로 연결된다.
- 팽창식 실린더는 적어도 3 개의 확장 가능한 관형 요소를 포함한다.
- 확장 가능한 관형 요소가 병렬로 배열된다.
- 병렬로 배열된 확장 가능한 관형 요소는 각각, 단부 부품을 포함하며 플레이트를 공동으로 지지한다.
- 둘레 벽은 단부 부품에 접합된다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소를 단부 부품에 부착하기가 특히 용이하다.
- 단부 부품은 플랜지와 부착 요소를 포함하며, 둘레 벽이 플랜지와 부착 요소 사이에 클램핑에 의해 단부 부품에 유지된다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소를 단부 부품에 부착하기가 특히 용이하다.
마지막으로, 본 발명은 전술한 유형의 확장 가능한 관형 요소를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 이하의 단계를 포함한다:
- 주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계.
- 각인(engraving) 수단 및/또는 마킹(marking) 수단에 의해 튜브 상에 복수의 패턴을 생성하는 단계.
- 변형된 상태의 패턴이 링크를 형성하도록 상기 패턴을 변형시키는 단계. 상기 패턴을 변형시키는 단계가 튜브 내부의 압력을, 바람직하게는 0 내지 0.5 bar의 압력으로 감소시킴으로써 및/또는 튜브의 주어진 단면 상에 배열된 패턴을 동시에 기계적으로 가압함으로써 수행된다.
따라서, 확장 가능한 관형 요소의 제조가 간단하며 비용이 적게 든다.
단독으로 또는 조합하여 취해지는 제조 방법의 다른 선택적 특성은 다음과 같다:
- 패턴은, 예를 들어, 요시무라(Yoshimura), 워터봄(Waterbomb), 크레슬링(Kresling) 또는 치킨 와이어(Chicken Wire) 패턴으로 알려진 유형의, 바람직하게는 크레슬링 유형의 원통형 패턴이다.
- 패턴을 변형시키는 단계가 접힘(folding) 단계이다.
- 주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계는 플라스틱 재료로만 형성된 튜브를 제조하는 단계이다.
- 주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계는 열 성형, 사출 취입 성형, 성형(moulding) 또는 회전 성형에 의해 수행된다.
- 각인 수단은 레이저를 포함한다.
- 마킹 수단은 휠을 포함한다.
- 각인 수단 및/또는 마킹 수단에 의해 튜브 상에 복수의 패턴을 생성하는 단계는 레이저 각인에 의해 수행된 다음 휠로 마킹함으로써 수행된다.
- 상기 방법은, 바람직하게는 패턴을 변형시키는 단계 후에, 휴지기의 모드가 수축 모드이도록, 이렇게 얻어진 확장 가능한 관형 요소를 어닐링함으로써 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명이 단지 예시로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 주어진 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 확장 상태의, 제 1 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 2는 수축 상태의, 제 1 실시예에 따른 확장 가능한 관형 요소가 장착된 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 3은 제 1 변형예에 따른 단부 부품의 개략적인 사시도이다.
도 4는 확장 상태의, 제 2 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 5는 확장 상태의, 제 3 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 6은 확장 상태의, 제 4 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 7은 제 2 변형예에 따른 단부 부품이 장착된, 확장 상태의, 제 5 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 8은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 9는 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 10은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 11은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 1은 확장 상태의, 제 1 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 2는 수축 상태의, 제 1 실시예에 따른 확장 가능한 관형 요소가 장착된 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 3은 제 1 변형예에 따른 단부 부품의 개략적인 사시도이다.
도 4는 확장 상태의, 제 2 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 5는 확장 상태의, 제 3 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 6은 확장 상태의, 제 4 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 7은 제 2 변형예에 따른 단부 부품이 장착된, 확장 상태의, 제 5 실시예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 사시도이다.
도 8은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 9는 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 정면도이다.
도 10은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 11은 확장 상태의, 제 1 실시예의 변형예에 따른 팽창식 실린더의 개략적인 부분 정면도이다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 팽창식 실린더(1)를 보여준다. 팽창식 실린더(1)는 유체, 예를 들어, 공기 또는 물에 의해 팽창될 수 있다. 팽창식 실린더(1)는 확장 가능한 관형 요소(3) 및 확장 가능한 관형 요소(3)의 일 단부에 부착되는, 제 1 변형예에 따른 단부 부품(5)을 포함한다. 도 1에 도시된 예에서, 팽창식 실린더(1)는 2 개의 단부 부품(5)을 포함하며, 각각의 단부 부품(5)이 확장 가능한 관형 요소(3)의 일 단부에 부착된다.
확장 가능한 관형 요소(3)는 둘레 벽(7)을 포함한다.
둘레 벽(7)은 유체 밀봉식이다. 둘레 벽(7)은, 각각 피봇 축선에 상당하는, 실질적으로 직선형 링크(11)에 의해 쌍을 이루며 연결된 복수의 패널(9)에 의해 형성된다.
패널(9)이 링크(11)보다 더 단단하다. 따라서, 링크(11)에 인접한 2 개의 패널(9)이 이 링크(11)에 상당하는 피봇 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 패널(9)은 삼각형 형상을 갖는다. 보다 일반적으로는, 패널(9)이 다각형 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 패널(9)은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다.
각각의 링크(11)는 2 개의 단부를 갖는다. 링크(11)의 각각의 단부가 노드(13)를 획정하도록 다른 링크(11)의 적어도 2 개의 단부에 연결된다. 도 1에 도시된 예에서, 링크(11)는 상기 링크(11)에 인접한 패널(9)의 조성과 동일한 조성을 가지며, 적어도 일부에서는 이들 패널(9)의 두께보다 얇은 두께를 갖는다.
각각의 노드(13)는 인접한 링크(11)의 최소 두께보다 두꺼운 두께를 갖는다. 또한, 도 1에 도시된 예에서, 노드는 패널(9)과 실질적으로 동일한 두께를 갖는다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 단부 부품(5)은 플랜지(15) 및 부착 요소(17)를 포함한다. 따라서, 둘레 벽(7)은 플랜지(15)와 부착 요소(17) 사이에 클램핑에 의해 단부 부품(5)에 유지된다. 부착 요소(17) 및 플랜지(15)는 각각, 나사를 포함하여, 부착 요소(17)가 나사 결합에 의해 플랜지(15)에 부착된다. 이 예에서, 플랜지(15)는 실질적으로 원통형 형상을 갖는다.
적어도 하나의 단부 부품(5), 예를 들어, 각각의 단부 부품(5)은 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단(19), 예를 들어, 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)에 의해 구획된 내부 공간에 개방되는 중앙 구멍(21)을 포함한다. 도 1에 도시된 예에서, 중앙 구멍(21)은, 예를 들어, 가요성 관 단부 이음쇠와 같은 유체 공급 및/또는 배출 요소에 대한 연결을 허용하도록 나사산이 형성되어 있다.
따라서, 확장 가능한 관형 요소(3)는 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 내부 체적을 갖는 수축 모드로부터 도 1에 도시된 바와 같은 제 2 내부 체적 및 실질적으로 원통형 형상을 갖는 확장 모드로 및 그 반대로 전환되도록 구성된다. 제 2 내부 체적은 제 1 내부 체적보다, 바람직하게는 적어도 10배, 보다 바람직하게는 적어도 100배 더 크다.
확장 가능한 관형 요소(3)의 내부의 유체 압력은 확장 가능한 관형 요소가 수축 모드에 있을 때에는 0 내지 1 bar이다. 확장 가능한 관형 요소(3)의 내부의 유체 압력은 확장 가능한 관형 요소가 확장 모드에 있을 때에는 1 bar 내지 12 bar이다.
둘레 벽(7)은 주로 플라스틱 재료로 형성된다. 따라서, 둘레 벽(7)은 패널(9) 및 링크(11)에 의해 형성되며, 링크(11)가 주로 플라스틱 재료로 형성되며, 패널(9)이 주로 플라스틱 재료로 형성된다. 도 1에 도시된 예에서, 둘레 벽(7)은, 바람직하게는 폴리머 및/또는 엘라스토머 재료, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌을 포함하는, 다층 재료로 구성된다. 보다 정확하게는, 둘레 벽(7)은 주로 또는 전체적으로 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리머 및/또는 엘라스토머 재료, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌으로 구성된 주요 층을 포함한다. 둘레 벽(7)은 또한, 도전성 층(23), 바람직하게는 금속제의, 보다 바람직하게는 둘레 벽(7)의 내부 및/또는 외부 표면에 배치된 도전성 잉크 및/또는 금속제 필름으로 구성된 도전성 층(23)을 포함한다. 도전성 층이 최내측 층이며 및/또는 도 1에 도시된 바와 같이 도전성 층(23)이 최외측 층이다.
대안으로서 또는 추가적으로, 둘레 벽(7) 또는 그 주요 층이 복합 재료로 구성될 수도 있다. 따라서, 둘레 벽(7) 또는 그 주요 층은, 바람직하게는 탄소 섬유, 유리 섬유, 천연 섬유 및/또는 케블라(Kevlar)(등록 상표)로 보강된, 열가소성 수지, 바람직하게는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성될 수도 있다.
각각의 단부 부품(5)은, 예를 들어, 플라스틱, 복합 재료 또는 금속 재료로 형성된다. 단부 부품(5)이 복합 재료로 형성되면, 단부 부품이, 바람직하게는 탄소 섬유, 유리 섬유, 천연 섬유 또는 케블라(등록 상표)로 보강된, 열경화성 수지, 바람직하게는 에폭시, 폴리우레탄 또는 폴리에스테르 수지로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 제 2 실시예에서, 팽창식 실린더(25)는 3 개의 확장 가능한 관형 요소(3)를 포함한다. 병렬로 배열된 확장 가능한 관형 요소(3)는 각각의 단부에 단부 부품(5)을 포함하며, 플레이트(25, 27)를 공동으로 지지한다. 따라서, 이 제 2 실시예에 따른 팽창식 실린더(25)는 2 개의 플레이트(25, 27)의 사이에 병렬로 배열된 전술한 제 1 실시예에 따른 3 개의 팽창식 실린더(1)를 포함한다.
팽창식 실린더(25)가 3 개보다 많은 확장 가능한 관형 요소(3)로 형성될 수 있음이 명백하다.
도 5에 도시된 제 3 실시예에서, 팽창식 실린더(31)는 2 개의 확장 가능한 관형 요소(3)를 포함한다. 확장 가능한 관형 요소(3)는 직렬로 배열되며, 각각의 단부에 단부 부품(5)을 포함한다. 따라서, 2 개의 확장 가능한 관형 요소(3)가, 예를 들어, 단부 부품(5)의 부착 구멍(33)에 맞물린 부착 볼트에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 서로 대향하여 부착된 단부 부품(5) 중 2 개를 통해 서로 연결된다. 따라서, 이 제 3 실시예에 따른 팽창식 실린더(31)는 직렬로 배열된 전술한 제 1 실시예에 따른 2 개의 팽창식 실린더(1)를 포함한다.
팽창식 실린더(31)가 2 개보다 많은 확장 가능한 관형 요소(3)로 형성될 수 있음이 명백하다. 이 경우, 인접한 확장 가능한 관형 요소(3)는 적어도 하나의 단부 부품(5)을 통해, 바람직하게는 2 개의 단부 부품(5)을 통해 서로 연결된다.
도 6에 도시된 제 4 실시예는, 팽창식 실린더(35)가 확장 모드에서 실질적으로 구부러진 원통형 형상을 갖는 확장 가능한 관형 요소(37)를 포함한다는 점에서, 도 1에 도시된 제 1 실시예와 상이하다. 확장 가능한 관형 요소(37)의 이러한 특별한 형상을 제외하고는, 팽창식 실린더(35)는 팽창식 실린더(1)와 유사하며, 특히 확장 가능한 관형 요소(37)의 각각의 단부에 단부 부품(5)을 포함한다. 따라서, 이러한 특별한 형상을 제외하고는, 확장 가능한 관형 요소(37)는 전술한 확장 가능한 관형 요소(3)와 유사하다. 또한, 수축 모드에서, 팽창식 실린더(35)는 팽창식 실린더(1)의 도 2에 도시된 형상과 유사한 형상을 취한다.
도 6에 도시된 제 5 실시예는 팽창식 실린더(39)가 전술한 단부 부품(5)을 대체하도록 배열된 제 2 변형예에 따른 단부 부품(41)을 포함한다는 점에서 도 1에 도시된 제 1 실시예와 상이하다. 각각의 단부 부품(41)은 플랜지(43)(이 예에서 실질적으로 직육면체 형상) 및 부착 요소(17)를 포함한다. 따라서, 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)은 플랜지(43)와 부착 요소(17) 사이에 클램핑에 의해 단부 부품(5)에 유지된다. 부착 요소(17) 및 플랜지(43)는 각각, 나사산(15)을 포함하여, 부착 요소(17)가 나사 결합에 의해 플랜지(43)에 부착된다.
적어도 하나의 단부 부품(41), 예를 들어, 각각의 단부 부품(41)은 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단(19), 예를 들어, 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)에 의해 구획된 내부 공간에 개방되는 측방향 구멍(24)을 포함한다. 도 7에 도시된 예에서, 측방향 구멍(45)은, 예를 들어, 가요성 관 단부 이음쇠와 같은 유체 공급 및/또는 배출 요소로의 연결을 허용하도록 나사산이 형성되어 있다. 각각의 단부 부품(41)은 전술한 부착 구멍(33)과 유사한 기능을 수행하는 부착 구멍(47)을 추가로 포함한다. 각각의 단부 부품(41)은, 예를 들어, 단부 부품(5)에 대해 전술한 재료와 유사한 재료로 형성된다.
제 1 실시예의 다양한 변형예들이 도 8 내지 10에 도시되어 있으며, 도 8 및 도 10에서는 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)에 의해 구획된 내부 공간을 명확하게 보여주기 위해 확장 가능한 관형 요소(3)가 생략되어 있다.
도 8에 도시된 변형예에서, 팽창식 실린더(1)는 수축 모드에서 확장 모드로 및 그 반대로의 확장 가능한 관형 요소(3)의 변위를 안내하기 위한 가이드 수단(49)을 포함한다. 가이드 수단(49)은 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)에 의해 구획된 내부 공간에 배치된다. 가이드 수단(49)은, 예를 들어, 금속제의 절첩식 가이드 로드(51)를 포함한다.
도 9에 도시된 변형예에서, 팽창식 실린더(1)는 수축 모드에서 확장 모드로 및 그 반대로의 확장 가능한 관형 요소(3)의 변위를 안내하기 위한 안내 수단(49)을 포함한다. 가이드 수단(49)은 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)에 의해 구획된 내부 공간 외부에 배치되며, 바람직하게는 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 주위에 고르게 분포된다. 가이드 수단(49)은, 예를 들어, 금속제의 가이드 로드(53)를 포함한다. 가이드 로드(53)는, 예를 들어, 단부 부품(5) 중 하나 상의 부착 구멍(33)에 부착되며, 다른 하나의 단부 부품(5)의 부착 구멍(33)에서 활주 이동하여 선형 안내를 제공한다. 적어도 하나의 가이드 로드(53)는 확장 가능한 관형 요소(3)의 확장 모드를 달성하기 위한 원하는 거리를 초과하여 활주 이동하는 것을 방지함으로써 팽창식 실린더(1)용 스트로크 제한기로서 작용하는 단부 정지부를 포함할 수도 있으며, 단부 정지부는 이후 가이드 로드에 대해 활주 이동하는 단부 부품(5)과 접촉한다.
도 10에 도시된 변형예에서, 팽창식 실린더(1)는 에너지를 전달하기 위한 수단(55), 바람직하게는 확장 가능한 관형 요소(3)의 내부 공간에 배치된 유체 전달 관 및/또는 전기 케이블을 포함한다. 에너지를 전달하기 위한 수단(55)은 하나의 단부 부품(5)으로부터 다른 하나의 단부 부품(5)으로 에너지를 전달하며, 예를 들어, 팽창식 실린더(1)에 연결된 다른 팽창식 실린더로 및/또는 센서로 및/또는 밸브 또는 분배기와 같은 작동 요소로 에너지를 전달하는 데 사용된다. 에너지를 전달하기 위한 수단(55)은 또한, 예를 들어, 에너지를 전달하기 위한 수단(55)이 케이블로 구성되는 경우 팽창식 실린더(1)용의 스트로크 제한기로서 작용할 수도 있다. 에너지를 전달하기 위한 수단(55)은 도 10에 도시된 바와 같이 코일 형태를 가질 수도 있다.
도 11에 도시된 변형예에서, 팽창식 실린더(1)는, 예를 들어, 확장 가능한 관형 요소(3)의 둘레 벽(7)의 외부에 배치된 외장(sheath)(57), 바람직하게는 직물로 구성된, 스트로크를 제한하기 위한 수단을 포함한다. 스트로크를 제한하기 위한 이러한 수단은 수축 모드와 확장 모드 사이에서 확장 가능한 관형 요소(3)의 변위를 제한하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 수단은 확장 모드와 수축 모드 사이에서의 확장 가능한 관형 요소(3)의 변위를 방해하지 않으면서, 확장 가능한 관형 요소(3)의 확장 모드를 달성하기 위한 원하는 거리를 초과한 활주 이동을 방지한다. 외장(57)은, 예를 들어, 그 단부에서 외장(57)의 직경을 조이는 타이(tie)에 의해 그 단부에서 단부 부품(5)에 부착된다. 따라서, 팽창식 실린더(1)에 외장(57)을 조립하기가 특히 용이하다. 따라서, 외장(57)이 단부 부품(5)을 통과한 다음, 타이가 조여져 단부 부품(5) 상에 외장(57)을 유지한다. 도 11에 도시된 예에서, 확장 가능한 관형 요소(3)는 확장 모드에 있으며, 따라서 외장(57)이 단부 부품(5)의 사이에서 신장되어 스트로크 제한기로서 작용한다.
이제, 확장 가능한 관형 요소를 제조하기 위한 방법의 일 예가 설명될 것이다.
이러한 방법은 이하의 단계를 포함한다:
- 주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계.
- 각인 수단 및/또는 마킹 수단에 의해 튜브 상에 복수의 패턴을 생성하는 단계.
- 변형된 상태의 패턴이 링크를 형성하도록 상기 패턴을 변형시키는 단계. 상기 패턴을 변형시키는 단계는 튜브 내부의 압력을, 바람직하게는 0 내지 0.9 bar의 압력으로 감소시킴으로써 및/또는 튜브의 주어진 단면 상에 배열된 패턴을 동시에 기계적으로 가압함으로써 수행된다.
패턴은, 예를 들어, 요시무라(Yoshimura), 워터봄(Waterbomb), 크레슬링(Kresling) 또는 치킨 와이어(Chicken Wire) 패턴으로 알려진 유형의, 바람직하게는 크레슬링 유형의 원통형 패턴이다.
패턴을 변형시키는 단계는, 예를 들어, 접힘 단계이다. 주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계는, 예를 들어, 플라스틱 재료로만 형성된 튜브를 제조하는 단계이다.
주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계는 열 성형, 사출 취입 성형, 성형 또는 회전 성형에 의해 수행된다. 각인 수단은 레이저를 포함한다. 마킹 수단은 휠을 포함한다. 각인 수단 및/또는 마킹 수단에 의해 튜브 상에 복수의 패턴을 생성하는 단계는 레이저 각인에 의해 수행된 다음 휠로 마킹함으로써 수행된다.
팽창식 실린더에 필요한 휴지기에서의 모드가 수축 모드라면, 상기 방법은, 바람직하게는 패턴을 변형시키는 단계 후에, 휴지기의 모드가 수축 모드이도록 이렇게 얻어진 확장 가능한 관형 요소를 어닐링함으로써 경화시키는 단계를 포함한다.
팽창식 실린더를 제조하기 위해, 전술한 바와 같이 제조된 확장 가능한 관형 요소가 단부 부품에 부착된다. 보다 정확하게는, 확장 가능한 관형 요소의 하나 또는 각각의 단부가 단부 부품의 플랜지 상에 배치되며, 단부 부품의 부착 요소에 의해 그 위에 클램핑된다. 대안으로서, 확장 가능한 관형 요소가 단부 부품에 접합될 수 있다.
이하, 제 1 실시예에 따른 팽창식 실린더의 작동의 일 예가 설명될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 팽창식 실린더(1)의 확장 가능한 관형 요소는 확장 모드에 있다. 확장 가능한 관형 요소(3) 내부의 유체 압력은 1 bar 내지 12 bar이다. 유체가 단부 부품(5) 상에 배치된 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단(19)을 통해 확장 가능한 관형 요소(3)의 밖으로 배출된다. 결과적으로, 확장 가능한 관형 요소(3) 내의 유체 압력이 감소하여, 확장 가능한 관형 요소(3)가 도 2에 도시된 수축 모드가 될 때까지 확장 가능한 관형 요소(3)가 수축된다. 수축 모드에서, 확장 가능한 관형 요소(3)의 내부의 유체 압력은 0 내지 1 bar이다.
반대로, 확장 가능한 관형 요소(3)가 수축 모드에 있으며 확장 가능한 관형 요소(3)를 확장 모드로 전환하는 것이 바람직한 경우에는, 유체가 단부 부품(5) 상에 배치된 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단(19)을 통해 확장 가능한 관형 요소(3) 내로 도입된다. 결과적으로, 확장 가능한 관형 요소(3)의 유체 압력이 증가하여, 확장 가능한 관형 요소(3)가 도 1에 도시된 확장 모드가 될 때까지 확장 가능한 관형 요소(3)가 확장된다.
본 발명은 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 다른 실시예가 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 클램핑에 의해 단부 부품(5, 41)에 둘레 벽(7)을 유지하는 방법의 대안으로서 또는 이에 추가하여, 단부 부품(5, 41) 및 둘레 벽(7)이 또한 함께 접합될 수 있다. 단부 부품(5, 41)이 또한, 유체 및/또는 전기 에너지 연결을 포함할 수도 있다.
또한, 링크(11)들 중 적어도 하나가 2 개의 인접한 패널(9)을 연결하는 접착성 필름에 의해 형성될 수 있다.
마지막으로, 패널(9)들 중 적어도 하나가 링크(11)보다 더 큰 강성을 갖는 인서트(insert)로부터 형성될 수 있으며, 인서트는, 예를 들어, 금속제이며, 인서트가 플라스틱 재료 내에 캡슐화되어 패널(9)을 형성한다. 이에 의해, 이와 같이 생성된 패널(9)의 강성이 증가된다.
1: 팽창식 실린더,
3: 확장 가능한 관형 요소
5: 단부 부품
7: 둘레 벽
9: 패널
11: 링크
13: 노드
15: 플랜지
17: 부착 요소
19: 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단
21: 중앙 구멍
23: 도전성 층
25: 플레이트
27: 플레이트
29: 팽창식 실린더
31: 팽창식 실린더
33: 부착 구멍
35: 팽창식 실린더
37: 확장 가능한 관형 요소
39: 팽창식 실린더
41: 단부 부품
43: 플랜지
45: 측방향 구멍
47: 부착 구멍
49: 가이드 수단
51: 절첩식 가이드 로드
53: 가이드 로드
55: 에너지를 전달하기 위한 수단
57: 외장
3: 확장 가능한 관형 요소
5: 단부 부품
7: 둘레 벽
9: 패널
11: 링크
13: 노드
15: 플랜지
17: 부착 요소
19: 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단
21: 중앙 구멍
23: 도전성 층
25: 플레이트
27: 플레이트
29: 팽창식 실린더
31: 팽창식 실린더
33: 부착 구멍
35: 팽창식 실린더
37: 확장 가능한 관형 요소
39: 팽창식 실린더
41: 단부 부품
43: 플랜지
45: 측방향 구멍
47: 부착 구멍
49: 가이드 수단
51: 절첩식 가이드 로드
53: 가이드 로드
55: 에너지를 전달하기 위한 수단
57: 외장
Claims (10)
- 유체 팽창식 실린더용의 확장 가능한 관형 요소(3, 37)로서,
유체 밀봉식의 둘레 벽(7)을 포함하며, 상기 둘레 벽(7)은 각각 피봇 축선에 상당하는 실질적으로 직선형 링크(11)에 의해 쌍을 이루며 연결된 복수의 패널(9)에 의해 형성되며,
상기 링크(11)는 주로 플라스틱 재료로 형성되며,
상기 패널(9)은 상기 링크(11)보다 더 단단하여, 링크(11)에 인접한 2 개의 패널(9)이 그 링크(11)에 상당하는 피봇 축선을 중심으로 회전할 수 있으며,
상기 링크(11)의 각각의 단부가 노드(13)를 획정하도록 다른 링크들(11)의 적어도 2 개의 단부에 연결되며,
각각의 노드(13)는 인접한 링크(11)의 최소 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 1 항에 있어서,
상기 노드(13)는 상기 패널(9)과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것인, 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 링크(11)들 중 적어도 하나는, 해당 링크(11)에 인접한 상기 패널(9)들 중 적어도 일부와 동일한 조성을 가지며, 적어도 일부에서 이들 패널(9)의 두께보다 얇은 두께(9)를 갖는 것인, 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 둘레 벽(7)은, 바람직하게는 폴리머 및/또는 엘라스토머 재료, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌을 포함하는, 복합 재료 또는 다층 재료로 구성되는 것인, 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 4 항에 있어서,
상기 둘레 벽(7)은 다층 재료로 구성되며, 바람직하게는 금속제의, 보다 바람직하게는 둘레 벽(7)의 내부 및/또는 외부 표면 상에 배치된 도전성 잉크 및/또는 금속제 필름으로 구성된 도전성 층(23)을 포함하는 것인, 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크(11)들 중 적어도 하나는 2 개의 인접한 패널(9)을 연결하는 접착성 필름에 의해 형성되는 것인, 확장 가능한 관형 요소(3, 37). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 확장 가능한 관형 요소(3, 37) 및 상기 확장 가능한 관형 요소(3, 37)의 일 단부에 부착된 단부 부품(5, 41)을 포함하는 유체 팽창식 실린더(1, 35, 39).
- 제 7 항에 있어서,
상기 단부 부품(5, 41)은 유체를 공급 및/또는 배출하기 위한 수단(19)을 포함하며, 상기 확장 가능한 관형 요소(3, 37)는 제 1 내부 체적을 갖는 수축 모드로부터 제 2 내부 체적 및 실질적으로 원통형 형상을 갖는 확장 모드로 전환되도록 구성되며, 상기 제 2 내부 체적이 상기 제 1 내부 체적보다, 바람직하게는 적어도 10배, 보다 바람직하게는 적어도 100배 더 큰 것인, 유체 팽창식 실린더(1, 35, 39). - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 둘레 벽(7)이 상기 단부 부품(5, 41)에 접합되며, 또는 상기 단부 부품(5, 41)이 플랜지(15, 43) 및 부착 요소(17)를 포함하며, 상기 둘레 벽(7)이 상기 플랜지(15, 43)와 부착 요소(17) 사이에 클램핑에 의해 상기 단부 부품(5, 41)에 유지되는 것인, 유체 팽창식 실린더(1, 35, 39). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 확장 가능한 관형 요소를 제조하기 위한 방법으로서,
주로 플라스틱 재료로 형성된 튜브를 제조하는 단계;
각인(engraving) 수단 및/또는 마킹 수단에 의해 상기 튜브 상에 복수의 패턴을 생성하는 단계;
변형된 상태의 패턴이 링크를 형성하도록 상기 패턴을 변형시키는 단계
를 포함하며,
상기 패턴을 변형시키는 단계는 튜브 내부의 압력을, 바람직하게는 0 내지 0.9 bar의 압력으로 감소시킴으로써 및/또는 상기 튜브의 주어진 단면 상에 배열된 패턴을 동시에 기계적으로 가압함으로써 수행되는 것인, 방법.
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