JP5816090B2 - 回転供給継手および製品移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転供給継手に関し、詳細には、回転タイミング弁およびそうした回転供給継手を含む製品移動装置に関する。

回転タイミング弁では、２つの表面が設けられ、互いに相対的に回転する。各表面は開口を備える。回転タイミング弁は、表面が互いに相対的に回転すると、一方の表面の開口が他方の表面の開口と周期的に整列されるように構成される。整列の間、流体は一方の開口から他方に、すなわち一方の面から他方に流れることができるが、開口が整列されないときはそうした流体流れが阻止され得る。したがって、相対回転の速度および開口の構成は、開口間に所望のタイミングの流れをもたらすように選ばれ得る。一般に、開口は、一方の表面の開口が他方の表面の開口と常に整列されるように構成され得る。したがって、回転供給継手は、一方が他方に対して回転する間、一方の表面に連結される構成部品と他方の表面に連結される構成部品の間に流体流れのための接続をもたらすことができる。

一般に、２つの形態の回転タイミング弁が既知である。第１の形態は、２つの表面が円筒形の形状であり、一方が他方に入れ子式にされる、円筒形回転タイミング弁である。しかし、円筒形回転タイミング弁は、整合する２つの円筒形表面の非常に精確な制御を必要とするので、製造が難しく、したがって高価である。さらに、これらは、使用時に表面の整合の維持が必要であり、それは例えば構成部品の膨張により困難であり得るので、維持費が高くつく。

回転タイミング弁の第２の形態は、表面が平らであり、表面に垂直な軸まわりに一方が他方に対して回転する、平面回転タイミング弁である。平らな表面は形成がより容易であるので、そうした回転タイミング弁は形成がより容易である。しかし、回転タイミング弁によって切り替えられる流体の漏れを防止するために、２つの表面は、接触しないが非常に接近することが絶対必要である。したがって、摩擦が問題となる恐れがあり、その結果、例えば高い摩耗率、摩擦熱の発生、表面の相対回転を駆動するより大きな電動機を必要とし得るより高い電力消費、より高価な材料の使用および／または寿命が限られることになる。

上述のものと同様の問題は、さらに一般的には、回転供給継手に当てはまると理解されよう。
場合によっては、回転供給継手によって供給されるまたは回転タイミング弁によって切り替えられる流体が具体的に液体であるとき、その液体は潤滑剤として働くことができる。しかし、これが常に適切であるわけではなく、他の状況では、供給または切り替えられる流体は液体でなくてもよい。例えば、減圧源（ｕｎｄｅｒ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｏｕｒｃｅ）の供給である例えば真空ポンプとの接続の実現に回転供給継手（または切り替えに回転タイミング弁）を使用できることが望ましいことがある。しかし、減圧源の供給に回転供給継手（または切り替えに回転タイミング弁）を使用すると、結果的に２つの表面を合わせようとする追加の力が生じ、上述の摩擦の問題が悪化することになる。

したがって、本発明の目的は、上述の難点のいくつかを少なくとも部分的に克服する回転供給継手を提供することである。

本発明によれば、１つまたは複数の出口と１つまたは複数の入口との間に流体流れのための接続をもたらすように構成される、１つまたは複数の出口および１つまたは複数の入口を有する回転供給継手であって、
第１の表面および第２の表面を含み、第１の表面および第２の表面が、互いに相対的に回転し、第１の表面および第２の表面の相対回転の間実質的に一定の分離が第１の表面と第２の表面との間で維持され得るように対応する形状を有するように構成され、
前記１つまたは複数の入口のそれぞれが、流体流れのために第１の表面の少なくとも１つの開口に接続され、
前記１つまたは複数の出口のそれぞれが、流体流れのために第２の表面の少なくとも１つの開口に接続され、
第１の表面および第２の表面が互いに相対的に回転するとき、第１の表面の少なくとも１つの開口が第２の表面の少なくとも１つの開口と少なくとも周期的に少なくとも部分的に整列され、それによって一方から他方への流体の流れが可能になり、
第１の表面と第２の表面の間に設けられ、第１の表面と第２の表面の間に軸受力をもたらすように構成される、気体軸受を特徴とする、
回転供給継手が提供される。

第１の表面と第２の表面の間に気体軸受を設けることによって、表面間の制御された分離を可能にすることができる。したがって、必要な回転供給継手の動作のときの、切り替えられる流体のいかなる漏れも十分に小さくなるように、分離は十分に小さくてよい。同時に、小さい分離を設けることによって、２つの表面の相対運動により生じる摩擦の問題を大幅に低減することができる。構成によっては、気体軸受が、実際には、２つの表面の間に分離をもたらさないことがあると理解されよう。しかし、第１の表面と第２の表面の間に軸受力をもたらすことによって、それらの間の接触力が低減され、それによって、それに対応して２つの表面の間に働く摩擦力も低減され得るようになる。さらに、気体軸受は、たとえ２つの表面の間に完全な分離をもたらさなくても、２つの表面の間の空間に十分な気体をもたらすことができ、その気体が２つの表面の間の潤滑剤として機能して摩擦を低減する。

回転供給継手は、第１の表面および第２の表面の開口の適切な構成ならびに入口および出口へのそれらの接続によって、流体流れのために１つまたは複数の入口と１つまたは複数の出口の間に必要なサイクルの接続をもたらす回転タイミング弁として使用可能である。

さらに、気体軸受の使用は、本質的に、安定した分離をもたらすので、特に有益であり得る。具体的には、２つの表面の間の分離が何らかの理由で減少した場合、気体軸受の軸受力が増大し、すなわち所望レベルまで戻すように２つの表面の間に分離傾向をもたらす。同様に、２つの表面の間の分離が増大した場合、軸受力が減少し、その結果、表面が互いにより接近する傾向になる。したがって、たとえ２つの表面に作用する他の力の変動があっても、２つの表面の間の分離は安定したままになる。

本発明の回転供給継手は、具体的には、減圧源の供給、すなわち、回転供給継手が動作する周囲環境よりもより低い圧力の気体を有する例えば真空ポンプであるシステムの供給に使用され得る。

この場合、減圧源を入口の少なくとも１つに接続することによって、２つの表面にそれらを合わせるように作用する力が生じることになる。減圧源の気体の圧力と回転供給継手を取り巻く周囲の気体圧力との間の圧力差が大きいほど、２つの表面の間に結果として生じる力も大きくなる。同様に、減圧が作用する有効面積が大きいほど、表面に作用する力も大きくなる。有効面積は、減圧源に接続される第１の表面の開口の投影面積に対応することができる。しかし、第１の表面および第２の表面が互いに非常に近づくことができるので、圧力が第１の表面の開口に隣接する減圧源のレベルから開口からある距離に離れたところにおける周囲レベルまで増大する圧力勾配が確立され得る。したがって、有効面積は、面積全体の圧力が減圧源の圧力であった場合同等の力をもたらす面積である。第１の表面と第２の表面の間の分離が減少すると、圧力勾配が変化し、有効面積が増大し、したがって軸受力が増大することに留意されたい。

どんな場合でも、気体軸受の適切な制御によって、気体軸受によりもたらされる軸受力は、分離を維持するために、減圧源に接続される結果として生じる表面を合わせようとする力を補償することができる。一般に、気体軸受は、表面に加えられ得る任意の他の力を含む、表面にそれらを合わせるように作用する正味の力の釣り合いを保つように構成され得ると理解されよう。

特定の構成では、回転供給継手はマウントを含むことができる。マウントは、回転供給継手の要素を支持し、回転供給継手が使用されるべきシステム内の他の構成部品に回転供給継手が取り付けられ得るようにする。この場合、第１の表面は、回転しないようにマウントによって支持され、任意の流体源と１つまたは複数の入口との好都合な接続が可能になる。第２の表面は、マウントに対して、したがって回転の軸まわりに第１の表面に対しても回転できるようにマウント上で支持され得る。例えば、第２の表面は、回転軸受上に取り付けられ得る。したがって、例えば回転タイミング弁の入口と出口の間に必要な切り替えをもたらすように、第１の表面と第２の表面の必要な相対回転が行われ得る。

第２の表面の一方または両方は、第２の表面の回転軸に平行な直線方向に動くことができるようにマウント上で支持され、それによって第１の表面と第２の表面の分離の調節が可能にされ得るようになる。一構成では、第２の表面は、その回転軸に平行な方向に動かないようにマウント上で支持され、それによって第２の表面についての軸受構成の複雑性が低減され得るようになる。その場合、第１の表面は、第２の表面の回転軸に平行な直線方向に動くことができるがマウントに対して任意の他の方向に動かないように、マウント上で支持されると理解されよう。どんな場合でも、第２の表面の回転軸に平行な直線方向における必要な運動範囲は比較的小さくてよいと理解されよう。というのも、それは、気体軸受が、表面に加えられる外力の変動の影響を受けても２つの表面の間の安定した分離を維持できるようにするのに必要な運動範囲しかもたらさなくてよいからである。

気体軸受は、１つまたは複数の気体軸受開口から形成され得る。１つまたは複数の気体軸受開口は、第１の表面および第２の表面の一方また両方に設けられ、回転供給継手が動作する環境の周囲圧力よりも高い圧力の気体を供給する気体供給源に接続される。

したがって、連続気体流れは、気体軸受開口からもたらされ、必要な軸受力をもたらす。回転供給継手の要件によっては、気体供給源は、回転供給継手まわりから空気を吸い込みそれを圧縮する圧縮機であってよい。あるいは、例えば、リザーバから特定の気体または混合気体を供給してもよい。前者の構成は、より簡単で費用が少なくて済む。しかし、例えば、後者の構成は、例えば回転供給継手によって供給される流体と反応しない不活性気体を供給することが必要とされ得る。

特定の構成では、気体軸受は、多数の気体軸受開口を有することができ、気体軸受開口の少なくとも２つへの気体の供給は、その気体の圧力が独立して制御可能なようにされ得る。そのような構成は、２つの表面の分離の改善された制御を可能にすることができる。

例えば、そのような構成は、異なる軸受力が、表面の異なる領域において２つの表面の間にもたらされ得るようにする。これは、表面に作用する外力が領域によって異なり得るので、有益であり得る。そうした状況は、例えば、表面の一領域における開口が、他の領域のものとは異なる圧力を有する流体源に接続される、および／または表面の一領域における開口の寸法が他の領域のものとは異なる場合に起こり得る。

別法としてまたはそれに加えて、例えば表面の広さの制限により気体軸受開口が異なる寸法を有する場合、２つの異なる気体軸受開口から排出される気体の圧力を制御するのが望ましいことがある。

２つ以上の気体軸受開口についての独立した圧力制御は、例えば、気体軸受開口を別個の気体供給源に接続することによって、および／または気体軸受開口への流れラインに別個の制御可能弁を設けることによって実現され得る。

気体軸受開口のそれぞれは、例えば、たとえ気体軸受開口が同じ圧力で動作するように構成される場合でも、それぞれの気体流れ絞りに接続され得る。各気体軸受開口に、圧力に従って気体軸受からの気体流れを制限する別個の気体流れ絞りを設けることによって、２つの表面の間の分離の安定性を向上させることができる。具体的には、そうした構成では、気体軸受開口のうちの１つの位置における２つの表面の間の分離の変化は、他の気体軸受開口によってもたらされる軸受力に影響を及ぼし得ない。

第１の表面がマウントに対して回転しないようなそうしたマウントによって第１の表面が支持される上述のような構成では、１つまたは複数の気体軸受開口は、第１の表面だけに設けられ得る。そうした構成は、具体的には、気体軸受への気体の供給を容易にすることできる。

１つまたは複数の気体軸受開口は、第２の表面の回転軸を囲繞するリングに沿って設けられ得る。具体的には、１つまたは複数の気体軸受開口は、第２の表面の回転軸から等しい位置に設けられ得る。気体軸受開口の少なくとも１つは、第２の表面の回転軸を囲繞するリングの少なくとも一部に沿って第１の表面に形成される溝またはグルーブの形をなしてよい。例えば、気体軸受は、第２の表面の回転軸を完全に囲繞する環状の溝を含む気体軸受開口を含むことができる。気体軸受は、第２の表面の回転軸を囲繞するリングの孤上に形成される溝の形の１つまたは複数の気体軸受開口を含むことができる。しかし、やはりまた、気体軸受開口は任意の好都合な形状から形成され得ると理解されよう。

１つまたは複数の入口に接続される第１の表面の１つまたは複数の開口は、気体軸受開口について上述されたもののいずれかに対応する構成を有することができる。
しかし、回転供給継手の使用の間、出口に接続される第２の表面の開口の１つが気体軸受開口と整列されないようにするために、入口に接続される１つまたは複数の開口は、気体軸受開口の構成に使用されるものとは異なる１つまたは複数のリング上に設けられ得ると理解されよう。

特定の構成では、気体軸受開口は、第２の表面の回転軸を囲繞する第１のリング上に配置され得る。１つまたは複数の入口に接続される第１の表面の開口は、第２のリングまわりに配置され得る。そうした構成では、第１のリングは、第２の表面の回転軸および第２のリングからより遠い距離のところに配置され得る。そうした構成は、気体軸受を配置するためにより大きな空間をもたらすことができるので、有益であり得る。さらに、気体軸受開口を第２の表面の回転軸からより遠い距離のところに設けることによって、第１の表面に対する第２の表面の回転の安定性が増大され得る。

回転供給継手は、製品移動装置の一部として使用され得る。例えば、回転供給継手の少なくとも１つの入口は減圧源に接続され、少なくとも１つの出口は第２の表面に取り付けられる関連の製品ホルダに接続され得る。したがって、製品ホルダは、流体流れのために減圧源に少なくとも周期的に接続され得る。そうした構成は、減圧が製品の移動のために製品を製品ホルダに固定するのに使用され、それによって、例えば製品が第２の表面とともに回転され得るようにすることができるので、有益であり得る。これは、製造、試験および／または検査工程などの工程の一部からその工程の他の部分への製品の移動を可能にすることができる。別法としてまたはそれに加えて、製品の検査を容易にすることもできる。例えば、製品ホルダは、製品が両側から検査され得るように第２の表面に対してさらに回転するように構成され得る。

なお、本発明は、以下の態様に関しうるものである。
（態様１）１つまたは複数の出口と１つまたは複数の入口の間に流体流れのための接続をもたらすように構成される、１つまたは複数の出口（３１）と１つまたは複数の入口（２１）を有する回転供給継手であって、第１の表面および第２の表面（１１ａ、１２ａ）を含み、前記第１の表面および前記第２の表面が、互いに相対的に回転し、前記第１の表面および前記第２の表面の相対回転の間実質的に一定の分離が前記第１の表面と前記第２の表面の間で維持され得るように対応する形状を有するように構成され、 前記１つまたは複数の入口（２１）のそれぞれが、流体流れのために前記第１の表面（１１ａ）の少なくとも１つの開口（２３）に接続され、前記１つまたは複数の出口（３１）のそれぞれが、流体流れのために前記第２の表面（１２ａ）の少なくとも１つの開口（３３）に接続され、前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）が互いに相対的に回転するとき、前記第１の表面（１１ａ）の少なくとも１つの開口（２３）が前記第２の表面（１２ａ）の少なくとも１つの開口（３３）と少なくとも周期的に少なくとも部分的に整列され、それによって一方から他方への流体の流れが可能になり、前記第１と前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）の間に設けられ、前記第１の表面と前記第２の表面の間に軸受力をもたらすように構成される、気体軸受を特徴とする、回転供給継手。
（態様２）前記第１の表面および前記第２の表面の前記開口（２３、３３）が、前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）が互いに相対的に回転するとき、前記１つまたは複数の入口（２１）と前記１つまたは複数の出口（３１）の間に流体流れのための必要なデューティサイクルの接続がもたらされるように構成される、態様１に記載の回転供給継手。
（態様３）前記入口（２１）の少なくとも１つが減圧源に接続され得るように構成される、態様１に記載の回転供給継手。
（態様４）前記気体軸受が、前記２つの表面（１１ａ、１２ａ）の間に、前記入口（２１）の少なくとも１つが減圧源に接続されるときに生成される前記２つの表面（１１ａ、１２ａ）を互いに引き寄せるように前記表面に加えられる正味の力を補う力をもたらすように構成される、態様３に記載の回転供給継手。
（態様５）前記回転供給継手が、他の構成部品に取り付けられるとき前記回転供給継手を支持するように構成される取り付け構造（４０）を含み、前記第１の表面（１１ａ）が、前記取り付け構造に対して回転しないように前記取り付け構造（４０）に取り付けられ、前記第２の表面（１２ａ）が、前記取り付け構造に対して回転できかつ回転軸（１３）まわりに前記第１の表面に対して回転できるように前記取り付け構造（４０）に取り付けられる、態様１に記載の回転供給継手。
（態様６）前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）の少なくとも１つが、前記第１の表面と前記第２の表面の間の前記分離を調節するために、前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）に平行な直線方向に動くことができるように、前記取り付け構造（４０）に取り付けられる、態様５に記載の回転供給継手。
（態様７）前記気体軸受が、前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）の少なくとも１つにある１つまたは複数の気体軸受開口（１６）を含み、前記１つまたは複数の気体軸受開口（１６）が、前記気体軸受開口からの気体の軸受流れ（１８）をもたらすために、前記回転タイミング弁が使用される環境の周囲圧力よりも高い圧力の気体供給源（１７）に接続され得る、態様１に記載の回転供給継手。
（態様８）前記気体軸受が、複数の気体軸受開口（１６）を含み、気体が、前記気体軸受開口の少なくとも２つにそれぞれの気体圧力が独立して制御され得るように供給される、態様７に記載の回転供給継手。
（態様９）前記気体軸受が、各前記気体軸受開口（１６）がそれぞれの気体流れ絞り（６８）に連結されるように構成される、態様７に記載の回転供給継手。
（態様１０）前記１つまたは複数の気体軸受開口（１６）が、前記第１の表面（１１ａ）に設けられる、態様５および７に記載の回転供給継手。
（態様１１）前記１つまたは複数の気体軸受開口（１６）が、前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）を囲繞するリング（５２）に沿って設けられる、態様１０に記載の回転供給継手。
（態様１２）少なくとも１つの前記気体軸受開口（１６）が、前記リング（５２）の少なくとも一部に沿った溝の形に構成される、態様１１に記載の回転供給継手。
（態様１３）流体流れのために前記少なくとも１つの入口（２１）に接続される前記第１の表面（１１ａ）の前記少なくとも１つの開口が、前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）を囲繞する第２のリング（５１）に沿って設けられる、態様１１に記載の回転供給継手。
（態様１４）前記第２のリング（５１）が、前記１つまたは複数の気体軸受開口（１６）を備える前記第１のリング（５２）よりも前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）の近くに設けられる、態様１３に記載の回転供給継手。
（態様１５）態様３に記載の回転供給継手と、前記少なくとも１つの入口（２１）に接続される減圧源とを備える、製品移動装置であって、前記第２の表面（１２ａ）に取り付けられ、流体流れのために前記１つまたは複数の出口（３１）のうちの１つに接続される、少なくとも１つの製品ホルダ（４５）をさらに備え、前記回転供給継手が、前記製品ホルダ（４５）が流体流れのために前記減圧源に少なくとも周期的に接続されるように前記出口（３１）が流体流れのために前記少なくとも１つの入口（２１）に少なくとも周期的に接続されるように構成される、製品移動装置。
次に、添付の図面を参照して、限定されない例として本発明が説明される。

本発明による回転タイミング弁の全体的な構成を示す図である。 本発明による回転タイミング弁の特定の構成の一部を示す図である。 図２に示されるような回転タイミング弁をさらに詳細に示す図である。 図２、３に示される構成で使用される空気軸受についての可能な制御シス テムを示す図である。 図２、３に示される構成で使用される空気軸受についての可能な制御シス テムを示す図である。

本発明は、入口および出口が表面の関連する開口に接続され、少なくとも１つの入口が流体流れのために少なくとも１つの出口に周期的に接続されるように２つの対応する表面の開口が配置される、回転タイミング弁１０すなわち回転供給継手の文脈で、以下に説明される。しかし、表面の開口の適切な構成によって、第１の表面および第２の表面の相対回転にもかかわらず、少なくとも１つの入口が流体流れのために少なくとも１つの出口に周期的に接続される、一般的な回転供給継手が実現され得ると理解されよう。

図１は、本発明による回転タイミング弁１０の概略構成を示す。図示の構成では、回転タイミング弁１０は、第１の表面１１ａを含む第１のディスク１１、および第１の表面１１ａに隣接するように配置される第２の表面１２ａを含む第２のディスク１２を含む。第２のディスク１２は、軸１３まわりに、第１のディスク１１の位置に対して回転することができるように構成される。

第１のディスク１１は、流体の流れを可能にする通路２２によって第１の表面１１ａの１つまたは複数の開口２３に接続される１つまたは複数の入口２１を含む。それに対応して、第２のディスク１２は、第２の表面１２ａの１つまたは複数の開口３３からの流体流れを可能にする通路３２に接続される１つまたは複数の出口３１を含む。

第２のディスク１２が第１のディスク１１に対して回転すると、第１の表面１１ａの開口２３は第２の表面１２ａの開口３３と周期的に整列される。図１に示されるように、第２の表面１２ａの開口３３が第１の表面１１ａの開口２３と少なくとも部分的に整列されるとき、流体が入口２１と出口３１の間を流れることができる。

入口２１は、流体源２５に接続され得る。したがって、第２のディスク１２が第１のディスク１１に対して回転すると、流体が、流体源２５から入口２１に周期的に供給され、第１の表面１１ａの開口２３と第２の表面１２ａの開口３３の間を移動し、そこから出口３１まで移動する。しかし、流体源２５が真空ポンプのような減圧源である場合、流体は、反対方向、すなわち出口３１から入口２１に入り、そこから減圧源２５まで流れると理解されよう。

第１の表面１１ａの開口２３および第２の表面１２ａの開口３３までの適切な構成によって、入口２１と出口３１の間における必要なデューティサイクルの接続切り替えが行われ得る。

任意の数の入口２１および出口３１を設けることができ、それぞれが、異なる流体源に接続され得る、または例えば回転タイミング弁によって流体源に周期的に接続されるべき異なる空間に接続され得ると理解されたい。

同様に、任意の数の開口２３、３３を第１の表面１１ａおよび第２の表面１２ａに設けることができる。複数の開口２３、３３は、入口２１および出口３１のうちのどれか１つにそれぞれ接続され得る。やはりまた、回転タイミング弁１０のデューティサイクルは、出口３１が、デューティサイクルの一部の間流体流れのために入口２１のうちの１つに接続され、デューティサイクルの他の部分では流体流れのために入口２１のうちの他のものに接続されるように構成され得ると理解されたい。やはりまた、デューティサイクルの諸部分の間、入口２１および／または出口３１は、流体流れのために出口３１または入口２１にそれぞれ接続され得ないと理解されよう。

さらに、図１に示される回転タイミング弁１０は第１のディスク１１および第２のディスク１２を含むが、本発明にはディスクの使用は必要ないと理解されたい。したがって、代替形状の構成部品が、互いに隣接して配置され得る第１の表面１１ａおよび第２の表面１２ａをそれぞれ含むならば、使用可能である。

さらに、図１に示される表面１１ａ、１２ａは平面であるが、これは不可欠ではない。しかし、第１の表面１１ａおよび第２の表面１２ａは、対応する形状を有し、第２の表面１２ａが回転軸１３まわりに第１の表面１１ａに対して回転するとき２つの表面１１ａと１２ａの間の分離が一定のままであり得るように構成されなければならない。例えば、第１の表面および第２の表面は円錐形であってよく、その結果円錐形のタイミング弁となってもよい。それでもやはり、平らな表面は、正確な形成がより容易であるので好ましい。

図１に示されるように、分離は、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間で維持される。これは第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の摩擦を低減する。図１は概略図であり、図示の第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の間隙１５は一定の率で縮尺されていないと理解されよう。具体的には、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の間隙は、流体の漏れを最小限に抑えるために非常に小さくてよい。

図示のように、本発明の回転タイミング弁１０は、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の分離１５を維持する気体軸受を含む。気体軸受は、１つまたは複数の気体軸受開口１６を含む。気体軸受開口１６は、気体供給源１７によって気体が供給され、軸受力をもたらすガス流れ１８をもたらす。

以下にさらに論じるように、任意の数の気体軸受開口１６が用いられ得ると理解されたい。同様に、様々な異なる気体源１７が用いられ得ると理解されたい。具体的には、気体源１７は、空気などの気体を回転タイミング弁１０を取り巻く環境から吸い込み、それを圧縮し、減圧された気体を気体軸受開口１６に供給する、圧縮機であってよい。別法としてまたはそれに加えて、気体源１７は、気体軸受開口１６に供給される特定の気体または混合気体を含む気体リザーバを含むこともできる。例えば、気体供給源１７は、不活性気体を供給することができる。どんな場合でも、気体供給源１７は、閉塞を引き起こす恐れがある微粒子が気体軸受に入り込まないことを確実にするフィルタを含むことができる。

図２、３は本発明による回転タイミング弁の特定の構成部分を示す。図２は、回転タイミング弁の一部である第１の表面１１ａの平面図を示す。図３は、第１の表面１１ａの一部および第１の表面１１ａに隣接する第２の表面１２ａの対応する部分の断面図を示す。

図２に示されるように、第１の表面および第２の表面は、環状形状を有し、軸１３上に中心が置かれる。軸１３は、表面１１ａ、１２ａに垂直であり、第１の表面１１ａに対する第２の表面１２ａの回転の軸１３に対応する。

第１の表面１１ａは、通路２２によって流体流れのために１つまたは複数の入口２１に接続される複数の開口２３を含む。第２の表面１２ａは、通路３２によって流体流れのために複数の出口３１までの接続される複数の開口３３を含む。図２に示されるように、第１の表面１１ａの開口２３は、軸１３まわりに形成される第１のリング５１上に配置される。第２の表面１２ａの複数の開口３３は、第２の表面１２ａの軸１３から同じ距離のところに配置される。したがって、第２の表面１２ａが軸１３まわりに第１の表面１１ａに対して回転すると、各開口３３が第１の表面の開口２３のうちの１つと、少なくとも部分的に、周期的に整列される。

したがって、そのような間、第２の表面１２ａの開口３３に接続される出口３１は、流体流れのために、第２の表面１２ａの開口３３に隣接する第１の表面１１ａの開口２３に接続される入口２１に接続される。

図２に示されるように、第１の表面１１ａの開口２３は異なる寸法のものであってよい。したがって、出口３１が流体流れのために開口２３に連結される入口２１に接続されるデューティサイクル部分が制御され得る。例えば、第２の表面の開口３３が第１のリング５１の円周と比較して比較的小さい場合、開口２３が延在するリング５１の部分は、各出口３１が流体流れのために開口２３に連結される入口２１に接続される、回転タイミング弁のデューティサイクル部分に対応する。

図２に示される構成では、開口２３のうちの１つがリング５１の円周の半分に相当する。したがって、各出口３１は、回転タイミング弁のデューティサイクルの約半分の間、流体流れのために対応する入口２１に接続され得る。

第１の表面１１ａの開口２３または第２の表面１２ａの開口３３が、第１の表面１１ａまたは第２の表面１２ａの寸法と比較して比較的大きい場合、開口は、１つまたは複数の通路２２、３２によって関連する入口２１または出口３１に接続される、表面１１ａ、１２ａに形成される溝の形をなすことができる。

図３に示されるように、入口２１は、流体供給源２５に接続され得る。流体供給源２５は、流体を入口２１、それから周期的に出口３１に供給することができると理解されたい。あるいは、それは、流体を入口２１、それから周期的に出口から抜き取る真空ポンプなどの減圧源であってもよい。

図２、３に示されるように、図示の構成の回転タイミング弁は、第１の表面と第２の表面の間の分離を維持するために、第１の表面１１ａから第２の表面１２ａに気体流れをもたらすように構成される複数の気体軸受開口１６を含む気体軸受をさらに含む。気体軸受の構成のさらなる詳細は以下に記載される。

図２、３に示される回転タイミング弁の特定の構成は、取り付け構造４０をさらに含む。取り付け構造４０は、回転タイミング弁が使用されるべきシステムの一部などの他の構成部品４１に回転タイミング弁を取り付けるのに使用され得る。第１の表面１１ａは、軸受４２を用いて取り付け構造４０に取り付けられ得る。軸受４２は、第１の表面１１ａが、第２の表面１２ａの回転軸１３に平行な方向に限られた範囲内で移動できるようにする。したがって、第１の表面１１ａは、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの分離を制御するために移動され得る。

第１の表面１１ａおよび第２の表面１２ａは、例えば第１の表面１１ａに作用する弾性部材によっておよび／または少なくとも１つの入口２１の減圧源への接続によって、互いに近づくように偏らされ得る。したがって、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの分離は、気体軸受によってもたらされる軸受力を調節することによって制御され得る。第２の表面１２ａは、それを支持しかつ回転軸１３まわりに回転できるようにする回転軸受４３を用いて取り付け構造４０に取り付けられ得る。第２の表面１２ａを必要な速度で駆動するために、やはりまたアクチュエータシステム４４が設けられ得る。

上述され図２に示されるように、気体軸受は、第１の表面１１ａに形成される複数の気体軸受開口１６を含むことができる。具体的には、図２に示されるように、気体軸受開口１６は、軸１３まわりに配置される第２のリング５２に沿って配置され得る。具体的には、気体軸受開口１６のそれぞれは、第２のリング５２の孤をたどる、第１の表面１１ａの溝として形成され得る。

図示のように、気体軸受開口１６のそれぞれの寸法は同じであってよい。しかし、これはそうである必要はない。同様に、任意の数の気体軸受開口が使用され得ると理解されたい。具体的には、望むなら、例えば環状形状の単一の気体軸受開口が設けられてよい。しかし、気体軸受を第１の表面まわりに分配される複数の気体軸受開口に分割すると、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の分離の安定性を有益に向上させることができる。

気体軸受開口１６から出る気体の圧力は同じであってよい。あるいは、気体軸受開口１６のいくつかの圧力を気体軸受開口１６の他のものとは異なるようにするのが望ましいことがある。例えば、減圧源に接続される第１の表面１１ａの開口２３に隣接する気体軸受開口１６の気体圧力が、正圧流体供給源に接続される第１の表面１１ａの開口２３に隣接する気体軸受開口１６の気体圧力、または入口４７に接続される第１の表面の開口２３に隣接しない気体軸受開口１６の気体圧力よりも大きいことが望ましいことがある。

万一、異なる気体圧力を気体軸受開口１６にもたらすのが望ましい場合、別個の気体供給源が異なる圧力を有するべき気体軸受開口に接続される、および／または気体軸受開口のそれぞれの圧力を調節するために弁が設けられてよい。

どんな場合でも、本発明による回転タイミング弁を使用するシステムのセットアップの間、回転タイミング弁の細かい調節作業を可能にするために、気体軸受開口のそれぞれに連結される加減弁を設けるのが望ましいことがあると理解されよう。加減弁は、例えば、圧力調節器であってよい。これらは、気体軸受への圧力供給が変わらず、供給変化に応じて変動しないことを確実にすることができる。

別法としてまたはそれに加えて、気体軸受開口１６の気体圧力が回転タイミング弁の動作中に調節され得るシステムを提供するのが望ましいことがある。したがって、図４ａ、４ｂに示されるような制御システムが使用され得る。図４ａのシステムでは、第１の制御可能圧力気体供給源６１および第２の制御可能圧力気体供給源６２が設けられる。第１の気体圧力を有する気体軸受開口１６ａ、１６ｂは、第１の制御可能圧力気体供給源６１に接続され、独立して制御可能な第２の気体圧力を有する気体軸受開口１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは第２の制御可能圧力気体供給源６２に接続される。両方の制御可能圧力気体供給源６１、６２とも制御装置６３に接続され得る。

あるいは、図４ｂに示される、単一の気体供給源６５が気体軸受開口のすべてに供給することができる。しかし、第１の組の気体軸受開口１６ａ、１６ｂは、第１の圧力制御弁６６に接続され、独立して制御される圧力を有する第２の組の気体軸受開口１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、第２の圧力制御可能弁６７に接続され得る。この場合、制御装置６３は、気体軸受開口１６の圧力を制御するために、圧力制御弁６６、６７の動作を制御することができる。

制御装置６３は、例えば、必要な回転速度を実現するために第２の表面１２ａの回転速度の監視およびアクチュエータ４４の制御、必要ならば、所望の分離を維持するために第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの分離の監視および気体軸受の動作の調節である、様々な他の機能を実施することができると理解されよう。

制御システムが使用されるかどうか、もしそうなら、制御システムの性質が気体軸受の制御に使用されるかどうかにかかわらず、気体流れ絞り６８を気体軸受開口１６のそれぞれに設けることが望まれ得る。そうした気体流れ絞りは、気体圧力に従って気体軸受開口１６からの気体の流れを絞るように構成され得る。これは、気体供給ラインが気体軸受開口１６に開口するポイントにあるスロットルによって簡単に行われ得る。

気体流れ絞りの使用は、第１の表面１１ａと第２の表面１２ａの間の分離の制御の安定性をさらに向上させ得る。具体的には、表面の間の分離が増大すると、気体流量が上昇し、絞りの両端の圧力降下が増大する。そして次に、これは表面の間に作用する圧力を減少させ、それによって分離が減少される。気体流れ絞りの設定は、気体軸受および負荷変動に対するその応答の制御に使用され得ると理解されたい。さらに、特に気体軸受の負荷が場所によって異なる場合、様々な絞り寸法がそれぞれの場所の気体軸受開口に使用され得ると理解されよう。これは、例えば、第１の表面および第２の表面の開口の幾何形状のばらつきおよび異なる源へのそれらの接続の結果として起こり得る。

２つの表面の回転の動安定は、本発明による回転供給継手または回転タイミング弁の設計において重要な要素であり得る。具体的には、十分な安定性が実現されない場合、２つの表面の回転速度が制限される必要があり、それはその使用次第では十分でないことがある。

一般に、気体軸受開口は、動安定を引き起こすことなく気体圧力を空気軸受表面に分配するように構成されなければならない。軸受内の気体は、圧縮可能であり、一部が第２に対して振動する状況が起こり得るようにすることができる。これはエアハンマとして知られている。

２つの表面の安定性を最大にするために、気体流れ絞りは、気体軸受開口に可能な限り近づくように配置され、それによって気体流れ絞りと開口の間の空間にある気体の体積を最小限に抑えることができるようになる。

動安定は、やはりまた、２つの表面の間の分離を最小限に抑えることによっても増大され得る。これは、上述されるような有効面積を増大することができる。さらに、２つの表面が互いに接近する場合、気体薄膜が閉じ込められ、表面の相対運動の強い減衰がもたらされ得る。そうした減衰は安定性を増大させると理解されよう。しかし、２つの表面の間の分離が小さいほど、２つの表面についての必要な製造公差がより厳しくなり、それによって回転供給継手または供給タイミング弁の製造費が増大し、維持費が増大する。

気体軸受開口の形状、構成および配置も回転の安定性に影響を及ぼし得る。例えば、気体軸受開口を第１の表面に対する第２の表面の回転の軸からさらに離して配置すると、安定性を増大させることができる。同様に、寸法がより小さいより多くの気体軸受開口を使用しても安定性を増大させることができる。したがって、より多くの気体軸受開口を設ける費用と、使用中第１の表面と第２の表面の間の分離が低減され得るように第１の表面および第２の表面を比較的高い公差で機械加工する費用とのバランスをとる必要があり得る。

図２に示されるように、気体軸受開口１６が上にある第２のリング５２は、第１の表面の開口２３が上に配置される第１のリング５１よりも回転軸１３からさらに遠くに配置され、それによって回転軸からの気体軸受開口の距離が最大にされ得るようになる。しかし、これは逆にされてもよい。さらに、気体軸受開口も、入口２１に接続される第１の表面１１ａの開口も、軸１３を囲繞する１つより多いリング上に配置されてよい。

回転供給継手または回転タイミング弁は、その構造に関係なく、様々な状況において使用され得る。具体的には、それは製品移動装置において使用され得る。多くの製品の製造では、製造費が最低限に抑えられることを確実にするように様々な工程の自動化が使用され得る。同様に、費用が最低限に抑えられることを確実にするように、移動工程の自動化も使用され得る。したがって、例えば製造、運送、試験および／または検査の間、製品を移動する製品移動装置の構成は、製造システムの重要な部分であり得る。図３に示されるように、本発明による回転供給継手または回転タイミング弁は、製品移動装置の構成において使用され得る。

例えば、製品ホルダ４５は、１つまたは複数または全部の出口３１に取り付けられ得る。したがって、製品ホルダ４５は、流体流れのために１つまたは複数の入口２１に少なくとも周期的に接続され得る。したがって、具体的には、入口２１が減圧源に接続される場合、それに対応して、製品ホルダ４５は、流体流れのために減圧源に周期的に接続される。

製品ホルダ４５は、製品４７の少なくとも一部に対応する形状を有する受け部４６を含むことができる。溝４８は、製品受け部４６と出口３１の間に設けられ得る。したがって、出口が回転供給継手または回転タイミング弁によって減圧源に接続されると、製品４７は圧力を受けて製品受け部４６に固定され得る。

そうした構成は様々な状況で使用され得ると理解されよう。例えば、回転供給継手を使用する構成では、製品ホルダ４５は、流体流れのために減圧源に連続して接続され得る。したがって、製品４７は、製品受け部から物理的に取り外されるまで、製品受け部４６内でしっかりと保持され得る。

別法としてまたはそれに加えて、製品ホルダ４５は、デューティサイクルの所与の部分の間製品ホルダ４５が流体流れのために減圧源に接続される回転タイミング弁と併せて使用されてもよい。この場合、製品４７は、製品受け部内に固定される。しかし、製品ホルダ４４は、デューティサイクルの他の部分の間は流体流れのために減圧源に接続され得ない。この場合、製品４７は、デューティサイクルのその部分の間、製品受け部分４６から離れて落ち得る。

他の変形形態では、デューティサイクルのさらに他の部分の間、製品ホルダ４５は、流体流れのために、正圧供給源に接続される異なる入口に接続され得る。正圧は、例えば、製品受け部４６から製品４７を勢いよく放出するのに使用され得る。しかし、別法として、製品移動装置は、製品ホルダ４５が正圧源に接続される前に製品４７が製品受け部４６から離れて落ちるように構成されてもよい。その場合、正圧源は、例えば製品受け部４６内に残存することがあるあらゆる破片を取り除くために、気体または他の流体の流れを製品ホルダ４５にもたらすのに使用され得る。

特定の構成では、製品ホルダ４５は、少なくとも、製品受け部４６内で製品４７を保持する間、第２の表面に対して回転するように構成され得る。そうした構成は、製品受け部４６から延在する製品４７の実質的に全体を検査する検査システムの提供を可能にすることができる。

上述のような製品移動装置は、様々な異なる製品について提供され得ると理解されよう。例えば、上述のような製品移動装置は、丸薬およびカプセルなどの医薬品を移動するのに提供され得る。

Claims (12)

1. １つまたは複数の出口と１つまたは複数の入口の間に流体流れのための接続をもたらすように構成される、１つまたは複数の出口（３１）と１つまたは複数の入口（２１）を有する回転供給継手であって、
   第１の表面および第２の表面（１１ａ、１２ａ）を含み、前記第１の表面および前記第２の表面が、互いに相対的に回転し、前記第１の表面および前記第２の表面の相対回転の間実質的に一定の分離が前記第１の表面と前記第２の表面の間で維持され得るように対応する形状を有するように構成され、
   前記１つまたは複数の入口（２１）のそれぞれが、流体流れのために前記第１の表面（１１ａ）の少なくとも１つの開口（２３）に接続され、
   前記１つまたは複数の出口（３１）のそれぞれが、流体流れのために前記第２の表面（１２ａ）の少なくとも１つの開口（３３）に接続され、
   前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）が互いに相対的に回転するとき、前記第１の表面（１１ａ）の前記少なくとも１つの開口（２３）が前記第２の表面（１２ａ）の前記少なくとも１つの開口（３３）と少なくとも周期的に少なくとも部分的に整列され、それによって一方から他方への流体の流れが可能になり、
   前記第１の表面（１１ａ）と前記第２の表面（１２ａ）との間に設けられ、前記第１の表面と前記第２の表面との間に軸受力をもたらすように構成される、気体軸受を特徴とし、該気体軸受は、前記第１の表面（１１ａ）と前記第２の表面（１２ａ）との間の前記分離を維持し、
   前記気体軸受は、気体供給源（１７）によって気体が供給されて前記軸受力をもたらすガス流れ（１８）をもたらす複数の気体軸受開口（１６）を含み、
   前記第１の表面（１１ａ）の前記少なくとも１つの開口（２３）は、第１のリング（５１）上に配置され、前記複数の気体軸受開口（１６）は、前記第２の表面（１２ａ）の回転軸（１３）を囲繞する第２のリング（５２）上に配置され、前記第２のリング（５２）は前記第１のリング（５１）よりも、前記回転軸（１３）からより遠い距離のところに配置され、
   気体が、前記気体軸受開口（１６）の少なくとも２つに、それぞれの気体圧力が独立して制御され得るように供給される、回転供給継手。
2. 前記第１の表面および前記第２の表面の前記開口（２３、３３）が、前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）が互いに相対的に回転するとき、前記１つまたは複数の入口（２１）と前記１つまたは複数の出口（３１）の間に流体流れのための必要なデューティサイクルの接続がもたらされるように構成される、請求項１に記載の回転供給継手。
3. 前記入口（２１）の少なくとも１つが減圧源に接続され得るように構成される、請求項１に記載の回転供給継手。
4. 前記気体軸受が、前記２つの表面（１１ａ、１２ａ）の間に、前記入口（２１）の少なくとも１つが減圧源に接続されるときに生成される前記第１および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）を互いに引き寄せるように前記第１および第２の表面に加えられる正味の力を補う力をもたらすように構成される、請求項３に記載の回転供給継手。
5. 前記回転供給継手が、他の構成部品に取り付けられるとき前記回転供給継手を支持するように構成される取り付け構造（４０）を含み、
   前記第１の表面（１１ａ）が、前記取り付け構造に対して回転しないように前記取り付け構造（４０）に取り付けられ、
   前記第２の表面（１２ａ）が、前記取り付け構造に対して回転できかつ回転軸（１３）まわりに前記第１の表面に対して回転できるように前記取り付け構造（４０）に取り付けられる、請求項１に記載の回転供給継手。
6. 前記第１の表面および前記第２の表面（１１ａ、１２ａ）の少なくとも１つが、前記第１の表面と前記第２の表面との間の前記分離を調節するために、前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）に平行な直線方向に動くことができるように、前記取り付け構造（４０）に取り付けられる、請求項５に記載の回転供給継手。
7. 前記気体供給源（１７）は、前記気体軸受開口（１６）からのガス流れ（１８）をもたらすために、前記回転供給継手が使用される環境の周囲圧力よりも高い圧力とすることができる、請求項１に記載の回転供給継手。
8. 前記気体軸受が、各前記気体軸受開口（１６）がそれぞれの気体流れ絞り（６８）に連結されるように構成される、請求項７に記載の回転供給継手。
9. 前記１つまたは複数の気体軸受開口（１６）が、前記第１の表面（１１ａ）に設けられる、請求項７に記載の回転供給継手。
10. 少なくとも１つの前記気体軸受開口（１６）が、前記第２のリング（５２）の少なくとも一部に沿った溝の形に構成される、請求項９に記載の回転供給継手。
11. 前記第１のリング（５１）が、前記第２の表面（１２ａ）の前記回転軸（１３）を囲繞する、請求項９に記載の回転供給継手。
12. 請求項３に記載の回転供給継手と、前記少なくとも１つの入口（２１）に接続される減圧源とを備える、製品移動装置であって、
    前記１つまたは複数の出口（３１）に取り付けられ、流体流れのために前記１つまたは複数の出口（３１）のうちの１つに接続される、少なくとも１つの製品ホルダ（４５）をさらに備え、
    前記回転供給継手が、前記製品ホルダ（４５）が流体流れのために前記減圧源に少なくとも周期的に接続されるように前記出口（３１）が流体流れのために前記少なくとも１つの入口（２１）に少なくとも周期的に接続されるように構成される、製品移動装置。

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