JPS58149573A - 三次元カムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばタービン機関の調節用の多変数関数の計
算機の一部分として特に使用し得る３次元カムの制御装
置に係る。

タービン機関の調節は特に一つ以上の多変数関数を計算
し得る複雑な計算機を必要とする。これらの変数は温度
、流量、タービンの運転状態等の如き種々の物理的ＩＱ
ラメータであシ得る。

種々の型の多変数関数の計算機、特に純粋に電子的な計
算機がすでに公知である。これらの計算機は電子的性質
の入力しか入力し得ないという欠点を有している。他方
、本発明による制御装置は一水力的又は空気圧的−流体
的性質の入カーー変数−を可能にし、他方、出力−関数
−は並進移動であって、この移動は他の任倉の物理的性
質を有する量に容易に変換し得る。

本発明による３次元カムの制御装置は該３次元カムが円
柱状中ぐシを有する部材つ＼４　ｆｔ　＞−すは円腓状
の表面の起伏によって作られていることと、前記カムが
複合式ジヤツキによって少くとも一つの接触子に関して
移動させられて前記カムの独立な運動、即ち （イ）　一方の量に対するシステムの回転軸の周囲の運
動と、 （ロ）第二の量に対する前記軸の方向への並進運動と を生じさせることとを特徴とする。

１９５８年６月１７日付米国特許明細省２８９３２１０
号は同一固定シリンダ内にある、直線的移動をロッドに
伝達するピストンの、一種の回転ジヤツキとの結合物を
開示しており、この結合物は二つのチャンバを有してお
シ、これらのチャンバのいずれかを圧力下の流体で満た
すことがスリーブの回転を生じさせ、前記スリーブは前
記ロッドに関して並進状態には不動化されているが、ロ
ッドには回転自在に連繋されている。

回転ジヤツキと組合わせて直線作用を有するジヤツキを
含んでいる前記公知の装置は、３次元カムを取付けるこ
とによって、即ち特に、ジヤツキのケースから出ている
複合式ジヤツキのロッドの端部に、前記カムが取付けら
れ又は作ｐつけられている円棒状部材を取付けることに
よって本発明の具体例として使用可能であろう。このよ
うにして得られた具体例はいくつかの応用に対して有利
であシ得るであろうが、とにかく、カム及びその接触子
を複合式ジヤツキの固定シリンダの延長内に取付けるこ
とが必要であるので、タービン機関のレギュレータ中に
使用するには十分な緻密さを提供しないであろう。

従って、同じく回転ジヤツキと組合わされている直線作
用を有するジヤツキを有している本発明装置の好ましい
具体例においては、固定軸と、回転ジヤツキのシリンダ
と、直線作用を有するジヤツキのシリンダと、流体供給
手段とが準備されている。前記固定軸は少くとも一つの
径方向外側リプを有する。前記回転ジヤツキのシリンダ
は固定軸及びそのリプに回転自在に取付けられており、
前記固定軸及びそのリプと共に少くとも二つの気密なチ
ャンバを限定するように設けられている。

前記チャンノ考は各々径方向の二つの隔壁を有し、その
一方は固定リプによって形成されておシ、他方の径方向
の隔壁は回転シリンダに連繋されている。直線作用を有
するジヤツキのシリンダは回転シリンダよシも長く、前
記回転ジヤツキに沿って滑動自在且つ固定軸について回
転自在に数句けられておシ、回転ジヤツキ及び固定軸と
共に少くとも一つの気密なチャンバを限定するようにな
っている。円柱状カムは直線作用を有するジヤツキのシ
リンダの外側円柱面に形成又は取付けられている。前記
流体供給手段は回転ジヤツキのチャンバ及び直線作用を
有するジヤツキのチャンバに圧力下の流体を独立且つ選
択的に供給するための手段である。

本発明のこの具体例の形状は特に３次元カム及び対応す
る接触子が複合式ジヤツキの同じレベル、特に直線作用
を有するジヤツキのシリンダの同じレベルに配置されて
いる限りは特別に有利である３前記配置が先に挙げた特
許米国特許明細書２８９３２１０号に記載の複合式ジヤ
ツキを使用する装置のコンパクト性に比較して、得られ
る装置のコンパクト性をかなシ増大させている。

本発明による３次元カムの制御装置は仮に明示する如く
、計算機の領域外にさえも非常に広い応用の可能性があ
る。

以下に例として本発明装置の好ましい具体例の形状を説
明し、添付図面に図式的に示す。

第１図及び第２図の理論説明図には固定軸ｌが示されて
お９、この固定軸の両側はそれぞれ支持部２ａ及び２ｂ
内に固定されている。固定軸１は二つの外側径方向のリ
プ１＆及び１ｂを有しており、リプ１ａ及び１ｂは直径
方向に互いに対向している。回転ジヤツキのシリンダ３
は固定軸１とそのリプ１ｇ及び１ｂに回転自在に取付け
られており、二つの内側径方向のリプ３ａ及び３ｂをも
含んでおシ、リプ３ａ及び３ｂは直径方向に互いに対向
しておシ、固定軸１と協同してリプ１ａと１ｂとの間に
気密性チャンバ３Ａ乃至３Ｄ（第２図）を限定するよう
になっている。これらの４個のチャンバの気密性は公知
の手段によって確保されておシ、前記手段を詳細に説明
することは必要ではないが、固定軸１の夕ｉ側リブ１ａ
及びｌｂと回転ジヤツキ３の内側円ａ面との間の接触面
と、前記回転ジヤツキ３の内側リプ３ａ及び３ｂとリプ
１ａ及びｌｂ間の固定軸１との間の接触面と、前記軸１
と回転ジヤツキ３０両端の壁中に設けられた中ぐシ３ｃ
及び３ｄとの間の接触面と、回転ジヤツキ３の前記両端
の壁の内面と軸１のリプ１ａ及び１ｂに対応する端部と
の間の接触面とのレベルで前記気密性が確保されている
。これらの公知な気密手段は回転ジヤツキ３の軸１及び
そのリプ１ａ及び１ｂの周囲の自在な回転を可能にする
ように選択されているのは明らかでおる。直線作用を有
するジヤツキのシリンダ４Ｆｉ回転シリンダ３よシ長く
、回転ジヤツキ３に滑動自在且つ固定軸ｌに回転自在に
取付けられておシ、回転ジヤツキ３及び固定軸１と共に
二つの気密なチャンバ４Ａ及び４Ｂを限定している。こ
れらの二つのチャンバの気密性は、シリンダ４の両端の
壁中に設けられた中ぐｐ４ａ及び４ｂのレベルにおいて
、固定軸１に関するシリンダの自在な回転を可能にする
ように選択された公知手段によって確保されている。キ
ー５はシリンダ３に対してシリンダ４が回転しないよう
に固定し、同時にシリンダ３とシリンダ４の相対的滑動
は可能であるようにしている。

チャンバの対３Ａ−３０及び３Ｂ−３Ｄの各々は油圧サ
ーボ制御装置７ｘの二つの入口に導管６Ａ又は６Ｂによ
って連結されておシ、前記装置７Ｘの別の二つの入口は
それぞれ圧力下の水力学的液源Ｓ及び排液管Ｖに連結さ
れている。サーボ制御装置７ｘは更に第１の変数Ｘのた
めの入口を有しておシ、変数Ｘはこの入口に適尚な物理
的な形で加えられるが大幅に任意である（機械的移動、
流体の圧力、電気的大きさ、等）。第１図にみられる如
く、導管６Ａ及び６Ｂの各々はそれぞれ支持部２ａ及び
２ｂと同様にほぼ軸方向に固定軸を貫通している。同様
に、導管８Ａ及び８Ｂはそれぞれチャンバ４Ａ及び４Ｂ
をサーボを制御装ｆｔ７ｙの二つの入口に連結しておシ
、前記装置７ｙの別の二つの入口もまた液源Ｓ及び排液
管■に連結されている。サーボ制御装置７ｙけまた適尚
な物理的形状ではあるが大幅に任意な形状で加えられる
入力ｙを有する。

図示された具体的形状において、直線作用を有するジヤ
ツキのシリンダ４の側面は３次元の起伏を伴って機械加
工されているか又は鋳造によってできているかであって
、前記８次元の起伏全体が３次元カムを構成してお夛、
この３次元カムの表面の起伏が接触子１０ａ及び１０ｄ
の如き接触子によって捕えられ得る。

以上説明した本発明装置は次のように機能する。

例えば、回転ジヤツキ３及び直線作用を有するジヤツキ
４のそれぞれの初期位置はチャンバ３Ａ。

３Ｃ及び４Ａがほぼ容積零又は少くとも最／」＼の容積
を有する如き位置であると仮定しよう。便宜上、これら
の二つのジヤツキの初期位置は変数Ｘ及びｙの、任意で
はあるが一定の値例えばＸ及びｙの値０に対応し得る。

もしも、例えば変数Ｘがその初期値から増加するならは
ゞ、サーボ制御装置７ｘは一方では圧力下の水力学的液
源Ｓと導管６Ａとの間の、他方では導管６Ｂと排液管Ｖ
との間の直接の結合を行う。導管６Ａによってチャンバ
３Ａ及び３Ｂ内に導かれる圧力下の水力学的液体は回転
ジヤツキ３のシリンダの内側リブ３ａ及び３ｂに対して
同じ向き（第２図の時間の向き）の駆動トルクを及はし
、このようにして回転ジヤツキ３のシリンダは固定軸１
の周囲に回転駆動される。

この回転駆動は例えば変数Ｘが増加を停止するまで行わ
れる。二つのチャンバｆ３Ａ及び３Ｃの初めの容積はこ
のようにチャンバの容積それぞれの最小値から始まって
最終値まで増大する。両車最終値は変数Ｘの増加にそれ
ぞれ比例する。他方、同時に、初期に最大であったチャ
ンバ３Ｂ及び３Ｄの容積は各々同じ割合で減少し、前記
チャンバ３Ｂ及び３Ｄに入っている水力学的液体の対応
する部分は導管６Ｂ及びサーボ制御装［７Ｘによって排
液管Ｖに向かって逆流させられる。もし、変数Ｘがあら
かじめ到達している値から減少するならば、サーボ制御
装置７Ｘは直ちにチャンバ３Ａ及び３Ｃを排液管■に連
通させ、チャンバ３Ｂ及び３Ｄを水力学的液源Ｓに連通
させるので、回転ジヤツキ３のシリンダは変数Ｘが減少
を停止するまで逆向きに回転する。第二の変数ｙがその
初期値から増加するとき、サーボ制御装置７ｙは一方で
はチャンバ４Ａを導管８Ａによって圧力下の水力学的液
源Ｓに連結し、他方ではチャンバ４Ｂを導管８Ｂによっ
て排液管Ｖに連結する。チャンバ４入内に導入された圧
力下の水力学的液体は軸方向の合力をチャンＡの右側内
壁（第１図について）に及ばず。この合力は直線作用を
有するジヤツキ４のシリンダをジヤツキ３及び軸１に関
して、同様に第１図の右に向かって滑動させるという効
果を有する。この結果、チャンバ４Ａの容積の増大と、
チャンバ４Ｂの容積の最大の初期値からの減少とが生じ
、このチャンバ４Ｂ中に含まれている水力学的液体の一
部分はこのとき排液管Ｖに向かって導管８Ｂを通って逆
流する。変数ｙが増加を停止するとき、ジヤツキ４Ｆｉ
変数ｙの増加にほぼ比例するその初期位置からの距離で
停止する。変数ｙの減少の場合、ジヤツキ４は第１図の
左に向かって移動する。更に、直線作用を有するジヤツ
キ４が回転ジヤツキ３によって回転駆動させられている
ので接触子１０ａの如き軸１に関して固定されている各
接触子は所定の瞬間に３次元カムに関する円柱座標をｌ
わす。前記円柱座標はそれぞれ変数Ｘ−周辺の座標に対
する−及び軸方向の座標に対するｙの瞬間の値に比例す
る。もし、ジヤツキ４の側面によって保持されている３
次元カムが、その径方向の大きさＺが変数Ｘ、ｙによっ
て決定される数学的関数ｆ（ｘ、ｙ）であるような寸法
に形成されているならば、径方向座標２に関して直線的
に変化する固定接触子１０ａによって捕えられる大きさ
は、サーボ制御装置７Ｘ及び７ｙの対応する入力に加え
られる変数ｘ、ｙの瞬間の値に対する関数ｆ　（ｘ、ｙ
）の値に実際に比例する。

本発明の実際の具体例を第３図及び第４図に詳細に示す
が、この具体例において、サーボ制御装置７ｘ及び７ｙ
を例外として、先に説明した種々の部材及び構成部品が
第１図及び第２図におけると同じ符号でみられる。これ
に反して第３図及び第４図には３本のバー９ａ、９ｂ及
び９Ｃが表わされている。バー９ａ、９ｂ及び９ｃの右
端部（第３図について）はスリーブ９に連繋されており
、スリーブ９の内部には固定軸１の対応する端部が固定
されておシ、このスリーブ９はそれ自体その右端部に３
個の７ランジを備えている。前記７ランジはフランジ９
Ａの如きものであって、ねじＩＩＡの如きねじの通過の
ためのものであって、例えば壁１２に制御装置のアセン
ブリを固定するのに役立っている。３本の支持バー９ａ
乃至９ｃの左端部は他方では横断部材１３によって固定
軸１の対応する端部に結合されている。少くとも１本の
支持バー、例えばバー９＆に、例えばフランジ１４ａ及
び１４ｂを介して接触子ｌＯが固定されている。

接触子１０は図示の具体例においてはロッドＩＯＡを有
しておシ、ロッドＩＯＡは固定軸ｌに関して固定され、
径方向に滑動するように取付けられておシ、接触子１０
のロッド１０Ａの端部がシリンダ４の外側側面によって
作られている３次元カムの表面に対して弾性的に押し当
てられるようになっている。

第４図に図式的に表わされている通シ、接触子１０は変
更例においては固定軸ｌに関して、成る固定軸の周囲に
連接されたレバー１０Ｂを有してもよい。このレバーは
接触子がカムの輪郭に従うように弾性的に戻される。

本発明は先に説明した具体例の形状に限定されず、あら
ゆる変更例を含むものである。固定軸ｌ及び回転ジヤツ
キ３のそれぞれ外側及び内側の径方向リブの個数は選択
自在であり、部材１及び３の各々は例えば回転ジヤツキ
中に唯２個のチャンバを限定するように唯一のリプを有
することもできるであろう。直線作用を有するジヤツキ
４は公知の戻し手段を備えるという条件で単純な効果を
有する型のものであシ得るであろう。２個のジヤツキ３
及び４の少くとも一方に圧縮空気を供給し得るのは勿論
である。接触子１０（第３図）の如き種々の接触子の個
数及び具体例は選択自在である。ロッドｌ０Ａ（第３図
）の如き滑動自在のロッド又はレバー１０Ｂ（第４図）
の如きレバーを備えている接触子の場合、滑動ロッド又
はレバーを変換器に作用させるように準備することがで
きる。

前記変換器はロッド又はレバーの直線的移動を他の任意
の性質の物理的な大きさ、例えば電気的大きさに変換す
る。

以上に述べたところでは、入力Ｘ及びｙは唯一つの変数
の関数であると仮定してきた。入力Ｘ及び／又Ｆｉｙが
多数の変数から関数発生器によって得られた関数である
ならば、そして特に入力Ｘ及びｙの一方及び／又は他方
が（１個以上の）３次元カムの出力である場合、本発明
の範囲を逸脱しないであろうことは勿論である。

本発明の３次元カムの制御装置は先に示した具体例とは
別の具体例を可能にし、特に３次元の純粋に機械的なカ
ムのあらゆる具体例を可能にする。

特に、期間中、変数ｘ、ｙを変化させることによって、
固定接触子が規則的、連続行程例えばらせん状に又はら
せんの弧によって接続された母線に沿って３次元カムを
囁探る〃ようにすることが可能であって、ピックアップ
の出力の期間中の変化が３次元カムの表面の掃引によっ
て表わされるようになっている。このような装置は例え
ば部材がほぼ円柱状ならば部材自体から、或いは部材の
円柱状の原型、又は平らでＦｉあるが円柱状の剛性表面
に押し当ることが可能である＃など十分な可撓性のある
平坦な原型からの複雑な形状の部材の再生産又は複製に
使用し得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の線Ｉ−Ｉに沿った軸方向平面断面で表
わされた具体例についての理論説明図、第２図は第１図
の線■−■に沿う断面図、第３図は第４図の線■−■に
沿う軸方向平面に沿う部分断面による本発明具体例の詳
細図、第４図は第３図の線ＩＶ　−■に沿う断面図であ
る。 １・・・固　定　軸、　　３・・・回転ジヤツキ、４・
・・直線作用を有するジヤツキ、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）例えばタービン機関の調節用の多変数から生じる
   二つの量の関数の計算機の一部として特に使用し得る、
   ３次元カムの制御装置であって、前記３次元カムが円ｉ
   ｔ状中ぐブシを有する部材ＯＸ４　ｔ；するほぼ円硅状
   の表面の起伏によって作られていることと、前記カムが
   複合式ジヤツキによって少くとも一つの接触子に対向し
   て移動させられて、前記カムの独立な運動、即ち、 一一方の量に対するシステムの回転軸の周囲の運動と、 一第二の量に対する前記軸の方向への並進運動と を生じさせることを特徴とする３次元カムの制御装置。
2. （２）固定軸と、回転ジヤツキのシリンダと、直線作用
   を有するジヤツキのシリンダと、流体供給手段とを有し
   ておυ、前記固定軸は径方向外側リプを少くとも一つ有
   しておシ、前記回転ジヤツキは前記固定軸及びそのリプ
   に回転自在に取付けられ且つ前記固定軸及びリゾと共に
   少くとも二つの気密性チャンバを限定するように設けら
   れておシ、前記チャンバの各々は径方向の二つの隔壁を
   有しておシ、その一方は固定リプによって形成され、他
   方の径方向の隔壁は回転シリンダに連繋されておシ、前
   記直線作用を有するジヤツキのシリンダは回転シリンダ
   より長く、回転ジヤツキに滑動自在且つ固定軸に回転自
   在に、回転ジヤツキ及び固定軸と共に少くとも一つの気
   密チャンバを限定するように取付けられており、該カム
   は直線作用を有するジヤツキのシリンダの外側円柱面に
   取付けられておシ、前記流体供給手段は回転ジヤツキの
   チャンバ及び直線作用を有するジヤツキのチャンバに、
   圧力下の流体を独立且つ選択的に供給することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）固定軸及び回転ジヤツキのシリンダが、固定軸は
   外側に、シリンダは内側に、各々少くとも１対の径方向
   リブを、好ましくは互いに直径方向に対向して有しｃ′
   Ｆ）・固定軸に対し′Ｃ１“Ｘに対称な少くとも２対の
   気密チャンバを限定していることと、導管が固定軸の内
   部に設けられており、回転ジヤツキのチャンバの対及び
   直線作用を有するジヤツキの両チャンバを圧力下の流体
   源に又は排液管に選択的に連結していることとを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. （４）接触子が固定軸に関して一定の径方向に滑動する
   ように取付けられたロッドを有してお如、このロッドは
   弾性的に復帰されてカムの輪郭に沿うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の装
   置。
5. （５）接触子が固定軸に関して固定軸の周囲に連接され
   たレバーを有しておシ、このレバーは弾性的に復帰され
   てカムの輪郭に沿うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項のいずれかに記載の装置。
6. （６）前記滑動するロッド又はレバーがとのロッド又は
   レバーの直線運動を適当な性質の別の物理的大きさに変
   換する変換器を駆動することを特徴とする特許請求の範
   囲第４項又は第５項に記載の装置。