CN1542580A - 有正负压释放能力的比例压力调节器 - Google Patents

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Abstract

一种比例气压调节器装置(10)，具有一个带有适于与正气压供给流体连接的第一入口(50)，一个带有适于与负气压供给流体连接的第二入口(52)、一个适于与一个气动致动装置流体连接出口(54)和一个排气口(56)的主体(12)。包括一个适于调节正压供给的充气调节阀(14)。包括一个适于调节负压供给的真空调节阀(20)。包括一个可操作地从出口排出压力的排气阀(16)。还包括一个适于接收指令信号和反馈信号并且响应反馈信号通过充气调节阀(14)调节正气压量或通过真空调节阀(20)调节负气压量的控制电路装置(24)。

Description

有正负压释放能力的比例压力调节器
技术领域
本发明主要涉及压力调节器，更具体地讲，涉及有正负压释放能力，和设置系统排气装置的一种比例压力调节器。
背景技术
压力调节器是一种已公知的技术，并在许多环境下使用以调节气体供给压力直到一个预定的系统压力。然后提供系统压力来操作各种气动致动装置。过去，通过使用在调节器内的纯机械装置，通常借助一个从输出侧返回到调节器的辅助的压力反馈管路来获得调节的系统压力。
一些类型的气动系统依然使用机械调节器，其中涉及过程调节和/或大容量气动控制。然而由于对气动系统压力的准确性和精细调节控制的需要，已使调节器迅速地发展。现在的技术提供的压力调节器包括电控致动器，大多数采用螺线管调节输出压力。为了更好的响应控制也使用压力反馈。在这种情况下，可使用一个转换器以用于感应压力并将其转换成电信号，该信号被一个反馈控制电路用来协助调节输出。在这种方式，利用反馈测量来自所涉及的具体过程或下游的输出压力围绕一个预定的给定值调节系统压力。
这种类型的调节器是公知的，并且有时在相关技术中被称作比例压力调节器。所用术语“比例”的意思是，若在所需输出给定值和实际的下游压力之间测得压差，那么调节器变化，并由此相对那个压差成“比例”地控制输出压力。比例调节器的改进已经包括数字电路的使用，该数字电路能够使用复杂的控制算法来更精确地控制调节器。这种具有数字电子控制电路的比例压力调节器使用反馈信号来电子地确定所需输出压力给定值和实际输出压力之间的压差或“误差”。
更加复杂的数字控制电路使用一种控制算法连同其他系统输入一起来产生一个全面的控制或配置，从而在试图解决该“误差”时操作性地控制调节器来调节或改变输出压力并将输出恢复到给定值。这些已知的数字控制配置通常进行复杂的计算用于误差分辨，如Adams等的美国专利6,178,997 B1所述，其公开了一种“智能压力调节器”，Adams的该‘997调节器具有一个PID(比例-积分-微分)控制器，其计算比例误差的数学积分和微商并且在它的控制算法中应用这些计算结果。一个PID控制器使用误差的电流值来计算对最近时间间隔的误差的积分和误差信号的电流微商。然后PID控制器综合这些计算结果与该误差以不仅决定所要求的调节量，而且决定调节持续时间以避免超出给定值。
比例压力调节装置已经发展到包括应用于高级用途的调节系统，这些用途需要复杂的压力转换和监控，和同样复杂的调节配置。这些压力调节系统有这样的能力，即不仅能对恒定的给定值进行准确调节，而且当给定值在过程操作期间改变时，也响应系统转换器和动态地改变压力给定值和调节系统压力到该值。例如这种类型的调节器系统可以和用于抛光半导体晶片表面的相关装置一起使用。抛光垫被气动地控制以便在抛光过程中施加一个预定的力到半导体晶片表面。在这些情况下，希望抛光装置保持某一预定的向下的力到晶片表面，同时计算使施加的向下力为不断变化数值的各种动态物理效应。
在一些其他的具体加工和工作环境中，进一步希望压力调节系统不仅具有如上所述的用于控制系统压力在正压范围内的可变给定值的比例调节，而且还具有用于控制系统压力在负压(真空)范围内的可变给定值的比例调节。对于一些加工，通过提供系统压力的可变压力给定值能够提供更精确的气动控制，该系统压力可以容易地在为任何给定的有源装置的正负供给压力之间移动。例如，涉及用作集成电路芯片的硅晶片抛光的高精度制造加工，以及光盘(CD)，数字化视频光盘(DVD)这类磁盘媒体的抛光加工，其经常使用正负调节的压力来操作和控制各种所涉及的精密机构。Metcalf的美国专利5,716,258和Numoto的美国专利6,203,414和6,319,106披露了在硅晶片抛光加工中所使用的装置，其依靠可变地和精确地调节的正负压力来提供对抛光过程极精确的控制。
在例如这些装置的应用中，压力调节系统必须在正负压力下控制每一个有源气动部件。公知的相关技术的系统要求单独的比例调节阀以在正负压力下实现控制。单独的比例调节器每一个是截然不同的并且彼此相互远离地被选择性地使用。这样对于每一个有源气动装置，该单独的调节器必须在系统内互相相对的各个位置处被结合在一起并且必须通过管道或者其他流动通道被互相连接。此外，正负压调节器每一个均具有一个单独的电子控制电路，彼此操作性地连接来以协调正负压力调节功能。虽然在过去，这些单独的部件通常工作良好，但在技术上依然需要简化气动系统并且由此通过去除单独的部件，缩短流动通道和因此减少相关硬件，降低制造和/或组装成本。
当努力增加这些系统的精度时，这些正负压调节系统的传统复杂性这些明显缺点被进一步增加。特别地，当正负系统压力的可变给定值的比例调节对一些加工应用是一种有效的控制手段时，通过额外提供一个具有气动调节配置能力的排气装置或排气口，响应次数和精度控制方面可被进一步增强。
Hu等的美国专利6,113,480披露了一种晶片抛光设备，其使用正负压力以及排气孔控制抛光程序。使用像Hu的’480专利中的排气孔，当需要时通过提供一个迅速的和几乎即时的减少或完全去除供给压力来减少气动调节线路的响应时间。这考虑到从一个压力到另一个压力非常快的控制变化，如从调节的正压到负压的变化情况，反之亦然。由此在精确操作中，受控的气动装置能被更精确和精细地受到控制。
当需要成比例地降低，而非反向施加的压力时，排气孔也是有用的。在这些情况下，当施加的压力被成比例地降低时，无论控制器正在改变给定值还是调节压力，致动排气孔将迅速地将施加的压力降低到所需水平，而不是必须仅仅依靠压力自身降低。这一功能可以结合正负比例压力调节一同使用。
不管排气孔是如何结合这些调节器和调节系统而被使用的，当和一个精密复杂的加工一起使用时，例如Hu的’480专利所示的，这些系统也必须使用许多独立的部件，硬件和它们的非排气对应部分的支撑元件。因此，尽管公知的相关技术对气压调节系统在精度和效率上有巨大改进，它们保留了高度复杂的装置。事实上，上面提到的使用可变给定值的比例气动调节装置的系统要求如此多的辅助部件和硬件，它们的复杂性和尺寸经常成为其应用的限制因素。这样留下了在技术上简化这些比例气压调节器系统的需要，通过去除单独的部件降低它们制造和/或组装成本，减少相关硬件和缩短在相关技术公知的调节器系统中被普遍使用的固有的较长的流动通道。此外，保留了一个调节器系统需要的技术，那就是使用一个控制线路，其能有效果、有效率地和精确地控制集成的调节系统的正压、负压和排气功能。
发明内容
本发明克服了比例压力调节器装置中相关技术的缺点，该装置具有一个带有适于与正的气压供给流体连接的第一入口的主体，一个适于与负的气压供给流体连接的第二入口，适于与至少一个气动致动装置流体连接的至少一个出口，和一个排气口。设置一个充气调节阀，其与第一入口和出口流体连接且当充气调节阀被致动时其适于将从第一入口到气动致动装置的正压供给调节到一给定值。设置一个真空调节阀，其与第二入口和出口流体连接且当真空调节阀被致动时其适于将从第二入口到气动致动装置的负压供给调节到一给定值。设置一个排气阀，其与出口流体连接并且当排气阀被致动时可操作地从出口排出压力。因此本发明的比例压力调节器结合和集中了现有系统的所有功能成为单一集成的装置，由此减少了部件的数量并简化了整体结构。
本发明的比例气压调节器装置通过提供一个控制电路装置还克服了传统调节系统的缺点，该控制电路装置适于接收一个指令信号并致动充气调节阀、真空调节阀或排气阀以动态地将输出设置在一个特殊值，或给定值来响应指令信号。该控制电路装置还适于接收反馈信号且通过充气调节阀调节正的气压值和通过真空调节阀调节负的气压值达到所需给定值来响应反馈信号。本发明的比例压力调节器提供了对正、负压力或排气压力调节的集中电子控制，因而消除了传统系统的单独控制和它们的辅助部件。
这样，本发明的比例压力调节器包括集成的调节器装置，其提供正压、负压或排气功能。此外，本发明集中在一个比例压力调节装置，其具有一个控制电路装置用于当在给定值附近比例调节输出压力以响应反馈信号时，动态地建立一个可变输出给定值以响应指令信号。该能力应用于那些提供将正压、负压和排气与精确调节相结合对于高精度控制生产过程十分重要的许多工业场所。例如，对于用于集成电路生产的硅晶片的生产和抛光或磁盘媒体例如，驱动硬盘、光盘驱动器和数字化视频光盘的生产和抛光要求的极高精确度都要求系统能提供正压、负压和排气连同精确控制。本发明在这些或类似情况下有较大的优势，在此其集成设计简化了复杂的气动致动系统并考虑到更小、更紧密的集成装置，便于维护和减少成本。以这种方式，本发明的比例压力调节装置增加了生产过程的效率、精度并节省了成本。
附图说明
通过结合附图并参考下面的详细描述将容易并更好地理解本发明的其它优点，其中：
图1是本发明的比例压力调节器装置的顶视图；
图2是本发明的比例压力调节器装置的侧视图；
图3是本发明的比例压力调节器装置的另一侧视图；
图4是本发明的比例压力调节器装置的又一侧视图；
图5是基本沿着图2或4的5-5线的示出了内部流动通道的本发明的比例压力调节器装置的主体的从上向下看的截面图；
图6是示出了内部流动通道的本发明的比例压力调节器装置的主体的侧向截面图；
图7A是沿图1的7A-7A线的截面侧视图，示出了在断电位置和正常的打开结构的本发明的比例压力调节器装置的充气调节阀；
图7B是沿图1的7B-7B线的截面侧视图，示出了在断电位置和正常的关闭结构的本发明的比例压力调节器装置的充气调节阀；
图7C是贯穿在断电位置的本发明的比例压力调节器装置的充气调节阀的截面测视详图；
图7D是截面侧视图，示出了在通电位置的本发明的比例压力调节器装置的充气调节阀；
图8A是沿图1的8A-8A线的截面侧视图，示出了在断电位置和正常的关闭结构的本发明的比例压力调节器装置的排气阀；
图8B是沿图1的8B-8B线的截面侧视图，示出了在断电位置和正常的打开结构的本发明的比例压力调节器装置的排气阀；
图8C是截面侧视详图，示出了在断电位置的本发明的比例压力调节器装置的排气阀；
图8D是截面侧视详图，示出了在通电位置的本发明的比例压力调节器装置的排气阀；
图9A是沿图1的9A-9A线的截面侧视图，示出了在断电位置的本发明的比例压力调节器装置的真空调节阀；
图9B是截面侧视详图，示出了在断电位置的本发明的比例压力调节器装置的真空调节阀；
图9C是截面侧视详图，示出了在通电位置的本发明的比例压力调节器装置的真空调节阀；
图10是本发明的比例压力调节器装置的控制电路的示意性的框图；以及
图11是安装在共同基座上的本发明的一系列比例压力调节器装置的侧视图。
具体实施方式
本发明的比例压力调节器装置在图1-10中以10表示，在它的各种操作模式中类似的数字用于表示类似的部件。本发明的比例压力调节器装置10包括一个主体12，一个充气调节阀14，一个排气阀16，一个真空调节阀20，一个功能板22，和控制电路装置24。该充气调节阀14响应指令信号向下游的气动致动装置提供一个预定的正压。另一方面，真空调节阀20响应指令信号向下游的气动致动装置提供一个预定的负压。排气阀16响应指令信号在预定时间内向提供一个气压出口。功能板22的作用是简化整个装置。该控制电路装置24提供用于控制每一个阀14、16和20操作的指令信号。在下文中对主体12、充气调节阀14、排气阀16、真空阀20、功能板22和控制电路装置24中的每一个进行更详细的描述。
特别参考图1-4，主体12由两对相对的侧壁30、32和34、36，和在两对侧壁之间延伸的顶面38和底面40限定。该主体12具有一个适于与正气压供给流体连接的第一入口50，一个适于与负气压供给流体连接的第二入口52、至少一个适于与至少一个气动致动装置流体连接出口54和一个排气口56。入口50、52形成在该主体12的侧壁30上，并且内部车有螺纹以容纳一个带有管或管道的相应的螺纹连接，该管道根据具体应用的需要提供正负压力源。出口54形成在侧壁36上，排气口56形成在侧壁34上，且两者以类似于入口50、52的方式车有螺纹。主体12具有提供从上面提到的端口至阀的流体连接的一系列内部通道。下面更详细地描述这些内部通道。本领域的普通技术人员应该理解任何变化的连接界面或装置可用于在本发明和供给压力源之间建立流体连接。也应该理解基于该应用另外所期望的，作为一个直接排气口将压力直接排出到紧邻比例压力调节器装置10周围的气氛中，以便不需要为了远距离排出而用于连接管或管路的排气口56车螺纹。
比例压力调节器10的充气调节阀14支撑在主体12上并且与第一入口50和出口54流体连接。当充气调节阀14致动时，其适于将从第一入口50通过出口54向气动致动装置的正压供给调节到给定值。排气阀16也支撑在主体12上并且与出口54流体连接。且当排气阀16致动时，其可操作地从出口54通过排气口56排出压力。
充气调节阀14和排气阀16两者在结构上是四通阀，其以具体的方式使用在优选实施例中以便它们起到双路阀的作用。本领域的普通技术人员也应意识到不偏离本发明范围的条件下两或三路阀也可以使用在本发明中。然而在此公开的具体的优选实施例中为了获得双重通路使用四通阀，其可提供更大的流量。
充气调节阀14和排气阀16有基本相同的结构，这样下面对图7C和7D所示充气调节阀14的详细说明也适于图8C和8D所示的排气阀16，其中类似部件的参考标号增加100。现在特别参考图7A和7B，充气调节阀14包括一个阀体60和一个安装在阀体60上的电磁致动器62。该阀体60具有一个薄的矩形限定的顶表面64和底表面66，一对相对的在顶表面64和底表面66之间延伸的侧表面68、70，还有端表面72、74。致动器62可操作地选择地移动充气调节阀14从第一位置到第二位置，并且还可操作地移动充气调节阀14从第二位置回到第一位置，下面将更详细地对此进行描述。
阀体60包括一个用于通过在主体12上的第一入口50连通压力空气源的入口82。阀孔80轴向延伸通过阀体60。因为阀具有四通结构，阀体6包括两个圆柱孔86、88，每一个分别带有相应的排气孔84和90。所有这些孔82、84、86、88和90与阀孔80流体连接并且在该优选实施例中通过阀体60的底表面66形成。然而，如下面讨论的，在主体12上的充气调节阀14和排气阀16的各自位置，和功能板22的方向，束缚了通向入口的一个圆柱孔并且也阻塞了一个排气孔，因而使阀起着双路的功能。
如图7C和图7D详细示出的，阀孔80完全延伸通过阀体60至一对开口端92、94。一个阀构件96在阀孔80内的预定位置之间可移动以选择地引导加压空气从入口82通过圆柱孔86、88和排气孔84、90，下面对此作更详细地描述。一对端部保持插入件98和100分别容纳在阀体60的该对开口端92、94内并且起着在阀孔80内保持阀构件96的作用，下面将更详细地描述。类似地，该阀装置可以包括一个或多个可车有螺纹地设置在阀孔80内的内部保持件。在此所示实施例中，阀装置14包括可车有螺纹地设置在阀孔80内的内部保持件102。
该阀构件96还包括一对设置在阀构件两端的相对的阀头110、112和至少一个形成在阀头110、112之间的阀构件96上的阀件。数个阀件114、116、118和120形成在阀构件96上并且其中每一个可操作地选择地引导加压空气从入口82通过阀孔80到各自圆柱孔或出口86、88。该阀构件96还包括容纳O型环密封124的环形凹槽122，其滑动地接合各自的端部保持件98和100的中心孔126、128以防止阀孔80内的压力空气发生泄漏。该端部保持件98、100还通过一个O型环104与阀体60密封，O型环放置在一个在端孔94附近切割出的环槽108内。在该优选实施例中，该阀构件96是一个使用合适的弹性材料，例如橡胶，或任何已知的弹性体在适当位置过度模塑的铝插入件。更特殊地，本领域的普通技术人员应该意识到密封表面的材料可以由任何已知的稍微易屈服的、高弹性的组合物制成，例如腈类，其可以与阀件96粘结或进行过度模塑。
该端部保持插入件98和100中的每一个均包括数个限定在保持件的直径内的圆柱形通道106，其径向相互间隔。圆柱形通道106提供阀孔80和各个相邻的孔之间的流体连接。一个偏置件130，例如一个盘簧，定位在杯形端部保持插入件98和在阀构件96的阀头110内形成的凹进部132之间。偏置件130抵靠着阀构件96并朝着图7C所示的右侧提供恒定的偏置力。
在阀孔96中存在数个阀座134、136、138和140。阀座134、136、138和140分别和阀件114、116、118和120相配合以密封阀体60的各个通道，下面将详细讨论。当阀构件96相对于具体出口在关闭位置时，阀座134、136、138和140提供和阀件114、116、118和120的阀密封表面的密封接触，由此中断压力空气流至该出口。
图7C和7D所示的数个阀座134、136、138和140中的一些可以直接形成在阀孔80本身，与阀座138的情况相同，而另一些(例如，阀座134、136和140)可以设置在端部保持插入件98、100和内部保持件102上。保持插入件98、100和102可调节地设置在阀体60的阀孔80内，它们能与阀孔80的端部92、94或任何其他合适部分螺纹交互作用。像上面讨论的，每一个端保持插入件98、100有中心孔126、128，其容纳阀构件96的对置的头部110、112且使其在阀体60内滑动移动。这样，在阀体60内的端部保持插入件98、100的螺纹设置位置和一个施加于阀构件96的线性力一起控制阀座的密封。端部保持件98、100还包括环形凹槽144和146，其容纳O型密封环148以便阻止在阀孔80内的压力空气泄漏。另一方面，螺纹设置的内部保持件102的位置限定了阀装置14预定的“打开”和“关闭”位置，因此设定了阀构件96的行程长度。像端部保持插入件一样，内部保持件102也可以包括一个环形凹槽150，其适于容纳一个O型密封环152以防止阀孔80内的压力空气发生泄漏。
在该优选实施例中，容纳阀构件96的阀头112的端部保持插入件100的中心孔128也完全延伸通过保持件，允许接合致动器装置62且由此致动阀构件96。如仅为说明目的而所示出的，该致动可以通过使用致动器推针156来实现，该推针有延伸进入保持件100以便接合和致动阀构件96的扩大的头部158。本领域的技术人员应意识到用于提供对于阀构件96的致动力的特殊的致动装置未超出本发明的范围。因此，应进一步意识到任何胜于推针的不同类型的致动件可以基于所使用的致动手段被使用。一个螺线管装置78被用于选择地在相对于偏置件130的偏置力的方向在阀孔80内致动阀构件96。在这种方式里，如图7D所示螺线管装置向左驱动阀件，当螺线管78停用时，偏置件130使阀构件96返回到它的原始位置(在图7C中向右)。螺线管装置可以是任何合适的类型，例如美国专利6,192,937更详细描述的。另一种选择是，致动器可以是带有无偏置运动的浮动电枢的电磁螺线管，例如现有技术美国专利4,438,418或3,538,954所描述的。这些专利的每一个被受让给本发明的受让人并且这些专利公开的内容在此被引作参考。
像前面提到的，排气阀16的结构基本类似于充气调节阀14并且包括上述充气调节阀14的相同部件，以使得同样的参考数字增加100后使用在图8A-8D中以描述排气阀16。也如前面提到的，该充气调节阀14(和排气阀16)的四通结构通过功能板22的取向可操作地转换成双通路功能。功能板的方向也决定了阀是处于正常地打开状态，还是处于正常地关闭状态。
为了从入口50、52和排气口56向出口54输送压力流，主体12还包括一系列内部通道。图5、6和7A至9C示出了通过主体12的各种流动通道。如前面所述，该主体包括顶端面38和底端面40并且为了讨论的目的参考图5，这些表面将被认为设置在水平面中。由此如图5和6所示，主体12的第一入口通道包括第一水平入口通道300和一个第一垂直入口通道302。第一入口通道300提供在第一入口50和第一垂直入口通道302之间的流体连接。第一垂直入口通道302被共同作用地连接至充气调节阀14，以便在入口50处引入的正压源与充气调节阀14相连通。
主体12的第二入口通道包括第二水平入口通道304、第二垂直入口通道306，和水平中间入口通道308。第二水平入口通道304与第二入口52以及水平中间入口通道308流体连接。水平中间入口通道308连接至第二垂直入口通道306，其进一步共同作用地连接至真空调节阀20，以便在第二入口52处引入的压力空气源被与真空调节阀20相连通。
主体12的排气通道包括一对垂直排气通道310、312和一个主排气通道314。主排气通道314通过该对垂直排气通道310、312提供在排气口56和排气阀16之间的流体连接，以便气压源，或在排气口56处的排气压力与排气阀16相连通。
在主体12内的出口通道包括一个主进气通道320，一对第一水平进气通道322和324，一对第一垂直进气通道326和328，一个第二水平进气通道330，一个第二垂直进气通道332，一个垂直排放通道334，和一个反馈通道336。该出口54直接连接至主进气通道320且与主进气通道320流体连接，以便主进气通道320的状态是连接至与出口54连接的下游装置，无论正压、负压、或排气(大气)压力。如下，出口通道与主进气通道320互相连接且流体连通。该对第一垂直进气通道326、328与充气调节阀14的出口流体连通，并单独地和分别地连接该对第一水平进气通道322、324。该对第一水平进气通道322、324还连接主进气通道320，以使当充气调节阀14被致动时，压力空气源从充气调节阀14被提供到出口54。
第二垂直进气通道332与真空调节阀20的出口和第二水平进气通道330流体连通，其也连接主进气通道320，以使得当真空调节阀20被致动时，施加的负加压空气源从真空调节阀20被提供到出口54。
垂直排气通道334与排气阀16的出口和第二水平进气通道330流体连通，其也连接主进气通道320，以使得排气通道，或气压源从排气阀16被提供到出口54。以这种方式，当排气阀16致动时，主进气通道320和由此的出口54被排放或被排气。
反馈通道336在第二水平进气通道330和控制电路装置24的压力转换器之间提供流体连接，以提供反馈压力信号，下面将对此进行详细讨论。由此，主进气通道320和由此的出口54根据比例压力调节器装置10的操作而带有正压、负压或排气压力。
如图所示，本领域的普通技术人员应该意识到在主体12内的一些通道延伸到主体12的外表面并且被数个插塞340封闭。这仅仅是必须在主体12的实体上实施钻孔以便产生一个上面所述的内部通道的代表。也应该意识到所述的钻孔和插塞340是非限制性的，其它制造技术可以消除这些特性，但将不偏离本发明的精神和范围。
功能板22大体位于主体12和辅助调节阀14、16之间。功能板22包括一系列内部通道350、352和354。该功能板22是围绕轴不对称的，以使得它可以插到一个阀和各种也具有流体通道的安装表面之间，以便功能板的取向确定是否阀在正常地打开或正常地关闭位置操作。功能板22的使用简化了装置并且消除了对更多类型和结构的阀的需要。在本发明中，功能板22是双向或双重的，允许两个阀同时设置在其上且操作性地设置每一个阀的正常状态。具体地，如图4、6、7A、7B、8A和8B所示，功能板22设置在主体12的顶端面38的凹槽344内。功能板提供侧向的两组，从左到右，与充气调节其阀14互相连接的通道(图5、7A、7B、8A和8B所示)和连接至主体12的排气阀16，下面将对此进行详细描述。
更具体而言，如图7A的充气调节阀14的截面图最佳所示，有第一系列的钻出和磨出的孔在功能板22内形成三条内部通道350、352和354，其影响了紧邻设置在通道上的充气调节阀14。同样地，如图8A的排气阀16的截面图最佳所示，有第二系列的钻出和磨出的孔在功能板22内形成另一组三个类似但反向的内部通道450、452和454，其影响了紧邻设置在其上的排气阀16。特别在图7A中，在功能板22内的中心通道是入口通道350，其打开充气调节阀14的入口82和圆柱孔88以便从入口50通过前面所述的主体12的内部通道引入压力空气。在功能板22上的左通道352和右通道354提供从充气调节阀14到前述的主体12的出口通道的双输出通道。还参考图7A，功能板22被定向以便使充气调节阀14处于正常地打开状态。具体而言，功能板22的内部通道首先提供在入口82和圆柱孔88之间的直接的流体连接。圆柱孔86和排气孔90连接到出口54并且排气孔84被阻断。由于致动器被断电并且偏置件130影响阀构件96向右，阀件114和118被密封地抵靠阀座134和138放置。引入的正压通过入口50被传送并且通过入口82供给通过打开的阀座136进入圆柱孔86并从出口54出来。同时，引入的正压也通过圆柱孔88供给通过打开的阀座140并且从排气孔90排出至出口54。
如图7D所示，当致动器62通电时，推针156向左驱动阀构件96，阀件114和118从它们的阀座134和138提升并且阀件116和120抵靠着阀座136和140密封地放置。因此通过入口82供给的从入口50引入的正压被阻止在封闭的阀座136并且同时，通过圆柱孔88供给的引入的正压被阻止在封闭的阀座140。当阀座138在此时打开时，它仅仅是在两个压力孔82和88之间并且不影响阀14的输出。
图7B中充气调节阀14表示处于正常地关闭状态。这通过在主体12内重新定向功能板22(在水平面内将该板旋转180度)而实现，以便内部通道从左到右(如图所示)被反向。换言之，现在在入口82和圆柱孔86之间有直接的流体连接。排气孔84和圆柱孔88被连接到出口54并且排气孔90被阻断。由于致动器62被断电并且偏置件130影响阀构件96向右，该阀件114和118抵靠着阀座134和138密封地放置。然而，因为现在引入的正压通过入口50传送并且通过入口82供给，它被阻止在关闭的阀座138并且同时，通过圆柱孔86供给的引入的正压被阻止在关闭的阀座134。此时当阀座136打开时，它仅仅在两个压力孔82和86之间并且不影响输出。
当致动器62被通电并且推针156向左驱动阀构件96时，阀件114和118从它们的阀座134和138提升并且阀件116和120抵靠着阀座136和140密封地放置。因此，通过入口50传送和通过入口82供给的引入的正压将流过打开的阀座138和进入圆柱孔88和从出口54输出。同时，也通过圆柱孔86供给的引入的正压将流过打开的阀座134从排气孔84排出到出口54。本领域的普通技术人员应该意识到使充气调节阀14在正常地打开或正常地关闭位置操作的决定取决于应用的需要并且不是对本发明的限制。
如前所述，如图8A，8B，8C和8D所示的排气阀16还支撑在主体12上并与出口54和排气口56流体连接，并且当排气阀16致动时可操作地从出口54通过排气口56排出压力。如图8C和8D中详细所示的排气阀16的结构基本类似于充气调节阀14，并且如在图中所示，包括与上述充气调节阀14相似的部件，其以同样的数字加上100表示。这样排气阀16以与充气调节阀14同样的方式起作用，以便排气阀16还包括一个有螺线管178的致动器和复位弹簧230。致动器162是可操作的选择地从第一位置移动排气阀16到第二位置响应被控制电路装置24通电的螺线管178，并且进一步通过复位弹簧230可操作的移动排气阀16从第二位置返回到第一位置以响应被断电的螺线管178。
如上所述，功能板22具有第二系列内部通道，其操作性地影响排气阀16。具体而言，参见图8A，在功能板22内的中心通道是输入通道450，其打开排气阀16的入口182和圆柱孔186以便如前面所述的从入口50通过主体12的内部通道引入压力空气。在功能板22上的左通道452和右通道454提供如前面所述的从排气阀16到主体12的输出通道的双重通道。因此，如图8A所示，功能板22被定向以使排气阀16是在正常地关闭状态。应该意识到，在该优选实施例中，当功能板22被定向以至充气调节阀14在图7A所示的正常地打开状态时，提供排气阀16与主体12流体连接的在功能板22内的第二系列内部通道以使排气阀以正常地关闭状态配置地构成，如图8A所示。相对地，当功能板22被定向以对于充气调节阀14提供正常地关闭配置时(图7B)，功能板22的排气阀则以正常地打开状态配置(图8B)。最后，通过弹性密封件获得主体12和功能板22之间的密封，弹性密封件以356表示，围绕着内部通道的开口对着功能板22设置在形成在主体12的槽358内。通过另一系列的弹性密封件保持从功能板22到充气调节阀14和排气阀16的密封，密封件366设置在分别位于阀体60和160的底表面66和166的凹槽368内。
以这样的方式将充气调节阀14和排气阀16安装到主体12上，即当功能板22设置在主体12的凹进部342内时，密封地向下压阀14，16的底表面66和166抵靠着功能板22。这样在功能板22和主体12之间的密封件356和在阀体和功能板22之间的密封件366密封流动通道。在优选实施例中这是通过设置销345和连接螺纹347来实现，其中销345设置在主体12上的孔346内，连接螺纹347螺旋地插在连接孔348内。这些分别和安置点361，363和461，463互相作用，安置点是阀14，16的端表面72，74和172，174上的锥形凹陷处。安置点361，363和461，463稍稍偏离阀14，16的底表面66和166且从安置孔346和连接孔348向上。在该方式，当连接螺纹347螺旋拧入连接孔348时，安置点344偏离并且连接螺纹稍稍向下驱动阀体60去密封流动通道。应该意识到虽然在此描述的本发明的实施例使用一个功能板22用于两个阀，也可以配置两个单独的功能板。在这种情况下，每个单独的功能板提供与上述相同的操作特性但允许单独的配置阀流体通路。
如图9最佳所示，真空调节阀20也支撑在主体12上并且和第二输入口52和出口54流体连接。当真空调节阀20致动时，其适于调节从第二入口52通过出口54向气动致动装置供给的负压到一个给定值。真空调节阀20可以直接安置在主体12的顶表面38上并且不需要前面讨论的功能板。在该优选实施例中，真空调节阀20是三通阀，其中输出路径之一被使用而另一个被阻塞。如图9B和9C所示，真空调节阀20包括有限定了顶表面464和底表面466的薄的矩形形状的阀体460，一对在顶表面464和底表面466之间延伸的相对的侧表面468，470和端表面472，474。致动器462有螺线管装置478，和一个复位弹簧530其可操作的选择地移动真空调节阀20从第一位置到第二位置以响应被控制电路装置24通电的螺线管478，并且进一步通过复位弹簧530的作用可操作的移动真空调节阀20从第二位置回到第一位置以响应被断电的螺线管。
阀体460包括一个输入口482用于通过在主体12上的第二输入口52连接压力空气源，和一个输出孔或圆柱孔486压力空气通过它到达在主体12上的出口54和一个阻断出口484。在该优选实施例中，阀孔480在阀体460内轴向延伸。入口482和出口484、486与阀孔480流体连接并且通过阀体460的底表面466形成。如图9B和9C详细表示的，阀孔480完全延伸通过阀体460到达一对开口端492、494。一个阀构件496可在阀孔480内的预放位置之间移动以便选择性地从入口482通过圆柱孔484直接施加压力空气，下面将更详细地描述。一对端部保持件498和500分别容纳在阀体460的该对开口端492，494内并且起着在阀孔480内保持阀构件496的作用，下面将更详细地描述。
阀构件496还包括一对位于阀构件两端的相对的阀头510，512并且至少一个阀件514，516形成在阀头510，512之间的阀构件496上。然而，在表示在这些图中的优选实施例中，一组阀件514，516形成在阀构件496上并且每一个可操作的选择性地直接使压力空气从入口482通过阀孔480流到圆柱孔或出口486。阀构件496还包括容纳O形密封环524的环形槽522，其分别滑动地接合保持器498和500的中心孔526，528来阻止在阀孔480内的压力空气泄漏。在该优选实施例中，阀构件496是一种铝件，其在适当的位置带有适宜的弹性材料地被过度模塑，弹性材料是例如橡胶，或任何公知的弹性体。更特殊地，本领域的普通技术人员应该意识到密封表面的材料可以由公知的稍稍具有屈服性和高弹性的复合物组成，例如腈类，其可与阀构件496粘结或过度模塑。
一个偏置件530，例如一个盘簧设置在杯形端部保持件498和形成在阀构件496的阀头510上的凹槽532之间，偏置件530抵靠着阀构件496并且向着图9B所观察的右侧施加一个恒定的偏置力。
一组阀座534和536位于阀孔480内。阀座534和536分别与阀件514，516共同作用来密封阀体460上的各个通道，如下面更详细讨论的。当阀构件496相对于一个具体的出口在关闭位置时，阀座534和536提供和阀件514，516的阀密封表面的密封接触，以而切断压力空气流向该出口。
图9B和9C所示具有一组阀座534和546，阀座536直接形成在阀孔480本身，而阀座534设置在端部保持件498上。保持件498和500可调节地设置在阀体460的阀孔480内，能够与端492，494或阀孔480的其它适宜部分螺纹的相互作用。像上面讨论的，每一个端部保持件498，500有中心孔526，528，其容纳阀构件496的相对的头510，512并且允许相对的头在阀体460内滑动。这样在阀体460内端部保持件498，500设置的位置和一个施加于阀构件496的线性力一起控制阀座的密封。端部保持件498还包括环形槽544和546，其容纳一O形密封环548以阻止在阀孔480内的压力空气泄漏。阀体460还包括环形槽566，其容纳一O形密封环568以防止在阀体460和端部保持件500之间的压力空气发生泄漏。
在该优选实施例中，容纳有阀构件496的阀头的端部保持件500的中心孔528也完全延伸通过保持器，允许螺线管装置478接合且因而致动阀构件496。像所示的，仅为解释目的，可以通过使用一个致动器推针556来实现，该推针有一个扩大的头部558延伸进入保持器500以接合和致动阀构件496。本领域的普通技术人员应意识到用于向阀构件496提供致动力的特殊的致动装置未超出本发明的范围。因此，应该进一步意识到任何胜于推针的若干不同类型的致动件可以基于所使用的致动装置被使用。螺线管478被用于选择性地相对于偏置件530的偏置力的方向致动在阀孔480内的阀构件496。在该方式中，螺线管478向左驱动阀件，如图9C所示，并且当螺线管478被断电时将阀构件496朝着它的原始位置(图9B中向右)复位偏置件530。像上面注释的，螺线管478可以是任何合适的类型，例如在美国专利6,192,937较详细描述的。另一种选择是，致动器可以是例如美国专利4,438,418或3,538,954描述的现有技术的无偏移运动的有浮动电枢的电磁螺线管。
像前面讨论的和图9A所示的，真空调节阀20在入口482与主体12的第二垂直入口通道306流体连接，和第二垂直进气通道332在圆柱孔486流体连接。在该优选实施例中，真空调节阀20以正常地关闭状态配置。如图9A和9B所示，由于致动器462被断电并且偏置件530向右影响阀构件496，阀件516被密封地抵靠阀座536安置。当引入的负压通过第二入口52被传送并且通过入口482供给时，其被阻止在关闭的阀座536。明显地，阀座534此时是打开的，但因为圆柱孔484被阻塞，这不影响到输出。
如图9C所示，当致动器462被通电并且推针556向左驱动阀件46时，阀件516从阀座536提起，因此，通过第二入口52传送并且通过入口482供给的引入的负压现在将流过开口阀座536并进入圆柱孔486和从出口54输出。本领域的普通技术人员应该意识到对于将真空调节阀20作正常地打开或正常地关闭操作的决定受应用需要的驱动而不受本发明的限制。在该方式中，当真空调节阀20致动时来自第二入口52的压力空气源通过真空调节阀20被提供到出口54。在主体12和真空调节阀20之间的密封通过设置在阀体460的底表面466的槽358内的一个弹性密封356获得。
应该意识到不限于使用该优选实施例描述的单一的功能板22。功能板22可以是两个单独的板以便阀以独立的正常地打开或正常地关闭地配置。如果应用要求真空输入的配置像充气调节阀14和排气阀16的方式一样是快速和容易转换的，附加的功能板可以使用在真空阀20和主体12之间。
也应该注意到在该优选实施例和附图中所解释的，在主体12上相关阀的设置和主体12的内部通道的相互作用为输入的正压提供了相对于输入的负压更大的控制和调节。本发明的特性由应用驱动并且应该进一步意识到在主体12上的阀14，16和20的位置可以相互交换以便更大的控制和调节被给予输入的负压或两种输入压力的控制和调节被相等的操作。
本发明的比例调节器装置10借助控制电路装置24控制，如图10的块图所示。应该意识到用于实现下面描述的电子控制过程使用的具体的电子电路可以由能够获得同样结果的任何不同的部件组成，包括，但不限于完全或部分的积分数字电路，其由运算放大器，微分器，积分器和类似部件，或者甚至单独的离散的数字或模拟部件组成，该具体的电子合成物未超出本发明的范围。控制装置24和充气调节阀14，排气阀16，和真空调节阀20电连接。控制电路装置24适于接收一个指令信号650，然后致动充气调节阀14，排气阀16，或真空调节阀20以响应该指令信号。控制电路装置24也适于接收一个反馈信号并且通过充气调节阀14调节正的气压量或通过真空调节阀20调节负的气压量以响应反馈信号。
指令信号650作为一个控制输入信号作为为了从发明的比例压力调节器10输出正压，负压或排气的指令要求从应用装置供给到控制电路装置24。应该意识到指令信号650由某种电子控制单元或系统指令电路产生，该电路对整个装置或其程序的控制负责，本发明仅仅是一部分。同样的，实际产生的指令信号650是在本发明的范围内。比例压力调节器10由引入的变化的电压控制。指令电路装置24适于响应在0到10伏之间变化的指令信号电压，其代表了下面将描述的所需压力输出。如下面将被描述的，当指令信号650施加于指令电路装置24时将仅仅引起一个阀在任何时刻打开。然而在优选实施例中，排气阀16被共同作用地使用并且连接充气调节阀14或真空调节阀20以便操作地调节引入的正或负压到各自所需输出压力。该特性提供了引入压力的非常精确和极高响应的调节。本技术领域的普通技术人员应该意识到操作特性是非限制性的和仅仅代表了一种调节方式，其可以(或者不可以)根据任何具体应用的需求被使用。
如图6最佳表示的，控制电路装置24包括设置在主体12的侧壁上的一个电路板610和一个设置在主体12的底面40上的凹槽内的在侧壁32的转换器612。如所示的，压力转换器612被在压力转换器612相对侧的一个保持板616和两个O型密封环618保持和密封在主体12内。在该方式中，压力转换器612也设置在主体12的反馈通道336内以便从出口54传递反馈压力成为一个反馈信号。
参见图10，电路板610包括比例-积分-微分反馈电路622，调节驱动电路624，压力/真空/排气选择电路626和一个指令信号滤波电路628。压力/真空/排气选择电路626还包括充气调节阀控制电路634，排气阀控制电路636，和真空调节阀控制电路640。作为一个安全预防，压力/真空/排气选择电路626适于选择性地对调节驱动电路624提供延迟电压以阻止在指令选择阀的操作过程设置非选择的阀操作，下面将更详细地讨论。
充气调节阀控制电路634，排气阀控制电路636，和真空调节阀控制电路640被致动并且产生基于引入的指令输入信号650的延迟电压。指令输入信号650提供直流0到10伏的变化。特别地，直流0-3伏范围用作真空或负压指令，直流4-10伏范围作为正压指令，和直流3.2-3.8伏范围作为排气指令。这样，当直流4-10伏的指令输入信号650存在时，充气调节阀控制电路634提供P1电压。另一方面，当直流3.2-3.8伏的指令输入信号650存在时，排气阀控制电路636提供D1电压。最后，当直流0-3伏的指令输入信号650存在时，真空调节阀控制电路640提供V1电压。应该意识到本发明可以被可应用范围的操作电压而非仅仅1-10伏的电压控制。另外本发明的控制也可以通过电流而非电压实现。例如在此描述的本发明的非限定的实施例容易地适用于使用在4-20毫安变化的电流信号。
指令信号滤波电路628包括充气调节阀滞后电路652，和真空调节阀滞后电路654，滞后电路652，654为控制电路装置24对指令输入信号650的反应能力上提供了一个小的延迟或不灵敏区。当指令输入信号650的一个变化指令从一个压力到另一个压力或从一个压力到排气压力改变时这种延迟是必需的，以便所涉及的阀的动作不重叠。特别地，向上面提到的，指令输入信号650在直流0-10伏之间变化(直流0-3伏用于真空，直流4-10伏用于正压和直流3.2-3.8伏用于大气压)，滞后电路允许在直流3-3.2伏范围和3.-4伏范围作为不灵敏区。
指令信号滤波电路628也包括一个充气调节阀补偿电路656，充气调节阀放大电路658，和一个真空调节阀放大电路660。充气调节阀补偿电路656在直流4-10伏范围发出正压输入指令并且消除4伏偏移和建立相应于直流0-6伏范围的输入信号。然后充气调节阀放大电路658发出偏移修正信号并且开放电压范围以便现在的用于正压的指令信号落在自己的直流0-10伏范围。真空调节阀放大电路660用于0-3伏负压的指令信号电压范围，以便现在相应的负压指令信号落在自己的直流0-10伏范围。
比例-积分微分反馈电路622从转换器612得到它的输入信号。在电路板610上转换器612与比例-积分-微分反馈电路622电连接，并且适于根据对主体12的反馈通道366内输出压力的感应向比例-积分-微分反馈电路622提供反馈信号。比例-积分-微分反馈电路622还适于产生提供给调节驱动电路624的复合反馈信号。这由几个电子处理步骤实现。首先，转换器感应的压力被转换成像输入指令信号同样的直流0-10伏范围的正电压。特别地，比例-积分-微分反馈电路622驱动转换器612以便根据在反馈通道366内的正压或负压提供正或负电压。转换器612的输出电压根据它的测量跨度(即，从其最大负输出到其最大正输出)产生和被偏移并且转换为像输入指令650同样的直流0-10伏范围的正电压，换言之，转换的转换器电压相应数值为对应于用于感应真空状态的直流0-3伏，用于感应正压的直流4-10伏，用于排气的或大气压的直流3.2-3.8伏。
第二，输入指令信号的偏移范围指示也被提供给比例-积分-微分反馈电路622，该偏移与被转换的转换器电压值比较以显现转换器感应到的电压和指令的电压之间的误差或差别。然后，反馈的误差信号被电子地处理以便算术地产生瞬间的积分和微分误差信号值。最后这三个值(误差，积分，微分)被总和在一起以产生发送到调节驱动电路624的复合误差反馈信号，这个计算出的复合反馈信号是一个定时的正电压，其有第一，一个代表所需调节量的电压值以驱动调节器的输出指令，或给定值(作为每个输入指令)，和第二，有一个特殊的计算的时期以便定时调节器的调节以避免给定值的过量。来自比例-积分-微分反馈电路622的复合反馈信号被发送到调节驱动电路624。
调节驱动电路624适于操作地促使所要求的操作电压在响应输入指令信号对充气调节阀致动器62，排气阀致动器162或真空调节阀致动器462控制中产生所需要的输出电压给定值并且响应来自比例-积分-微分分反馈电路622的复合反馈信号围绕所需给定值调节充气调节阀致动器62，排气阀致动器162或真空调节阀致动器462，这样提供围绕所述输出压力给定值对输出压力的调节。最终，每个调节驱动电路624包括控制和驱动各个阀的指令微分器/放大器和阀驱动电路。如图10进一步所示的，充气调节阀指令微分器/放大器674接收来自充气调节阀放大器电路658的滤波指令输入信号和来自比例-积分-微分反馈电路622的复合反馈信号。充气调节阀指令微分器/放大器674比较滤波指令输入信号和复合反馈信号。在该方式中微分器/放大器674起着开/关开关的作用。如果存在正压指令输入信号并且复合反馈输出信号比压力输入指令信号小，则驱动，或“开”信号通过到充气调节阀驱动电路684。如果复合反馈信号等于或大于正压指令输入信号，或如果没有正压指令信号，则驱动信号是“关”。
充气调节阀驱动电路684利用来自微分器/放大器674的驱动信号打开充气调节阀14和对其施加所需的电压。此外，像上面提到的，来自真空控制电路640的输入电压(V1)被送到充气调节阀驱动电路684，以便当真空调节阀20正在作为安全防范工作期间，充气调节阀14保持在“断开”位置。同样地，排气阀驱动电路有一个排气阀指令微分器/放大器680和排气阀驱动电路690，并且真空调节阀驱动电路有一个真空调节阀指令微分器/放大器676和真空调节阀驱动电路686。
此外，真空调节阀驱动电路686接收来自充气调节阀控制电路634的输入电压(P1)以便当充气调节阀14正在作为安全防范工作期间，真空调节阀20保持在“断开”位置。排气阀驱动电路690接收来自排气阀控制电路634的可转换的输入电压(D1)以便排气阀16能被手动地选择保持在“断开”位置和不使用。以该方式，控制电路装置24利用输入指令信号650决定正压，负压和排气压的给定值并且操作需要输出所需压力给定值的具体的阀，同时处理来自输出信号的反馈信号以调节阀的操作，这样，围绕所需输出压力给定值提供对输出压力的调节。
图11描述了本发明的一个备选的实施例700，其中本发明的数个比例压力调节器710设置在带有盖772的共同基座770上，但对于共同基座770，在所有材料方面，图11所示的实施例与图1-10是一致的。每一个比例压力调节器710具有类似于上述结构的一个主体712，一个充气调节阀714，一个排气阀716，一个真空调节阀720和一个控制电路装置724。比例压力调节器710的每一个主体712有一个流体连接于活动的气动装置的出口754。共同基座770有一组独立的正负压入口750和752，提供压力空气源到比例压力调节器710的每一个主体712。应意识到比例压力调节器710的每一个主体712有内部通道，其输送引入的压力空气源，正或负压通过它们的底表面以便它们可以和在它的上表面774的通过共同的基座的公共输入通道相互作用。应该进一步意识到独立的出口754也可以通过共同基座770输送，并且共同的基座也可以有公共的互相连接的内输入通道的形成以便在一套入口750和752仅仅需要与正压和负压源的一个连接，其它入口750，752被合适的插塞阻塞。应该进一步意识到当具体的应用需要时共同的基座770和盖772也可以有能力接收任何数量的比例压力调节器710地形成。该结构简化了应用装置，其中要求多个本发明的比例压力调节器10互相紧紧靠近。
这样本发明简化了气动致动系统的设计并且克服了传统压力调节器设计的缺陷。像上面所描述的实现这些的本发明的比例压力体调节器有一个整体的调节器装置，其提供正压，负压和排气能力。此外，本发明的调节器装置包括一个控制电路装置，当响应反馈信号围绕给定值按比例调节输出压力时其动态地建立一个响应指令信号的可变的输出给定值，此时为响应反馈信号围绕给定值按比例调节输出压力。该能力能够应用在许多工业装置上，在那里提供了带有被苛求的精确调整的正压，负压和排气能力的组合。本发明的比例调节器装置被使用在例如用于生产集成电路的硅晶片的制造和抛光中，或磁盘媒体例如驱动硬盘，光盘驱动器，数字化视频光盘的生产和抛光中。本发明在这些或类似的情况下有极大的优点，在此整体的设计简化了复杂的气动致动系统并且得到较小的，更紧密的装置，维修容易，和降低成本。在该方式中，本发明的比例调节器装置致使在生产过程增加效率，精度，和节省费用。
按照例证性的方式已对本发明进行了说明。应理解到已经被使用的术语意指说明语句的本质而非加以限定。根据以上教导可对本发明进行许多改变和变化。因此，在所附权利要求范围内，本发明可以按照具体说明以外的形式进行实施。

Claims (20)

1.一种比例气压调节器装置(10)，所述装置包括：
一个主体(12)，其具有一个适于与正气压供给流体连接的第一入口(50)，一个适于与负气压供给流体连接的第二入口(52)、至少一个适于与至少一个气动致动装置流体连接出口(54)和一个排气口(56)；
一个与所述第一入口(50)和所述出口(54)流体连接的充气调节阀(14)，当所述充气调节阀(14)被致动时，所述充气调节阀(14)适于将从所述第一入口(50)通过所述出口(54)向一个气动致动装置的正压供给调节到给定值；
一个所述第二入口(52)和所述出口(54)流体连接的真空调节阀(20)与，当所述真空调节阀(20)被致动时，所述真空调节阀(20)适于将从所述第二入口(52)通过所述出口(54)向一个气动致动装置的负压供给调节到给定值；
一个与所述出口(54)流体连接的排气阀(16)，并且当所述排气阀(16)被致动时，其可操作的从所述出口(54)通过所述排气口(56)排出压力；
一个与所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、和所述排气阀(16)电连接的控制电路装置(24)，所述控制电路装置(24)适于接收一个指令信号以致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)来响应指令信号，所述控制电路装置(24)还适于接收一个反馈信号并且响应反馈信号调节通过所述充气调节阀(14)的正气压量或通过所述真空调节阀(20)的负气压量。
2.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)还包括一个设置在所述主体(12)和所述充气调节阀(14)与所述排气阀(16)之间的功能板(22)，所述功能板(22)具有提供在所述第一入口(50)和所述充气调节阀(14)之间及在所述出口(54)和所述排气阀(16)之间流体连接的内部通道，以使所述功能板(22)的方向预先确定了是否所述充气调节阀(14)和所述排气阀(16)是被正常的打开还是正常的关闭。
3.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述主体(12)还包括一个与所述至少一个出口(54)流体连接的内反馈通道(336)以向所述控制电路装置(24)提供反馈压力。
4.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述充气调节阀(14)包括一个具有螺线管(78)的致动器(62)和复位弹簧(130)，响应被所述控制电路装置(24)通电的螺线管(78)所述致动器(62)可操作的选择地移动所述充气调节阀(14)从第一位置到第二位置，响应被断电的所述螺线管(78)通过所述复位弹簧(130)的作用，所述致动器(62)进一步可操作的移动所述充气调节阀(14)从第二位置回到第一位置。
5.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述真空调节阀(20)包括一个致动器，所述致动器(462)具有一个螺线管(478)和一个复位弹簧(530)，所述致动器(462)可操作的选择地移动所述真空调节阀(20)从第一位置到第二位置，响应被所述控制电路装置(24)通电的螺线管(478)，响应被断电的所述螺线管(478)通过所述复位弹簧(530)的作用所述致动器(462)进一步可操作的移动所述真空调节阀(20)从第二位置回到第一位置。
6.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述排气阀(16)包括一个致动器(162)，所述致动器(162)具有一个螺线管(178)和一个复位弹簧(230)，所述致动器(162)可操作的选择地移动所述排气阀(16)从第一位置到第二位置，响应被所述控制电路装置(24)通电的螺线管(178)，响应被断电的所述螺线管(178)通过所述复位弹簧(230)的作用所述致动器(162)进一步可操作的移动所述排气阀(16)从第二位置回到第一位置。
7.如权利要求1所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述控制电路装置(24)包括一个电路板(610)和一个压力转换器(612)，所述电路板(610)还包括一个比例-积分-微分反馈电路(622)，调节驱动电路(624)，压力/真空/排气选择电路(626)，和指令信号滤波电路(628)，所述控制电路装置(24)适于接收控制和反馈信号并且操作性地控制所述充气调节阀(14)，所述真空调节阀(20)和所述排气阀(16)的致动。
8.如权利要求7所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述控制电路装置(24)的转换器(612)设置在所述主体(12)的所述反馈通道(336)中以将来自所述至少一个出口(54)的反馈压力转换成反馈信号。
9.如权利要求8所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述控制电路装置(24)的转换器(612)在所述电路板(610)上与所述比例-积分-微分反馈电路(622)电连接，所述转换器(612)适于向所述比例-积分-微分反馈电路(622)提供反馈信号，所述比例-积分-微分反馈电路(622)适于产生一个提供给所述调节驱动电路(624)的复合反馈信号。
10.如权利要求7所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述调节驱动电路(624)包括充气调节阀驱动电路(684)、真空调节阀驱动电路(686)、和排气阀驱动电路(690)，通过控制所述充气调节阀致动器(62)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)来响应所述指令输入信号，并且还在所需输出压力给定值附近调节所述充气调节阀致动器(62)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)以响应来自所述比例-积分-微分反馈电路(622)的所述复合反馈信号，由此提供在所需输出压力给定值附近输出压力的调节，所述驱动电路适于操作性地产生所要求的工作电压以产生一个所需输出压力给定值。
11.如权利要求10所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述压力/真空/排气选择电路(626)包括充气调节阀控制电路(634)、真空调节阀控制电路(640)、和排气阀控制电路(636)，所述压力/真空/排气选择电路(626)适于响应接收到的指令信号选择性地向所述充气调节阀驱动电路(684)、所述真空调节阀驱动电路(686)、或所述排气阀驱动电路(690)提供延迟电压以便逐个地致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)以使作为安全防范在指令选择的阀操作过程阻止未被选择的阀操作。
12.一种比例气压调节器装置(10)，所述装置包括：
一个主体(12)；
一个支撑在所述主体(12)上的充气调节阀(14)；
一个支撑在所述主体(12)上的真空调节阀(20)；
一个支撑在所述主体(12)上的排气阀(16)；和
一个与所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、和所述排气阀(16)电连接的控制电路装置(24)，所述控制电路装置(24)适于接收指令信号和响应该指令信号致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)，所述控制电路装置(24)还适于接收反馈信号和响应反馈信号通过所述充气调节阀(14)调节正的气压值，通过所述真空调节阀(20)调节负的气压值。
13.如权利要求12所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、和所述排气阀(16)每一个包括一个单独的致动器(62，462，162)，每一个所述单独的致动器具有一个螺线管(78，478，178)和一个复位弹簧(130，530，230)并且响应被所述控制电路通电的所述螺线管可操作的选择地移动它们各自的阀从第一位置到第二位置，每一个所述单独的致动器还响应被断电的螺线管通过复位弹簧的作用可操作的移动它们各自的阀从第二位置回到第一位置。
14.如权利要求12所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述控制电路装置(24)包括一个电路板(610)和一个压力转换器(612)，所述转换器(612)向所述控制电路板(610)操作地提供一个反馈压力信号，所述电路板(610)还包括调节驱动电路(624)，压力/真空/排气选择电路(626)，指令信号滤波电路(628)，和适于接收和处理反馈压力信号成为一个复合反馈信号的比例-积分-微分反馈电路(622)。
15.如权利要求14所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述调节驱动电路(624)包括充气调节阀驱动电路(684)，真空调节阀驱动电路(686)，和排气阀驱动电路(690)，通过控制所述充气调节阀致动器(68)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)来响应所述指令输入信号，并且还在所需输出压力给定值附近调节所述充气调节阀致动器(62)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)以响应来自所述比例-积分-微分反馈电路(622)的所述复合反馈信号，由此提供在所需输出压力给定值附近输出压力的调节，所述驱动电路适于操作性地产生所要求的工作电压以产生一个所需输出压力给定值。
16.如权利要求15所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述压力/真空/排气选择电路(626)包括充气调节阀控制电路(634)、真空调节阀控制电路(640)、和排气阀控制电路(636)，所述压力/真空/排气选择电路(626)适于响应接收到的指令信号选择性地向所述充气调节阀驱动电路(684)、所述真空调节阀驱动电路(686)、或所述排气阀驱动电路(690)提供延迟电压以便逐个地致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)由此作为安全防范在指令选择的阀操作过程阻止未被选择的阀操作。
17.一种比例气压调节器装置(10)，包括：
一个主体(12)；
一个支撑在所述主体(12)上的充气调节阀(14)；
一个支撑在所述主体(12)上的真空调节阀(20)；
一个支撑在所述主体(12)上的排气阀(16)；和
一个与所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、和所述排气阀(16)电连接的电子控制电路(24)，并且适于接收指令信号和致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)，且还适于接收反馈信号和成比例地调节由指令信号确定的输出压力值。
18.如权利要求17所述的比例气压调节器装置(10)的电子控制电路，其中所述电子控制电路(24)还包括一个比例-积分-微分反馈电路(622)、调节驱动电路(624)、压力/真空/排气选择电路(626)、和指令信号滤波电路(628)，所述比例-积分-微分反馈电路(622)适于产生一个提供给所述调节驱动电路(624)的复合反馈信号。
19.如权利要求18所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述调节驱动电路(624)包括充气调节阀驱动电路(684)、真空调节阀驱动电路(686)、和排气阀驱动电路(690)，通过控制所述充气调节阀致动器(62)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)来响应所述指令输入信号，并且还在所需输出压力给定值附近调节所述充气调节阀致动器(62)、所述真空调节阀致动器(462)、或所述排气阀致动器(162)以响应来自所述比例-积分-微分反馈电路(622)的所述复合反馈信号，由此提供在所需输出压力给定值附近输出压力的调节，所述驱动电路适于操作性地产生所要求的工作电压以产生一个所需输出压力给定值。
20.如权利要求19所述的比例气压调节器装置(10)，其中所述压力/真空/排气选择电路(626)包括充气调节阀控制电路(634)、真空调节阀控制电路(640)、和排气阀驱动电路(636)，所述压力/真空/排气选择电路(626)适于响应接收到的指令信号选择性地向所述充气调节阀驱动电路(684)、所述真空调节阀驱动电路(686)、或所述排气阀驱动电路(690)提供延迟电压以便逐个地致动所述充气调节阀(14)、所述真空调节阀(20)、或所述排气阀(16)以使作为安全防范在指令选择的阀操作过程阻止未被选择的阀操作。
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