(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ出力素子（２４）の移動軸（Ａ）に沿う直線移動のためのアクチュエータ装置であって、第１駆動ユニット（１０、１０’）と第２駆動ユニット（２０、２０’）を有し、前記第１駆動ユニット（１０、１０’）は、第１ピストンチャンバ（１１）と、前記第１ピストンチャンバ（１１）において直線変位可能に装着された第１ピストン（１２）と、前記第１ピストン（１２）を前記第１ピストンチャンバ（１１）において変位させる第１液圧手段（１６、１７ａ、１７ｂ、１８、１９）とを有し、前記第２駆動ユニット（２０、２０’）は前記アクチュエータ出力素子（２４）を有し、前記アクチュエータ出力素子（２４）は、移動軸（Ａ）に沿って移動可能であって、突きのために前記第１駆動ユニット（１０、１０’）の前記第１ピストン（１２）と連結可能であり、したがって、外方向（Ｐ１）への前記第１ピストン（１２）の移動によって、前記アクチュエータ出力素子（２４）も同様に前記外方向（Ｐ１）へ移動し、前記第２駆動ユニット（２０、２０’）は、前記第１ピストンチャンバ（１１）と連動するように前記第１ピストンチャンバ（１１）と結合している第２ピストンチャンバ（２１）と、前記第２ピストンチャンバ（２１）において直線変位可能に装着された第２ピストン（２２）と、前記第２ピストン（２２）を前記第２ピストンチャンバ（２１）において変位させる第１液圧または空圧手段（２６、２７、２８、２９）とを有し、前記第２ピストン（２２）は前記アクチュエータ出力素子（２４）と連動するように前記アクチュエータ出力素子（２４）と結合しており、したがって、前記外方向（Ｐ１）への前記第２ピストン（２２）の移動によって、前記アクチュエータ出力素子（２４）は前記第２ピストンチャンバ（２１）の外まで移動可能であり、前記外方向（Ｐ１）と反対の内方向（Ｐ２）への前記第２ピストン（２２）の移動によって、前記アクチュエータ出力素子（２４）は前記第２ピストンチャンバ（２１）において移動可能であり、前記アクチュエータ装置は、基準位置に対する前記第１ピストン（１２）および前記第２ピストン（２２）の位置を測定するような位置測定装置（４０）を有し、前記基準位置が前記アクチュエータ装置に対し位置固定されている、アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記第１駆動ユニット（１０、１０’）は、前記第２駆動ユニット（２０、２０’）が生成される推力よりも大きい推力を生成するように構成されている、請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第２駆動ユニット（２０、２０’）は、前記第１駆動ユニット（１０、１０’）によって加速させて移動させる前記第１ピストン（１２）よりも速く前記第２ピストン（２２）を加速させて移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記第１ピストンチャンバ（１１）および前記第２ピストンチャンバ（２１）において液圧媒体または空圧媒体の圧力を検出するような圧力センサ（３１、３２、３３、３４）を有し、前記液圧媒体または空圧媒体が前記第１ピストンチャンバ（１１）および前記第２ピストンチャンバ（２２）の中にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記第１ピストン（１２）と前記第２ピストン（２２）との位置制御された、かつ、力制御された移動のために、前記位置測定装置（４０）および前記圧力センサ（３１、３２、３３、３４）と協働する制御装置（５０）を有する、請求項４に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
サーボバルブ（１８、２８）を有し、前記サーボバルブ（１８、２８）は、制御装置（５０）によって作動されるように配置されており、液圧媒体または空圧媒体を前記第１ピストンチャンバ（１１）と前記第２ピストンチャンバ（２１）とに提供するために、および、液圧媒体または空圧媒体を前記第１ピストンチャンバ（１１）と前記第２ピストンチャンバ（２１）とから放出するために、連続運転するように構成されている、請求項５に記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
速度制御ポンプを有し、前記速度制御ポンプは、液圧媒体または空圧媒体を前記第１ピストンチャンバ（１１）と前記第２ピストンチャンバ（２１）とに提供するために、および、液圧媒体または空圧媒体を前記第１ピストンチャンバ（１１）と前記第２ピストンチャンバ（２１）とから放出するために、制御装置（５０）によって作動されるように配置されている、請求項５に記載のアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記第１駆動ユニット（１０、１０’）は、前記内方向（Ｐ２）に前記第１ピストン（１２）をリセットするように、ブラダ型またはダイアフラム型のアキュムレータ（１７ｂ）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項９】
前記第１駆動ユニット（１０、１０’）は、前記内方向（Ｐ２）に前記第１ピストン（１２）をリセットするように、ガスアキュムレータ（１７ｂ）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１０】
衝撃素子（２３）は前記第２ピストン（２２）と連動するように前記第２ピストン（２２）と結合しており、前記第２ピストン（２２）は前記第１ピストン（１２）によって前記衝撃素子（２３）を介して前記外方向に変位可能である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１１】
成形装置（１００）における変形可能な材料（Ｗ）に方向性のある力を適用する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１２】
前記変形可能な材料（Ｗ）は前記アクチュエータ装置によって成形ダイ（１２０）から排出される、請求項１１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１３】
成形処理に渡って、前記変形可能な材料（Ｗ）は外力の作用に対して前記アクチュエータ装置によって支持される、請求項１１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１４】
前記外力の作用によって起こされる前記変形可能な材料（Ｗ）の変位は、制御された形で前記アクチュエータ装置によって制動される、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の前提部分に係る、アクチュエータ出力素子の移動軸（Ａ）に沿う直線移動のためのアクチュエータ装置に関する。本発明は当該アクチュエータ装置の用途にも関する。
【背景技術】
【０００２】
成形装置において変形可能な材料の成形（shaping、形作り）の処理に渡って、移動に対して変形可能な材料を支持しつつ、または、制御された形で変形可能な材料の処理関連の変位を制動しつつ、成形が完成した材料を成形ダイから排出することは必要とされることが多い。比較的大きい支持力および排出力はその目的のために求められることがある。一方、成形装置（forming device）の高いマシーンサイクルレート（machine cycle rate）を確保するために、少なくとも変形可能な材料の排出は高速で行う必要がある。
【０００３】
特許文献１は、成形装置の成形ダイから成形品を排出するための装置を開示している。その排出装置は連結される２つの駆動ユニットを備え、うちの１つは、成形ダイから成形品を離型するために求められる比較的大きい離型力を適用し、もう１つは、比較的小さい排出力をもって比較的に相当に速い速度で実際の排出移動を行う。１つの配置において、離型力を適用する責任のある駆動ユニットは液圧シリンダを備え、液圧シリンダにおいて、狭義のストローク長を有するピストンは変位可能に装着されている。ピストンは棒状のエジェクタピンに作用し、エジェクタピンは成形品を成形ダイから脱離させる。実際の排出移動のための駆動ユニットは、エジェクタピンの更なる移動を行う電動モータ駆動を備え、したがって、成形品は成形ダイから完全に排出される。駆動ユニットのストローク長は実質的に液圧駆動ユニットのピストンストローク長より長い。電動モータ駆動は、例えば、ラックとピニオンとの接続によって、エジェクタピンと接続しているリニアモータ直動駆動またはサーボモータであってもよい。
【０００４】
その知られた排出装置は、成形操作に渡って成形装置において成形品を支持すること、または、成形操作に渡って成形品の処理関連の変位を制御された形で制動することに適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１８７９９号
【発明の概要】
【０００６】
本発明の基本的な課題は、汎用種類のアクチュエータ装置を提供することであり、当該汎用種類のアクチュエータ装置は、物体を移動することと、外力によって作用されるときに望ましくない偏る移動に対して物体を支持することと、外力の作用の結果とする物体の変位を制御された形によって制動することとに適している。
【０００７】
その課題は、独立請求項１に定義された、本発明に係るアクチュエータ装置によって解決される。本発明の特に有益な変形例は各従属項から分かる。請求項１２から請求項１５の保護対象のアクチュエータ装置はアクチュエータ装置の好ましい用途を持っている。
【０００８】
本発明の本質は、アクチュエータ出力素子の移動軸に沿う直線移動のためのアクチュエータ装置が第１駆動ユニットと第２駆動ユニットとを備えることに置かれている。第１駆動ユニットは、第１ピストンチャンバと、第１ピストンチャンバにおいて直線変位可能に装着された第１ピストンと、第１ピストンを第１ピストンチャンバにおいて変位させる第１液圧手段とを有する。第２駆動ユニットはアクチュエータ出力素子を有し、アクチュエータ出力素子は、移動軸に沿って移動可能であって、突き（thrust）のために第１駆動ユニットの第１ピストンと連結可能であり、したがって、外方向への第１ピストンの移動によって、アクチュエータ出力素子も同様に外方向へ移動する。第２駆動ユニットは、第１ピストンチャンバと連動するように第１ピストンチャンバと結合している第２ピストンチャンバと、第２ピストンチャンバにおいて直線変位可能に装着された第２ピストンと、第２ピストンを第２ピストンチャンバにおいて変位させる第１液圧または空圧手段とを有する。第２ピストンはアクチュエータ出力素子と連動するようにアクチュエータ出力素子と結合しており、したがって、外方向への第２ピストンの移動によって、アクチュエータ出力素子は第２ピストンチャンバの外まで移動可能であり、外方向と反対の内方向への第２ピストンの移動によって、アクチュエータ出力素子は第２ピストンチャンバにおいて移動可能である。アクチュエータ出力素子の位置制御された移動のために、アクチュエータ装置は、アクチュエータ装置に対し位置が固定されている基準位置に対する第１ピストンおよび第２ピストンの位置を測定するような位置測定装置を有する。
【０００９】
第２駆動ユニットは液圧または空圧によるピストン駆動の形であるため、アクチュエータ装置は、物体を移動することだけではなく、物体を支持すること又は制動することにも適している。装置に対し位置固定されている基準位置に対する第１ピストンおよび第２ピストンの位置を測定するような位置測定装置は、アクチュエータ出力素子の位置制御された移動を可能とする。
【００１０】
有益なことに、第１駆動ユニットは、第２駆動ユニットが生成される推力（thrust force）よりも大きい推力を生成するように構成されている。他方、有益なことに、第２駆動ユニットは、第１駆動ユニットによって加速させて移動させる第１ピストンよりも速く第２ピストンを加速させて移動させるように構成されている。こうすると、大きい推力と高速直進移動（rapid advance movement）とを最適な形で組み合わせることが可能となる。
【００１２】
有益なことに、アクチュエータ装置は、第１ピストンチャンバおよび第２ピストンチャンバにおいて液圧媒体または空圧媒体の圧力を検出するような圧力センサを有し、液圧媒体または空圧媒体が第１ピストンチャンバおよび第２ピストンチャンバの中にある。これはアクチュエータ出力素子の圧力制御された、または、力制御された移動を可能とする。
【００１３】
有益なことに、アクチュエータ装置は、第１ピストンと第２ピストンとの位置制御された、かつ、力制御された移動のために、位置測定装置および圧力センサと協働する制御装置を有する。
【００１４】
好ましくは、アクチュエータ装置はサーボバルブを有し、サーボバルブは、制御装置によって作動されるように配置されており、液圧媒体または空圧媒体を第１ピストンチャンバと第２ピストンチャンバとに提供するために、および、液圧媒体または空圧媒体を第１ピストンチャンバと第２ピストンチャンバとから放出するために、連続運転するように構成されている。サーボバルブによって、アクチュエータ出力素子の移動を精確で連続的に制御することができる。
【００１５】
代替的に、アクチュエータ装置は速度制御ポンプを有し、速度制御ポンプは、液圧媒体または空圧媒体を第１ピストンチャンバと第２ピストンチャンバとに提供するために、および、液圧媒体または空圧媒体を第１ピストンチャンバと第２ピストンチャンバとから放出するために、制御装置によって作動されるように配置されている。
【００１６】
有益なことに、第１駆動ユニットは、内方向に第１ピストンをリセットするように、ブラダ型またはダイアフラム型のアキュムレータを有する。有益に代替的な配置において、第１駆動ユニットは、内方向に第１ピストンをリセットするように、ガスアキュムレータを有する。これは、僅かな作動力を用いて第１ピストンを戻すことを可能とする。
【００１７】
有益なことに、衝撃素子は第２ピストンと連動するように第２ピストンと結合しており、衝撃素子を介して、第２ピストンは第１ピストンによって外方向に変位可能である。
【００１８】
本発明の更なる概念に基づいて、アクチュエータ装置は、方向性のある力を成形装置における変形可能な材料（Ｗ）に適用するように利用される。
【００１９】
有益な用途において、変形可能な材料はアクチュエータ装置によって成形ダイから排出される（eject、取り出される）。もう１つの有益な用途において、成形処理に渡って、変形可能な材料は外力の作用に対してアクチュエータ装置によって支持される。さらにもう１つの有益な用途において、外力の作用によって起こされる変形可能な材料の変位は、制御された形でアクチュエータ装置によって制動される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明に係るアクチュエータ装置は、例示的な実施例および用途の例示に基づいて、添付図面を参照しながら、以下の通りにさらに詳細に説明される。
【図１】本発明に係るアクチュエータ装置の例示的な実施例の図式
【図２】図１のアクチュエータ装置の制御装置のブロック図
【図３】成形装置の場合における図１のアクチュエータ装置の図式
【図４】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図５】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図６】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図７】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図８】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図９】第１応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図１０】成形装置において成形品の貫通／分断（separating）に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１１】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１２】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１３】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１４】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１５】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１６】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１７】成形装置において成形品の貫通／分断に渡る第２応用例の処理シーケンスを示す図式
【図１８】成形装置において成形品の貫通／分断に渡って第２応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図１９】成形装置において成形品の貫通／分断に渡って第２応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図２０】成形装置において成形品の貫通／分断に渡って第２応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図２１】成形装置において成形品の貫通／分断に渡って第２応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図２２】成形装置において成形品の貫通／分断に渡って第２応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図２３】成形装置において成形品の削り（descaling）および成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２４】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２５】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２６】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２７】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２８】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡る第３応用例の処理シーケンスを示す図式
【図２９】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３０】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３１】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３２】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３３】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３４】成形装置において成形品の削りおよび成形に渡って第３応用例の様々な段階における図１のアクチュエータ装置、および、関連する動力−経路−時間の関係を示す図式
【図３５】アクチュエータ装置の細部の変形例を示す図式
【図３６】アクチュエータ装置の細部の変形例を示す図式
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の注意事項が実施形態の説明に適用される。図面を明確にするために、参照符号は図に含まれているが、説明の直接的に関連する部分には言及されていない。説明の前または後の部分において、これらの参照符号の解説は参照されるべきである。一方、図面が複雑過ぎることを避けるために、即座の理解に対して関連性の低い参照符号は、すべての図に含まれていない。ある参照符号が特定な図に含まれていない場合、他の図を参照すべきである。
【００２２】
その機能上最も重要な部分が図１から図３において示されている、本発明に係るアクチュエータ装置の例示的な実施例は、第１駆動ユニット１０と第２駆動ユニット２０とを備える。第１駆動ユニット１０はピストンチャンバ１１、例えば、円筒状のピストンチャンバを備える。ピストンチャンバ１１は、ピストンチャンバ１１において直線変位可能に装着された第１ピストン１２を有する。第２駆動ユニット２０はピストンチャンバ２１、例えば、円筒状のピストンチャンバを備える。ピストンチャンバ２１は、ピストンチャンバ２１において直線変位可能に装着された第２ピストン２２を有する。２つのピストンチャンバ１１、２１は、移動軸Ａに対して１列に並んで一方が他方の後ろにあるように配置され、固定的に相互結合している。
【００２３】
第１ピストンチャンバ１１は２つの管路１５ａ、１５ｂによって液圧源を備える第１液圧手段と接続しており、第１液圧手段は、管路１６と、２つの液圧アキュムレータ１７ａ、１７ｂと、連続運転のために構成された第１の４ポートサーボバルブ１８と、収集タンク１９とのみによって示される。後にさらに説明されるように、サーボバルブ１８の４ポートのうち、３つのポートしか利用されていない。したがって、第１サーボバルブ１８は３ポートバルブであってもよい。２つの管路１５ａ、１５ｂはその２つの長手方向の端部の区域において第１ピストンチャンバ１１に開口する。管路１５ａは第１サーボバルブ１８に繋がっている。管路１５ｂを介して、液圧アキュムレータ（ブラダ型またはダイアフラム型のアキュムレータ）１７ｂは第１ピストンチャンバ１１と接続している。管路１５ａ側において、第１液圧手段の操作圧力は約３５０バールまで上昇する（高圧回路）。管路１５ｂ側において、操作圧力は実質的に低い。したがって、液圧アキュムレータ１７ｂは低圧アキュムレータの形である。管路１５ｂ側において、液圧媒体の代わりに空圧媒体を利用することも可能であり、この場合に、ガスアキュムレータは液圧アキュムレータ１７ｂの代わりに提供される。液圧のブラダ型またはダイアフラム型のアキュムレータがアクチュエータ装置の特定の利用に対して十分に短い反応時間を有しない場合に、空圧媒体の方が有利である。
【００２４】
棒状の衝撃素子２３は、第２ピストン２２と連動するように第２ピストン２２と結合している。衝撃素子は、密封を維持しながら、第２ピストンチャンバ２１の端壁２１ａおよび隣接した第１ピストンチャンバ１１の端壁１１ａを通って、第１ピストンチャンバ１１の中へ突出する。第２ピストン２２が衝撃素子２３と反対の側において、棒状のアクチュエータ出力素子２４と連動するように装着されている。アクチュエータ出力素子２４は、密封を維持しながら、第２ピストンチャンバ２１の端壁２１ｂを通って、（示されている格納状態において）第２ピストンチャンバ２１の中へ僅かに突出し、端壁２１ｂは端壁２１ａの反対側に位置している。２つのピストン１２、２２と衝撃素子２３とアクチュエータ出力素子２４とは、移動軸Ａに対して（同軸的に）１列に整列されている。
【００２５】
第２ピストンチャンバ２１は２つの管路２５ａ、２５ｂを介して液圧源を備える第２液圧手段と接続しており、第２液圧手段は、管路２６と、液圧アキュムレータ２７と、連続運転のために構成された第２の４ポートサーボバルブ２８と、収集タンク２９とのみによって示される。２つの管路２５ａ、２５ｂはその２つの長手方向の端部の区域において第２ピストンチャンバ２１に開口する。第２液圧手段の操作圧力は約１５０バールまで上昇する（低圧回路）。第２液圧手段の代わりに空圧手段を提供することも可能であり、この場合に、同様に、空圧源は液圧源の代わりに利用され、ガスアキュムレータは液圧アキュムレータの代わりに利用される。
【００２６】
２つの圧力センサ３１、３２は、第１ピストンチャンバ１１と接続しており、第１ピストンチャンバ１１の中にあって第１ピストン１２の両側にある液圧媒体の圧力を検出する。同様に、２つの圧力センサ３３、３４は、第２ピストンチャンバ２１と接続しており、第２ピストンチャンバ２１の中にあって第２ピストン２２の両側にある液圧媒体または空圧媒体の圧力を検出する。
【００２７】
アクチュエータ装置は位置測定装置４０も有し、位置測定装置４０は基準位置に対する第１ピストン１２および第２ピストン２２の位置を測定し、当該基準位置は装置に対して位置が固定されている。磁気的に作動する位置測定装置４０は、センサバー４１と、位置磁石４２、４３と、電子測定ユニット４４とを備える。位置磁石４２は固定的に第１ピストン１２に配置されている。位置磁石４３は、衝撃素子２３の自由端に配置されており、衝撃素子２３に固定的に結合している。衝撃素子２３が第２ピストン２２と連動するように第２ピストン２２と結合しているため、第２ピストンの位置は衝撃素子２３の位置から直接的に得られる。固定されたセンサバー４１は、軸方向に配置され、第１ピストン１２を通って衝撃素子２３の自由端の中へ突出している。第１ピストン１２または第２ピストン２２がそれぞれに移動する場合、位置磁石４２、４３はセンサバー４１において対応する信号をそれぞれに生成し、センサバー４１から電子測定ユニット４４が位置情報または移動距離情報を形成する。
【００２８】
第２駆動ユニット２０の第２ピストン２２は、管路２５ａを介して加圧された液圧媒体によって作用される結果として、矢印Ｐ１の方向（外方向）に移動軸Ａに沿って移動でき、また、管路２５ｂを介して加圧された液圧媒体によって作用される結果として、矢印Ｐ２の方向（内方向）に移動できる。衝撃素子２３は相応に移動され、アクチュエータ出力素子２４は第２ピストンチャンバ２１の外側へ移動されたり第２ピストンチャンバ２１の中へ移動されたりする。
【００２９】
第１駆動ユニット１０の第１ピストン１２は、管路１５ａを介して加圧された液圧媒体によって作用される結果として、矢印Ｐ１の方向（外方向）に移動軸Ａに沿って移動できる。矢印Ｐ２の方向（内方向）に第１ピストン１２の戻り移動は、管路１５ｂを介して液圧アキュムレータ１７ｂから加圧された液圧媒体によって第１ピストン１２が作用される結果とするものである。第２ピストン２２は単なる推力によって衝撃素子２３を介して第１ピストン１２と連結している。すなわち、第１ピストン１２は、その外方向への移動のみに渡って、第２ピストン２２と、さらにアクチュエータ出力素子２４とを外方向に携えることができる。推力による２つのピストン１２、２２の連結は、もちろん２つのピストン１２、２２が図１にしめされているように衝撃素子２３が第１ピストン１２に接触している場所に位置する場合のみに有効である。前述した２つの駆動ユニット１０、２０の連結またはピストン１２、２２の連結の結果として、アクチュエータ出力素子２４は（２つのピストンの位置によって）駆動ユニット１０および駆動ユニット２０によって矢印Ｐ１の方向に、すなわち、外方向に、移動される。この接続における更なる詳細は典型的な利用例をもって下に説明される。
【００３０】
第１ピストン１２と第２ピストン２２との移動軸Ａに沿う動き又は移動は、圧力センサ３１〜３４の補助を用いるサーボバルブ１８、２８の対応する調節によって、圧力制御される、または、力制御されることができ（圧力および力が適切にピストンの表面エリアに加える）、また、位置測定装置４０の補助を用いる位置制御されることもできる。図２のブロック図にしめされているように、その目的のために、アクチュエータ装置は、位置測定装置４０と圧力センサ３１〜３４と協働する制御装置５０を有し、制御装置５０は、２つのサーボバルブ１８、２８の適した作動によって、第１ピストン１２と、第２ピストン２２と、さらにアクチュエータ出力素子２４との位置制御された、または、力制御された移動を行うように構成されている。制御装置５０は操作者インターフェイス５１も備え、操作者インターフェイス５１を介して、アクチュエータ装置の特定な利用に渡って、所望の力、圧力、ピストン位置またはピストンストローク長を設定することが可能である。
【００３１】
２つの駆動ユニット１０、２０は異なるレイアウトを有する。第１駆動ユニット１０の第１ピストン１２は、第２ピストン２２の有効ピストン表面エリアより実質的に大きい有効ピストン表面エリアを有し、比較的大きい操作圧によって作用される。その結果、第２駆動ユニット２０と比べると、第１駆動ユニット１０は実質的に比較的大きい推力／把持力または制動力を生成することができる。一方、第１ピストンの移動は実質的に比較的大きい体積流量を必要とし、したがって、比較的に遅い。第２駆動ユニット２０の第２ピストン２２は、比較的小さい有効ピストン（環状）表面エリアを有する。その結果、第２駆動ユニット２０は比較的小さい推力／把持力または制動力しか生成できない。一方、第２ピストン２２は小さい体積流量によって比較的に速く加速されて移動されることができる。２つの駆動ユニット１０、２０の組み合わせはある程度で力と移動とを分離させることができる。比較的遅い速度で生成される非常に大きいな推力、および、比較的長いストローク長を介して比較的速い速度で生成される比較的小さい推力が得られる。２つの駆動ユニット１０、２０の組み合わせは、利用条件またはアクチュエータ装置の利用性に関して最適な融通性を提供する。
【００３２】
実務上、第１ピストンチャンバ１１および第２ピストンチャンバ２１は好ましくは中空の円筒状であり、第１ピストン１２および第２ピストン２２のそれぞれは対応する円筒状である。第１ピストン１２の内径は、例えば、約８０ｍｍであり、第２ピストン２１の内径は、例えば、約５０ｍｍである。各場合において、衝撃素子２３の直径およびアクチュエータ出力素子２４の直径は約４０ｍｍである。このような寸法であれば、第１ピストン１２の各側の有効ピストン表面エリアΠ×４０×４０平方メートルであり、第２ピストン２２の有効ピストン（環状）表面エリアはΠ×（２５×２５−２０×２０）平方メートルである。
【００３３】
本発明に係るアクチュエータ装置は、物体が方向性のある力によって作用される必要がある応用に適している。力の適用は、例えば、移動軸に沿って一定距離に渡る、物体の制御された移動を行うように利用されることができ、その一例は、成形装置の成形ダイから成形ワークを排出することである。力の適用は、抵抗外力の作用に渡って物体を定位置に支持するまたは保持する（保持力）ようにも利用されることができる。その一例は、成形ダイにおいてパンチによって作用されて成形すべき素材を支持することである。また、アクチュエータ装置は、外力の抵抗作用（opposing action）による物体の移動に対して制御された制動を行う（制動力）ことに適している。その一例は、制御された制動を用いて素材を成形装置の成形ダイの内部に導入することである。物体の移動、支持および制動は、本発明にかかるアクチュエータ装置によって組み合わせることができ、いかなる所望順序で実行されることができる。本発明に係るアクチュエータ装置は、成形品の移動、支持および制動をする成形装置への利用に非常に適している。
【００３４】
以下の説明または典型的な応用から明らかになるアクチュエータ装置の基本的な機能（移動、支持、制動）は、所望応用に対して個別に調整可能であって適用可能である。本発明に係るアクチュエータ装置の基本的な利点は、機械部品に対する低摩耗、高速成形処理に利用されるときのスムーズな移動シーケンス、安全で一点に集中される力の適用、処理において非常に融通がきく定位の実現、および、液圧システムの過負荷保護の結果とする高度の安全性である。
【００３５】
図３は実際の応用におけるアクチュエータ装置を示し、アクチュエータ装置は、成形装置１００の機体１１０の上にある１つのユニットとしてフランジ装着（flange-mounted）されている。図面において、第１液圧手段と第２液圧手段とは液圧ブロック６０に一体化され、液圧アキュムレータ１７ｂ、２つのサーボバルブ１８、２８および２つの管路２５ａ、２５ｂが個別に指されている。
【００３６】
成形装置の機体１１０は貫通口１１１を有し、アクチュエータ装置のアクチュエータ出力素子２４が貫通口１１１の中へ突出する。機体１１０においてアクチュエータ装置と反対する側では、同様に貫通口１２１を有する成形ダイが装着されており、変形可能な材料（成形ワーク）Ｗが成形ダイの中に位置する。排出くい（ejector ram）１２２は変形可能な材料Ｗとアクチュエータ出力素子２４との間に位置する。第２ピストン２２が機体１１０への方向に移動する間、排出くい１２２を介して、アクチュエータ出力素子２４変形可能な材料または成形されたワークＷをダイ１２０の外側へ排出する。
【００３７】
図４から図９は、アクチュエータ装置が排出装置として利用されるときに様々な操作段階におけるアクチュエータ装置を示し、排出装置は成形装置において既に成形された変形可能な材料のためのものである。図３に示されるように、アクチュエータ出力素子２４は、順番に変形可能な材料Ｗを成形ダイ１２０の外側へ排出する排出くい１２２を駆動する。成形ダイを有する成形装置、変形可能な材料および排出くいは図４から図９に示されていない。
【００３８】
ダイにおいて既に成形された変形可能な材料の排出のために、まずは、変形可能な材料をダイから脱離させるために比較的大きい離型力が求められ、変形可能な材料は比較的遅い速度でダイにおいて僅かしか移動されない。次の実際な排出移動のために、続いて比較的に相当に小さい排出力が求められるが、変形可能な材料は（その寸法によって）ダイの先端を超えるまでダイの外において比較的長い移動を変位する。成形装置の高いマシーンサイクルレート、すなわち、短いマシーンサイクルのために、変形可能な材料の排出はできるだけ速い加速度および速度で行うべきである。
【００３９】
図４は開始位置におけるアクチュエータ装置を示し、２つのピストン１２、２２およびアクチュエータ出力素子２４は既に所定位置に移動され、その所定位置は変形可能な材料の（排出方向における）高さ、および、ダイにおける位置（ダイの先端からの距離）によるものである。この構成は図３の構成に対応している。
【００４０】
図５は離型段階におけるアクチュエータ装置を示す。ピストン１２、２２がともに位置制御された方法によって外側へ移動され、離型力が第１駆動ユニット１０またはそのピストン１２によって適用される。衝撃素子２３はまだダイ１ピストン１２と接触している。第１ピストン１２の外側への移動に渡って、第１ピストン１２の前方にある液圧媒体は液圧アキュムレータ１７ｂの中に押される。変形可能な材料のダイからの離脱は、最大圧力または最大力という制限を有する位置制御された方法で行われる。
【００４１】
図６は突き段階におけるアクチュエータ装置を示す。変形可能な材料がダイから一旦離脱させると、突きは、少しの圧力によってまたは力信号によって行われ、対応する力センサがアクチュエータ出力素子２４に装着されている場合、第２ピストン２２が位置制御された方法によって外側へ移動し、アクチュエータ出力素子２４が変形可能な材料を成形ダイから排出する（変形可能な材料をダイの先端の前方における位置に移動する）。これが実際の排出移動であり、排出移動はダイ２駆動ユニット２０によって非常に速く行われることが可能である。第１ピストンはその間には液圧アキュムレータ１７ｂの圧力によって位置制御された方法でその開始位置に戻っている。サーボバルブ１８は制御された方法で収集タンク１９に開口する。代替的に、第１ピストン２１は、続きの第２ピストン２２の（内方向の）戻り移動に渡って衝撃素子２３を介して第２ピストン２２によってリセットされてもよい。
【００４２】
図７は保持段階におけるアクチュエータ装置を示す。第１ピストン１２はその開始位置に位置しており、第２ピストン２２とアクチュエータ出力素子２４とは既にある程度で外側へ移動され、したがって、変形可能な材料は成形ダイの先端の前方に位置し、そこから変形可能な材料は成形装置の輸送システムによって輸送されてもよい。
【００４３】
成形装置の次のマシーンサイクルにおいて、新規の変形可能な材料（成形すべき素材）は成形ダイの前方に位置され、例えば適切に力に作用されたパンチによって、成形ダイへ導入される。その結果、アクチュエータ出力素子２４は（排出くいを介して）素材によって内方向に押される。そして、アクチュエータ装置は図８に示されている制動段階に入り、制動段階において第２ピストン２２の移動の制御は、位置制御から位置監視付きの力制御に移し、素材の導入移動は制御された制動力によって抵抗され、すなわち、制動される。素材の導入に渡って、第２ピストン２２は、図４に係るその開始位置に着くまで、位置監視付きで力制御された方法によって内側へ移動される。制動力は、比較的小さく、いかなる場合でも素材の変位を起こさないように十分に小さく設定される。
【００４４】
素材は引き続きダイの中において成形装置のパンチによって所望形状に成形される。
【００４５】
図９は、アクチュエータ装置の排出サイクルに渡って起る、装置によってそのアクチュエータ出力素子２４を介して提供されるべき推力と、アクチュエータ出力素子２４の移動経路（開始位置からのストローク長）とを、サイクルタイムｔの関数として示す。破線は移動経路ｓを示し、実線は力Ｆを示す。離型段階（図５）に渡って、アクチュエータ出力素子２４は比較的短い距離しか移動しない。適用されるべき離型力は（短時間の）比較的高い力である。次の突き段階（図６）において、アクチュエータ出力素子２４は、比較的小さい力によって大きく加速され、迅速にその延びる限界まで外側へ移動される。短い停止時間が保持段階（図７）および次の動段階（図８）に続き、アクチュエータ出力素子２４は、一定の制動力で力制御された方法によって図４に係るその開始位置まで再び内側へ移動される。
【００４６】
図１０から図１７は、成形装置において成形品の貫通および分断に渡る典型的な処理シーケンスを示す。
【００４７】
成形装置において、分断ダイ２２０、刻印パンチ（stamping punch）２３０、分断スリーブ（separating sleeve）２４０およびスペーサスリーブ（spacer sleeve）２５０しか示されていない。貫通されて分断されるべき素材（変形可能な材料）は符号Ｕと表示されている。図３と同様に、スペーサスリーブ２５０は、衝撃素子（図示せず）を介してアクチュエータ装置のアクチュエータ出力素子２４と結合しており、操作に渡ってアクチュエータ出力素子２４によって力に加えられる（作動される）。図１８から図２１は、処理シーケンスの各工程に渡ってアクチュエータ出力素子２４と２つのピストン１２、２２との対応する位置を示す。
【００４８】
以下「強い力」と「弱い力」と説明される力は、第１駆動ユニット１０と第２駆動ユニット２０によって適用される推力、保持力および制御力として理解されるべきである。
【００４９】
貫通と分断の処理の最初に、２つのピストン１２、２２は、開始位置（図２１）から動き始め、位置制御された方法によって図１８に示されている位置（突き段階）および図１９に示されている位置（保持段階）まで外側へ移動する。アクチュエータ出力素子２４によって駆動されるまたは作動されるスペーサスリーブ２５０は、分断ダイ２２０の先端のすぐ前方に位置する。変形可能な材料Ｕは成形装置の輸送装置によって既に分断ダイ２２０の前方に位置されている（図１０）。
【００５０】
次の工程において、刻印パンチ２３０と分断スリーブ２４０とは分断ダイ２２０に向かって移動し、変形可能な材料Ｕを分断ダイ２２０の中に少し押しつける（図１１）。この移動は小さい力を用いるアクチュエータ装置によって制動され、第２ピストン２２は仮に自身が図２０に示されている位置まで内側へ移動される。
【００５１】
次の工程（図１２）において、刻印パンチ２３０は変形可能な材料Ｕの核部ＵＫをスペーサスリーブ２５０の中へ押し、アクチュエータ装置は大きい力を用いてスペーサスリーブ２５０を支持する。
【００５２】
次の工程（図１３）において、分断処理が始まる。分断スリーブ２４０は分断ダイ２２０に向かって移動して変形可能な材料Ｕを成形ダイの中へ押す。それとともに、アクチュエータ装置の２つのピストン１２、２２は、位置制御された、かつ、力制御された方法によってその開始位置に戻り（図２１）、この内側への移動に渡って、小さい力を用いてスペーサスリーブ２５０の変位を制動する。この工程において、核部ＵＫが刻印された後に変形可能な材料の残った部分は、図１４に示されているように、環状の中央部ＵＭと環状のリム部ＵＲとに分割されている。
【００５３】
そして、刻印パンチ２３０および分断スリーブ２４０は再び戻る（図１５）。
【００５４】
アクチュエータ出力素子２４は位置制御された方法によって同期的にまたは順番的に再び外側へ移動し（図１８）、中央部ＵＭの排出操作を始める（図１６）。アクチュエータ出力素子が一旦図１９に示されている保持位置に着くと、中央部ＵＭは分断ダイ２２０の前方に位置し、その位置において、中央部ＵＭは成形装置の輸送装置によって輸送されることができる（図１７）。新しい貫通と分断のサイクルは続いて開始してもよい。
【００５５】
図２２は、アクチュエータ装置の貫通と分断のサイクルに渡って起こる、装置によってそのアクチュエータ出力素子２４を介して適用されるべき推力と、アクチュエータ出力素子２４の移動経路（開始位置からのストローク長）とを、サイクルタイムｔの関数として示す。破線は移動経路ｓを示し、実線は力Ｆを示す。
【００５６】
図２３から図２８は、成形装置において成形品を削って成形するための典型的な処理シーケンスを示す。成形装置において、成形ダイ３２０、パンチ３３０、および排出くい３５０しか示されていない。削って成形すべき素材（変形可能な材料）は符号Ｕと表示されている。図３と同様に、排出くい３２０は、直接的にまたは衝撃素子（図示せず）を介して、アクチュエータ装置のアクチュエータ出力素子２４と結合しており、操作に渡ってアクチュエータ出力素子２４によって作動される。図２９から図３３は、処理シーケンスの各工程に渡ってアクチュエータ出力素子２４と２つのピストン１２、２２との対応する位置を示す。
【００５７】
処理サイクルは、既に成形ダイ３２０において成形された変形可能な材料Ｕから開始するように示されている（図２３）。パンチ３３０は既に戻った。アクチュエータ出力素子２４およびピストン１２、２２は図２９に示されている開始位置に位置しており、排出くい３５０は仮に図２３に示されている位置にある。
【００５８】
次に、変形可能な材料は成形ダイ３２０から離脱され排出される。図３０は離脱段階におけるアクチュエータ装置を示す。図３１は排出段階におけるアクチュエータ装置を示し、図３２は２つのピストン１２、２２の位置を示し、ピストン１２、２２は既にともに外側へ移動され、限界まで延びている状態（保持段階）において、変形可能な材料は成形ダイ３２０の前方に位置していて輸送されることができる（図２４）。変形可能な材料の離脱および排出は、図４から図８とともに説明されたように行われる。離脱は大きい力によって行われ、更なる排出は小さい力によって行われる。
【００５９】
次の工程において、成形完成の変形可能な材料が輸送され、新しい成形すべき素材Ｕが成形装置の輸送装置によって成形ダイ３２０の前方に位置される（図２５）。アクチュエータ出力素子２４は図３２に係る保持装置にあり続ける。
【００６０】
実際の成形操作の前に、素材Ｕは削られる。その目的のために、素材はパンチ３３０によって僅かに圧縮され、求められる大きい反力（保持力）はアクチュエータ装置またはそのアクチュエータ出力素子２４によって適用され、アクチュエータ出力素子２４は保持位置に位置される（図３２）。
【００６１】
次に、成形処理が始まり、成形処理において、パンチ３３０が素材Ｕを成形ダイ３２０の中へ押しつける（図２７）とともに、アクチュエータ出力素子が力制御された、かつ、位置制御された方法によってその図２９に示されている開始位置に移動する。素材Ｕが成形ダイ３２０へ押しつけられていると同時に、アクチュエータ出力素子２４は力制御された方法によって素材の導入移動を制動する。図３３はこの制御段階におけるアクチュエータ装置を示す。
【００６２】
アクチュエータ出力素子２４および２つのピストン１２、２２がその開始位置に着くと、アクチュエータ出力素子２４は大きい力を用いて素材の内側への移動に抵抗し、そして素材は成形ダイにおいてパンチによって最後の成形を受ける（図２８）。
【００６３】
続いて成形装置は新しい処理サイクルを行う準備ができている。
【００６４】
図３４は、アクチュエータ装置の削りおよび成形のサイクルに渡って起こる、装置によってそのアクチュエータ出力素子２４を介して適用されるべき推力と、アクチュエータ出力素子２４の移動経路（開始位置からのストローク長）とを、サイクルタイムｔの関数として示す。破線は移動経路ｓを示し、実線は力Ｆを示す。
【００６５】
前述した例示的な実施例において、液圧媒体の提供および放出はサーボバルブ１８、２８によって行われる。図３５および図３６は第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットの変化例を示し、当該変化例において、速度制御されたポンプはサーボバルブの代わりに利用されている。
【００６６】
前述した部品に加えて、第１駆動ユニット１０’は、液圧タンク１１９と、電動サーボモータ１１８ｂによって駆動される速度制御されたポンプ１１８ａとを備える。ポンプ１１８ａは管路１５ａを介して第１ピストンチャンバ１１と接続している。
【００６７】
前述した部品に加えて、第２駆動ユニット２０’は、電動サーボモータ１２８ｂによって駆動される速度制御されたポンプ１２８ａを備える。ポンプ１２８ａは管路２５ａ、２５ｂを介して第２ピストンチャンバ２１と接続している。追加的に提供されたダイアフラム型またはブラダ型のアキュムレータ１２７、逆止弁１２７ａ、１２７ｂのそれぞれを介して２つの管路２５ａ、２５ｂのそれぞれと接続している。
【００６８】
（サーボバルブ１８、２８の代わりの）２つのサーボモータ１１８ｂ、１２８ｂは制御器５０によって作動される。２つの駆動ユニットの操作モードは当業者にとって明確であり、更なる説明が必要とされない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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