JP4808735B2 - 選択的に変更可能なオリフィスを有する空気圧式装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に圧力変換器の如き空気圧式装置に関するものであり、さらに詳細には選択された空気圧出力信号を提供するために選択的に変更可能なオリフィス組立体を有している空気圧式装置に関するものである。

電気−空気圧変換器の如き空気圧式装置では、電気信号をそれに比例する空気圧流（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ）と呼ばれる空気圧出力信号に変換することが必要である。このような装置は、通常、「電流−圧力」変換器と呼ばれている。このような装置では、加圧された供給空気を空気流入口に供給し、この供給空気を、装置内において所望の空気圧流に変換しなければならない。

以上に加えて、電気−空気圧変換器は、変換器の出力部において、空気圧流をどれくらい迅速に増加および／または減少させることができるかを決定する動的特性を有している。これは、電気−空気圧変換器の動的性能と一般に呼ばれている。通常、電気−空気圧変換器は、空気圧回路内において固定された絞りを用いており、この絞りは、変換器内において単一の動的特性または固定された動的性能を形成している。

したがって、電気−空気圧変換器からの空気圧出力をさらに制御および選択するニーズが依然として存在している。

本発明の一つの態様によれば、選択的に変更可能な空気圧出力を有している空気圧式装置は、加圧空気の供給源に接続されるように構成されている流入口と流出口とを有している空気チャンバを備えている。これらの流入口および流出口は流路に沿って連通している。オリフィス板が、流入口と流出口との間の流路内に配置され、第一のサイズを有する第一の一次オリフィスと、第二のサイズを有する第二の一次オリフィスとを備えている。セレクタ板が、このオリフィス板に隣接して配置され、制御オリフィスを備えている。セレクタ板およびオリフィス板は、制御オリフィスが第一の一次オリフィスと一直線上に並ぶことにより第一の一次オリフィスおよび制御オリフィスを通る流れを可能とするとともに第二の一次オリフィスを通る流れを遮断する第一の位置と、制御オリフィスが第二の一次オリフィスと一直線上に並ぶことにより第二の一次オリフィスおよび制御オリフィスを通る流れを可能とするとともに第一の一次オリフィスを通る流れを遮断する第二の位置との間を、相互に移動可能となっている。

さらに好ましい実施形態によれば、オリフィス板およびセレクタ板が同心上に並べられる円盤から構成され、シールまたはシール板が、オリフィス板とセレクタ板との間に形成されてもよいしまたは他の方法で配置されてもよい。また、セレクタ板の制御オリフィスと一直線上に並ぶ貫通孔を有していてもよい。オリフィス板およびセレクタ板は、着脱可能な締結部材により取り付けられることが好ましい。

空気チャンバは、着脱可能なカバーを有したアクセスポートを備えており、オリフィス板およびセレクタ板は、アクセスポートを通じて着脱可能となっている。適切なシールを提供するため、Ｏ−リングがチャンバ内に提供されている。フィルタが流路内に配置されうる。このフィルタは、セレクタ板およびオリフィス板のうちの少なくとも１つと当接するようなサイズに形成されている。Ｏ−リングは、フィルタおよび／またはオリフィス組立体を適切な位置に維持するのを支援するようなサイズに形成されうる。

さらに、セレクタ板、オリフィス板およびシール板の各々は搭載用の開口部を有しており、これらの搭載用の開口部は軸に沿って一直線上に並べられてもよい。締結部材は、オリフィス板およびセレクタ板を作用可能にかつ着脱可能に接続しうる。この締結部材は、第一の位置と第二の位置との間でのオリフィス板およびセレクタ板の移動を可能とするように構成されている。

本発明の他の態様によると、選択的に変更可能な空気圧出力を有している空気圧式装置は、加圧空気の供給源に接続されるように構成されている流入口と流出口とを備えている。これらの流入口および流出口は流路に沿って連通している。変更可能なオリフィス板が、これらの流入口と流出口との間の流路内に配置されている。この変更可能なオリフィス板は、複数の異なるサイズの一次オリフィスを有している。 セレクタ板が 変更可能なオリフィス板に作用可能に関連づけされ、また、二次オリフィスを有している。セレクタ板および変更可能なオリフィス板は、複数の位置の間を相互に移動可能となっており、一次オリフィスは、セレクタ板の二次オリフィスを一次オリフィスのうちのいずれか一つと選択的に一直線上に並べられることを可能とするように、変更可能なオリフィス板上に配置されている。

本発明のさらに他の態様によると、選択的に変更可能な空気圧出力を有している空気圧式装置は、空気供給源に接続可能な流入口と流路内に配置された流出口とを備えており、この流路内に、複数の異なるサイズの一次オリフィスを有した制御組立体が配置されている。制御組立体は、二次オリフィスを有したセレクタを備えている。このセレクタは、一次オリフィスに対して複数の位置の間で移動可能となっている。これらの一次オリフィスおよび二次オリフィスは、二次オリフィスを一次オリフィスのうちの選択された一つと連通させることを可能とするように相互に移動可能となっている。さらに、制御組立体は、二次オリフィスが一次オリフィスのうちの選択された一つと一直線上に並べられたとき、その他の一次オリフィスを遮断するようになっている。

ここで図面を参照すると、図１には、圧力変換器の形態を有しうる空気圧式装置１０が示されている。圧力変換器１０は、図１に概略的に示されている適切な空気供給源１２に接続されている。典型的には、このような圧力変換器１０は、たとえば通常２０ｐｓｉｇの範囲で空気供給源１２により供給される入力空気圧信号を所望の出力空気圧流へ変換するようになっている。

ここで、図６〜図７を参照すると、圧力変換器１０は、円筒状のチャンバ１６を有した本体１４を備えており、この円筒状のチャンバ１６は、おおむね流入口孔２０と流出口孔２２との間に延びている流路１８内に配置されている。流入口孔２０は空気供給源１２と連通している。本発明の教示に従って組み立てられた選択的に変更可能なオリフィス組立が、図示され、符号２４により全体的に表されている。図５〜図８に示されているように、オリフィス組立体２４は、円筒状のチャンバ１６の内側に挿入されるようなサイズに形成されている。

ここで、図２を参照すると、オリフィス板２８と、セレクタ板３０と、シール３２とを備えているオリフィス組立体２４が図示されている。オリフィス板２８は、複数の貫通孔または一次オリフィス２８ａ〜２８ｈを有している。オリフィス板２８は、所望ならば、さらに多い数のまたはさらに少ない数の一次オリフィスを有してもよい。また、オリフィス板２８は、適切なネジ山３６が設けられた取付け用の中央開口部３４をさらに有している。セレクタ板３０は、制御オリフィス３８と、隆起したフランジ４１により取り囲まれている取付け用の中央開口部４０とを有している。シール３２は、オリフィス４２と、取付け用の中央開口部４４とを有している。

オリフィス板２８、セレクタ板３０およびシール３２の各々はおおむね円盤状であることが好ましい。取付け用の開口部３４、４０および４４は、適切な締結部材４６および任意選択的なワッシャ４８を用いてこれらの開口部を相互に（図３および図４に示されているように）接続しうるように、これらの開口部を軸に沿って一直線上に並べるように設けられている。いうまでもなく、図３および図４に示されているように組み立てられると、締結部材４６は、オリフィス板２８上のネジ山３６と係合するようになっている。

また、いうまでもなく、オリフィス組立体２４を図示されているように位置決めしたとき、制御オリフィス３８、オリフィス４２、および、一次オリフィス２８ａ〜２８ｈのうちの選択された１つが、単一の軸Ａに沿って一直線上に並べられるようになっていてもよい。図示されている具体例では、セレクタ板３０上の制御オリフィス３８の軸Ａ１が、シール３２上のオリフィス４２の軸Ａ２、および、オリフィス板２８の一次オリフィス２８ａの軸Ａ３と一直線上に並べられている。いうまでもなく、オリフィス組立体２４は、一次オリフィス２８ｂ〜２８ｈのうちの他の１つが制御オリフィス３８およびオリフィス４２と一直線上に並べられるように、組み立てられてもよい。

開示されている実施例では、明らかなように、オリフィス板２８、セレクタ板３０およびシール３２がすべて同心上に並べられる円盤の形態をとっている。他の適切な形状が選択されてもよいし、また、オリフィス板２８、セレクタ板３０およびシール３２が各々互いに異なる形状であってもよい。さらに、明らかなように、シール３２がゴムの如き弾性材料から形成されることが好ましい。他の材料が適切であることが判明する場合もある。

ここで、図５〜図８を参照すると、円筒状のチャンバ１６は、内側端部１６ａ（図５では不明瞭になっている）と、外側端部１６ｂとを有している。円筒状のチャンバ１６は、当該円筒状のチャンバ１６の外側端部１６ｂが、着脱可能なカバー４９により覆われうるアクセスポート４７を形成するように、本体１４内に配置されている。 着脱可能なカバー４９は適切な締結部材により取り付けられてもよい。

円筒状のチャンバ１６は、一対のＯ−リング５０、５２および空気フィルタ５４を収納するようなサイズに形成されている。空気フィルタ５４は、円筒状であることが好ましく、また、おおむね円筒状の内孔５６を有している。さらに好ましいことには、図６〜図８に示されているように、空気フィルタ５４は、円筒状のチャンバ１６の直径Ｄ２よりもわずかに小さい寸法の外径Ｄ１を有している。直径Ｄ１と直径Ｄ２との間の差により、環状のギャップ５８が、空気フィルタ５４の外面６０と円筒状のチャンバ１６の内面６２との間に形成されるようになっている。

着脱可能なカバー４９は、外側のＯ−リング５２に当接するようなサイズに形成されたおおむね円状の台座６４を有している。内側のＯ−リング５０は、円筒状のチャンバ１６の内側端部１６ａに隣接して配置されるようなサイズに形成されている。図示されているように組み立てられたとき、オリフィス組立体２４は内側のＯ−リング５０に当接し、空気フィルタ５４はオリフィス組立体２４に当接する。次いで、空気フィルタ５４がＯ−リング５２により当接される。このように、これらの構成部品がカバー板４９により適所に保持されるようになっている。内側のＯ−リング５０は、流出口孔２２のまわりの領域をシールし、Ｏ−リング５２は、カバー板４９のまわりの領域をシールしている。

したがって、流路１８に沿って流れる空気は、円筒状のチャンバ１６内に通常収容されるようになっており、流入口孔２０から流入し、ギャップ５８、フィルタ５４、オリフィス組立体２４を通る流路１８に沿って流れ、オリフィス組立体２４、チャンバ１６の端部１６ａおよびＯ−リング５０により境界が形成されている空間６６の中へと流入し、流出口孔２２をから円筒状のチャンバ１６の外へ流出するようになっている。

使用においては、オリフィス組立体２４は、制御オリフィス３８（および、シール３２内の隣接するオリフィス４２）が、一次オリフィス２８ａ〜２８ｈのうちの選択された一つ（すなわち、一次オリフィス２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ、２８ｈのうちのいずれか一つを選択）と一直線上に並べられるように、組み立てられてもよい。図示されている実施例では、このことは、たとえば図３および図４の同心上に並べられた構成のオリフィス組立体２４を分解し、選択された一次オリフィス２８ａ〜２８ｈを制御オリフィスと一直線上に並べた状態で再組立てすることにより、容易に達成される。 いうまでもなく、開示されている実施例の円盤状または板状の構成のため、その他の一次オリフィスは、セレクタ板および／またはシール３２のその他の部分により塞がれることになる。シール３２は、円盤状のシールまたはガスケットの形態をとる必要はない。それに代えて、シールは分割されたリングの形態をとってもよいし、または、セレクタ板３０およびオリフィス板２８の対向面が、別個の構成部材無しにシールを形成するように構成されてもよい。

図８に示されているように、空気圧式装置１０は、従来の構成でありうる電流−圧力変換器６８を備えている。電流−圧力変換器６８は、電気的入力７０と、流出口孔２２と連通する空気圧出力７２とを備えている。開示されている実施例にかかるオリフィス組立体２４は、空気圧出力７２に対するさらに優れた制御を可能とする。

さらに、開示されている実施例によれば、空気圧式装置１０および上記のオリフィス組立体２４の組み合わせにより、さもなければ流路の幾何学形状が固定された（すなわち、流出口孔２２のサイズが固定されたままの）状態で動作する電気−空気圧組立体の利得と位相との間の整合性のある動的特性または動的関係を生成することが可能となる。開示されている実施例によれば、空気圧式装置１０の変数の調節は、電流−圧力変換器からの空気圧流７２の制御を可能とすることにより達成されうる。このことは、上記の用途において性能を最適化することを可能としうる。開示されている実施例によれば、このことは、装置の動的応答を変更するために一組の不連続な流路オリフィスを提供することにより達成される。

以上の記載から、当業者にとって、本発明に対するさらなる複数の変形および他の実施形態が明らかとなる。本明細書は、例示のみを意図するものであるとともに、本発明を実施するための最良の形態を教示することを目的とするものとして理解されるべきである。構成および方法の詳細を、本発明の精神から逸脱することなく著しく変更してもよく、また、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての変更を独占的に使用することが担保されるものとする。

本発明の教示に従って組み立てられた選択的に変更可能なオリフィス組立体を組み入れた空気圧式装置を示す斜視図である。 選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す拡大分解斜視図である。 選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す拡大斜視図である。 選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す他の拡大斜視図である。 空気圧式装置の円筒状のチャンバに隣接して示されている選択的に変更可能なオリフィス組立体の拡大斜視図である。 図１の空気圧式装置の部分断面を示すとともに、円筒状のチャンバに配置された選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す拡大部分斜視図である。 円筒状のチャンバに配置された選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す拡大断面図である。 空気圧式装置内に配置された選択的に変更可能なオリフィス組立体を示す切り欠き斜視図である。

Claims (15)

1. 選択的に変更可能な空気圧出力を有している空気圧式装置であって、
   加圧空気の供給源に接続されるように構成された流入口、および流出口を有し、前記流入口および前記流出口が流路に沿って連通している空気チャンバと、
   前記流入口と前記流出口との間の前記流路内に配置され、第一のサイズを有した第一の一次オリフィスおよび第二のサイズを有した第二の一次オリフィスを具備しているオリフィス板と、
   前記オリフィス板に隣接して配置され、制御オリフィスを有しているセレクタ板とを備えており、
   前記制御オリフィスが前記第一の一次オリフィスと一直線上に並ぶことにより前記第一の一次オリフィスおよび前記制御オリフィスを通る流れを可能とするとともに前記第二の一次オリフィスを通る流れを遮断する第一の位置と、前記制御オリフィスが前記第二の一次オリフィスと一直線上に並ぶことにより前記第二の一次オリフィスおよび前記制御オリフィスを通る流れを可能とするとともに前記第一の一次オリフィスを通る流れを遮断する第二の位置との間を、前記セレクタ板および前記オリフィス板が相互に移動可能なように構成されてなり、
   セレクタ板とオリフィス板との間に配備され、前記制御オリフィスと一直線上にあることを維持する貫通孔を有するシール板を備え、オリフィス板、セレクタ板、及びシール板は同心上に並べられる円盤から構成され、
   各オリフィス板、シール板、及びセレクタ板は、軸方向に並んだ取付け用の開口を共通して有する、装置。
2. 前記オリフィス板および前記セレクタ板が着脱可能な締結部材により取り付けられてなる、請求項１に記載の装置。
3. 前記空気チャンバが、着脱可能なカバーを有したアクセスポートを備えており、前記オリフィス板および前記セレクタ板が前記アクセスポートを通じて着脱可能となっている、請求項２に記載の装置。
4. 前記セレクタ板および前記オリフィス板のうちの少なくとも１つと当接するようなサイズに形成され、前記流路内に配置されているフィルタを備えてなる、請求項３に記載の装置
5. 前記オリフィス板および前記セレクタ板を作用可能に接続し、軸方向に並んだ取付け用の共通の開口を通って延びる締結部材を備えており、該締結部材が、前記第一の位置と前記第二の位置との間で、前記オリフィス板および前記セレクタ板の移動を可能とするように構成されてなる、請求項１に記載の装置。
6. 選択的に変更可能な空気圧出力を有している空気圧式装置であって、
   加圧空気の供給源に接続されるように構成された流入口と、
   流路に沿って前記流入口と連通している流出口と、
   前記流入口と前記流出口との間の前記流路内に配置され、複数の異なるサイズの一次オリフィスを有している可変のオリフィス板と、
   前記可変のオリフィス板に作用可能に連繋し、１つの二次オリフィスと取付けオリフィスだけを有したセレクタ板とを備えており、
   セレクタ板と可変のオリフィス板は、両板を通って延び少なくとも１つの板内のネジに係合する締結部材によって互いに連結され、セレクタ板はオリフィス板と同心であり、
   前記セレクタ板および前記可変のオリフィス板が複数位置の間を相互に移動可能となっており、前記一次オリフィスが、前記セレクタ板の前記二次オリフィスを前記一次オリフィスのうちのいずれか一つと選択的に同軸上で一直線上に並べることを可能とするとともにその他の前記一次オリフィスを遮断するように、前記可変のオリフィス板上に配置されてなる、装置。
7. 前記オリフィス板および前記セレクタ板が、同心上に並べられる円盤から構成されてなる、請求項６に記載の空気圧式装置。
8. 前記オリフィス板と前記セレクタ板との間に配置されるシール板を備えてなる、請求項７に記載の空気圧式装置。
9. 前記制御オリフィス近傍の漏洩を制御するために、前記制御オリフィスに隣接して設けられるシールを備えてなる、請求項８に記載の空気圧式装置。
10. 前記円盤の軸を中心として円を描くように、前記一次オリフィスが配置されてなる、請求項９に記載の空気圧式装置。
11. 前記空気圧式装置が、前記流路内に配置される円筒状のチャンバを有するハウジングを備えており、前記円盤は前記円筒状のチャンバ内に挿入されるようなサイズに形成されており、前記チャンバ内に挿入されるようなサイズに形成されるとともに、前記円盤のうちの少なくとも１つに当接するように構成されたフィルタをさらに備えてなる、請求項１０に記載の空気圧式装置。
12. 前記オリフィス板および前記セレクタ板を作用可能に接続する締結部材を備えており、該締結部材が、前記オリフィス板および前記セレクタ板を前記第一の位置と前記第二の位置の間で移動させることを可能とするように構成されてなる、請求項６に記載の装置
13. 着脱可能なカバーを備えたアクセスポートを有し、前記流路に設けられている空気チャンバを備えており、前記オリフィス板および前記セレクタ板が前記アクセスポートを通じて着脱可能となっている、請求項６に記載の装置。
14. 前記アクセスポートから前記空気チャンバの中へ挿入されるようなサイズに形成されている円筒状のフィルタを備えており、該フィルタが、前記オリフィス板および前記セレクタ板のうちの少なくとも１つが前記空気チャンバの端部との当接を維持するようなサイズにさらに形成されてなる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記セレクタ板と前記オリフィス板との間に配置され、前記制御オリフィスとの一直線上の並びを維持している貫通孔を有しているシールを備えており、前記オリフィス板、前記セレクタ板および前記シール板が、軸に沿って同心上に並べられている円盤から構成されてなる、請求項６に記載の装置。

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