KR101834320B1 - 리니어 액추에이터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

리니어 액추에이터 어셈블리(1)는 리니어 액추에이터를 포함하는데, 이는 하우징 및 출력 샤프트를 포함한다. 출력 샤프트(14)는 액추에이터 축을 정의하고 연장 위치와 후퇴 위치 사이에서 액추에이터 축을 따라 이동 가능하다. 상기 어셈블리는 또한 능동 구에 배치되는 버퍼 캐리지를 포함하는데, 여기서 그것은 하우징 또는 출력 샤프트 상에 장착된다. 버퍼 캐리지(72)는 출력 샤프트에 회전 체결된 회전부(26)를 포함하므로, 액추에이터 축을 중심으로 하는 출력 샤프트의 회전이 회전부의 대응 회전을 필요로 한다. 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때 회전부는 회전 구속된다. 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 하우징과 출력 샤프트 중 하나는 제1 접촉면을 포함하는데, 이는 출력 샤프트가 연장 위치와 후퇴 위치 중 하나에 도달하면 버퍼 캐리지에 작용하도록 배치되므로, 상기 위치를 넘어서는 출력 샤프트의 계속 이동은 버퍼 캐리지를 능동 구성으로부터 제1 수동 구성으로 이동시킨다. 버퍼 캐리지가 제1 수동 구성에 있을 때 회전부는 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능하다.

Description

리니어 액추에이터 어셈블리{LINEAR ACTUATOR ASSEMBLY}

본 발명은 리니어 액추에이터 어셈블리에 관한 것이다.

셀프 피어싱 리벳팅(Self-piercing riveting, SPR)은 스폿 접합 기술(spot-joining technique)로서, 다이 위에 지지되는 다층 공작물(layered workpiece)에, 펀치(punch)에 의해, 셀프 피어싱 리벳(self-piercing rivet)이 삽입되는(driven) 기술이다. 리벳이 다이를 향하여 공작물에 삽입될 때 공작물의 재료가 소성 변형하도록 다이의 형상이 이루어진다. 공작물 재료의 이러한 흐름은 리벳의 환형 선단(tip)이 외측으로 플레어(flare)됨으로써 공작물 재료의 업셋된(upset) 고리에 의해 둘러싸인(encapsulated) 상태로 유지되게 한다. 공작물의 업셋된 고리에 리벳의 플레어된 선단이 맞물리면 리벳이 제거되거나 공작물의 층들이 분리되는 것을 방지할 수 있다.

공작물에의 리벳의 삽입은 리니어 액추에이터를 사용하여 수행되는데, 고정된(stationary) 공작물과 다이를 향해 펀치와 리벳을 구동(drive)하거나, 고정된 리벳과 펀치를 향해 다이와 공작물을 구동한(전자(the former)의 구조가 더 일반적임). 다양한 종류의 리니어 액추에이터들이 SPR 용으로 사용될 수 있지만, 가장 일반적인 유형은 유압(hydraulic) 실린더 또는 모터-구동형(motor-driven) 전기 액추에이터이다. 모터-구동형 전기 액추에이터는, 솔레노이드와 같은 전기 액추에이터와 달리, 종래의 회전형(rotary) 전기 모터를 사용한다. 모터는, 액추에이터 출력 샤프트의 직선(linear) 운동을 생성하도록, 볼 스크류(ball screw), 리드 스크류(lead screw) 또는 롤러 스크류 기구(roller screw mechanism)를 작동시킨다. 이러한 세 가지 메커니즘은 모두 동일한 기본 포맷(format)을 따른다 - 모터는, 출력 샤프트에 연결된 제2 나사 부재(threaded member)에 (직접적으로 또는 간접적으로) 맞물린 제1 나사 부재를 회전시킨다. 제1 및 제2 나사 부재가 일체로(in unison) 회전하면, 직선 운동이 생성되지 않는다. 그러나, 제1 나사 부재가 제2 나사 부재에 대하여 회전하면 (예를 들면 제2 나사 부재의 회전이 방지되면), 제1 나사 부재의 회전이 제2 나사 부재의 직선 운동으로 변환된다.

예를 들어, 리드 스크루 기구(lead screw mechanism)는 암나사(internally-threaded) 너트에 직접 맞물리는 수나사(externally-threaded) 스크류 샤프트(shaft)을 포함한다. 스크류 샤프트가 모터에 연결되고 너트가 출력 샤프트에 연결되면, 스크류 샤프트는 제1 나사 부재를 구성하고 너트는 제2 나사 부재를 구성한다. 모터를 이용하여 스크류 샤프트를 회전시킴으로써, 너트는 스크류 샤프트를 따라 이동하고 출력 샤프트는 선형으로 이동한다. 이와 유사하게, 너트가 모터에 연결되고 스크류 샤프트가 출력 샤프트에 연결되면, 너트는 제1 나사 부재를 구성하고 스크류 샤프트는 제2 나사 부재를 구성한다. 너트를 회전시킴으로써, 스크류 샤프트는 너트 내에서 축 방향으로 이동하고 출력 샤프트는 또는 선형으로 연장되거나 후퇴한다. 너트와 스크류 샤프트가 직접 맞물리지 않은 점을 제외하면, 이상은 또한 볼 스크류 기구와 관련해서도 성립한다. 대신, 그것들은 그 사이에 배치된 볼 베어링 세트를 통해 간접적으로 맞물려 있다. 이와 유사하게, 롤러 나사 기구는 상기 원리를 따르지만, 스크류 샤프트와 너트가 나사 롤러 세트를 통해 간접적으로 맞물려 있다.

SPR과 같은, 리니어 액추에이터용의 많은 응용물들에서, 리니어 액추에이터의 스트로크(stroke) 길이를 제한하는 것이 바람직하다(즉, 액추에이터의 출력 샤프트의 이동의 자유를 제한). 액추에이터 출력 샤프트의 이동이 제어 알고리즘에 의해 단독으로 제어되는 기계들에서, 그 시스템에 오류가 발생하여 출력 샤프트의 오버트래블(overtravel)을 허용하여 잠재적으로 심각한 결과를 초래할 가능성이 있다. 예를 들어, 전기 액추에이터가 펀치를 구동하는 SPR 장치에서, 장치의 전원 공급에 장애(interruption)가 발생하면 제어부가 액추에이터에 적절한 '중지' 신호를 보내지 못할 수도 있다. 결과적으로, 액추에이터는 그것의 의도된 최종 위치를 넘어 공작물 자체 내에까지 펀치를 구동함으로써, 공작물을 망칠 수 있다.

오버 트래블을 방지하도록 액추에이터의 출력 샤프트의 경로에 배치된 정지 표면들(stop surfaces)을 사용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 표면들이 액추에이터 출력 샤프트의 이동을 막는 데 효과적일 수 있지만, 정지 표면에 가해지는 축의 충격(impact)은 액추에이터에 큰 손상을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 정지 표면에 대한 충격은 액추에이터의 출력 샤프트의 변형을 일으키게하여, 허용 치수 공차(acceptable dimensional tolerances)를 벗어나게 할 수 있다. 정지 표면과의 충돌 문제는, 액추에이터로부터의 힘뿐만 아니라 액추에이터 내에서 움직이는 구성 요소들의 운동 에너지를 이용하는 응용물들에서 특히 심각할 수 있다(예를 들어, 어떤 SPR 장치에서는 펀치의 선형 운동을 일으키는 플라이휠(flywheel)의 회전 관성에 의해 부분적으로 리벳 삽입력이 제공된다). 이러한 응용물들은 상대적으로 높은 속도로 이동하는 비교적 무거운 구성 요소들을 이용하고 있으므로, 정지 표면과의 충돌로 인한 손상은 특히 심각할 수 있다.

정지면과 액추에이터 출력 샤프트의 충돌에 의해 초래된 손상을 제한하기 위하여, 일부 액추에이터들은 정지 표면 위에 배치되는 탄성 충돌 패드를 이용한다. 충돌 중에, 충돌 패드는 탄성적으로 변형하여 충돌의 에너지를 발산하게 함으로써, 손상의 위험에 처한 구성 요소들에 가해지는 힘을 감소시킨다. 그러나, 이러한 충돌 패드는 마모 및/또는 열화(degradation)되어, 장치 내에서 이동하여 손상을 일으킬 수 있는 작은 입자들을 방출하는 경향이 있을 수 있다. 예를 들면, 그것들은 유압 또는 공압(pneumatic) 실린더의 씰(seal)을 마모시키거나 모터-구동형 리니어 액추에이터의 나사 부재들(threaded components)의 적절한 기능을 방해할 수 있다. 또한, 충돌 패드는 충돌 중에 어느 정도까지 변형되었으므로, 추가 에너지를 흡수할 수 없을 것이다. 여기서, 액추에이터 출력 샤프트는 여전히 '급정지(hard stop)'을 겪으므로, 손상은 여전히 발생한다. 충돌 패드들을 교체하려면 액추에이터의 내부 구조(internal workings)를 개방할 필요가 있다.

액추에이터가, 그 축이 이동 종료 지점에 있을 때 출력 샤프트를 계속 압박하는 경우 추가 손상 위험이 존재한다. 예를 들어, 펀치를 구동하기 위해 전기 리드 스크류 액추에이터를 이용하는 SPR 장치에서, 리드 스크류 기구의 구성 요소들의 회전 관성은, 그것이 충돌 패드의 '급 정지'에 도달한 후에도 정지 표면과의 충돌 동안 펀치에 (축 방향 및/또는 비틀림) 힘을 계속 가할 수 있다. 이는, 급격한 감속에서 오는 높은 토크(torque)로 인해 리드 스크류의 나사에 과도한 부하를 가져옴으로써 나사 구성 요소들에 손상을 가할 수 있다. 이것들은 매우 단단한 재료를 이용하여 정밀한 공차로 제작되기 때문에 종종 특히 비용이 많이 드는 구성 요소들이다.

모터-구동형 전기 액추에이터의 나사의 과부하라는 특정 문제에 대한 해결책은 액추에이터 출력 샤프트의 선단에 장착되는 파열성 키 어셈블리(frangible key assembly)의 형태로 제안되었다. 파열성 키 어셈블리를 구비한 액추에이터는 또한 액추에이터 출력 샤프트의 이동 방향으로 돌출하고 하우징에 고정되는 회전 방지 튜브를 포함한다. 키 어셈블리는 중앙 허브(hub)로부터 회전 방지 튜브 내의 대응 키홈(keyways)으로 돌출하는 한 쌍의 키들를 포함한다. 키들은 각각 전단 핀(shear pin)에 의해 허브에 연결된다. 정상 사용시에 키 어셈블리의 키는, 회전 방지 튜브의 키홈 내에 수용되므로, 키 어셈블리, 따라서 출력 샤프트의 회전을 방지한다. 위에서 설명한 바와 같이, 이는 출력 샤프트의 직선 운동을 일으킨다. 출력 샤프트가 이동함에 따라 키 어셈블리는 그것과 함께 이동하고 키는 키홈을 따라 이동한다. 그러나, 출력 샤프트가 운동에 과도한 저항을 받으면, 제1 나사 부재와 함께 회전하도록 제2 나사 부재를 압박하는 힘이 증가한다. 따라서 키 어셈블리는 증가된 비틀림 하중을 받고 키를 제 위치에 고정하는 전단 핀은 파단된다(fracture). 이 때, 키 어셈블리(키를 제외함)는 회전 방지 튜브 내에서 회전할 수 있고, 따라서 출력 샤프트가 회전할 수 있으며, 추가적인 직선 운동(및 그로 인한 손상)은 일어나지 않는다.

상기 해결책의 한가지 문제점은 전단 핀의 크기 및 경도(hardness)와 관련하여 매우 엄격한 공차를 요구한다는 것이다. 정상 사용시 제1 나사 부재가 제2 나사 부재에 큰 힘을 가하여 회전하도록 압박하기 때문에, 전단 핀들은 파단이나 피로 발생 없이 이 부하를 견딜 수 있도록 충분한 크기와 강도를 가져야 한다. 동시에, 핀은, 액추에이터의 나사에서의 부하가 증가하여 나사 부재들의 손상이 일어나기 전에 확실히 파단될 만큼 작고 부드러워야 한다. 일례로서, 특정 액추에이터에서, 전단 핀이 견뎌야 하는, 출력 샤프트에 인가되는 작동 토크는 80Nm이다. 이 액추에이터의 나사 부재는, 손상이 발생하기 전에, 토크 140Nm, 또는 축력(axial force) 140kN까지 견딜 수 있다. 이 핀은 140Nm보다 작은 토크가 출력 샤프트에 인가될 때 확실하게 파단되어야 하지만, 피로의 위험 없이 토크 80Nm을 견뎌야 한다. 핀의 전단면(shear plane)은 방사상 외측 2cm이므로, 7kN의 전단 하중 하에서 확실히 파단되어야 하지만 피로의 위험 없이 4kN의 전단 하중을 견딜 수 있어야 한다. 핀이 절대 영향 받지 않는 상태에서 완전 파괴 상태까지 전환해야 하는 이 3kN 범위는 매우 협소한 운용 가능성(very tight operating window)과 같다.

본 발명의 일 목적은 전술한 문제점들 중 하나를 완화 또는 제거하고/하거나, 개선되거나 대안적인 리니어 액추에이터 어셈블리, 스트로크-제한 어셈블리 또는 버퍼 캐리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면 리니어 액추에이터 어셈블리가 제공된다. 이 리니어 액추에이터 어셈블리는,

하우징 및 출력 샤프트를 포함하는 리니어 액추에이터로서, 상기 출력 샤프트는 액추에이터 축을 정의하고 상기 하우징에 대하여 연장 위치(extended position)와 후퇴 위치(retracted position) 사이에서 상기 액추에이터 축을 따라 이동 가능한, 상기 리니어 액추에이터; 및

능동 구성(active configuration)으로 배치되는 버퍼 캐리지(buffer carriage)로서, 상기 능동 구성에서 상기 버퍼 캐리지가 상기 하우징 또는 상기 출력 샤프트 상에 장착되며, 회전부를 갖는 상기 버퍼 캐리지

를 포함하되,

상기 출력 샤프트는 상기 버퍼 캐리지의 상기 회전부에 연결됨으로써 상기 액추에이터 축을 중심으로 하는 상기 출력 샤프트의 회전은 상기 회전부의 대응 회전을 요구하고;

상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 회전부는 회전 구속되고(rotationally restrained);

상기 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나는 제1 접촉면을 가지고;

상기 제1 접촉면은, 상기 출력 샤프트가 상기 연장 위치 및 상기 후퇴 위치 중 하나에 도달하면 상기 버퍼 캐리지에 직접적으로 또는 간접적으로 작용하도록 배치됨으로써, 상기 위치를 넘는 상기 출력 샤프트의 계속 이동이 상기 버퍼 캐리지를 상기 능동 구성으로부터 제1 수동 구성(passive configuration)으로 이동시키며;

상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성에 있을 때 상기 회전부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능하다.

버퍼 캐리지를 수동 구성으로 이동시키는 접촉면의 사용은 출력 샤프트의 회전 허용 시기에 대한 유리하게 증가된 제어를 제공할 수 있다. 이는, 또한, 출력 샤프트가 회전될 수 있는 시기를 더 정확하게 제어할 수 있게 한다. 후술하는 바와 같이, 예를 들어, 본 발명의 제1 측면에 따른 액추에이터는, 전술한 구성에 비해 휠씬 넓은 운용 가능성을 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 회전부가 회전 구속될 때(rotationally restrained) 회전부는 실질적으로 회전 방향으로(rotationally) 고정된다.

제1 접촉면은 출력 샤프트가 연장 위치에 있을 때 버퍼 캐리지에 접촉하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 접촉면은 출력 샤프트가 후퇴 위치에 있을 때 버퍼 캐리지에 접촉하도록 구성될 수 있다.

버퍼 캐리지는, 접합면이 출력 샤프트에 형성된 채로, 하우징에 장착될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 버퍼 캐리지는 출력 샤프트에 장착될 수 있고 접합면은 하우징 상에 제공될 수 있다.

의문을 피하기 위해, 전체 버퍼 캐리지는 회전 '부(portion)'를 구성할 수 있다.

버퍼 캐리지는 제1 수동 구성에 있을 때 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 장착된 채 유지될 수 있다.

제1 접촉면은 하우징 또는 출력 샤프트에 제공되는 표면이거나, 이들에 장착된 구성 요소에 제공될 수 있다.

출력 샤프트 및 회전부는 키 및 키홈을 통해 회전 체결(rotationally coupled)될 수 있다. 대안적으로, 이들은 임의의 다른 적절한 메커니즘을 통해 회전 체결(rotationally coupled)될 수 있다. 예를 들어, 출력 샤프트는 다각형 형상의 단면을 가지고 회전부는 이에 상보적인 다각형 형상의 보어(bore)를 가질 수 있다.

본 발명의 제1 측면의 일 실시예에서:

상기 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나는 제2 접촉면을 가지고;

상기 제2 접촉면은, 상기 출력 샤프트가 상기 연장 위치 및 후퇴 위치 중 다른 하나에 도달하여 상기 제1 접촉면이 상기 버퍼 캐리지에 작용하는 위치까지 도달하면 상기 버퍼 캐리지에 직접적으로 또는 간접적으로 작용하도록 배치됨으로써, 상기 위치를 넘는 상기 출력 샤프트의 계속 이동이 상기 버퍼 캐리지를 상기 능동 구성으로부터 제2 수동 구성(passive configuration)으로 이동시킬 수 있다.

이는 버퍼 조립체로 하여금 양 방향으로의 출력 샤프트의 오버트래블(overtravel)로부터 액추에이터 어셈블리를 보호하도록 허용할 수 있다. 의심의 소지를 없애기 위해, 다른 실시예들은 이를 허용할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터 어셈블리는, 출력 샤프트가 연장 위치 또는 후퇴 위치 중 하나를 벗어나도록 이동한다면, 제1 해제(disengaged) 구성으로 이동되도록 구성될 수 있다.

제2 접촉면은 하우징 또는 출력 샤프트에 제공되는 표면이거나, 이들에 장착된 구성 요소에 제공될 수 있다.

버퍼 캐리지가 제2 수동 구성에 있을 때 버퍼 캐리지는 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 장착된 채 유지될 수 있다.

상기 실시예에서, 버퍼 캐리지가 제2 수동 구성에 있을 때, 회전부는 액추에이터 축(axis)을 중심으로 회전할 수 있다.

대안적으로, 이 구성에 있을 때 그것은 회전 구속되어 있을 수 있다.

본 발명의 제1 측면에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리에서:

상기 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때, 상기 회전부는, 상기 회전부가 장착되는 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고(axially restrained);

상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 장착되었던 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대하여 적어도 상기 회전부를 상기 액추에이터 축을 따라 이동시킴으로써, 상기 버퍼 캐리지는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 구속되었던 이동 범위를 넘어, 상기 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동 가능할 수 있다.

버퍼 캐리지가 맞물린 구성(engaged configuration)에 있을 때, 회전부는 실질적으로 축 방향으로 고정될 수 있다. 이 경우, 회전부의 (제한된 양의 유격(play)를 벗어나는) 임의의 축 방향 운동은 버퍼 캐리지를 상기 또는 어느 해제 구성(the or a disengaged configuration)을 향해 이동시킬 수 있다.

액추에이터 축을 따라 이동하는 회전부에 관한 언급은 액추에이터 축에 평행한 방향으로 이동하는 회전부에 한정되는 것은 아니다. 이는 축 방향의 벡터 성분을 갖는 임의의 방향으로의 회전부의 이동을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 회전부는 축 방향 및 반경 방향 외측으로, 또는 축 방향 및 접선 방향으로 이동할 수 있다. 액추에이터 축에 실질적으로 평행한 방향으로 적어도 회전부를 이동함으로써 버퍼 캐리지는 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동될 수 있다.

액추에이터 축을 따라 적어도 회전부를 이동함으로써 버퍼 캐리지가 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동될 수 있는 리니어 액추에이터 어셈블리에서, 리니어 액추에이터 어셈블리는 액추에이터 축을 따르는 버퍼 캐리지의 이동을 제한하도록 배치되는 적어도 하나의 제한면(limit surface)을 더 포함할 수 있다. 리니어 액추에이터 어셈블리는 또한 제2 제한면을 포함할 수 있다.

제한면의 사용은 버퍼 캐리지(또는 그 일부)가, 액추에이터 어셈블리로부터 배출되지 않고, 액추에이터 어셈블리 내에서 유지될 수 있다는 점에서 유용할 수 있다.

일 실시예에서, 리니어 액추에이터 어셈블리는 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동하는 동안 변형되도록 구성된 하나 이상의 변형 요소들(deformable elements)을 더 포함할 수 있다.

버퍼 캐리지의 이동 중에 변형되는 요소들은 그것들이 에너지를 발산시키는 점에서 유익할 수 있다, 그렇지 않았다면 그 에너지는 액추에이터 어셈블리 또는 공작물에 손상을 가했을 것이기 때문이다.

리니어 액추에이터 어셈블리는 복수의 변형 요소들을 포함할 수 있다.

리니어 액추에이터 어셈블리가 복수의 변형 요소들을 포함할 때, 상기 변형 요소들 중 적어도 두 개는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동하는 동안 서로 다른 시점들에서 변형되기 시작하도록 구성될 수 있다. 그 대신에 또는 부가적으로, 적어도 두 개의 변형 요소들은 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 다른 시점들에서 변형(예를 들어, 그것들은 파단될 수 있다)을 완료할 수 있다.

상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들(The or at least one of the deformable elements)은 상기 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 소성 변형(plastic deformation)을 일으키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 변형 요소는 탄성 변형(elastic deformation)을 일으키도록 구성될 수 있다.

그 대신에 또는 부가적으로, 상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들은 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 전단 변형(shear deformation)을 일으키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 또한, 적어도 하나의 변형 요소는 압축(compressed), 연신(stretched), 비틀림(twisted), 절곡(bent) 및/또는 찌그러짐(buckled)을 일으키도록 구성될 수 있고, 또는 임의의 다른 적절한 유형의 변형을 일으키도록 구성 될 수 있다.

부가적으로 또는 그 대신에, 상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들은 버퍼 캐리지의 이동 중 파단되도록 구성될 수 있다.

임의의 한 변형 요소는 전술한 방법들 중 하나 이상의 방법으로 변형 (및/또는 변형 시작/종료)하도록 구성될 수 있다. 예로서, 리니어 액추에이터 어셈블리는 소성 변형을 겪도록 구성된 두 개의 변형 요소들을 포함할 수 있고, 또한 전단 변형을 겪도록 구성된 두 개 변형 요소들을 포함할 수도 있다. 그러한 어셈블리는 각각 소성 전단 변형을 일으키는 두 개의 변형 요소를 가질 수 있고; 두 개가 소성 변형하고 다른 두 개가 전단 변형하는 네 개의 변형 요소들을 가질 수 있으며; 또는, 하나는 소성 변형을 일으키되 전단 변형은 일으키지 않고, 하나는 전단 변형을 일으키되 소성 변형은 일으키지 않으며 하나는 소성 전단 변형을 일으키는, 세 개의 변형 요소들을 포함할 수 있다.

버퍼 캐리지는 능동 구성을 향하도록 편향(bias)될 수 있다. 그것은 각 수동 구성으로부터 맞물린 구성(engaged configuration)을 향해 편향될 수도 있고, 또는 능동 구성과 수동 구성 사이의 중간 구성(intermediate configuration)으로부터 맞물린 구성을 향해 편향될 수도 있다. 버퍼 캐리지는 스프링 또는 탄성체(elastomeric component)와 같은 탄성 요소(resilient element)에 의해, 자기(magnetic) 인력 또는 척력에 의해, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 편향될 수 있다.

대안적으로, 버퍼 캐리지는 맞물린 구성으로부터 멀어지도록 편향될 수 있다. 그것은 맞물린 구성으로부터 수동 구성을 향하도록 편향될 수 있고, 또는 능동 구성과 수동 구성 사이의 중간 구성(intermediate configuration)을 향해 맞물린 구성으로부터 멀어지도록 편향될 수도 있다. 버퍼 캐리지는 스프링 또는 탄성체(elastomeric component)와 같은 탄성 요소(resilient element)에 의해, 자기(magnetic) 인력 또는 척력에 의해, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 편향될 수 있다.

상기 버퍼 캐리지의 적어도 상기 회전부는 지지 구조(support structure)에 또는 그 내부에 장착될 수 있고; 상기 지지 구조는, 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고 회전 구속될 수 있으며; 상기 버퍼 캐리지는, 상기 지지 구조에 상대적으로 그것을 이동시킴으로써 상기 능동 구성으로부터 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)까지 이동 가능할 수 있다.

실질적으로 모든 버퍼 캐리지가 지지 구조에 또는 그 내부에 장착될 수 있다.

지지 구조는 실질적으로 축 방향으로 고정되고, 및/또는 버퍼 캐리지가 장착되는 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대해 실질적으로 회전 고정(rotationally static)될 수도 있다.

지지 구조는 실질적으로 원통형이나 튜브형(tubular)일 수도 있고, 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다.

액추에이터 어셈블리는, 지지 구조에 장착되고, 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 하우징 및 출력 샤프트 중 하나와 슬라이딩 접속하는(in slidable connection), 하나 이상의 미끄럼 베어링(plain bearings)을 포함할 수 있다.

리니어 액추에이터 어셈블리가 지지 구조와 하나 이상의 변형 요소들을 포함하는 경우, 상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들은 지지 구조 내의 공극(void)에 부분적으로 수용되고 버퍼 캐리지 내의 공극에 부분적으로 수용될 수 있다.

용어 '공극(void)'은 재료의 부재를 의미한다. 그것은, 예를 들어, 구멍(apertures), 보어(bores) 및 홈(grooves)을 포함한다. '공극'은 또한 돌기(feature) 또는 구성 요소의 말단을 넘어서는 공간을 포함한다. 예를 들어, 버퍼 캐리지의 구성 요소 내에 있는 공극은 길이 방향 단부들 중 하나를 넘어서는 공간일 수 있다.

상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들이 그와 같이 수용되는 경우, 상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들은 지지 구조 및 버퍼 캐리지 내의 실질적으로 환형인(annular) 공극들에 수용되는 링(ring) 형태를 취할 수 있다.

링(ring) 및/또는 하나 이상의 공극들은 분할되거나 불완전(예를 들면, 서클립(circlip))할 수 있다.

그 대신에 또는 부가적으로, 상기 또는 적어도 하나의 상기 변형 요소들은 실질적으로 프리즘형(prismic) 또는 원통형 로드(rod)의 형태를 취할 수 있다.

의심의 소지를 없애기 위해, 용어 '프리즘형(prismic)'은 직각(right) 프리즘뿐만 아니라 빗각기둥(oblique prism) 및 엇각기둥(antiprism)을 포함하는 것으로 의도된다. 그러한 프리즘은 하나 이상의 아치형 면(arcuate faces)을 가질 수 있다.

로드(들)은 액추에이터 축에 실질적으로 수직하게 정렬될 수 있다. 예를 들어, 그것들은 실질적으로 방사상으로 정렬될 수 있다.

리니어 액추에이터 어셈블리는 지지 구조를 갖되:

상기 회전부 및 상기 지지 구조 중 하나는 제1 연동부(interlocking portion)를 포함하고, 다른 하나는 제2 연동부를 포함할 수 있으며;

상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되어 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)함으로써 상기 회전부를 회전 구속할 수 있으며;

상기 버퍼 캐리지가 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부는 연동하지 않고 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)하지 않음으로써 상기 회전부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능할 수 있다.

선택적으로:

상기 제1 연동부는 돌기(projection)를 포함할 수 있고;

상기 제2 연동부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 원주 방향으로 배치된 환형 공극에 인접하는 개구를 포함할 수 있으며;

상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되면 상기 돌기는 상기 개구 내에 수용되고, 상기 개구의 벽들은 상기 돌기의 각 운동(angular movement)를 제한함으로써, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부를 회전 체결하여(rotationally coupling) 상기 회전부를 회전 구속할 수 있으며;

상기 버퍼 캐리지가 상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)에 있으면 상기 돌기는 상기 환형 공극 내에 수용되고, 상기 환형 공극은 상기 돌기를 위한 원주 방향 활주로(runway) 역할을 하여 상기 회전부가 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전할 수 있게 할 수 있다.

대안적으로, 연동부들은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 그것들은 상보적인 다각형 보어 내에 수용될 수 있는 다각형 보스를 포함할 수 있다.

상기 지지 구조는 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대한 별도 구성 요소일 수 있고, 서로 상보적인 체결 돌기들(features)을 통해 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트에 분리 가능하게 부착될 수 있다.

상호 보완적인 맞물림 돌기들(features)은 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 그것들은 스크류 나사들(screw threads)(예를 들어, 지지 구조와 하우징 또는 출력 샤프트는 직접적으로 또는 연결 너트(connecting nut)를 통해 함께 나사 결합할 수 있다), 압축 케이지(compression cage)의 일부를 형성하는 플랜지, 및/또는 하나 이상의 마찰-결합(friction-fit) 또는 스크류-인(screw-in) 핀들을 수용하기 위한 정렬 가능한 개구들(apertures)을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 형태로 배열된, 임의의 적합한 개수의 개구들이 있을 수 있다. 예를 들어, 지지 구조 및 하우징 또는 출력 샤프트는 각각 하나의 개구를 포함 할 수 있거나, 두 개, 세 개, 네 개 또는 그보다 많은 개구를 포함할 수 있다. 지지 구조 및/또는 출력 샤프트의 하우징이 둘 이상의 개구들을 갖는 경우, 개구들은 실질적으로 원주 방향으로 배열(array)될 수 있다. 그것들은 일정한 간격을 가지며 이격될 수 있거나(예를 들면 일정한 간격으로 이격되고, 또는 반복되는 패턴을 가지며 이격됨), 또는 그 배열에서 불규칙적으로 이격될 수 있으며, 그 배열에서 서로 축 방향으로 이격되거나 이격되지 않을 수 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 리니어 액추에이터 어셈블리용 스트로크-제한(stroke-limiting) 어셈블리가 제공되는데, 스트로크-제한 어셈블리는 본 발명의 제1 측면에 따른 지지 구조 및 버퍼 캐리지를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따른 스트로크-제한 어셈블리는, 그것을 종래의 액추에이터에도 적용하여 본 발명의 제1 측면에 따른 액추에이터 어셈블리를 제조할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명의 제1 측면에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리용 버퍼 캐리지가 제공된다.

본 발명의 제3 측면에 따른 버퍼 캐리지는, 그것을 종래의 액추에이터에도 적용하여 본 발명의 제1 측면에 따른 액추에이터 어셈블리를 제조할 수 있다는 점에서 유사하게 유리할 수 있다.

본 발명의 제4 측면에 따르면, 본 발명의 제1 측면에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리를 포함하는 스폿-접합 장치가 제공되며, 리니어 액추에이터 어셈블리의 출력 샤프트가, 파스너 또는 다이를 구동하거나 클린칭(clinching) 또는 마찰 교반 스폿 용접 공정을 일으키는 펀치에 연결될 수 있다.

본 발명의 제4 측면에 따른 스폿 접합 장치는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 장점들로 인해 증가된 수명을 가질 수 있다.

본 발명의 제5 측면에 따르면, 제품을 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 함께 본 발명의 제4 측면에 따른 장치를 이용하여 공작물(workpiece)의 두 개 이상의 층들을 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 제5 측면에 따른 방법은, 앞에서 강조한 증가된 장치 수명으로 인해 감소한 다운타임(down-time)을 가지고 수행될 수 있다.

본 발명의 제6 측면에 따르면, 본 발명의 제4 측면에 따른 장치를 이용하고/하거나 본 발명의 제5 측면에 따른 방법을 이용하여 고정된 두 개 이상의 층들로 이루어진 공작물을 포함하는 제품이 제공된다.

이러한 제품은, 앞에서 강조한 감소된 다운타임으로 인해, 유리하게 싼 값으로 제조될 수 있다.

본 발명의 제5 및 제6 측면과 관련하여, 제품은 운송수단(vehicle)(오토바이, 자동차, 밴(van), 트럭(lorry) 또는 항공기(aircraft)와 같은)일 수 있다. 공작물의 층들의 예는 차량의 새시(chassis), 열/소음 차폐 패널 및 자동차 차체(bodywork) 패널을 포함한다.

여기서, '회전 체결된(rotationally coupled)'이라는 용어는 두 구성 요소들 중 하나의 회전이 다른 하나의 회전을 야기하는 두 개의 구성 요소들 사이의 연결을 설명하기 위해 사용되며, 역으로, 그 구성 요소들 중 하나의 회전이 방지되는 것은 다른 하나도 회전할 수 없음을 의미한다. 그러나, 두 개의 회전 체결된 구성 요소들이 서로에 대해 제한된 양의 회전 '유격(play)'을 나타낼 수 있음을 이해해야 한다.

어떤 구성 요소가 '회전 구속된(rotationally restrained)'다는 언급은 전체로서의 액추에이터에 대한 그 구성 요소의 회전 자유도가 제한된다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 일 실시예에서 회전부가 회전 구속될 때, 그것은 360 도 미만만큼 회전할 수 있다. 이와 유사하게, '축 방향으로 구속된(axially restrained)'이라는 용어는 해당 구성 요소가 제한된 축 방향 자유도를 가짐을 나타낸다. 제1 구성 요소가 제2 구성 요소에 대해 회전 구속되거나 축 방향으로 구속된다고 기술되는 경우, 이는 제2 구성 요소에 대한 제1 구성 요소의 운동이 전술한 방식으로 제한되는 것을 의미한다.

'회전 고정된(rotationally static)'이라는 용어는 전체로서의 액추에이터의 기준 좌표(frame of reference)에서 액추에이터 축을 중심으로 회전할 수 없는 구성 요소를 나타내기 위해 사용된다 (다시, 회전 고정된 구성 요소는 제한된 양의 회전 '유격(play)'을 나타낼 수 있음을 이해해야 한다). 의심을 피하기 위해, 예를 들어 액추에이터 전체가 로봇 팔에 의해 회전된다면, 회전 고정된 구성 요소는 전체로서의 액추에이터와 함께 액추에이터 축을 중심으로 회전될 수 있다. '축 방향으로 고정된(axially static)'이라는 용어는 전체로서의 액추에어터를 기준 프레임으로 할 때 축 방향으로 움직일 수 없는 구성 요소를 나타내기 위해 사용된다 (제한된 양의 축 방향 '유격(play)'은 제외함). 어느 구성 요소가 다른 구성 요소에 대해 축 방향 또는 회전 방향으로 구속되었다고 기술되는 경우, 이는 두 구성 요소들이, 전체로서의 액추에이터의 기준 좌표 내에서라기보다는, 서로에 대해 축 방향 또는 회전 방향으로 움직일 수 없다는 것을 나타낸다 (제한된 양의 축 방향 또는 회전 방향 '유격(play)'은 제외함).

의심의 소지를 없애기 위해, 버퍼 캐리지가 '상기 또는 어느 수동 구성(the or a passive configuration)'으로 이동한다는 언급은 버퍼 캐리지가 제1 수동 구성 및/또는 제2 수동 구성으로 이동한다는 것을 언급하기 위해 사용된다.

이제 본 발명의 구체적인 실시예들이, 예시로서만, 도면을 참조하여 설명 될 것이다:
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리의 측 단면도이다;
도 2는 제1 실시예의 일부의 확대 측 단면도이다;
도 3은 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있는, 제1 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 4는 제1 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 횡단면도(cross-sectional end view)이다;
도 5는 버퍼 캐리지가 제1 수동 구성에 있는, 제1 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 6은 버퍼 캐리지가 제2 수동 구성에 있는, 제1 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리의 일부의 측 단면도이다;
도 8은 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있는, 제2 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 절결 사시도이다;
도 9는 제 수동 구성 버퍼 캐리지와 제2 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 절결(cutaway) 사시도이다;
도 10는 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 11은 제3 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 일부의 확대 측 단면도이다;
도 12는 버퍼 캐리지가 제1 수동 구성에 있는, 제3 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 13은 버퍼 캐리지가 제2 수동 구성에 있는, 제3 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 측 단면도이다;
도 14는 버퍼 캐리지의 회전부의 본체의 사시도이다;
도 15는 도 14의 본체의 개구에 수용되는 키의 사시도이다;
도 16은 도 14의 본체 및 도 15에 도시된 형태의 두 개의 키를 포함하는 회전부의 사시도이다;
도 17은 도 16의 회전부의 횡단면도이다;
도 18는 다른 회전부의 측 단면도이다;
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리의 일부의 측 단면도이다;
도 20은 제4 실시예의 스트로크-제한 어셈블리의 횡단면도이다;
도 21은 제4 실시예의 회전부의 일부의 사시도이다;
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리의 일부의 측 단면도이다;
도 23은 본 발명의 제6 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리의 일부의 측 단면도이다;

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리를 도시한다. 액추에이터 어셈블리는, 액추에이터(1), 더 구체적으로는 모터-구동 전기 리니어 액추에이터, 리벳-처리(rivet-handling) 구성 요소들(3) 및 스트로크-제한 어셈블리(22)를 포함한다. 액추에이터(1)는, 회전 고정된(rotationally static) 하우징(2) 및 모터(도시하지 않음)에 의해 구동되는 구동 샤프트(drive shaft, 4)를 포함한다. 본 실시예는 롤러 스크류 기구(6)를 사용한다. 구동 샤프트(4)는, 제1 나사 부재의 일례인 롤러 너트 튜브(8)에 접속되므로 구동 샤프트가 모터에 의해 회전됨에 따라 롤러 너트 튜브가 함께 회전한다. 롤러 너트 튜브(8)는 롤러 스크루 샤프트(10)의 형태인 제2 나사 부재와 맞물린다. 이 경우, 제1 및 제2 나사 부재들(8, 10)은 롤러들 (12)의 형태인 중간 나사 부재들을 통해 간접적으로 맞물린다. 롤러들(12)은 롤러 스크루 샤프트(10)를 중심으로 하는 실질적으로 원주 방향 어레이(arrayd)로 배열된다.

롤러 스크루 샤프트(10)는 액추에이터(1)의 출력 샤프트(14)에 접속되는데, 본 실시예에서 출력 샤프트(14)는 그 내부에 동축으로 수용되는 외측 튜브(16) 및 플런저(plunger, 18)를 포함한다. 외측 튜브(16)와 플런저(18)은 서로 고정되고 롤러 스크류 샤프트(10)에도 고정되어 단일 유닛을 형성한다. 출력 샤프트(14)는, 도 1에는 수직하게 도시된, 길이 방향 축을 정의한다. 출력 샤프트(14)는 선단 너트(distal end nut, 20)에서 끝난다. 후술하는 바와 같이, 정상 사용시 출력 샤프트(14)는 회전이 방지된다. 따라서, 롤러 너트 튜브(8)를 한 방향으로 회전함으로써 출력 샤프트(14)는 하우징(2)에 대해 연장 위치(extended position)를 향해 그 길이 방향 축(또한 전체로서의 액추에이터(1)의 길이 방향 축임)을 따라 이동될 수 있다. 롤러 너트 튜브를 반대 방향으로 회전함으로써 출력 샤프트(14)는 하우징(2)에 대해 후퇴 위치(retracted position)를 향해 그 길이 방향 축을 따라 이동될 수 있다. 이 경우, 출력 샤프트(14)는 하우징(2) 내에 신축 가능하게(telescopically) 장착된다. 따라서, 출력 샤프트(14)가 후퇴 위치에 있을 때 그것은 하우징(2) 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 그것이 확장 위치에 있는 경우 그것으로부터 돌출한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 출력 샤프트(14)가 후퇴 위치에 있을 때 그것은 하우징(2) 내에 거의 완전히 수용된다.

하우징(2)의 전방 단부(front end)(전방은 출력 샤프트가 연장되어 나올 수 있는 단부임)에, 액추에이터 어셈블리는 출력 샤프트(14)의 축 방향 이동을 구속하는 스트로크-제한 어셈블리(22)를 포함한다. 스트로크-제한 어셈블리(22)는, 실질적으로 원통형이고 출력 샤프트 길이 방향 축을 중심으로 실질적으로 원주 방향으로 배치되는, 케이싱(24) 형태의 지지 구조(support structure)를 갖는다. 케이싱(24)은 한 쌍의 나사 핀(threaded pins)(도시하지 않음)에 의해 하우징에 고정된다. 하우징(2)는 한 쌍의 나사 보어(threaded bores)(도시하지 않음)를 포함하고 케이싱(24)은 한 쌍의 비나사 보어(non-threaded bores)(도시하지 않음)를 포함한다. 이 실시예에서, 보어들은 실질적으로 반경 방향으로 배향되고, 각 쌍의 보어들은 실질적으로 직경 방향으로 서로 대향한다. 하우징(2) 및 케이싱(24)이 서로 고정될 수 있도록 배치되고, 그들 각각의 보어들은 정렬되어, 각각의 핀이 케이싱(24)의 보어들 중 하나 안으로 그것의 선단이 돌출할 때까지 하우징(2)의 보어들 중 하나에 나사 결합됨으로써 하우징과 케이싱을 함께 고정할 수 있다. 그러므로 핀들(도시하지 않음)은 케이싱(24)을 하우징에 회전 체결(rotationally couple)함으로써 케이싱(24)을 회전 구속한다(rotationally restrain). 하우징(2)이 회전 고정(rotationally static)되므로 케이싱도 회전 고정된다. 핀은 또한 축 (따라서 축 액추에이터 전체에 대하여 고정) 케이싱(24)을 축 방향으로 구속하여(axially restrain), 하우징(2)에 대해 축 방향으로 고정되게 한다 (따라서 전체로서의 액추에이터에 대해 축 방향으로 고정됨). 케이싱(24) 내부에 회전부(26)가 배치된다. 회전부(26)는 직경 방향으로 대향하는 한 쌍의 키들(도 1에는 미도시)를 포함하되, 이 키들은 출력 샤프트(14)의 외측 튜브(16)에 있는 상보적인 키홈들(keyways)(도 1에는 미도시) 안으로 돌출한다. 따라서 회전부(26)와 출력 샤프트(14)는 회전 체결된다. 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 정상 사용 시 회전부(26)는 회전 고정된다. 특히, 이 경우 회전부(26)는, 전술한 바와 같이 회전 고정된 케이싱(24)에 회전 체결된다.

또한 액추에이터 어셈블리는 액추에이터(1)에 장착되는 리벳-처리 구성 요소들(3)을 포함한다. 본 실시예에서, 리벳-처리 구성 요소들은 셀프 피어싱 리벳을 구동하기 위한 펀치(28), 및 공구 코(tool nose, 도시하지 않음)가 장착되어 펀치에 셀프 피어싱 리벳을 공급하고 리벳팅 중에 공작물을 제 자리에 클램핑하기 위한 클램프 튜브(30)이다. SPR에 친숙한 사람들이라면 이 구성 요소들의 구조 및 기능을 쉽게 이해할 수 있으므로, 여기서는 그것들을 생략한다.

도 2는 하우징(2)의 전방 단부를 더 자세하게 도시하고, 도 3 및 도 4는 스트로크-제한 어셈블리(22)를 개별적으로 나타낸다. 이들 도면은 회전부(26)의 키들(keys, 32)을 도시하는데, 키들은 출력 샤프트의 외측 튜브(16)의 키홈들 (34)에 수용된다. 각 키(32)는 실질적으로 입방체이고(cuboidal) 플랜지(33)가 그것의 반경 방향 외측면에 있다. 각 키(32)는, 회전부(26)의 상보적 형상인 개구(35) 내에, 플랜지(33)가 개구의 어깨부(shoulder portion, 37)에 접하도록, 수용됨으로써 키가 반경 방향 내측으로 이동하는 것을 방지한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 키들은, 고정 나사(set screws, 39)에 의해 반경 방향 외측으로 이동하는 것이 방지된다.

도 2에 도시된 구성에서 회전부(26)는 회전 구속된다(rotationally restrained). 특히, 본 실시예에서는 키들(32), 및 따라서 스트로크-제한 어셈블리(22)의 전체 회전부(26)는, 케이싱(24)에 회전 체결되고, 그것은 차례로 (회전 고정된) 하우징에 회전 체결된다. 회전부(26)는 전단 핀(shear pins, 36)의 형태인 변형 요소들에 의해 케이싱(24)에 회전 체결된다. 전단 핀(36)은 또한 회전부(26)를 축 방향으로 구속하는데, 이 경우 그것을 케이싱(24)과 하우징(2)에 대해 축 방향으로 고정되게 한다. 이 실시예에서, 전단 핀들은 액추에이터(1)의 출력 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 실질적으로 방사상으로 정렬된다. 각각의 전단 핀(36)은 키(32) 내부의 개구에 부분적으로 수용되고 케이싱(24) 내부의 개구에 부분적으로 수용되어, 개구들 각각과 마찰 끼워 맞춤(friction fit)을 형성한다. 본 실시예에서, 케이싱(24)은 전단 핀(36)을 그 내부에 수용하기 위해 키들에 인접하게 배치되는 리테이너 섹션(retainer section, 38)을 갖는다. 리테이너 섹션(38)는 고정 나사(40)에 의해 케이싱(24) 내부에 탈착 가능하게(releasably) 고정된다. 그러므로 리테이너 섹션(38)은 케이싱(24)의 나머지 부분으로부터 제거될 수 있으므로 쉬운 조립 또는 재조립을 가능케 한다. 예를 들어, 핀들을 정 위치로 삽입하기 전에 케이싱 내의 개구들과 키를 정확하게 정렬해야 하는 것에 대조적으로, 리테이너 섹션(38)을 상부에 단순히 배치하기 전에 핀들(36)이 키들(32)에 삽입될 수 있다.

회전부(26)의 후방(도 2의 좌측)에는 후방 스톱 링(rear stop ring, 42)이 있고, 그 너머에는 후방 미끄럼 베어링(rear plain bearing, 44)이 있다. 후술하는 바와 같이, 후방 스톱 링은 출력 샤프트(14)가 동작할 수 있는 접촉면으로서 작용한다. 후방 미끄럼 베어링(44)은, 연장 및 후퇴 위치 사이에서 이동하면서 최소 마찰력을 제공하는 한편 출력 샤프트(14)에 횡 방향 지지를 제공한다. 후방 미끄럼 베어링(44)은, 케이싱(24)의 내측 면에 있는 환형 홈 내부에 배치되는 후방 서클립(circlip, 46)에 의해 케이싱 내부에 유지된다. 후방 스톱 링(42)과 회전부는 윤활 패드(48)가 수용되는 환형 캐비티(annular cavity)를 함께(cooperatively) 정의한다. 윤활 패드(48)는 오일과 같은 윤활제가 함침된 펠트 충전재(felt wadding)을 포함하며, 한 층의 윤활제가 (키홈(34)을 포함하여) 외측 튜브(16)의 원주를 따라 유지되도록 하는 역할을 한다.

회전부(26)의 전방(도 2의 우측)에는 스러스트 와셔(thrust washer, 50), 그리고 그 전방에는 후방 미끄럼 베어링(44)과 동일하게 기능하는 전방 미끄럼 베어링(52)이 있다. 스러스트 와셔(50)는 회전부(26)와 전방 미끄럼 베어링(52) 간의 축력의 전달을 허용하도록 배치된다. 스러스트 와셔(50)와 회전부(26)는 추가적인 윤활 패드(48)가 수용되는 또 다른 환형 캐비티를 함께 형성한다. 전방 미끄럼 베어링(52)의 전방에는 와이퍼 씰 (wiper seal, 54)이 있는데, 이는 출력 샤프트(14)의 외부 튜브(18)의 실질적인 원주 전체에 접촉하는 탄성 중합체 재료로 이루어진 링(ring)이다. 와이퍼 씰(54)은 윤활 패드에서 제공되는 윤활유의 유출(egress) 및 하우징 외부에서 오는 먼지나 이물질의 유입을 방지하는 역할을 한다. 와이퍼 씰(54)의 전방에는 전방 스톱 링 (56)이 있는데, 이는 케이싱(24)의 내부 직경보다 직경이 작다(diametrically smaller). 전방 스톱 링(56)은 스페이서 링(58)에 의해 케이싱과 동심으로(concentric) 배치되고, 후방 스톱 링처럼 출력 샤프트(14)와 계면(interface)이 되는 접촉면으로서 기능한다. 전방 스톱 링(56)과 스페이서 링(58)은, 차례로 전방 서클립(62)에 의해 보유되는 전방 와셔(60)에 의해 케이싱 내부에 보유된다. 전방 미끄럼 베어링(52)의 전방부는 네 개의 길이 방향 채널(64)의 실질적으로 원주 방향 배열을 포함하는데, 각각은 힘 전달 핀(66)을 수용한다. 힘 전달 핀은 와이퍼 씰(54)의 개구를 통해 출력 샤프트의 축을 따라 실질적으로 이어지고, 전방 스톱 링(56)에 접촉한다. 힘 전달 핀(66)은 상대적으로 무른 와이퍼 씰(54)을 연결(bridge)하도록 기능함으로써, 연장 및 후퇴 위치 사이에서의 출력 샤프트(14)의 운동 중 전방 스톱 링(56)의 약간의 축 방향 이동이 와이퍼 씰을 변형시키고 그 기능을 마비시키는 것을 방지한다. 케이싱(24)는 전방 미끄럼 베어링(52)의 영역에서 내경 감소 섹션(section of reduced internal diameter, 68)을 가진다. 내경 감소 영역(68)은 어깨(70)를 정의한다.

후방 및 전방 미끄럼 베어링(44, 52), 후방 및 전방 서클립(46, 62), 스러스트 와셔(50), 스페이서 링(58) 및 전방 와셔(60)는 각각 실질적으로 환형이고, 출력 샤프트(14)의 길이 방향 축을 중심으로 실질적으로 원주 방향으로 배치되어 있는 점은 도 2 내지 도 4로부터 명확할 것이다. 따라서 이들은 각각 서로, 또한 케이싱(24)과 실질적으로 동축이다. 전방 및 후방 스러스트 와셔, 윤활 패드(48), 회전부(26) 및 와이퍼 씰(54)은 또한 실질적으로 환형이고 출력 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 실질적으로 원주 형상이다. 그러나, 이들 구성요소는 또한 외측 튜브(16)의 키홈들 내부로 돌출하는 돌기들을 포함한다(회전부(26)의 경우, 이러한 돌출부들은 키(32)의 반경 방향 내측 부분이다).

회전부(26), 후방 및 전방 미끄럼 베어링(44, 52), 전방 및 후방 스톱 링(42, 56), 힘 전달 핀(66), 윤활 패드(48), 스러스트 와셔(50) 및 전방 와셔(60)는 함께 버퍼 캐리지(72)를 형성한다. 도 2 내지 도 4는 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있음을 도시하는데, 여기서 전단 핀(shear pins, 36)은 회전부(26)을 회전을 방지한다. 회전부(26)의 회전이 방지됨으로써, 버퍼 캐리지(72)는 출력 샤프트(14)의 회전을 방지하는 점에서 '능동적(active)'이다. 도 5와 관련하여 후술하는 바와 같이, 버퍼 캐리지(72)는 그것의 능동 구성으로부터 제1 수동 구성으로 이동 가능하고, 도 6과 관련하여 후술하는 바와 같이 제2 수동 구성으로 이동 가능하다. 제1 및 제2 수동 구성 각각에서, 회전부(26)의 축 방향 운동으로 인해 전단 핀(36)이 파단되었으므로, 회전부의 회전을 더 이상 방지할 수 없다. 그러므로 회전부(26)는, 나아가 출력 샤프트(14)는, 회전할 수 있다. 버퍼 캐리지(72)가 이러한 구성들 중 하나에 있을 때, 그것은 출력 샤프트(14)의 회전을 방지하지 않는다는 점에서 '수동적(passive)'이다.

본 실시예에서, 버퍼 캐리지(72)를 제1 수동 구성으로 이동시키기 위해, 회전부(26), 전방 미끄럼 베어링(52), 스톱 링(42, 56), 힘 전달 핀(66), 윤활 패드(48) 및 스러스트 와셔(50)는 모두 액추에이터 축(출력 샤프트(14)의 길이 방향 축)을 따라 케이싱(24)에 상대적으로 또한 그러므로 액추에이터 하우징(2)에 상대적으로 전방으로 이동된다. 전방은 도 2 및 도 3의 우측이다. 버퍼 캐리지(72)를 제2 수동 구성으로 이동시키기 위해, 회전부(26), 전방 및 후방 미끄럼 베어링(52, 44), 스톱 링(42, 56), 힘 전달 핀(66), 윤활 패드(48) 및 스러스트 와셔(50)는 출력 샤프트의 길이 방향 축을 따라 케이싱(24)에 상대적으로 또한 그러므로 액추에이터 하우징(2)에 상대적으로 후방으로(도 2 및 도 3의 좌측) 이동된다.

본 실시예의 버퍼 캐리지(72)는 출력 샤프트의 길이 방향 축과 실질적으로 일직선인 방향으로 전술한 특정 구성 요소들을 케이싱(24)에 상대적으로 전방으로 이동함으로써 능동 구성으로부터 제1 수동 구성으로 이동 가능하다. 그러므로, 버퍼 캐리지(72)가 제1 수동 구성에 있을 때, 그것은 능동 구성에 있을 때보다 케이싱 내에서 더 전방까지 도달한다. 이와 유사하게, 버퍼 캐리지(72)는 출력 샤프트의 길이 방향 축과 실질적으로 일직선인 방향으로 전술한 특정 구성 요소들을 케이싱(24)에 상대적으로 후방으로 이동함으로써 능동 구성으로부터 제2 수동 구성으로 이동 가능하다. 그러므로 버퍼 캐리지(72)가 제2 수동 구성에 있을 때, 그것은 능동 구성에 있을 때보다 케이싱 내에서 더 후방까지 도달한다.

출력 샤프트(14)가 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서 이동하는, 액추에이터 어셈블리의 정상 작동 중에, 버퍼 캐리지(72)는 능동 구성에 남아 있다. 이 구성에서, 케이싱(24)으로부터 회전부(26) 내로 돌출하는 전단 핀(36)은 (이 경우 케이싱의 리테이너 섹션(38)으로부터 구속 섹션(restraint section)의 키(32)를 향해 돌출함) 케이싱(24)과 회전부(26)를 회전 체결한다(rotationally couple). 따라서 이 구성에서 회전부(26)는 회전 고정되고, 회전부(26)에 회전 체결되는 출력 샤프트(14) 또한 회전 고정된다. 롤러 너트 튜브(roller nut tube, 도 1의 도면부호 8)가 모터(도시되지 않음)에 의해 회전될 때, 그것이 (롤러 스크류 너트(도 1의 도면부호 10)에 의해) 출력 샤프트에 인가하는 토크를 전단 핀들(36)이 견디므로, 따라서 출력 샤프트는 직선 이동한다.

도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 외통부의 키홈 (34)의 단부에도 2와 결합하여 5, 출력 샤프트(14)가 연장 위치에 있을 때, 외측 튜브(18)의 키홈들(34)의 단부에 있는 접촉면들(74)(이들 각각은 '제1 접촉면'의 일례임)은 후방 스톱 링(42)에 접촉한다. 출력 샤프트(14)가 연장 위치를 넘어 전방으로(도 2 및 도 5의 우측) 구동되면(예를 들면 액추에이터 제어 알고리즘 오류로 인해 모터에 의해, 또는 그 자체의 모멘텀 하에서 오버트래블을 허용하는 외부 공구 오류(external tooling failure)에 의해), 접촉면들(74)은 후방 스톱 링(42)에 축력을 가하여, 전방으로 가압한다. 후방 스톱 링(42)은 이 힘을 회전부(26)에 전달하고, 차례로 이 힘을 전단 핀(36)의 전단 응력으로 전달한다. 출력 샤프트(14)를 전방으로 압박하는 힘이 상대적으로 약한 경우, 전단 핀(36)은 그것에 가해진 전단 응력을 견딘다. 따라서 후방 스톱 링(42)은 전단 핀(36)에 의해 축 방향으로 고정되게 유지되는 회전부(26)를 떠받치고 출력 샤프트(14)가 더 이동하는 것을 방지한다.

반면, 출력 샤프트(14)을 전방으로 압박하는 힘이 비교적 강하다면, 전단 핀들(36)의 전단 응력이 그것들을 소성 변형시키기에 충분하다. 전단 핀들(36)의 소성 변형은 후방 스톱 링(42)과 회전부(26)가 출력 샤프트(14)의 접촉면들(74)에 의해 전방으로 이동될 수 있게 한다. 이는 (고정된) 후방 미끄럼 베어링 (44)과 후방 스톱 링(42) 사이에 간극(75)을 생성한다. 회전부(26)가 전방으로 이동함에 따라, 그것은 스러스트 와셔(52)를 전방으로 압박하고, 이는 차례로 전방 미끄럼 베어링(52)을 압박하고 전단 핀들(66)도 압박한다. 전방 미끄럼 베어링(52)이 전방으로 이동함에 따라 그것은 와이퍼 씰(54)(이것의 반경 방향 외측부는 스페이서 링(58)에 의해 축 방향으로 고정된 채 유지됨)을 변형시키고, 힘 전달 핀들(66)이 전방으로 이동함에 따라 그것들은 전방 스톱 링(56)을 전방으로 압박하며, 이는 차례로 전방 와셔(60)를 변형시킨다. 회전부(26), 후방 스톱 링(42) 및 스러스트 와셔(50)가 모두 전방으로 이동함에 따라 윤활 패드(48)는 이와 유사하게 이동한다. 따라서 전단 핀들(36)의 변형은 버퍼 캐리지(72)가 제1 수동 구성을 향해 이동할 수 있게 한다.

버퍼 캐리지(72)가 이동하는 동안, 전단 핀들(36)의 변형은 충돌 에너지의 일부를 소비함으로써 액추에이터 어셈블리 또는 공작물에 손상을 가할 수 있는 에너지를 감소시킨다. 또한, 와이퍼 씰(54) 및 전방 와셔(60)의 변형은 추가적인 에너지를 소비한다. 또한, 본 실시예에서 전방 및 후방 미끄럼 베어링들(52, 44)은 케이싱(24)에 억지 끼워 맞춤(interference fit)되므로, 케이싱 내부에서 그것들을 이동시키는 출력 샤프트(14)는 마찰을 통해 추가적으로 에너지를 소비한다. 충돌의 힘이 충분히 강하다면, 전단 핀들(36)이 겪는 전단 변형의 정도는 키들(32)과 케이싱(24)의 경계를 따라 각각을 두 조각들(36a, 36b)로 파단하기에 충분할 것이다. 전단 핀들(36)이 파단되었으면, 버퍼 캐리지(72)는 제1 수동 구성에 도달한 것이다. 도 5는 제1 수동 구성에 있는 버퍼 캐리지(72)를 도시한다.

전단 핀(36)이 파단되면(즉, 버퍼 캐리지(72)가 제1 수동 구성에 있으면), 회전부(26)는 케이싱(24)(및 하우징(2))에 더 이상 회전 체결되지 않는다. 그러므로, 회전부(26)는, 또한 따라서 출력 샤프트(14)는, 더 이상 회전 고정되지 않고 출력 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 회전할 수 있다. 출력 샤프트(14)가 자유롭게 회전하게 되면, 롤러 스크류 기구(6, 도 1 참조)의 나사부의 마찰은 그것을 회전시킨다. 그러므로, 출력 샤프트(14)는 축 방향으로 이동하는 것을 중단하고, 그렇지 않았다면 액추에이터 어셈블리에 손상을 야기 할 수 있었을, 롤러 스크류 기구에 남아 있는 에너지는 회전 운동을 일으키는 으로 전환된다. 예를 들면, 이와 달리 펀치(28, 도 1 및 2 참조)가 공작물에 접촉하여 롤러 스크류 기구(6, 도 1 참조)에 충분한 하중을 가하여 그것을 손상시키는 경우, 회전 가능한 출력 샤프트(14)는, 출력 샤프트가 '자유 회전하여(freewheels)' 정지하는 동안, 잠재적으로 손상을 일으킬 에너지로 하여금 마찰을 통해 소비되도록 한다. 출력 샤프트(14)가 회전함에 따라 와이퍼 씰(54)은 힘 전달 핀(66)에 의해 회전이 방지된다. 키홈들(34)에 수용된 와이퍼 씰의 부분들은 따라서 분리되어 출력 샤프트(14)와 함께 회전하거나, 변형되어 키홈들(34)로부터 이탈(release)해야 한다. 어느 경우든, 이는 출력 샤프트(14)가 회전함에 따라 에너지의 소모를 도울 수 있다.

추가적인 특징으로서, 본 실시예에서 제1 수동 구성을 넘어서는 버퍼 캐리지(72)의 전방 이동은 케이싱(24)의 어깨(70)에 접촉하는 스러스트 와셔(50)에 의해 제한된다. 즉, 어깨(70)는 제한면(limit surface)을 제공한다. 그러면 스러스트 와셔(50), 회전부(26) 및 후방 스톱 링(42)이 더 이상 축 방향으로 이동하는 것이 방지되므로, 출력 샤프트(14) 또한 정지하도록 강제된다. 이는, 전술한 에너지 소모(dissipation)와 전환(redirection) 이후 남아 있는, 출력 샤프트의 선형 관성(linear inertia)이 출력 샤프트를 전방으로(그것이 회전함에 따라) 충분히 구동시켜 롤러 너트 튜브(8)로부터 롤러(12)를 부분적으로 분리하는 것을 방지한다. 예를 들어 이 경우에서처럼 롤러 너트 튜브(8)의 단부를 넘어 돌출함으로써, 롤러(12)가 부분적으로 분리되면, 롤러 너트 튜브(8)와 롤러들(12) 사이의 계면의 면적이 감소될 것이다. 그러므로 이들 구성 요소에서의 임의의 부하는 좁은 영역에 인가되고, 이는 나사산들이 겪는 압력을 증가시키므로 나사산들에 가해지는 손상도 증가시킬 것이다. 이 실시예에서, 어깨(70)는 롤러들(12)과 롤러 너트 튜브(8) 사이의 결합 해제를 방지하기 위해 배치된다. 그러나, 다른 실시예들에서 나사 부재들(8, 10, 12)의 나사산들은 어깨가 나사산들에 의해 허용될 수 있는 정도를 넘는 결합 해제를 방지하도록 어깨가 배치될 수 있는 시점인, 부분 결합 해제를 견딜 정도로 충분히 견고 할 수 있다.

도 2 및 도 6을 함께 참조하면, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때, 출력 샤프트(14)가 후퇴 위치에 있으면 출력 샤프트(14)의 단부 너트(distal end nut, 20)에 구비된 환상의(annular) 접촉면(76)('제2 접촉면'의 일례)이 전방 스톱 링(56)에 접촉한다. 출력 샤프트(14)가 후퇴 위치를 넘어 후방으로(도 2 및 도 6의 좌측으로) 구동되면, 접촉면(76)은 전방 스톱 링(56)에 축력을 인가하여 그것을 후방으로 압박한다. 이 힘은 스톱 링으로부터, 힘 전달 핀(66) 및 전방 미끄럼 베어링(52)를 거치고, 스러스트 와셔(50)를 거쳐 회전부(26)까지 전달된다. 전술한 바와 같이, 출력 샤프트(14)를 후퇴 위치를 넘어서도록 압박하는 힘이 상대적으로 작은 경우, 전단 핀(26)은 버퍼 캐리지(72)를 고정 상태로 유지되고 출력 샤프트는 정지하도록 강제될 것이다. 이와 유사하게, 그 힘이 상대적으로 큰 경우, 전단 핀(36)은 변형하여 회전부(26)의 축 방향 이동을 허용한다. 전단 핀(36)의 변형은 전방 스톱 링(56)을, 전방 미끄럼 베어링(52), 힘 전달 핀(66), 스러스트 와셔(50) 및 회전부(26)가 모두 출력 샤프트(14)의 접촉면(76)에 의해 후방으로 이동되게 할 수 있다. 회전부(26)가 후방으로 이동함에 따라, 그것은 후방 스톱 링(42) 및 후방 미끄럼 베어링(44)도 후방으로 압박한다. 전방 스톱 링(56)이 후방으로 이동함에 따라 그것은 와이퍼 씰(54)(이것의 외측부는 케이싱(24)의 내경 감소 영역(68)에 의해 축 방향으로 고정된 채 유지됨)을 변형시키고, 후방 미끄럼 베어링(44)이 후방으로 이동함에 따라 그것은 후방 서클립(46)을 변형시킨다. 회전부(26), 후방 스톱 링(42) 및 스러스트 와셔(50)가 모두 후방으로 이동하므로, 윤활유 패드(48)도 이와 유사하게 이동한다. 따라서 버퍼 캐리지(72)는 제2 수동 구성으로 이동한다.

버퍼 캐리지(72)의 제1 수동 구성으로의 운동과 마찬가지로, 제2 수동 구성으로의 버퍼 캐리지의 이동 중에 에너지는 전단 핀(36)과 와이퍼 씰 (57)(전방 와셔(60)는 아니지만)의 변형을 통해 소모된다. 또한, 에너지는 후방 서클립(46)의 변형에 의해 소모된다. 충돌의 힘이 충분히 강하다면, 전단 핀들(36)이 겪는 변형의 정도는 키들(keys, 32)과 케이싱(24)의 경계를 따라 각각을 두 조각들(36a, 36b)로 파단하기에 충분할 것이다. 전단 핀들(36)이 파단되었으면, 도 6에 도시된 바와 같이, 버퍼 캐리지(72)는 제2 수동 구성에 도달한 것이다.

제1 수동 구성과 마찬가지로, 버퍼 캐리지(72)가 제2 수동 구성에 있을 때, 파단되는 전단 핀들(36)은, 회전부(26)가 케이싱(24)(또는 하우징(2)) 더 이상 회전 체결되지 않음을 의미한다. 회전부(26)는, 또한 따라서 출력 샤프트(14)는, 출력 샤프트 길이 방향 축을 중심으로 회전함으로써, 롤러 스크류 기구(도 1의 도면부호 6)에 남아있는 에너지를 소모하고 출력 샤프트가 더 후방으로 이동하는 것을 방지한다.

버퍼 캐리지(72)가 제1 또는 제2 수동 구성으로 이동된 후에는, 필요하다면 액추에이터 어셈블리 및/또는 가공물을 검사하고 수리하는 것이 일반적으로 바람직하다. 버퍼 캐리지(72)가 제1 또는 제2 수동 구성에 있을 때 출력 샤프트(14)가 선형으로 이동하기보다는 회전할 것이라는 사실은, 일단 오류로 인해 출력 샤프트가 연장 또는 후퇴 위치를 넘어 이동했을 때, 액추에이터(1)가 작동하기 전에 적어도 전단 핀들(36)이 교체되어야 한다는 점에서 추가 이점을 제공한다. 이는 검사를 실시하기 전에 액추에이터 어셈블리가 오류로 인해 다시 작동할 가능성을 최소화한다.

제1 실시예의 경우, (전술한 바와 같이) 분리형 핀들(removable pins)을 통해 하우징(2)에 장착되는 케이싱(24)은, 하우징(2)로부터 제거하고 장착하는 것이 쉽다. 핀들(도시하지 않음)은 그것들이 케이싱(24)의 보어 내부로 더 이상 돌출하지 않을 때, 즉 케이싱이 제거될 수 있는 시점까지 하우징(2)의 각 보어로부터 풀릴 수 있다(unscrewed). 이어서 스트로크-제한 어셈블리(22)는 점검을 받을 수 있다(예를 들어 미끄럼 베어링들(44, 52), 회전부(26), 스톱 링들(42, 56), 스러스트 와셔(50) 및 윤활 패드들(48)이 재배치되고, 전단 핀들(36), 와이퍼 씰(54) 및 전방 와셔(60)가 교체될 수 있음). 리니어 액추에이터 어셈블리(1)가 대기하는 동안 스트로크-제한 어셈블리(22)는 제거되고, 점검 받고 및 교체될 수 있다. 대안적으로, 스트로크-제한 어셈블리(22)는 여분(spare)으로 교체될 수 있으므로, 원래의 스트로크-제한 어셈블리(22)가 유휴 상태에서 점검 받는 동안 리니어 액추에이터 어셈블리(1)가 가동될 수 있다.

예를 들면 전술한 바와 같이, 회전부의 축 방향 이동을 통해 제1 및 제2 수동 구성으로 이동 가능한 버퍼 캐리지는, 그것이 버퍼 캐리지에 가해지는 축력으로 하여금 그것이 상기 또는 어느 해제 구성(the or a disengaged configuration)으로 이동할지 여부를 결정하게 할 수 있다는 점에서 특히 유익할 수 있다. 이것은, 차례로, 출력 샤프트가 회전할 수 있는 지점을 더 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 본 발명이, 나사 부재들이 140 Nm 또는 140 Kn을 견딜 수 있고 전단 핀의 전단면이 액추에이터 축으로부터 방사상 외측으로 2cm인, 도입부에 개시된 종류의 리니어 액추에이터에 적용된다면, 전단 핀의 운용 가능성(operating window)은 상당히 증가할 것이다. 핀이 토크보다는 축력에 의해 전단된 경우, 140kN의 전단 하중이 가해질 때 핀이 확실히 파단되는 한 나사 부재들은 손상 없이 유지된다. 정상 구동 시 출력 샤프트에 인가되는 토크로 인한 피로(fatigue) 없이 4kN의 전단 하중을 전단 핀들이 견뎌야 하므로(이는 전술한 바와 같음), 이는, 3kN이 아니라, 136kN의 운용 가능성에 해당한다. 따라서, 크기 및 경도 관점에서 전단 핀에 요구되는 요건들이 극적으로 감소된다.

도 7 내지 도 9은 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예는 제1 실시예와 유사하므로, 여기서는 차이점만을 설명한다. 제2 실시예는 변형 전단 핀(deformable shear pins)을 사용하지 않는다. 대신에, 케이싱(24)이, 임의의 일반적인 경우(출력 샤프트가 연장 또는 후퇴 위치를 넘어 이동하는 경우를 포함함)에는 변형되지 않도록 설계된 단일 핀(single pin, 78)을 갖는다. 핀(78)은 돌기를 형성하는데, 이는 회전부(26)의 외표면에 있는 짧은 키홈(keyway, 80) 형태의 개구에 수용된다. 회전부(26)는 또한 홈(grooves, 82a, 82b) 형태의 환형 공극들(annular voids)을 포함하는데, 이들은 그것의 외표면 주위에 구비되고, 각각이 출력 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 실질적으로 원주 방향으로 배치되고 각각이 짧은 키홈(80)에 인접한다. 제2 실시예의 버퍼 캐리지(72)는 또한 후방 서클립(46)에 의해 제 위치에 유지되는 후방 와셔 (83)를 포함한다.

핀(78)을 포함하는, 케이싱(24)의 축 방향 부분은 제1 연동부(84)를 포함하고, 짧은 키홈(80)을 포함하는, 회전부(26)의 축 방향 부분은 제2 연동부(86)를 포함한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때, 핀(78)은 짧은 키홈(80) 내에 수용된다. 즉, 제1 및 제2 연동부(84, 86)가 서로 연동된다. 짧은 키홈(80)의 측벽들은 회전부(26)가 하우징에 대해 회전하는 것을 방지하므로, 전술한 바와 같이, 출력 샤프트(14)의 직선 운동이 일어날 수 있다.

출력 샤프트(14)가 비교적 작은 힘으로 연장 위치를 넘어 전방으로(도 7 내지 도 9의 우측으로) 구동되면, 미끄럼 베어링들(44, 52) 및 전방 와셔에 의해 제공되는 운동에 대한 저항은 출력 샤프트를 정지시키기에 충분하다. 그러나, 출력 샤프트(14)가 충분한 힘으로 전방으로 구동되면, 회전부(26), 전방 미끄럼 베어링(52), 스톱 링들(42, 56), 힘 전달 핀들(66), 윤활 패드들(48) 및 스러스트 와셔(50)는 제1 접촉면들(도 5의 도면부호 74)의 작동 하에서 케이싱(24)에 대해 축 방향 전방으로 이동되고 전방 와셔(60)는 변형되는데, 이는 제1 실시예와 관련하여 기술된 바와 같다. 이러한 축 방향 이동은 회전부(26)를 핀(78)에 대해 상대적으로 이동시킴으로써, 핀이 짧은 키홈(80)보다는 후방 홈(rear groove, 82a) 내부로 돌출하게 한다. 그러면 제1 및 제2 연동부(84, 86)는 더 이상 연동되지 않고, 회전부(26)는, 핀(78)을 위한 원주 방향 활주로(runway)로서 역할을 하는 홈(82a)과 자유롭게 회전한다. 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이 버퍼 캐리지(72)는 제1 수동 구성에 있다. 회전부(26)가 출력 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 회전 가능하므로, 그렇지 않다면 손상을 일으켰을 잉여 에너지는 출력 샤프트(14)의 회전 운동을 일으키는 것으로 전환될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같다.

이와 유사하게, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때 출력 샤프트(14)가 충분한 힘으로 후퇴 위치를 넘어 후방으로 구동되면, 회전부(26), 전방 미끄럼 베어링(52), 스톱 링들(42, 56), 힘 전달 핀들(66), 윤활 패드들(48) 및 스러스트 와셔(50)는 제2 접촉면(76)의 작동 하에서 케이싱(24)에 대해 축 방향 후방으로 이동되고 후방 와셔(83)는 변형된다. 이는 핀(78)에 상대적으로 회전부(26)를 이동시킴으로써, 핀이 짧은 키홈(80)보다 전방 홈(82b) 내측으로 돌출하게 한다. 다시, 제1 및 제2 연동부(84, 86)는 그러므로 더 이상 연동되지 않으며, 회전부(26)는, 핀(78)을 위한 원주 방향 활주로(runway)로서 역할을 하는 홈(82b)과 자유롭게 회전한다. 여기서, 버퍼 캐리지(72)는 제2 수동 구성에 있고, 다시, 그렇지 않다면 손상을 일으켰을 잉여 에너지는 출력 샤프트(14)의 회전 운동을 일으키는 것으로 전환될 수 있다.

제2 실시예에서 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성으로부터 제1 또는 제2 수동 구성으로 이동하는 동안의 힘 소비는 미끄럼 베어링들(44, 52)의 이동과 전방 와셔(60) 또는 후면 와셔(83)의 변형으로 한정된다는 점이 주목할 만하다. 교체가 필요한 전단 핀의 부족은 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성으로부터 이동된 후에 액추에이터 어셈블리를 쉽게 재설정할 수 있게 한다. 이는 이하에서 더 상세히 기술될 것이다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 제3 실시예도 제1 실시예와 유사하므로 여기서는 차이점들만을 설명한다. 제3 실시예에서, 후방 미끄럼 베어링(44)과 후방 스톱 링(42) 사이에 축 방향 갭(axial gap, 88)이 있다. 후방 미끄럼 베어링(44)은 블라인드 보어(blind bores, 92)에 수용되는 네 개의 원주 방향으로 배치된 코일 스프링들(90)을 포함하는데, 이들 각각은 갭(88)을 따라 배치되고 후방 스톱 링(42)에 접촉한다. 스프링들(90)은 블라인드 보어들(92)의 단부들과 후방 스톱 링(42) 사이에 압축된 채 유지된다. 갭(88)의 존재는 버퍼 캐리지의 구성 요소들의 축 방향 길이와 관련하여 덜 정밀한 공차를 허용하는데, 이는 버퍼 캐리지의 구성 요소들의 길이 변화가 갭에 의해 수용될 수 있기 때문이다. 스프링들(90)은 후방 미끄럼 베어링(44)과 버퍼 캐리지(72)의 잔존 구성 요소들이 이격되도록 압박함으로써, 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때 갭(88)의 존재가 버퍼 캐리지의 어떤 구성 요소도 덜컹거리거나 축 방향으로 이동하도록 허용하지 않게 한다. 제3 실시예는 또한 힘 전달 핀들(66)이 전방 미끄럼 베어링(52)을 통해 줄곧 이동하여 스러스트 와셔(50)에 접촉하는 점에서 제1 실시예와 구별된다.

제3 실시예에서, 케이싱(24)은 리테이너 섹션을 포함하지 않는다. 대신에, 핀들이 케이싱(24)의 본체에 있는 개구들(94, 96)에 직접 수용된다. 도 11은 케이싱(24)의 상단(도 10 기준)에 있는 개구들(94, 96)을 확대하여 도시한다. 이 도면은 개구들(96) 중 하나가 그것에 수용되는 전단 핀(36)과 마찰 결합할 수 있는 크기인(sized) 원형 구멍 형태를 취하는 반면 다른 하나의 개구(94)는 출력 샤프트의 길이 방향 축에 정렬되는 짧은 슬롯(slot)의 형태를 취한다는 것을 더욱 명확하게 도시한다. 이러한 방식으로 배치되는 개구들은, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성으로부터 제1 또는 제2 수동 구성으로 이동하는 동안, 전단 핀(36)의 변형이 엇갈리게 한다(staggered). 회전부(26)가 축 방향으로 (어느 방향이든) 이동하기 시작하자마자, 개구(96)의 전단 핀(36)이 변형되기 시작한다. 그러나, 이러한 초기 단계에서 슬롯(94)의 전단 핀(36)은 변형하지 않고 단순히 슬롯의 길이를 따라 이동한다. 핀(36)이 슬롯(94)의 단부에 도달할 만큼 핀(36)이 멀리 이동했을 때에만, 그것은 변형하기 시작할 것이다. 마찬가지로, 개구(96)의 전단 핀(36)이 완전히 파단될 만큼 회전부(26)가 충분히 멀리 이동하였을 때, 슬롯(94)의 전단 핀은 여전히 변형되고 있을 것이다 (전단 핀들 자체는 동일하다고 가정함). 이 엇갈린 변형은 충격 에너지를 더 긴 기동 거리에 걸쳐 흡수하고 액추에이터 어셈블리가 받는 충격 힘을 감소시킴으로써, 손상 가능성을 줄인다.

도 12는 버퍼 캐리지(72)가 제1 수동 구성에 있는 제3 실시예의 스트로크-제한 어셈블리(22)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 버퍼 캐리지(72)의 제1 수동 구성으로의 이동은 제1 실시예와 관련하여 설명한 것과 동일한 과정을 필수적으로 동반한다. 그러나, 제1 실시예에서 이 운동은 후방 미끄럼 베어링과 후방 스톱 링 사이에 갭(gap, 도 5의 도면부호 75)를 생성하는 반면, 제3 실시예에서 이 갭(88)은 이미 존재한다. 따라서 버퍼 캐리지(72)의 제1 수동 구성 운동은 이 갭(88)의 축 방향 길이를 증가시키고, 스프링들(90)이 확장할 수 있게 한다. 또한, 본 실시예에서 전방 미끄럼 베어링(52)을 통해 축력(axial force)이 전혀 전달되지 않는다. 스러스트 와셔(50)와 전방 스톱 링(56) 사이의 모든 축력 전달은 동력 전달 핀들(66)을 통해 이루어진다. 그러므로, 버퍼 캐리지(72)가 제1 능동 구성으로 이동하는 동안 전방 미끄럼 베어링(52)은 여전히 움직이고(이는 제1 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이 그것이 회전부(26)에 의해 움직이는 스러스트 와셔(50)를 접촉하기 때문임), 와이퍼 씰(54)을 변형하도록 기능한다.

도 13은 버퍼 캐리지가 제2 수동 구성에 있는 스트로크-제한 어셈블리(22)를 도시한다. 다시, 버퍼 캐리지(72)의 제2 수동 구성으로의 이동은 제1 실시예와 관련하여 설명한 것과 동일한 과정을 필수적으로 동반한다. 그러나, 제3 실시예의 경우에는 후방 미끄럼 베어링(44)이 축 방향으로 이동되지 않고 후방 서클립(46)이 변형되지 않는다. 대신에, 갭(88)이 작아지고 스프링들(90)은 더 압축된다(스프링들의 이 변형은 출력 샤프트의 에너지의 일부를 소비함). 후방 서클립(46)과, 후방 미끄럼 베어링(44)과 케이싱(24)의 마찰 결합은 충분히 강해서 일단 후방 스톱 링(42)이 후방 미끄럼 베어링에 접촉할 정도로 멀리 이동되면, 출력 샤프트(도시하지 않음)가 후방으로 더 이동할 수 없다. 제3 실시예에서, 전방 스톱 링(56)의 후방 이동은 힘 전달 핀들(66)에 의해 스러스트 와셔(50)에 전달되고, 와이퍼 씰(54)에 의해 전방 미끄럼 베어링(52)에 전달된다. 힘 전달 핀들(66)은 버퍼 캐리지(72)가 제2 수동 구성으로 이동하는 동안 변형되지 않지만, 와이퍼 씰(54)은 축 방향으로 압축되고, 스러스트 와셔(50)와 전방 미끄럼 베어링(52) 사이에 갭(98)이 나타난다.

도 14 내지 도 17은 키들(keys, 32)이 회전부(26)의 나머지 부분에 부착될 수 있는 메커니즘을 도시한다. 회전부(26) 내부에의 키들(32) 견고한 장착은 이러한 요동은, 회전부(26)가 경험하는 비틀림 하중 동안 개구들(35) 내부에서 요동할 수 있는 키들(32)의 능력을 최소화하기 위해 특히 중요한데, 이는 그러한 요동이 프렛팅(fretting)으로 이어질 수 있기 때문이다. 도 14 내지 도 17의 키 고정 메커니즘은, 어깨부들(shoulder portions, 37) 각각이 가공된 평평부들(flats, 100) 상에 제공되는 점을 제외하면, 제1, 제2 및 제3 실시예에서 사용된 것에 대응한다.

각 개구(35)는 복수의 아치형 멈춤쇠들(detents, 102)을 포함하는데, 이들은 이 경우 각각 반원형이다. 각 멈춤쇠(102)는 그 위에 구비되는 스크류 나사산을 갖는다. 개구들은 또한 나사산이 형성되지 않은 추가적인 아치형 멈춤쇠들(104)을 포함한다. 이들은, 제조 공정 중 개구들(35)의 선단면(distal end faces) 가공에 따른 부산물로서 형성되고, 키들(32)의 부착에는 아무 역할을 하지 않는다.

이러한 구조의 키들(32)은 제1 내지 제3 실시예의 그것들과 동일하다. 각 키(32)는 전술한 바와 같이 플랜지(33)를 갖고, 한 세트의 아치형 멈춤쇠(106)(제1 내지 제3 실시예에 관련된 도면에는 도시되지 않음)를 포함한다. 각 멈춤쇠(106)은 블라인드 보어의 일 영역의 형태를 취하고, 단부면(end face, 108)을 정의한다.

키(32)가 개구(35) 내로 삽입될 때, 전술한 바와 같이 그것의 플랜지(33)는 개구의 어깨부(37)에 접함으로써, 키가 반경 방향 내측으로 이동하는 것을 방지한다. 키(35)가 개구(35) 내에 있을 때, 그것의 아치형 멈춤쇠들(106)은 개구의 아치형 멈춤쇠들(102)와 정렬됨으로써, 고정 나사들(set screws, 39)이 삽입될 수 있는 원통형 보어들을 함께 형성한다. 멈춤쇠들(102)에 나사산이 형성되므로, 각 고정 나사(39)는 보어들 중 하나에 나사 결합되고 개구(35)의 대응하는 멈춤쇠(102)의 나사산과 나사 체결(110)에 의해 제 위치에 유지될 수 있다. 이어서 고정 나사들(39)에 접촉하는 멈춤쇠들의 단부면들(108)에 의해 키들(32)이 반경 방향 외측으로 이동하는 것이 방지된다.

전술한 메커니즘은 또한 케이싱에 리테이너 부분들을 부착하기 위해 제1 실시예에서 이용된다. 도 2 내지 도 6을 다시 간략히 참조하면, 나사산이 형성된 아치형 멈춤쇠들(도시하지 않음)은 케이싱(24)의 본체 내에 제공되고, 각각이 블라인드 보어의 일 영역 형태인 아치형 멈춤쇠들(도시하지 않음)은 리테이너 부분들(38)에 제공된다. 고정 나사들(40)은, 아치형 멈춤쇠들이 함께 형성한 원통형 보어에 수용하고, 리테이너 부분들(38)이 반경 방향 외측으로 이동하는 것을 방지한다. 키들(32)과 달리, 리테이너 부분들(38)은 플랜지들을 포함하지 않는다. 대신, 그것들은 회전부(26)와 접촉함으로써 반경 방향 내측으로 이동하는 것이 방지된다. 실제로, 어떤 실시예들에서 그것들은 고정 나사들(40)에 의해 회전부(26)에 대해 클램핑됨으로써, 회전부가 축 방향 및/또는 회전 방향으로 이동하면 마찰 저항을 통해 에너지를 소모할 수 있다.

도 18은 회전부(26) 내의 키들(keys, 32)을 유지하기 위한 다른 메커니즘을 도시한다. 이 구성에서, 각 키(32)는, 키의 중앙에 위치하고 반경 방향으로 정렬된 나사 구멍(threaded bore, 112) 내에 배치되는, 단일한 고정 나사(39)를 포함한다. 나사 구멍(112)은, 두 개의 고정 핀(116)이 수용되는, 길이 방향으로 정렬된 구멍(longitudinally-aligned bore, 114)과 교차한다. 각각의 개구(35)의 길이 방향 단부들에는 경사면들(118)이 제공된다.

개구(35)에 키(32)를 유지하기 위해, 고정 나사(39)가 조여져서 그것을 나사 구멍(112) 내부로 더 깊이 이동시킨다. 고정 나사(39)가 길이 방향으로 정렬된 구멍(114)으로 나옴에 따라, 그것은 두 개의 리텐션 핀들(retention pins, 116)을 밀어서 이격(cams apart)시킴으로써 그것들이 키로부터 돌출하여 경사면들(118)에 접촉하게 한다. 고정 나사(39)를 계속 조이면 리텐션 핀들(116)이 경사면들에 대해 압박되어 키(32)로부터 더 바깥으로 돌출되므로, 경사면들이 리텐션 핀들(및 키 전체)를 반경 방향 내측으로 민다(cam). 키(32)가 전술한 바와 같이 그것의 플랜지(도시하지 않음)가 어깨부(도시하지 않음)에 접하는 지점까지 반경 방향 내측으로 이동되었을 때, 키(32)는 고정된다.

도 19 내지 도 21은 본 발명의 제4 실시예를 도시한다. 제1 내지 제3 실시예와 달리, 제4 실시예의 회전부(26)가 케이싱(24)에 회전 체결되는 메커니즘은 키(32)를 포함하지 않는다(버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때). 본 실시예에서 회전부는 상보적 형상인 오목부(recess, 122) 내에 수용되는, 측면이 평평한(flat-sided) 타원형 플러그 부(plug section, 120)을 포함한다. 오목부(122)가 플러그 부(120)에 상보적인 형상이지만, 축 방향으로는 약간 더 길어서 플러그 부의 양단에 축 방향 유격(clearance, 124)을 제공한다.

플러그 부(120)는 전단 핀(36')에 의해 케이싱(24)(이 경우는 그것의 리테이너 섹션(38))에 연결되는데, 이는 제1 및 제3 실시예의 전단 핀과 동일한 방식으로 기능한다. 요약하면, 전단 핀(36')은 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때 회전부(26)와 케이싱(24)을 회전 체결하지만 변형하고 파단함으로써, 출력 샤프트(14)에 의해 충분한 축력이 버퍼 캐리지(72)에 인가되면 회전부가 회전할 수 있게 한다. 이 실시예의 전단 핀(36')은 관통공(through hole, 126)을 포함하는데, 이를 통해 윤활제가 스트로크-제한 어셈블리(22)에 주입될 수 있다. 관통공(126)은 고정 나사(128)로 밀봉되어 윤활제의 유출 및/또는 먼지의 유입을 방지할 수 있다.

제1, 제2 및 제3 실시예와는 달리, 제4 실시예의 버퍼 캐리지(72)는 제2 수동 구성으로 이동될 수 없다. 그것은 단지 능동 구성(도 19 내지 도 21에 도시됨)으로부터 제1 수동 구성으로, 이 경우 출력 샤프트(14)가 연장 위치를 넘어 이동함에 의해, 이동될 수 있을 뿐이다. 이러한 구조가 출력 샤프트(14)의 한 방향으로의 오버트래블(overtravel)에 의해 야기되는 손상으로부터 액추에이터 어셈블리를 보호할 수 있을 뿐이라도, 이는 스트로크-제한 어셈블리가 더 간단한 구조를 가지도록 할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예는 전방 스톱 링 또는 힘 전달 핀들을 포함하지 않는다. 또한, 그것이 출력 샤프트(14)로부터의 전방 충돌에서 오는 힘을 전달할 필요가 별로 없으므로, 전방 미끄럼 베어링은, 탄성 재료로 만들어지는 에너지 흡수 버퍼(52)의 형태를 취한다. 이는, 차례로, 후방 서클립(46)으로 그것을 제자리에 고정하기 전에 그것을 축 방향 전방으로 압박함으로써(버퍼(52')를 약간 압축함) 버퍼 캐리지가 "프리로드(pre-loaded)"되게 할 수 있다. 플러그 부(120)와 오목부(122) 사이의 축 방향 유격(124)은, 플러그 부와 오목부가 들어맞춤(precise fit)이라면 후방 서클립(46)의 축 방향 위치보다는 플러그 부의 축 방향 위치가 케이싱(24) 내부에서 회전부(26)의 축 방향 위치를 결정할 것이므로, 이 프리로드가 이루어질 수 있도록 보장한다. 이 방식으로 버퍼 캐리지(72)를 프리로딩하는 것은 그것이 출력 샤프트(14)의 정상적인 왕복 운동 시 버퍼 캐리지가 겪는 주기적인(cyclic) 부하를 분산시킴으로써 프렛팅(fretting) 및/또는 피로 하중이 퍼지는 것을 감소시키는 점에서 유용할 수 있다. 또한, 플러그 부(120)의 사용은 발생하는 프렛팅이 전단 핀(36')에서 발생하는 것을 방지한다(프렛팅을 일으킬 수 있는 임의의 상대적인 축 방향 운동은, 핀(36')에서가 아니라 플러그 부(120)와 개구(122) 사이에서 발생하므로). 전단 핀(36')의 프렛팅을 방지함으로써, 그것의 정확한 크기, 및 그에 따라 그것을 변형하는 데 필요한 힘(즉, 버퍼 캐리지(72)를 제1 수동 구성으로 이동시키는 데 필요한 힘)은, 그것의 수명 내내 일정하게 유지된다.

전술한 바와 같이, 스트로크-제한 어셈블리의 버퍼 캐리지가 수동 구성으로 이동되면, 액추에이터 어셈블리 및/또는 공작물을, 필요하다면, 검사하고 수리하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러므로 버퍼 캐리지를 재설정하기 위한 절차에 복잡성을 더하도록 스트로크-제한 어셈블리가 구성되는 것이 때문에 유익할 수 있다. 이는 이는 검사를 실시하기 전에 스트로크-제한 어셈블리가 오류로 인해 다시 작동할 가능성을 감소시킬 수 있다. 도 22는 그와 같이 구성된 본 발명의 제5 실시예에 따른 스트로크-제한 어셈블리(22)를 도시하는데, 이는 버퍼 캐리지가 능동 구성으로부터 멀어지도록 편향되었기 때이다. 제5 실시예는 제2 실시예와 유사하므로, 여기에서는 차이점들만 설명한다.

제2 실시예에서 후방 스톱 링(42)은 후방 미끄럼 베어링(44)과 접촉하고 있으므로, 전술한 바와 같이 스톱 링의 후방 이동은 후방 미끄럼 베어링을 후방으로 이동시킨다. 그러나, 제5 실시예에서, 후방 스톱 링(42)과 후방 미끄럼 베어링(44) 사이에는 축 방향 갭(88)이 있다. 후방 미끄럼 베어링(44)은 블라인드 보어(blind bores, 92)에 수용되는 네 개의 원주 방향으로 배치된 코일 스프링들(90)을 포함하는데, 이들 각각은 갭(88)을 따라 배치되고 후방 스톱 링(42)에 접촉한다. 스프링들(90)은 블라인드 보어들(92)의 단부들과 후방 스톱 링(42) 사이에 압축된 채 유지된다. 이 구조는 본 발명의 제3 실시예와 관련하여 기술된 것과 유사하다. 제3 실시예에 관련하여 설명된 바와 같이, 갭(88)의 존재는 버퍼 캐리지(72)의 구성 요소들의 축 방향 길이와 관련하여 덜 정밀한 공차를 허용하는데, 이는 버퍼 캐리지의 구성 요소들의 길이 변화가 갭에 의해 수용될 수 있기 때문이다.

제1 수동 위치로의(즉, 전방으로, 도 2의 우측으로) 버퍼 캐리지(72)의 이동은 제2 실시예에 관련하여 설명한 것과 동일한 방식으로 이루어진다. 제2 수동 위치로의 버퍼 캐리지(72)의 이동은, 후방 미끄럼 베어링(44)이 이동되지 않는 점을 제외하면, 제2 실시예와 유사한 방식으로 일어난다. 대신, 버퍼 캐리지(72)는 후방 미끄럼 베어링(44)을 향해 후방으로 이동하고, 축 방향 갭(88)의 크기는 감소되고 스프링들(90)은 압축되는데, 이는 제3 실시예에 관련하여 설명한 바와 같다.

또한, 제3 실시예에 관련하여 설명된 바와 같이, 스프링들(90)은 간극 (88)의 존재는 버퍼 캐리지(72)의 구성 요소를 허용하지 않는 것을 보장하는 후방 미끄럼 베어링(44)과 버퍼 캐리지(72)의 나머지 구성 요소들을 압박하여 이격시킴으로써, 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때 갭(88)의 존재가 버퍼 캐리지(72)의 어떤 구성 요소도 덜컹거리거나 후방으로 이동하도록 허용하지 않게 한다. 본 실시예에서, 스프링들(90)은 버퍼 캐리지(72)를 능동 구성으로부터 멀어지도록(이 경우 제1 수동 구성 방향으로) 압박하는 추가적인 기능을 수행함으로써, 버퍼 캐리지(72)가 (제1 및 제2 연동부(84, 86)을 다시 연동시킴으로써) 재설정되는 것을 더욱 어렵게 한다. 그러므로, 스트로크-제한 어셈블리(22)가 너무 일찍(예를 들어 다운타임(down-time)을 피하고자 하고 검사를 받지 않은 스트로크-제한 어셈블리의 잠재적 위험을 이해하지 못하는 조작자(operator)에 의해) 다시 작동할 가능성이 낮다.

어떤 상황에서는 스트로크-제한 어셈블리의 버퍼 캐리지를 재설정하기가 더 어려운 것이 바람직할 수 있지만, 다른 상황에서는 가능한 한 신속하고 직관적으로 재설정하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 조작자가 충분히 훈련되어 필요한 검사들을 스스로 할 수 있어서 스트로크-제한 어셈블리가 너무 일찍 다시 작동하는 위험을 줄일 수 있는 경우, 재설정 작업을 가능한 한 단순하게 함으로써 기계의 다운타임을 줄이는 것이 바람직할 수도 있다. 도 23은, 재설정 공정에 도움이 되는 특징들을 포함하는, 본 발명의 제6 실시예의 스트로크-제한 어셈블리(22)를 도시한다. 더 구체적으로, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성을 향해 편향된다. 제6 실시예는 제5 실시예와 유사하므로 여기서는 차이점들만을 설명한다.

후방 스톱 링(42)과 후방 미끄럼 베어링(44) 사이의 축 방향 갭(88)뿐만 아니라, 이 실시예는 스러스트 와셔(50)와 전방 미끄럼 베어링(52) 사이의 추가적인 축 방향 갭(88')을 갖는다. 또한, 전방 미끄럼 베어링(52)은 블라인드 보어(blind bores, 도시하지 않음)에 수용되는 네 개의 원주 방향으로 배치된 코일 스프링들(90')을 포함하는데, 이들 각각은 갭(88')을 따라 배치되고 후방 스러스트 와셔(50)에 접촉한다. 또한, 제6 실시예에서 힘 전달 핀들(66)은 전방 미끄럼 베어링(52)을 줄곧 통과한다. 그것들은 전방 스톱 링(56)으로부터 시작하여, 전방 미끄럼 베어링(52)을 지나고 갭(88')을 지나서, 스러스트 와셔(50)에 접촉한다.

제2 수동 위치로의 버퍼 캐리지(72)의 이동(즉, 후방으로, 도 23의 죄측으로)은 제5 실시예에 관련하여 설명한 바와 동일한 방식으로 이루어진다. 제1 수동 위치로의 버퍼 캐리지(72)의 이동은, 전방 미끄럼 베어링(52)이 이동되지 않는 점을 제외하면, 제5 실시예(및 실제로 제2 실시예)와 유사한 방식으로 일어난다. 대신, 스러스트 워셔 (50)의 전방 이동은 힘 전달 핀들(66)을 통해 전달된다. 그것들은 전방 스톱 링(42)을 전방으로 압박하여 전방 와셔(52)를 변형시키지만, 전방 미끄럼 베어링(52)은 정지 상태로 유지되고 갭(88')의 크기가 감소된다.

전술한 바와 같이, 스프링들(90)이 후방 미끄럼 베어링(44)과 버퍼 캐리지(72)의 나머지 구성 요소들을 압박하여 이격시킴으로써, 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때 갭(88)의 존재가 버퍼 캐리지(72)의 어떤 구성 요소도 덜컹거리거나 후방으로 이동하도록 허용하지 않게 한다. 이와 유사하게, 스프링들(90')은 갭(88')의 존재가 버퍼 캐리지(72)의 어떤 구성 요소도 덜컹거리거나 후방으로 이동하도록 허용하지 않게 한다.

제5 실시예에서 스프링들(90)이 버퍼 캐리지(72)를 능동 구성으로부터 멀어지도록 압박하여 버퍼 캐리지가 능동 구성으로 재설정되는 것을 더 어렵게 하지만, 제6 실시예에서 스프링들(90)과 스프링들(90')은 버퍼 캐리지(72)를 능동 구성을 향해 편향시키는 작용을 한다. 이 경우, 버퍼 캐리지(72)는 스프링들(90')에 의해 제1 수동 구성으로부터 능동 구성을 향해 편향되고, 스프링들(90)에 의해 제2 수동 구성으로부터 능동 구성을 향해 편향된다. 후방 스톱 링(42)이 출력 샤프트(도시하지 않음)에 의해 전방으로(도 23의 좌측으로) 이동되어 버퍼 캐리지(72)를 제1 수동 구성을 향해 이동시키면, 갭(88)은 길이가 증가하고 갭(88')은 길이가 감소한다. 그 결과, 스프링들(90')이 압축되고 그에 따라 버퍼 캐리지(72)를 능동 구성으로 돌려 보내도록 스러스트 와셔(50)를 압박하도록 작용하는 복원력을 제공한다. 이와 유사하게, 전방 스톱 링(56)이 출력 샤프트(도시하지 않음)에 의해 후방으로 이동되어 버퍼 캐리지(72)를 제2 수동 구성을 향해 이동시키면, 갭(88')은 길이가 증가하고 갭(88)은 길이가 감소한다. 그 결과, 스프링들(90)은 압축되고 그에 따라 버퍼 캐리지(72)를 능동 구성으로 돌려 보내도록 후방 스톱 링(42)을 압박하도록 작용하는 복원력을 제공한다. 버퍼 캐리지가 이와 같이 능동 구성을 향해 편향되면 버퍼 캐리지(72)를 재설정할 때 사용자에게 도움이 되므로, 이 공정이 단축되고 소요 시간이 짧아진다.

본 실시예에서, 출력 샤프트(도시하지 않음)가 전방 스톱 링(56)에 접촉하고 그것을 후방으로 이동시키고 버퍼 캐리지(72)를 제2 수동 구성을 향해 이동시키기 시작하면, 전방 미끄럼 베어링(52)은 움직이지 않는다. 대신, 전방 스톱 링(56)은 전방 미끄럼 베어링(52)을 향해 이동하여 와이퍼 씰(54)을 압축하고, 힘 전달 핀들(66)은 스러스트 와셔(50)를 압박하여 전방 미끄럼 베어링(52)으로부터 다시 멀어지도록 이동하게 한다. 와이퍼 씰(54)의 압축은, 그것이 평평해짐에 따라 그것의 반경 내측 부분이 방사상으로 더 안쪽으로 압박되는 점에서 유익할 수 있다. 이는 출력 샤프트에 대해 와이퍼 씰(54)을 가압하여 출력 샤프트와 와이퍼 씰 사이의 마찰을 증가시킨다. 이는, 이어서, 에너지 소모를 돕는다. 또한, 증가된 마찰 저항은 제어부에 의해 감지되어 출력 샤프트(도시하지 않음)의 오버트래블(overtravel)이 일어나고 있다는 점에 대한 경고로 작용한다.

본 실시예에서, 스프링들(90, 90') 각각은 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때 원래의(natural) 길이이고, 스프링들(90)은 후방 스톱 링(42)에 고정되어 있지 않고 스프링들(90)'은 스러스트 와셔(50)에 고정되어 있지 않다. 그러므로, 갭(88)의 길이가 증가하면 스프링들(90)은 더 이상이면 후방 스톱 링(42)과 접촉을 유지하지 않고, 갭(88')의 길이가 증가하면 스프링들(90')은 더 이상 스러스트 와셔(50)와 접촉을 유지하지 않는다. 제5 실시예의 일 변형 예에서, 스프링들(90) 각각의 후방 단부는 후방 미끄럼 베어링(44)에 고정되고 전방 단부는 후방 스톱 링(42)에 고정된다. 이 구조에서, 제1 수동 구성으로의 버퍼 캐리지(72)의 이동은 스프링들(90')을 압축할 뿐만 아니라 스프링들(90)을 연장시키고, 이와 유사하게 제2 수동 구성으로의 버퍼 캐리지(72)의 이동은 스프링들(90)을 압축할 뿐만 아니라 스프링들(90')을 연장시킨다. 그러므로 버퍼 캐리지(72)를 능동 위치로 편향시키도록 작용하는 복원력이 증가된다.

제5 실시예의 다른 변형 예에서, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때 스프링들(90) 및/또는 스프링들(90')은 원래의 길이가 아닐 수 있다. 예를 들어, 버퍼 캐리지(72)가 능동 구성에 있을 때, 스프링들(90, 90')은 각각 압축된 상태로 유지될 수 있다. 그러므로 수동 구성들 중 하나를 향한 버퍼 캐리지(72)의 이동은 스프링들(90 또는 90') 중 한 세트를 압축하고, 다른 스프링들은 원래 길이로 회복하도록(또는 그에 근접하도록) 할 수 있다. 버퍼 캐리지(72)가 능동 위치에 있을 때 스프링들(90) 및 스프링들(90')로부터의 복원력은 동일하되 반대일 수 있고, 또는 동일하지 않을 수 있다(이 시점에서 버퍼 캐리지는 핀(78)과 짧은 키홈(80) 사이의 마찰과 같은 추가적인 수단에 의해 능동 구성으로 유지되고 있음).

첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 전술한 설계에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 여기서 본 발명은 SPR용 액추에이터 어셈블리와 관련하여 설명되었지만, 그것은 (클린치와 같은) 다른 형태의 접합 공정들에서처럼, 임의의 다른 적절한 응용에서, 또는 로봇 팔 상에서 사용되는 것들과 같은 하중을 가하기 위한 액추에이터에서 동일하게 사용될 수 있다. 또한, 전술한 실시예들이 스트로크-제한 어셈블리가 액추에이터의 하우징에 부착된 구조를 설명하지만, 다른 실시예들에서 그것은 출력 샤프트에 부착될 수 있다. 예를 들어 그러한 어셈블리는, 구성 요소들의 반경 방향 위치가 반대로 된(reversed)(즉, '겉과 속이 바뀐(turned inside out)'), 하우징이 반경 방향 내측에 있고, 버퍼 캐리지가 그로부터 동심원 외측에 있고 또한 키들이 액추에이터 하우징 내의 키홈들(keyways) 내측으로 반경 방향 외측으로 돌출하는, 전술한 실시예들 중 하나의 형태를 취할 수 있다.

전술한 실시예들에서 전단 핀들만이 명시적으로 '변형 요소(deformable elements)'로 기술되었지만, 능동 구성으로부터의 버퍼 캐리지의 이동 중에 변형되는 임의의 요소는 또한 변형 요소의 일례임을 이해하여야 한다. 예를 들어 와이퍼 씰과 마찬가지로, 제1 실시예의 전방 와셔는 변형 요소를 구성한다 (또한 이들 구성 요소 각각은 지지 구조 및 버퍼 캐리지의 환형 공극들에 수용되는 변형 요소의 일례임). 다른 예로서, 제3, 제5 및 제6 실시예의 스프링들도 변형 요소들을 구성한다(이 경우 탄성 변형 요소들임).

전술한 실시예들이 전기 모터가 롤러 스크류 기구를 구동하는 모터-구동형 액추에이터와 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 임의의 다른 적절한 종류의 액추에이터와 관련하여 동일하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 그것은 유압(hydraulic) 또는 공압(pneumatic) 모터를 사용하는 액추에이터, 및/또는 리드 스크류 기구 또는 볼 스크류 기구를 사용하는 액추에이터와 관련하여 사용될 수 있다.

전술한 실시예가, 출력 샤프트가 연장 위치를 넘어서도록 구동될 때 버퍼 캐리지가 도달하는 구성인 제1 수동 구성과 관련하여 설명되었지만, 이것이 한정적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 출력 샤프트가 후퇴 위치를 넘어서도록 구동될 때 버퍼 캐리지가 도달하는 구성이 동일하게 제1 수동 구성을 구성하는 것으로 간주될 수 있다. 이와 유사하게, 출력 샤프트가 연장 위치를 넘어서도록 구동될 때 버퍼 캐리지가 도달하는 구성이 동일하게 제2 수동 구성을 구성하는 것으로 간주될 수 있다

전술한 실시예에서, 미끄럼 베어링들은 억지 끼워맞춤(interference fit)을 형성한다. 그러나, 다른 구조들에서 하나 이상의 공차 링들(tolerance ring)이 그것들(또는 다른 적당한 구성 요소)과 하우징 사이에 배치될 수 있다. 공차 링들의 사용은, 하우징의 내경(internal diameter)과 베어링들의 외경(external diameter) 용으로 덜 엄격한 제조 공차를 허용할 뿐만 아니라, 하우징 내부에서 베어링들의 축 방향 운동에 의해 생성되는 미끄럼 마찰(sliding friction)을 증가시킬 수 있다. 이는, 이어서, 이 운동에 의해 생성되는 에너지의 양을 증가시키고, 손상을 일으킬 수 있는 충돌 에너지의 양을 더 감소시킬 것이다.

대안적으로, 하나 이상의 미끄럼 베어이 하우징과 일체로 될 수 있다. 예를 들어, 제3 실시예는, 전방 미끄럼 베어링이, 전달 핀들이 돌출하는, 하우징의 협소 영역(narrowed portion)로부터 형성되도록, 변경될 수 있다. 이러한 구성에서, 전방 미끄럼 베어링은 축 방향으로 고정된다. 버퍼 캐리지가 제1 수동 구성으로 이동되었을 때 스러스트 와셔가 여전히 전방으로 이동할 수 있도록, 전방 롤러 베어링의 축 방향 길이가 감소됨으로써, 그것이 이동해 들어갈 스러스트 와셔 앞의 갭을 제공할 것이다.

본 발명의 제2 실시예에서 제1 연동부의 돌출부가 반경 방향으로 돌출하지만, 다른 실시예들에서 그것은 임의의 다른 적절한 방향으로 돌출할 수 있다. 예를 들어, 그것은 길이 방향으로 돌출할 수 있는데, 그 경우 제1 및 제2 연동부는 한 쌍의 크라운 기어(crown gears)로서 기능한다.

키가 회전부에 장착될 수 있는 메커니즘의 여러 실시예들이 위에서 설명되었지만, 임의의 다른 적절한 메커니즘이 활용될 수 있다. 예를 들어, 키들(keys)은, 전술한 메커니즘 중 어느 하나에 더하여, 또는 그 대신에, 접착되거나(glued), 연납땜되거나(soldered), 경납땜되거나(brazed) 용접되어 배치될 수 있다. 또한, 다른 키들은 다른 메커니즘들을 통해 회전부에 장착될 수 있다.

전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 상기 또는 어느 수동 구성으로의 버퍼 캐리지의 이동 중 또는 후의 에너지 소모는 스트로크-제한 어셈블리 외부의 수단에 의해 보충될 수 있다. 예를 들어, 출력 샤프트의 축 방향 위치는 제어 시스템에 의해 모니터링(예를 들어 하나 이상의 위치 인코더들(position encoders)를 통해)될 수 있고, 출력 샤프트의 오버트래블의 경우 제어 시스템은 긴급 절차를 실행할 수 있다. 이 절차는 출력 샤프트 또는 제1 나사 부재와 같은 구성 요소에 작용하고/하거나 모터가 제1 나사 부재를 반대 방향으로 회전시켜 출력 샤프트의 기존(바람직하지 않은) 운동을 거스르도록 배치된 비상 제동 시스템을 가동하는 것을 포함할 수 있다.

전술한 실시예들이 연동부들 또는 전단 핀들을 활용하지만, 다른 실시예에서는 이러한 개념들이 조합될 수 있다. 예를 들어, 제2 실시예는, 스러스트 와셔의 전방에 있는 공간에 의해 제공되는 공극 내부로 케이싱으로부터 돌출하는 전단 핀 및/또는 후방 스톱 링 후방에 있는 공간에 의해 제공되는 공극 내부로 케이싱으로부터 돌출하는 전단 핀을 포함하도록 변형될 수 있다. 전자의(the former) 핀은 제1 수동 구성으로의 버퍼 캐리지의 운동에 의해 변형될 것이고 후자의(the latter) 핀은 제2 수동 구성으로의 버퍼 캐리지의 운동에 의해 변형될 것이다. 또한, 능동 구성을 향하거나 그로부터 멀어지도록 편향되는(그에 따라 버퍼 캐리지가 재설정될 수 있는 용이성에 영향을 줌), 버퍼 캐리지가 제1 및 제2 연동부를 활용하는 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 이러한 아이디어들은 또한 (전단 핀들을 활용하는 것들과 같은) 다른 실시예들과 관련하여 응용될 수 있다.

단지 바람직한 실시예들만이 도시되고 기술되었으며 청구범위에서 정의된 본 발명의 범위 내에 있는 모든 변경과 변형은 보호되는 것으로 의도되었음을 이해할 것이므로, 기술되고 예시된 실시예들은 그 성격이 예시적인 것으로 간주되어야 하고 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 청구항과 관련하여, 부정관사("a", "an"), "적어도 하나(at least one)", 또는 "적어도 한 부분(at least one portion)"과 같은 단어들이 어떤 특징 앞에 사용되었을 때, 그 청구항에서 그와 반대되는 것으로 명시적으로 언급되지 않는 한 그 청구항을 그러한 특징 하나로만 한정할 의도가 전혀 없다는 것으로 의도된다. "적어도 일부" 및/또는 "한 부분(a portion)"이 사용될 때, 그와 반대로 명시적으로 언급되지 않는 한, 그 항목(item)은 전체 항목 및/또는 그 일부를 포함할 수 있다.

여기 기술된 선택적 및/또는 선호되는 특징들은, 적절한 경우 및 특히 첨부된 청구항에 기술된 바와 같은 조합들에서, 개별적으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 변형 요소들의 엇갈린 변형이 제3 실시예와 관련해서만 기술되었지만, 다른 실시예들은 또한 이 개념을 (전단 핀들과 관련하여 또는 다른 식으로) 활용할 수 있음을 이해하여야 한다. 본 발명의 각 측면에 대한 선택적 및/또는 선호되는 특징들은, 적절한 경우 본 발명의 임의의 다른 측면들에 적용될 수 있다.

Claims (29)

1. 하우징 및 출력 샤프트를 포함하는 리니어 액추에이터로서, 상기 출력 샤프트는 액추에이터 축을 정의하고 상기 하우징에 대하여 연장 위치(extended position)와 후퇴 위치(retracted position) 사이에서 상기 액추에이터 축을 따라 이동 가능한, 상기 리니어 액추에이터; 및
   능동 구성(active configuration)으로 배치되는 버퍼 캐리지(buffer carriage)로서, 상기 능동 구성에서 상기 버퍼 캐리지가 상기 하우징 또는 상기 출력 샤프트 상에 장착되며, 회전부를 갖는 상기 버퍼 캐리지
   를 포함하되,
   상기 출력 샤프트는 상기 버퍼 캐리지의 상기 회전부에 연결됨으로써 상기 액추에이터 축을 중심으로 하는 상기 출력 샤프트의 회전은 상기 회전부의 대응 회전을 요구하고;
   상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 회전부는 회전 구속되고(rotationally restrained);
   상기 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나는 제1 접촉면을 가지고;
   상기 제1 접촉면은, 상기 출력 샤프트가 상기 연장 위치 및 상기 후퇴 위치 중 하나에 도달하면 상기 버퍼 캐리지에 직접적으로 또는 간접적으로 작용하도록 배치됨으로써, 상기 위치를 넘는 상기 출력 샤프트의 계속 이동이 상기 버퍼 캐리지를 상기 능동 구성으로부터 제1 수동 구성(passive configuration)으로 이동시키며;
   상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성에 있을 때 상기 회전부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능한,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
2. 제1항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 장착되지 않은 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나는 제2 접촉면을 가지고;
   상기 제2 접촉면은, 상기 출력 샤프트가 상기 연장 위치 및 후퇴 위치 중 다른 하나에 도달하여 상기 제1 접촉면이 상기 버퍼 캐리지에 작용하는 위치까지 도달하면 상기 버퍼 캐리지에 직접적으로 또는 간접적으로 작용하도록 배치됨으로써, 상기 위치를 넘는 상기 출력 샤프트의 계속 이동이 상기 버퍼 캐리지를 상기 능동 구성으로부터 제2 수동 구성(passive configuration)으로 이동시키는,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
3. 제2항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 상기 제2 수동 구성에 있을 때 상기 회전부는 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능한,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
4. 제1항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때, 상기 회전부는, 상기 회전부가 장착되는 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고(axially restrained);
   상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 장착되었던 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대하여 적어도 상기 회전부를 상기 액추에이터 축을 따라 이동시킴으로써, 상기 버퍼 캐리지는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 구속되었던 이동 범위를 넘어, 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성까지 이동 가능한,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
5. 제2항 또는 제3항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 능동 구성에 있을 때, 상기 회전부는, 상기 회전부가 장착되는 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고(axially restrained);
   상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 장착되었던 상기 하우징 및 출력 샤프트 중 하나에 대하여 적어도 상기 회전부를 상기 액추에이터 축을 따라 이동시킴으로써, 상기 버퍼 캐리지는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있을 때 상기 버퍼 캐리지가 구속되었던 이동 범위를 넘어, 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성까지 이동 가능한,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
6. 제4항에서,
   상기 액추에이터 축을 따르는 상기 버퍼 캐리지의 이동을 제한하도록 배치되는 적어도 하나의 제한면을 더 포함하는,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
7. 제1항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성까지 이동하는 동안 변형되도록 구성된 하나 이상의 변형 요소들(deformable elements)을 더 포함하는,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
8. 제2항 또는 제3항에서,
   상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성까지 이동하는 동안 변형되도록 구성된 하나 이상의 변형 요소들을 더 포함하는,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
9. 제7항에서,
   상기 리니어 액추에이터 어셈블리는 복수의 변형 요소들을 포함하고,
   상기 변형 요소들 중 적어도 두 개는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성까지 이동하는 동안 서로 다른 시점들에서 변형되기 시작하도록 구성된,
   리니어 액추에이터 어셈블리.
10. 제8항에서,
    상기 리니어 액추에이터 어셈블리는 복수의 변형 요소들을 포함하고,
    상기 변형 요소들 중 적어도 두 개는, 상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성까지 이동하는 동안 서로 다른 시점들에서 변형되기 시작하도록 구성된,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
11. 제7항에서,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는 상기 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 소성 변형(plastic deformation)을 일으키도록 구성되는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
12. 제7항에서,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는, 상기 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 전단 변형(shear deformation)을 일으키도록 구성되는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
13. 제7항에서,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는 상기 버퍼 캐리지가 이동하는 동안 파괴(fracture)되도록 구성되는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
14. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제9항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 버퍼 캐리지는 상기 능동 구성을 향하도록 편향된,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
15. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제9항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 버퍼 캐리지는 상기 능동 구성으로부터 멀어지도록 편향된,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
16. 제1항, 제4항, 제6항, 제7항, 제9항, 제11항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 버퍼 캐리지의 적어도 상기 회전부는 지지 구조(support structure)에 또는 그 내부에 장착되고;
    상기 지지 구조는, 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고 회전 구속되며;
    상기 버퍼 캐리지는, 상기 지지 구조에 상대적으로 상기 버퍼 캐리지를 이동시킴으로써 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성까지 이동 가능한,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
17. 제2항 또는 제3항에서,
    상기 버퍼 캐리지의 적어도 상기 회전부는 지지 구조(support structure)에 또는 그 내부에 장착되고;
    상기 지지 구조는, 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고 회전 구속되며;
    상기 버퍼 캐리지는, 상기 지지 구조에 상대적으로 상기 버퍼 캐리지를 이동시킴으로써 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성까지 이동 가능한,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
18. 제7항에서,
    상기 버퍼 캐리지의 적어도 상기 회전부는 지지 구조(support structure)에 또는 그 내부에 장착되고;
    상기 지지 구조는, 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대해 축 방향으로 구속되고 회전 구속되며;
    상기 버퍼 캐리지는, 상기 지지 구조에 상대적으로 상기 버퍼 캐리지를 이동시킴으로써 상기 능동 구성으로부터 상기 제1 수동 구성까지 이동 가능하며,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는, 상기 지지 구조 내의 공극(void)에 부분적으로 수용되고 상기 버퍼 캐리지 내의 공극에 부분적으로 수용되는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
19. 제18항에서,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는, 상기 지지 구조 및 상기 버퍼 캐리지 내의 환형인(annular) 공극들에 수용되는 링(ring) 형태를 취하는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
20. 제18항에서,
    상기 하나 이상의 변형 요소들 중 적어도 하나는, 프리즘형(prismic) 또는 원통형 로드(rod)의 형태를 취하는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
21. 제16항에서,
    상기 회전부 및 상기 지지 구조 중 하나는 제1 연동부(interlocking portion)를 포함하고, 다른 하나는 제2 연동부를 포함하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되어 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)함으로써 상기 회전부를 회전 구속하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부는 연동하지 않고 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)하지 않음으로써 상기 회전부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능한,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
22. 제17항에서,
    상기 회전부 및 상기 지지 구조 중 하나는 제1 연동부(interlocking portion)를 포함하고, 다른 하나는 제2 연동부를 포함하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 능동 구성에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되어 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)함으로써 상기 회전부를 회전 구속하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성에 있으면, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부는 연동하지 않고 상기 회전부와 상기 지지 구조를 회전 체결(rotationally couple)하지 않음으로써 상기 회전부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전 가능한,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
23. 제21항에서,
    상기 제1 연동부는 돌기(projection)를 포함하고;
    상기 제2 연동부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 원주 방향으로 배치된 환형 공극에 인접하는 개구를 포함하며;
    상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되면 상기 돌기는 상기 개구 내에 수용되고, 상기 개구의 벽들은 상기 돌기의 각 운동(angular movement)를 제한함으로써, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부를 회전 체결하여(rotationally coupling) 상기 회전부를 회전 구속하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성에 있으면 상기 돌기는 상기 환형 공극 내에 수용되고, 상기 환형 공극은 상기 돌기를 위한 원주 방향 활주로(runway) 역할을 하여 상기 회전부가 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전할 수 있게 하는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
24. 제22항에서,
    상기 제1 연동부는 돌기(projection)를 포함하고;
    상기 제2 연동부는 상기 액추에이터 축을 중심으로 원주 방향으로 배치된 환형 공극에 인접하는 개구를 포함하며;
    상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부가 연동되면 상기 돌기는 상기 개구 내에 수용되고, 상기 개구의 벽들은 상기 돌기의 각 운동(angular movement)를 제한함으로써, 상기 제1 연동부와 상기 제2 연동부를 회전 체결하여(rotationally coupling) 상기 회전부를 회전 구속하며;
    상기 버퍼 캐리지가 상기 제1 수동 구성 또는 상기 제2 수동 구성에 있으면 상기 돌기는 상기 환형 공극 내에 수용되고, 상기 환형 공극은 상기 돌기를 위한 원주 방향 활주로(runway) 역할을 하여 상기 회전부가 상기 액추에이터 축을 중심으로 회전할 수 있게 하는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
25. 제16항에서,
    상기 지지 구조는, 상기 버퍼 캐리지가 장착되는 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트 중 하나에 대한 별도 구성 요소이고, 서로 상보적인 체결 돌기들(features)을 통해 상기 하우징 및 상기 출력 샤프트에 분리 가능하게 부착될 수 있는,
    리니어 액추에이터 어셈블리.
26. 리니어 액추에이터 어셈블리용 스트로크-제한(stroke-limiting) 어셈블리로서,
    제16항에 따른 지지 구조 및 버퍼 캐리지를 포함하는,
    스트로크-제한 어셈블리.
27. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제9항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리용 버퍼 캐리지.
28. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제9항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 리니어 액추에이터 어셈블리를 포함하는 스폿 접합 장치로서,
    상기 리니어 액추에이터의 출력 샤프트가 파스너 또는 다이를 구동하거나 클린칭(clinching) 또는 마찰 교반 스폿 용접 공정을 일으키는 펀치에 연결되는,
    스폿 접합 장치.
29. 제품을 제조하는 방법으로서,
    제28항에 따른 장치를 이용하여 공작물(workpiece)의 두 개 이상의 층들을 고정하는 단계를 포함하는,
    방법.

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