JPS6355107B2 - - Google Patents

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三
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
如き種々の物理的パラメータであり得る。

種々の型の多変数関数の計算機、特に電子計算
機がすでに公知であるが、これらの計算機は電子
的性質を有する入力信号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、油圧的又は空気圧的すなわち流体的性質を有
する入力の変数を使用し、他方、出力の関数は並
進移動であつて、この移動は他の任意の物理的性
質を有する量に容易に変換し得る。1958年６月17
日付米国特許2893210号明細書は同一固定シリン
ダ内にある、直線的移動をロツドに伝達するピス
トンの、一種の回転アクチユエータとの結合物を
開示しており、この結合物は二つのチヤンバを有
しており、これらのチヤンバのいずれかを圧力下
の流体で満たすことによつてスリーブの回転を生
じさせ、スリーブはロツドに関して並進が阻止さ
れているが、ロツドには回転自在に連繋されてい
る。

回転アクチユエータと組合わせて並進アクチユ
エータを含んでいる前記公知の装置は、三次元カ
ムを取付けることによつて、即ち特にアクチユエ
ータの枠体から出ている複合式アクチユエータの
ロツドの端部に、前記カムが取付けられている円
柱部材を取付けることによつ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り得る
であろうが、とにかく、カム及びその接触子を複
合式アクチユエータ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
ギユレータ中に使用するには十分な制御精度を提
供しないであろう。

本発明の目的は、小型化し得る三次元カムの制
御装置を提供することにある。

本発明によれば、前記目的は、固定されたロツ
ドと、中心軸が前記ロツドの長手軸と同軸となる
ように前記ロツドに取付けられており、前記ロツ
ドのまわりに回転自在であり且つ前記ロツドに沿
つて並進自在であるように構成された第１の筒状
部材と、この第１の筒状部材の外周面に形成され
たほぼ円筒状の三次元カムと、前記ロツドに少な
くとも部分的に接するように前記第１の筒状部材
の中に設けられた第１の空所と、中心軸が前記長
手軸に同軸となるように前記第１の空所内におい
て前記ロツドに取付けられており、前記ロツドの
まわりに回転自在であり且つ前記ロツドに沿つた
並進が阻止されるように構成されており、前記第
１の空所を前記長手軸に沿つて第１の室と第２の
室とに仕切る第２の筒状部材と、前記ロツドに部
分的に接するように前記第２の筒状部材の中に設
けられた第２の空所と、前記第２の筒状部材の周
方向に沿つて前記第２の空所を第３の室と第４の
室に仕切るべく前記ロツドに固定された仕切り板
と、前記第１の筒状部材を前記ロツドのまわりに
回転するために前記第３の室又は前記第４の室の
一つに流体を供給する第１の流体供給手段と、前
記第１の筒状部材を前記ロツドに沿つて並進させ
るために前記第１の室又は前記第２の室の一つに
流体を供給する第２の流体供給手段と、第１の入
力変数に基づいた回転角だけ前記第１の筒状部材
を回転させるように前記第１の流体供給手段を作
動させ、且つ第２の入力変数に基づいた距離だけ
前記第１の筒状部材を並進させるように前記第２
の流体供給手段を作動させる作動手段とからな
り、前記第２の筒状部材は、前記第１の筒状部材
が前記ロツドに沿つて前記第２の筒状部材に対し
て相対的に並進自在であり且つ前記第１の筒状部
材の前記第２の筒状部材に対する前記ロツドのま
わりの回転を阻止するように、前記第１の空所を
規定する前記第１の筒状部材の内周面に係合して
いる三次元カムの制御装置によつて達成される。

本発明の装置によれば、小型化した三次元カム
の制御装置を得られ得る。

本発明による三次元カムの制御装置は、後に明
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、本発明の装置の好ましい具体例につい
て添付図面を使用して説明する。

第１図及び第２図の理論説明図には、ロツドと
しての固定軸１が示されており、この固定軸１の
両端はそれぞれ支持部２ａ及び２ｂに固定されて
いる。固定軸１は、二つの外側径方向のリブ１
ａ，１ｂを有しており、仕切り板としてのリブ１
ａ及び１ｂは固定軸１の長手軸に関して互いに対
向している。回転アクチユエータを構成する第２
の筒状部材としてのシリンダ３は、固定軸１とリ
ブ１ａ，１ｂとに回転自在に取付けられており、
二つの内側径方向のリブ３ａ，３ｂを有してお
り、リブ３ａ，３ｂは固定軸１の長手軸に関して
互いに対向しており、固定軸１と協同してリブ１
ａと１ｂとの間に第２の空所としての気密なチヤ
ンバ３Ａから３Ｄ（第２図）を規定する。これら
の４個のチヤンバの気密性は公知の気密手段によ
つて確保されており、この公知の気密手段を詳細
に説明する必要はないが、固定軸１のリブ１ａ，
１ｂとシリンダ３の円筒状内周面との間の接触面
と、シリンダ３のリブ３ａ，３ｂとリブ１ａ及び
１ｂ間の固定軸１との間の接触面と、固定軸１と
シリンダ３の両端壁に設けられた中ぐり３ｃ，３
ｄとの間の接触面と、シリンダ３の両端壁の内面
と固定軸１のリブ１ａ，１ｂの対応する端部との
間の接触面とにおいて気密性が確保されている。
これらの公知の気密手段は、固定軸１及びリブ１
ａ，１ｂのまわりにシリンダ３が回転自在となる
ように選択されているのは明らかである。並進ア
クチユエータを構成する第１の筒状部材としての
シリンダ４はシリンダ３より長く、シリンダ３に
並進滑動自在且つ固定軸１に回転自在に取付けら
れており、シリンダ３及び固定軸１と共に二つの
気密なチヤンバ４Ａ，４Ｂを規定している。第１
の空所としてのチヤンバ４Ａ，４Ｂの気密性は、
シリンダ４の両端壁に設けられた中ぐり４ａ及び
４ｂの部位において、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
の気密手段によつて確保されてしいる。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
的並進滑動は可能であるようにしている。

チヤンバの対３Ａ−３Ｃ、及び３Ｂ−３Ｄの
各々は第１の流体供給手段としての油圧サーボ制
御装置７ｘの二つの吐出口に導管６Ａ又は６Ｂに
よつて連結されており、装置７ｘの二つの入口は
それぞれ圧力下の油圧源Ｓ及び排油管Ｖに連結さ
れている。装置７ｘは、更に第１の入力変数ｘの
ための入口を有しており、変数ｘは装置７ｘの入
口に任意の適当な物理的な形態で加えられる（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，６Ｂの各々はそ
れぞれ支持部２ａ及び２ｂと同様にほぼ固定軸１
の長手軸方向に沿つて固定軸１を貫通している。
同様に、導管８Ａ，８Ｂはそれぞれチヤンバ４
Ａ，４Ｂは第２の流体供給手段としての油圧サー
ボ制御装置７ｙの二つの吐出口に連結しており、
装置７ｙの二つの入口は油圧源Ｓ及び排油管Ｖに
連結されている。装置７ｙもまた任意の適当な物
理的な形態で加えられる第２の入力変数ｙのため
の入口を有する。

ここに、本発明の装置による作動手段は、油圧
源Ｓと、装置７ｘは第１の入力変数ｘを加える手
段（図示せず）と、装置７Ｙに第２の入力変数ｙ
を加える手段（図示せず）とからなる。

図示された具体例において、シリンダ４の外周
面は三次元の起伏を伴つて機械加工されているか
又は鋳造によつてできており、三次元の起伏全体
が三次元カムを構成している。この三次元カムの
起伏が接触子１０ａから１０ｄによつて検出され
る。

以上説明した本発明の装置は次のように機能す
る。

例えば、シリンダ３及びシリンダ４のそれぞれ
の初期位置は、チヤンバ３Ａ，３Ｃ及び４Ａがほ
ぼ容積零又は少くとも最少の容積を有するような
位置であると仮定し、変数ｘ、ｙは、任意ではあ
るが一定の値例えばＯに対応し得る。もし、例え
ば変数ｘがその初期値から増加するならば、装置
７ｘは一方では圧力下の油圧源Ｓと導管６Ａとの
間の、他方では導管６Ｂと排油管Ｖとの間の直接
の結合を行う。導管６Ａによつてチヤンバ３Ａ及
び３Ｃ内に導かれる圧力下の油はリブ３ａ及び３
ｂに対して同じ向き（第２図における時計回り）
の駆動トルクを及ぼし、このようにしてシリンダ
３は固定軸１のまわりに回転駆動される。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。二つのチヤンバ３Ａ，３Ｃの初期の容積は
このようにチヤンバの容積それぞれの最小値から
始まつて最終値まで増大する。この最終値は変数
ｘの増加にそれぞれ比例する。他方、同時に、初
期に最大であつたチヤンバ３Ｂ，３Ｄの容積は
各々同じ割合で減少し、チヤンバ３Ｂ，３Ｄに入
つている油の対応する部分は導管６Ｂ及び装置７
ｘによつて排油管Ｖに向かつて逆流させられる。
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、装置７ｘは直ちにチヤンバ３Ａ，
３Ｃを排油管Ｖに連通させ、チヤンバ３Ｂ，３Ｄ
を油圧源Ｓに連通させるので、シリンダ３は変数
ｘが減少を停止するまで逆向きに回転する。変数
ｙがその初期値から増加するとき、装置７ｙは一
方ではチヤンバ４Ａを導管８Ａによつて圧力下の
油圧源Ｓに連結し、他方ではチヤンバ４Ｂを導管
８Ｂによつて排油管Ｖに連結する。チヤンバ４Ａ
内に導入された圧力下の油は固定軸１の長手軸方
向の合力をシリンダ４の右側内壁（第１図）に及
ぼす。この合力はシリンダ４をシリンダ３及び固
定軸１に関して、同様に第１図の右に向かつて滑
動させる。この結果、チヤンバ４Ａの容積の増大
と、チヤンバ４Ｂの容積の最大の初期値からの減
少とが生じ、チヤンバ４Ｂ中に含まれている油の
一部分はこのとき排油管Ｖに向かつて導管８Ｂを
通つて逆流する。変数ｙが増加を停止するとき、
シリンダ４は変数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、シリンダ４は第１図の左に向かつて移動す
る。更に、シリンダ４がシリンダ３によつて回転
駆動させられているので、固定軸１に対して固定
されている各接触子１０ａから１０ｄは所定の瞬
間に三次元カムに関する円柱座標上に位置してい
る。この円柱座標はそれぞれ円周角の座標に対す
る変数ｘ及び軸方向の座標に対する変数ｙの瞬間
の値に比例的に対応する。もし、シリンダ４の外
周面に形成されている三次元カムが、その径方向
の大きさＺが変数ｘ、ｙによつて決定される数学
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Ｚに関して直線的に変
化する接触子１０ａから１０ｄによつて捕えられ
る大きさは、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。

本発明の実施例を第３図及び第４図に詳細に示
すが、この実施例において、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図におけるものと
同じ符号で示される。なお、第４図において導管
８Ａは実線で示されているが、第１図において説
明された通り導管８Ａはチヤンバ４Ａに連通する
ものである。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が示されている。
バー９ａ，９ｂ及び９ｃの右端部（第３図）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り、ス
リーブ９はそれ自体その右端部３個のフランジを
備えている。このフランジはフランジ９Ａの如き
ものであつて、例えばねじ１１Ａのようなねじの
通過のためのものであつて、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つている。
３本の支持バー９ａから９ｃの左端部は他方では
横断部材１３によつて固定軸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９ａに、例えばフランジ１４ａ及び１４ｂ
を介して接触子１０が固定されている。接触子１
０は図示の具体例においては棒１０Ａを有してお
り、棒１０Ａは固定軸１に関して固定され、固定
軸１の径方向に滑動するように取付けられてお
り、棒１０Ａの端部がシリンダ４の外周面に作ら
れている三次元カムに対して弾性的に押し当てら
れるようになつている。

第４図に本発明の装置の実施例の変形例として
図式的に表わされている通り、接触子１０は固定
軸１に関して、固定軸１の周囲に連接されたレバ
ー１０Ｂを有してもよい。レバー１０Ｂは接触子
がカムの輪郭に従うように弾性的に付勢される。

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１
のリブ１ａ，１ｂ及びシリンダ３のリブ３ａ，３
ｂの個数は選択自在であり、固定軸１及びシリン
ダ３の各々は、例えば唯２個のチヤンバを規定す
るように唯一のリブを有することもできるであろ
う。シリンダ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り得るで
あろう。２個のシリンダ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。棒１０Ａ（第３図）の如
き滑動自在の棒又はレバー１０Ｂ（第４図）の如
きレバーを備えている接触子の場合、滑動棒又は
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。この変換器は棒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、入力変数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
変数ｘ及び／又はｙが多数の変数から関数発生器
によつて得られた関数であるならば、そして特に
入力変数ｘ及びｙの一方及び／又は他方が（１個
以上の）三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。

本発明の三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、次に三次元の純
粋に機械的なカムのあらゆる具体例を可能にす
る。特に入力変数ｘ、ｙを変化させることによつ
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つて接続された母線に沿
つて３次元カムに追従することが可能であつて、
接触子の出力の期間中の変化が３次元カムの表面
の掃引によつて表わされるようになつている。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から、又
は平らではあるが円柱状の剛性表面に押し当るこ
とが可能であるほど十分な可撓性のある平坦な原
型から、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−に沿つた軸方向縦
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−に沿う軸方向縦断面に沿う
本発明の具体例の詳細図、第４図は、第３図の線
−に沿う断面図である。 １……固定軸、３……シリンダ、４……シリン
ダ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ，４Ｄ……チヤンバ、６Ａ，６Ｂ，８Ａ，８Ｂ
……導管、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ……接触子、１０Ａ……棒、１０Ｂ……レバ
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定されたロツドと、中心軸が前記ロツドの
   長手軸と同軸となるように前記ロツドに取付けら
   れており、前記ロツドのまわりに回転自在であり
   且つ前記ロツドに沿つて並進自在であるように構
   成された第１の筒状部材と、この第１の筒状部材
   の外周面に形成されたほぼ円筒状の三次元カム
   と、前記ロツドに少なくとも部分的に接するよう
   に前記第１の筒状部材の中に設けられた第１の空
   所と、中心軸が前記長手軸に同軸となるように前
   記第１の空所内において前記ロツドに取付けられ
   ており、前記ロツドのまわりに回転自在であり且
   つ前記ロツドに沿つた並進が阻止されるように構
   成されており、前記第１の空所を前記長手軸に沿
   つて第１の室と第２の室とに仕切る第２の筒状部
   材と、前記ロツドに部分的に接するように前記第
   ２の筒状部材の中に設けられた第２の空所と、前
   記第２の筒状部材の周方向に沿つて前記第２の空
   所を第３の室と第４の室に仕切るべく前記ロツド
   に固定された仕切り板と、前記第１の筒状部材を
   前記ロツドのまわりに回転するために前記第３の
   室又は前記第４の室の一つに流体を供給する第１
   の流体供給手段と、前記第１の筒状部材を前記ロ
   ツドに沿つて並進させるために前記第１の室又は
   前記第２の室の一つに流体を供給する第２の流体
   供給手段と、第１の入力変数に基づいた回転角だ
   け前記第１の筒状部材を回転させるように前記第
   １の流体供給手段を作動させ、且つ第２の入力変
   数に基づいた距離だけ前記第１の筒状部材を並進
   させるように前記第２の流体供給手段を作動させ
   る作動手段とからなり、前記第２の筒状部材は、
   前記第１の筒状部材が前記ロツドに沿つて前記第
   ２の筒状部材に対して相対的に並進自在であり且
   つ前記第１の筒状部材の前記第２の筒状部材に対
   する前記ロツドのまわりの回転を阻止するよう
   に、前記第１の空所を規定する前記第１の筒状部
   材の内周面に係合している三次元カムの制御装
   置。 ２ 前記第２の空所が前記長手軸に関して対向し
   た一対の空所からなり、前記仕切り板が前記一対
   の空所の夫々に配設されている特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ３ 前記第１の流体供給手段及び前記第２の流体
   供給手段の夫々が、前記ロツドの中に設けられた
   複数の導管からなる特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の装置。