KR100670716B1 - 정압 및 부압 공급능이 있는 비례식 압력 조절기 - Google Patents

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Abstract

비례식 압력 조절기 조립체(10)는 정압(正壓)의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제1 유입구(50), 부압(負壓)의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제2 유입구(50), 공압식 작동 장치와 유체 소통하도록 되어 있는 유출구(54) 및 배기구(56)를 구비하고 있다. 상기 비례식 압력 조절기 조립체는 정압 공급원을 조절하도록 되어 있는 충전 조절 밸브(14)를 포함하고, 부압 공급원을 조절하도록 되어 있는 진공 조절 밸브(20)를 포함하며, 유출구로부터 압력을 배출하도록 작동 가능한 배기 밸브(16)을 포함한다. 또한, 상기 비례식 압력 조절기에는 제어 회로 조립체(24)도 또한 마련되는데, 이 제어 회로 조립체는 명령 신호와 피드백 신호를 수신하여, 피드백 신호에 응답하여 충전 조절 밸브(14)를 통해 정압의 공기압의 크기 또는 진공 조절 밸브(20)를 통해 부압의 공기압의 크기를 조절하도록 되어 있다.

Description

정압 및 부압 공급능이 있는 비례식 압력 조절기{PROPORTIONAL PRESSURE REGULATOR HAVING POSITIVE AND NEGATIVE PRESSURE DELIVERY CAPABILITY }
도 1은 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 평면도.
도 2는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 측면도.
도 3은 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 다른 측면도.
도 4는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 또 다른 측면도.
도 5는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체에 있어서, 내부 흐름 통로를 보여주는 본체의 도 2 또는 도 5의 선 5-5 방향의 종단면도.
도 6은 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체에 있어서, 내부 흐름 통로를 보여주는 본체의 측단면도.
도 7a는 상시 개방 구조의 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 충전 조절 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 도 1의 선 7A-7A 방향의 측단면도.
도 7b는 상시 폐쇄 구조의 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 충전 조절 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 도 1의 선 7B-7B 방향의 측단면도.
도 7c는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 충전 조절기 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 상세한 측단면도.
도 7d는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 충전 조절 밸브를 동력원이 연결된 상태에서 도시한 측단면도.
도 8a는 상시 폐쇄 구조의 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 배기 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 도 1의 선 8A-8A 방향의 측단면도.
도 8b는 상기 개방 구조의 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 배기 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 도 1의 선 8B-8B 방향의 측단면도.
도 8c는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 배기 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 상세히 도시한 측단면도.
도 8d는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 배기 밸브를 동력원이 연결된 상태에서 상세히 도시한 측단면도.
도 9a는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 진공 조절 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 도시한 도 1의 선 9A-9A 방향의 측단면도.
도 9b는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 진공 조절 밸브를 동력원이 차단된 상태에서 상세히 도시한 측단면도.
도 9c는 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 진공 조절 밸브를 동력원이 연결된 상태에서 상세히 도시한 측단면도.
도 10은 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체의 제어 회로의 개략적인 블럭 다이어그램.
도 11은 공통 기부에 장착되어 있는 본 발명의 일련의 비례식 압력 조절기 조립체의 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 비례식 공압 조절기 조립체
12 : 본체
14 : 충전 조절 밸브
16 : 배기 밸브
20 : 진공 조절 밸브
24 : 제어 회로 조립체
50 : 제1 유입구
52 : 제2 유입구
54 : 유출구
56 : 배기구
62 : 액추에이터
78 : 솔레노이드
610 : 회로 기판
612 : 압력 변환기
622 : PID 피드백 회로
626 : 압력/진공/배기 선택 회로
628 : 명령 신호 필터링 회로
본 발명은 일반적으로 압력 조절기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하자면 시스템 배기를 제공할 뿐만 아니라 부압(負壓), 정압(正壓) 모두를 공급할 수 있는 능력을 지니고 있는 비례식 압력 조절기에 관한 것이다.
압력 조절기는 당업계에 잘 알려져 있고, 여러 환경에서 공기 공급 압력을 예정된 시스템 압력으로 낮추도록 조절하기 위하여 사용된다. 그 후, 시스템 압력은 공압식으로 작동되는 다양한 장치를 작동시키기 위해 제공된다. 과거에는, 조절기 내에 단순히 기계적인 장치를 사용하여 시스템 압력을 조절하였고, 출력측으로부터 조절기로 되돌아오는 압력 피드백 라인이 종종 이것을 보조하였다.
어떤 유형의 공압식 시스템은, 코스 조절 및/또는 대량의 제어가 관계된 경우에, 여전히 기계식 조절기를 사용한다. 그러나, 공압식 시스템 압력을 정확하고 세밀하게 조절하는 제어가 요구되는 경우에, 조절기는 급속히 발전해 왔다. 현 상태의 기술은 출력 압력을 조절하기 위하여 전기적으로 제어되는 액추에이터, 대체로 솔레노이드를 포함하는 압력 조절기를 제공한다. 또한, 보다 훌륭한 반응도의 제어를 위해 압력 피드백이 사용된다. 이러한 경우, 변환기가 압력을 감지하고, 출력 조절을 보조하기 위하여 이 압력을 피드백 제어 회로로 사용되는 전기 신호로 전환하는 데에 사용될 수도 있다. 이러한 방식으로, 관련된 특정 과정 또는 하류의 출력 압력으로부터의 피드백 측정치를 이용하여, 예정된 셋포인트(setpoint)에 관하여 시스템 압력을 조절한다.
이러한 유형의 조절기는 잘 알려져 있고, 관련 분야에서는 비례식 압력 조절기라 불리기도 한다. "비례식(proportional)"이라는 용어는, 소망하는 예정된 출력 셋포인트와 실질적인 하류의 압력 사이의 차이가 측정되면, 조절기가 이 차이에 관하여 "비례식(proportion)"으로 출력 압력을 변경하여 제어한다는 관점에서 사용된다. 비례식 조절기에서의 개량점은 조절기를 보다 정밀하게 제어하기 위하여 보다 정밀한 제어 알고리즘을 사용할 수 있는 디지털 회로를 사용한다는 것이다. 디지털 전기 회로를 구비한 비례식 압력 조절기는 소망하는 출력 압력 셋포인트와 실제의 출력 압력 사이의 차이 또는 "에러"를 전기적으로 판정하기 위하여 피드백 신호를 사용한다.
보다 정교한 디지털 제어 회로는 전체적으로 제어 또는 스킴(scheme)을 형성하기 위해서 시스템 입력과 함께 제어 알고리즘을 사용하고, "에러"를 해결하고 출력을 예정된 셋포인트로 복귀시키기 위하여 출력 압력을 조절하거나 변화시키도록 조절기를 효과적으로 제어한다. 이들 공지된 디지털 제어 구성은 에러를 해결하기 위하여 "지능형 압력 조절기(Intelligent Pressure Regulation)"를 개시하는 아담스(Adams) 등의 명의의 미국 특허 공개 공보 제6,178,997호에 명시되어 있는 바와 같은 복잡한 계산을 종종 사용한다. 아담스 명의의 특허의 조절기는 비례적인 오류의 수학적 적분과 도함수를 계산하는 PID(proportional-integral-derivative) 제어기를 구비하고, 제어 알고리즘에 이들 계산 결과를 이용한다. PID 제어기는 최근 시간 간격에 걸친 에러의 적분과 에러 신호의 현재 도함수를 계산하기 위하여 에러의 현재값을 이용한다. 다음에, PID 제어기는 요구된 정압의 필요한 조절분과 셋포인트의 오버슈트(overshoot)를 방지하기 위한 조절 지속기(duration)를 결정하기 위하여 에러와 상기 계산 결과를 합산한다.
비례식 압력 조절 장치는 복잡한 압력 감지 및 감시, 동등하게 복잡한 조절 스킴을 필요로 하는 진보된 응용을 위한 조절 시스템을 포함하도록 발달되었다. 이러한 압력 조절 시스템은 일정한 예정된 셋포인트를 정확하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 시스템 센서에 반응하고 압력 셋포인트를 동적으로 변동시키며 압력 셋포인트에 대해 시스템 압력을 조절할 수 있다. 예컨대, 이러한 타입의 조절기 시스템은 반도체 웨이퍼 표면을 연마하는 데 사용되는 장치와 함께 사용할 수도 있다. 연마 공정 중에 반도체 웨이퍼 표면에 예정된 힘을 가하기 위하여, 연마용 패드가 공압식으로 제어된다. 이러한 환경에서, 인가된 하향력을 계속해서 변화시키는 다양한 역학적, 물리적 효과를 상쇄시키면서, 웨이퍼 표면에 대하여 연마 장치의 어떤 예정된 하향력(downward force)을 유지하는 것이 바람직하다.
다른 특별한 공정이나 작업 환경에 있어서, 전술한 바와 같이, 정압 범위에서 시스템 압력을 제어하기 위한 가변 셋포인트 비례 조절 기능과 부압(진공) 범위에서 시스템 압력을 제어하기 위한 가변 셋포인트 비례 조절 기능을 갖춘 압력 조절 시스템을 구비하는 것이 바람직하다. 어떤 공정에 있어서, 이것은, 임의의 주어진 능동형 장치를 위한 정압 공급 압력과 부압 공급 압력 사이에서 쉽게 변하는 시스템 압력의 가변 압력 셋포인트를 제공함으로써, 보다 정확하게 공압식으로 제어할 수 있다. 예컨대, 집적 회로 칩으로 사용하기 위한 실리콘 웨이퍼 연마와 CD, DVD 등의 디스크 매체용 연마 공정을 포함하는 보다 정밀한 제조 공정은 관계된 다양한 정밀 기구를 작동시키고 제어하기 위하여 종종 정압의 조절 압력과 부압의 조절 압력 모두를 사용한다. 맷칼프(Metcalf) 명의의 미국 특허 제5,716,258호와 누모토(Numoto) 명의의 미국 특허 제6,203,414호 및 제6,319,106호는 매우 정밀하게 연마 처리를 제어하기 위하여 정밀하게 조절된 가변적인 정압 및 부압에 의존하는 실리콘 웨이퍼 연마 공정용 장치를 개시한다.
이와 같은 용례에 있어서, 압력 조절 시스템은 정압 및 부압에서 각각의 능동형 공압식 구성 요소를 제어해야 한다. 관련 분야에 공지된 시스템은 정압 및 부압 양자를 제어하는 개별적인 비례식 조절기를 필요로 한다. 개별적인 비례식 조절기는 각기 서로 다르고, 서로로부터 멀리 떨어져서 선택적으로 사용된다. 따라서, 각각의 능동형 공압식 장치에 있어서, 개별적인 조절기는 시스템 내에서 서로에 대하여 다양한 위치에 합체되어, 도관 또는 다른 흐름 경로를 통해 서로 연결되어야 한다. 추가적으로, 정압 조절기와 부압 조절기는 정압 및 부압 조절 기능을 연관시키기 위하여, 서로 작동적으로 연결된 개별적인 전기 제어 회로를 구비하고 있다. 과거에는 이러한 개별적인 구성 요소가 일반적으로 양호하게 작동하였지만, 당업계에서는, 개별적인 구성 요소를 제거하여 공압식 시스템을 단순화함으로써 제조비와 조립 비용을 줄이며, 흐름 경로를 단축시켜 관련 하드웨어를 줄여야 할 지속적인 필요성이 남아 있다.
이러한 정압 및 부압 조절 시스템에서 정밀도를 증대시키려고 노력하면 할 수록, 이러한 시스템의 종래의 복잡성에 관련한 명백한 단점이 더욱 대두된다. 특히, 정압의 시스템 압력 및 부압의 시스템 압력의 가변 셋포인트 비례 조절이 어떤 처리 용례에 있어서는 효율적인 제어 수단인 동시에, 추가적으로 공압식 조절 구성에 배기능 또는 배출능을 제공함으로써 제어에 대한 반응 시간과 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
휴(Hu) 등의 명의의 미국 특허 제6,113,480호는 연마 처리를 제어하기 위해 배기구를 구비하고 정압과 부압을 사용하는 웨이퍼 연마 장치를 개시한다. 상기 특허에서와 같이 배기구를 사용하면, 필요한 경우에 공급된 압력을 급속하고 즉각적으로 감소시키거나 완벽히 제거함으로써 공압식 조절 회로의 반응 시간이 단축된다. 이것은 조절된 정압을 부압으로 바꾸거나 또는 그 반대의 경우와 같이, 한 압력에서 다른 압력으로의 변환을 매우 빠르게 제어할 수 있게 한다. 따라서, 정밀한 작동으로 제어되는 공압식 장치는 보다 정밀하고 세밀하게 제어될 수 있다.
배기구는 또한, 적용된 압력을 역전시키는 것이 아니라 비례식으로 감소시키고자 하는 경우에 매우 유용하다. 이러한 경우, 제어기가 셋포인트나 조절 압력을 변화시켰을 때, 배기구를 작동시키면 적용된 압력이 비례식으로 감소되는 경우에 자체적으로 하강하는 압력에 의존해야 하는 것보다는, 적용된 압력이 소망하는 수준으로 빨리 강하할 것이다. 이러한 기능은 정압의 비례 압력 조절 및 부압의 비례 압력 조절 모두와 함께 사용될 수 있다.
배기구가 휴 명의의 특허에 도시된 바와 같은 정교하고 복잡한 공정에 사용되는 경우, 이 배기구가 이러한 조절기와 조절 시스템과 함께 사용되는 방법에 관계없이, 이러한 시스템은 여전히 많은 개별적인 구성 요소와 하드웨어 그리고 시스템의 비배기(non-vented) 대응부의 지지 요소를 사용해야 한다. 따라서, 현재 관련 분야에 공지된 공압식 압력 조절 시스템의 정밀도와 효율성에 있어서의 개선에도 불구하고, 상기 시스템은 매우 복잡한 조립체로 남아 있다. 사실상, 전술한 가변 셋포인트 비례 공압식 조절 장치를 사용하는 상기 시스템은 너무 많은 관련 구성 요소와 하드웨어를 필요로 하고, 이들 구성 요소와 하드웨어의 복잡성과 크기는 시스템을 적용하는 데 있어서 종종 제한 요인이 된다. 따라서, 개별적인 구성 요소를 제거함으로써 공압식 시스템을 단순화하고, 제조비 및/또는 조립 비용을 줄이며, 관련 하드웨어를 줄이고, 관련 분야에서 공지된 조절기 시스템에 일반적으로 사용되는 본래 긴 흐름 경로를 단축시키고자 하는 지속적인 필요성이 남아 있다. 또한, 당업계에서는 집적 조절 시스템의 정압, 부압 및 배기 기능을 효율적, 효과적, 그리고 정확하게 제어할 수 있는 제어 회로를 사용하는 조절기 시스템을 필요로 한다.
본 발명은 정압의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제1 유입구, 부압의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제2 유입구, 공압식 작동 장치와 유체 소통하도록 되어 있는 하나 이상의 유출구 및 배기구를 구비하고 있는 비례식 압력 조절기 조립체에 관련된 기술의 단점을 해결한다. 제1 유입구 및 유출구와 유체 소통하고, 작동시, 제1 유입구로부터 공압식 작동 장치로 공급되는 정압을 예정된 값으로 조절하도록 되어 있는 충전 조절 밸브가 마련된다. 제2 유입구 및 유출구와 유체 소통하고, 작동시, 제2 유입구에서 공압식 작동 장치로 공급되는 부압을 예정된 값으로 조절하도록 되어 있는 진공 조절 밸브가 마련된다. 유출구와 유체 소통하고, 작동시, 유출구로부터 압력을 배출하도록 작동 가능한 배기 밸브가 마련된다. 따라서, 본 발명의 비례식 압력 조절기는 기존의 시스템의 모든 기능을 일체적으로 집적된 조립체로 조합하고 집중시켜서 구성 요소의 수를 줄이고 전체적인 구조를 단순화한다.
본 발명의 비례식 공압 조절기 조립체는 또한 명령 신호에 응답하여 출력 압력을 특정값 또는 셋포인트로 동적으로 설정하기 위하여 명령 신호를 수신하여 충전 조절 밸브나 진공 조절 밸브나 배기 밸브를 작동시키도록 되어 있는 제어 회로 조립체를 제공함으로써 종래의 조절 시스템의 결점을 해결한다. 제어 회로 조립체는 피드백 신호를 수신하여 이 피드백 신호에 응답하여 소망하는 셋포인트에 대해서, 충전 조절 밸브를 통해 정압의 공기압의 크기를 조절하고 진공 조절 밸브를 통해서 부압의 공기압의 크기를 조절하도록 되어 있다. 본 발명의 비례식 압력 조절기는 정압, 부압, 및 배기압 조절용의 집중된 전기 제어를 제공하고, 따라서 종래 시스템의 개별적인 제어와 관련된 구성 요소를 제거한다.
따라서, 본 발명의 비례식 압력 조절기는 정압, 부압 또는 배기 배출 기능을 제공하는 집적된 조절기 조립체를 포함한다. 또한, 본 발명은 명령 신호에 응답하여 가변 출력 셋포인트를 동적으로 설정하는 제어 회로 조립체를 구현하고 피드백 신호에 응답하여 셋포인트에 관하여 출력 압력을 비례식으로 조절하는 비례식 압력 조절기 조립체에 관한 것이다. 이러한 성능은 정밀한 조절에 정압, 부압 및 배기능의 조합을 제공하는 것이 제조 공정의 정밀한 제어에 긴요한 산업 설비에서 용도를 갖는다. 예컨대, 매우 높은 정밀도를 요구하는 집적 회로 제조용 실리콘 웨이퍼의 제조와 연마 또는 하드 디스크 드라이브, CD-ROMS 및 DVD와 같은 디스크 매체의 제조 및 연마는 정밀한 제어와 함께 정압, 부압 및 배기 배출을 제공할 수 있는 시스템을 요구한다. 본 발명은 집적 설계가 복잡하고 공압식으로 작동되는 시스템을 단순화하고, 보다 작고 보다 조밀하게 집적된 조립체를 허용하며, 유지하기 쉽고 비용을 감소시키는 경우 등에 있어서 매우 유리하다. 이러한 방식으로, 본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체는 제조 공정에서의 효율성, 정밀도 및 비용 절감을 증가시킨다.
첨부된 도면을 참조하여, 후술하는 상세한 설명에 의해 본 발명을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 비례식 압력 조절기 조립체는, 도 1 내지 도 10에서 전체적으로 도면 부호 10으로 표시되어 있는데, 이들 도면에서는 동일한 번호는 본 발명의 다양한 작동 모드의 동일한 구성 요소를 가리킨다. 본 발명의 비례식 공압 조절기 조립체(10)는 전체적으로 도면 부호 12로 표시되어 있는 본체와 전체적으로 도면 부호 14로 표시되어 있는 충전 조절 밸브와, 통상 도면 부호 16으로 표시되어 있는 배기 밸브, 통상 도면 부호 20으로 표시되어 있는 진공 조절 밸브와, 통상 도면 부호 22로 표시되어 있는 작용판과, 통상 도면 부호 24로 표시되어 있는 제어 회로 조립체를 포함한다. 충전 조절 밸브(14)는 명령 신호에 응답하여 작동하여 하류의 공압식 작동 장치에 예정된 정압을 제공하는 기능을 한다. 한편, 진공 조절 밸브(20)는 명령 신호에 응답하여 작동하여 하류의 공압식 작동 장치에 예정된 부압을 제공하는 기능을 한다. 배기 밸브(16)는 명령 신호에 응답하여 작동하여 예정된 시각에 공기압을 배출시키는 기능을 한다. 작용판(22)은 전체 조립체를 단순화하는 작용을 한다. 제어 회로 조립체는 각 밸브(14, 16, 20)의 작동을 제어하기 위한 명령 신호를 제공한다. 본체(12), 충전 조절 밸브(14), 배기 밸브(16), 진공 조절 밸브(20), 작용판(22) 및 제어 회로 조립체(24) 각각을 이하에서 보다 상세히 설명하겠다.
특히 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본체(12)는 두 쌍의 대향 측벽(30, 32, ;34, 36)과, 이들 두 쌍의 측벽 사이에서 뻗는 상부면(38)과 저부면(40)에 의해 형성된다. 본체(12)는 정압의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제1 유입구(50), 부압의 공기압의 공급원과 유체 소통하도록 되어 있는 제2 유입구(52), 공압식으로 작동되는 하나 이상의 장치와 유체 소통하도록 되어 있는 하나 이상의 유출구(54) 및 배기구(56)을 갖추고 있다. 유입구(50, 52)는 특정 용례에 필요한 정압 및 부압의 공급원을 제공하는 배관(tubing) 또는 파이핑(piping)과 대응하는 나사 결합을 수용하기 위해 내부에 나사산이 형성된다. 유출구(54)는 측벽(36)에 형성되고, 배기구(56)는 측벽 34에 형성되며, 이들 모두 유입구(50, 52)와 유사한 방식으로 나사산이 형성된다. 본체(12)는 전술한 포트들로부터 밸브로 유체를 소통시키는 일련의 내부 통로를 갖추고 있다. 이들 내부 통로를 이하에서 보다 상세히 설명하겠다. 다양한 접속 계면과 체결부가 본 발명과 공급 압력의 공급원 사이의 유체 소통을 구현하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본원에 기초하여, 원격 배기를 위하여 배관 또는 파이핑 회로에 연결하기 위한 배기구(56)에 나사산을 형성하는 것이 불필요하도록, 압력을 직접 배기하여 비례 압력 조절 조립체(100) 주변의 대기로 즉각 방출하는 것이 바람직하다는 것 또한 이해해야 한다.
비례식 압력 조절기(10)의 충전 조절 밸브(14)는 본체(12) 상에 지지되고, 제1 유입구(50) 및 유출구(54)와 유체 소통한다. 이 충전 조절 밸브(14)는 작동시, 제1 유입구(50)로부터 유출구(54)를 거쳐 공압식 작동 장치에 공급되는 정압을 예정된 값으로 조절하도록 되어 있다. 배기 밸브(16) 또한 본체(12) 상에서 지지되고, 유출구(54)와 유체 소통하며, 작동시, 유출구(54)로부터 배기구(56)을 거쳐 압력을 배출하도록 작동 가능하다.
충전 조절 밸브(14) 및 배기 밸브(16) 모두는 4-방향 밸브 구조인데, 이들은 바람직한 실시예에서는 2-방향(2-way) 밸브로 기능하도록, 특별한 방식으로 사용된다. 당업자는 본 발명에서 벗어나지 않고, 2-방향 및 3-방향 밸브도 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 본원에서 개시하는 특정 실시예에 있어서, 바람직한 실시예의 4-방향 밸브는 더 많은 유동량을 제공하는 이중 유출 경로를 허용한다.
충전 조절 밸브(14)와 배기 밸브(16)의 각 구조는 실질적으로 동일하기 때문에, 도 7c와 도 7d에 도시되어 있는 충전 조절 밸브(14)의 후술하는 상세한 설명은 도 8c와 도 8d에 도시되어 있는 배기 밸브(16)에도 적용 가능하며, 이들 도면에서 유사한 구성 요소는 100 만큼 증가한 참조 부호로 나타낸다. 특히 도 7a 도 7b를 참조하면, 충전 조절 밸브(14)는 밸브 본체(60)와, 통상 도면 부호 62로 표시된 밸브 본체(60)에 장착된 솔레노이드 액추에이터를 포함한다. 밸브 본체(60)는 가는 직사각형으로, 상부면(64) 및 저부면(66)과 이들 상부면(64)과 저부면(66) 사이에서 뻗는 한 쌍의 측벽(68, 70)과 단부면(72, 74)를 형성한다. 이하에서 더 상세하게 설명하겠지만, 액추에이터(62)는 충전 조절 밸브(14)를 제1 위치에서 제2 위치까지 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하며, 또한 충전 조절 밸브를 제2 위치에서 제1 위치로 복귀 이동시키도록 작동 가능하다.
밸브 본체(60)는 제1 유입구(50)를 통해 본체(12)에 있는 압축 공기의 공급원과 소통하기 위한 유입구(82)를 포함한다. 밸브 본체(60)를 축방향으로 관통하여 밸브 보어(80)가 뻗어 있다. 밸브는 4-방향 구조이기 때문에, 밸브 본체(60)는 두 개의 원통형 포트(86, 88)을 포함하는데, 이들 각각은 배기구(84, 90)에 대응한다. 이들 모든 포트(82, 84, 86, 88, 89)는 밸브 보어(80)와 유체 소통하는데, 본 바람직한 실시예에서는 밸브 본체(60)의 저부면(66)을 관통하여 형성된다. 그러나, 이하에서 설명하겠지만, 본체(12) 상의 충전 조절 밸브(14)와 배기 밸브(16) 각각의 위치와 작용판(22)의 배향은 원통형 포트 중 하나를 유입구에 연결하고 또한 배기구를 차단하여, 밸브가 2-방향 기능으로 작동하게 한다.
도 7c 및 도 7d에 상세히 도시된 바와 같이, 한 쌍의 개구단(92, 94)을 제공하기 위하여, 밸브 보어(80)가 밸브 본체(60)를 완전히 관통하여 뻗는다. 통상, 도면 부호 96으로 표시된 밸브 부재는, 이하에서 더 상세히 설명하겠지만, 압축 공기를 유입구(82)에서 원통형 포트(86, 88) 및 배기구(84, 90)까지 선택적으로 지향시킬 수 있도록, 밸브 보어(60)내의 예정된 위치 사이에서 이동 가능하다. 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 한 쌍의 단부 리테이너 인서트(98, 100)가 밸브 본체(60)의 한 쌍의 개구단(92, 94)에 각각 수용되어 밸브 부재(96)가 밸브 보어(80) 내에 유지되도록 한다. 유사하게, 밸브 조립체는 밸브 보어(60) 내에 나사 결합식으로 위치한 하나 이상의 내부 리테이너를 포함할 수 있다. 여기에서 설명하는 실시예에 있어서, 밸브 조립체는 밸브 보어(80) 내에 나사 결합식으로 위치한 하나 이상의 내부 리테이너를 포함한다.
밸브 부재(96)는 각 단부에 배치된 대향하는 밸브 헤드(110, 112)와, 이들 사이에 있는 밸브 부재(96) 상에 형성된 하나 이상의 밸브 요소를 더 포함한다. 복수 개의 밸브 요소(114, 116, 118, 120)는 밸브 부재(96) 상에 형성되어 있고, 이들 각각은 압축 공기의 흐름을 밸브 보어(80)를 통해 유입구(82)로부터 각각의 원통형 포트 또는 유출구(86, 88)로 선택적으로 지향시키도록 작동 가능하다. 밸브 부재(96)는 O링 타입의 시일(124)을 수용하는 환형홈(122)을 더 포함하는데, 이들 환형홈은 단부 리테이너(98, 100)의 각 중앙 보어 개구(126, 128)와 슬라이드 체결하여 밸브 보어(80) 내에서의 압축 공기의 누출을 방지한다. 단부 리테이너(98, 100)는 단부 보어(94)에 절단된 환형홈(108) 내에 들어맞는 O링 타입의 시일에 의해 밸브 본체(60)에 대하여 밀봉된다. 바람직한 실시예에 있어서, 밸브 부재(96)는 고무 또는 임의의 공지된 탄성중합체와 같은 적절한 탄성재로 오버 몰딩된(over-molded), 적절한 곳에 위치한 알루미늄 인서트이다. 당업자라면 밀봉면의 재료는 밸브 부재(96)에 결합 또는 오버 몰딩되는 니트릴과 같은 약간의 항복 특성을 지니고 탄성이 높은 임의의 공지된 조성물로 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
각 단부 리테이너 인서트(98, 100)는 서로 반경 방향으로 떨어져 있는 리테이너의 직경 내에 형성된 복수 개의 원통형 통로(106)를 포함한다. 원통형 통로(106)는 밸브 보어(80)와 인접한 개별 포트 사이에서의 유체 소통을 제공한다. 코일 스프링과 같은 편향 부재(130)가 컵 형상의 단부 리테이너 인서트(98)와 밸브 부재(96)의 밸브 헤드(110) 내에 형성된 오목부(132) 사이에 위치한다. 편향 부재(130)는 밸브 부재(96)에 대하여 도 7c에 도시된 바와 같이 우측으로 일정한 편향력을 가한다.
복수 개의 밸브 시트(134, 136, 138, 140)가 밸브 보어(80) 내에 마련된다. 밸브 시트(134, 136, 138, 140)는 각 밸브 요소(114, 116, 118, 120)와 연동하여, 밸브 본체(60) 내의 다양한 통로를 밀봉한다. 밸브 부재가 특정 유출구에 대해 폐쇄 위치에 점하게 되면, 밸브 시트(134, 136, 138, 140)가 밸브 요소(114, 116, 118, 120)와 밀봉 접촉하여, 특정 유출구로의 압축 공기의 흐름을 방지한다.
도 7c 및 도 7d에 도시된 복수 개의 밸브 시트(134, 136, 138, 140) 중, 일부는 밸브 시트(138)의 경우와 같이 밸브 보어(80) 자체 내에서 직접 형성될 수도 있고, 다른 밸브 시트(예컨대, 밸브 시트 134, 136, 140)는 단부 리테이너 인서트(98, 100)와 내부 리테이너 인서트(102) 상에 위치할 수도 있다. 리테이너 인서트(98, 100, 102)는 밸브 본체(60)의 밸브 보어(80) 내에 조절 가능하게 위치하여 개구단(92, 94) 또는 밸브 보어(80)의 임의의 적절한 다른 부분과 나사 결합식으로 상호 작용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 단부 리테이너 인서트(98, 100)는 밸브 부재의 대향 헤드(110, 112)를 수용하는 중심 보어(126, 128)를 구비하여 대향 헤드가 밸브 본체(60) 내에서 슬라이드 이동 가능하다. 따라서, 단부 리테이너 인서트(98, 100)를 위치 설정하여 가해지는 주어진 선형력(linear force)으로 밸브 시트의 밀봉을 조절한다. 단부 리테이너 인서트(98, 100)는 밸브 보어(80) 내의 압축 공기의 누출을 방지하기 위하여 O링 타입의 시일을 수용하는 환형홈(144, 146)을 더 포함한다. 한편, 내부 리테이너 인서트(102)가 셋팅된 위치가 예정된 밸브 조립체(14)의 "개방" 및 "폐쇄" 위치를 한정하여 밸브 부재(96)의 행정 거리를 설정한다. 그리고 단부 리테이너 인서트와 같이, 내부 리테이너(102)도 밸브 보어(80) 내의 압축 공기의 누출을 방지하기 위하여 O링 타입의 시일(152)을 수용하는 환형홈(150)을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 밸브 부재(96)의 밸브 헤드(112)를 수용하는 단부 리테이너 인서트(100)의 중앙 보어(128)는 또한 단부 리테이너 인서트를 완전히 관통하여 뻗어서 액추에이터 조립체(62)가 밸브 부재(96)와 체결하여 이를 작동시킨다. 단지 예시 목적으로 도시된 바와 같이, 이것은 밸브 부재(96)와 체결하고 이를 작동시키기 위한 단부 리테이너 인서트로 뻗는 확대 헤드(158)을 구비한 액추에이터 푸시핀(pushpin:156)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 당업자라면 밸브 부재(96)에 동력(motive force)을 제공하는 데에 사용되는 특정 작동 수단은 본 발명의 범위를 벗어난다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 작동 수단에 기초하여, 푸시핀이 아닌 다른 타입의 소정 개수의 작동 요소가 사용될 수 있다는 것도 또한 이해할 것이다. 밸브 부재(96)를 밸브 보어(80) 내에서 편향 부재(130)의 편향력에 대향하는 방향으로 선택적으로 가동시키는 데에, 전체적으로 도면 부호 78로 표시된 솔레노이드 조립체가 사용된다. 이러한 방식으로, 도 7d에 도시된 바와 같이 솔레노이드 조립체(78)가 밸브 부재를 왼쪽으로 이동시키기고, 솔레노이드 조립체가 가동하지 않으면 편향 부재(130)는 밸브 부재(96)를 본래의 위치(도 7c에서 오른 쪽)로 되돌려 보낸다. 솔레노이드 조립체(78)는, 예컨대 미국 특허 제6,192,937호에서 보다 상세하게 설명된 임의의 적절한 타입일 수 있다. 변형예로서, 액추에이터는 종래 기술의 미국 특허 제4,438,418호 또는 제3,538,954호에서 설명된 바와 같은 로스트 모션 바이어싱(lost-motion biasing)하는 부동 전기자를 구비한 전자기 솔레노이드일 수 있다. 이들 특허 각각은 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 이들 특허의 내용은 인용에 의해서 본원에 포함되는 것으로 한다.
전술한 바와 같이, 배기 밸브(16)의 구조는 충전 조절 밸브(14)와 거의 유사하고 전술한 충전 조절 밸브(14)와 동일한 구성 요소를 포함하여, 배기 밸브(16)를 도시하는 도 8a 내지 도 8d에서는 동일한 참조 부호에서 100 만큼 증가한 참조 부호를 사용한다. 또한 전술한 바와 같이, 4-방향 구조의 충전 조절 밸브(14){및 배기 밸브(16)}는 작용판(22)의 배향에 의해 작동적으로 2-방향 기능으로 전환된다. 작용판(22)의 배향은 또한 밸브가 상시 개방 또는 상시 폐쇄 조건인지 여부를 결정한다.
유입구(50, 52) 및 배기구(56)로부터 유출구(54)로의 압력 흐름 경로를 정하기 위하여, 본체(12)는 일련의 내부 통로를 더 포함한다. 도 5, 도 6 및 도 7a 내지 9c는 본체(12)를 관통하는 다양한 흐름 통로를 보여준다. 전술한 바와 같이, 본체(12)는 상부면(38) 및 저부면(40)을 포함하는 한편, 도 5를 참조하면, 상부면과 저부면이 수평면 내에 셋팅되어 있다고 판단될 것이다. 따라서, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(12)의 제1 유입 통로는 제1 수평 유입 통로(300)와 제1 수직 유입 통로(302)를 포함한다. 제1 수평 유입 통로(300)는 제1 유입구(50)와 제1 수직 유입 통로(302) 사이에 유체 소통을 제공한다. 제1 수직 유입 통로(302)가 충전 조절 밸브(14)에 연동식으로 접속되어, 제1 유입구(50)에서의 유입 정압 공급원이 충전 조절 밸브(14)와 소통된다.
본체(12)의 제2 유입 통로는 제2 수평 유입 통로(304)와 제2 수직 유입 통로(306) 그리고 수평 개재 유입 통로(308)를 포함한다. 수평 개재 유입 통로(308)는 제2 수직 유입 통로(306)에 연결되고, 또 진공 조절 밸브(20)에 연동식으로 연결되어 제2 유입구(52)에서의 유입 압축 공기의 공급원이 진공 조절 밸브(20)로 소통된다.
본체(12)의 배기 통로는 한 쌍의 수직 배기 통로(310, 312)와 주요 배기 통로(314)를 포함한다. 주요 배기 통로(314)는 한 쌍의 수직 배기 통로(310, 312)를 통해 배기구(56)와 배기 밸브(16) 사이에 유체 소통을 제공하여, 배출 포트(56)에서의 대기압 또는 배기압의 공급원이 배기 밸브(16)로 소통된다.
본체(12) 내의 유출 통로는 주요 배출 통로(320)와, 한 쌍의 제1 수평 배출통로(322, 324)와, 한 쌍의 제1 수직 배출 통로(326, 328)와, 제2 수평 배출 통로(330)와, 제2 수직 배출 통로(332) 및 수평 배출 통로(334) 그리고 피드백 통로(336)을 포함한다. 주요 배출 통로(320)의 상태, 즉 정압, 부압 또는 배기압(대기압)이 유출구(54)에 연결된 임의의 하류의 장치로 소통되도록, 유출구(54)가 주요 배출 통로(320)에 직접 연결되고 유체 소통한다. 유출 통로는, 후술하는 바와 같이 주요 배출 통로(320)에 서로 연결되고 유체 소통한다. 한 쌍의 제1 수직 배출 통로(326, 328)은 충전 조절 밸브(14)의 유출구와 유체 소통하고, 개별적으로 한 쌍의 제1 수평 배출 통로(322, 324)에 각각 연결된다. 한 쌍의 제1 수평 배출 통로(322, 324)는 또한 주요 배출 통로(320)에 연결되어, 충전 조절 밸브(14)가 작동되면 압축 공기의 공급원이 충전 조절 밸브로(14)부터 유출구(54)로 제공된다.
제2 수직 배출 통로(332)는 진공 조절 밸브(20)와 제2 수평 배출 통로(330)와 유체 소통하고 주요 배출 통로(320)에도 연결되어, 진공 조절 밸브(20)가 작동되면 부압의 압축 공기의 공급원이 진공 조절 밸브(20)로부터 유출구(54)로 제공된다.
수직 배기 통로(334)는 배기 밸브(16)의 유출구와 제2 수평 배출 통로(330)와 유체 소통하고 주요 배출 통로(320)에도 연결되어, 배기 경로 또는 대기 배기압의 공급원이 배기 밸브(16)으로부터 유출구(54)로 제공된다. 따라서, 배기 밸브(16)가 작동되면 이러한 방식으로 주요 배출 통로(32)와 유출구(54)가 배출되거나 배기된다.
이하에서 더 상세히 설명하겠지만, 피드백 통로(336)는 피드백 압력 신호를 제공하기 위하여, 제2 수평 배출 통로(330)와 제어 회로 조립체(24)의 압력 변환기 사이에 유체 소통을 제공한다. 따라서, 주요 배출 통로(320)와 유출구(54)는 비례 압력 조절 조립체(10)의 작동에 따라, 정압, 부압 또는 배기가 제공된다.
도면에 도시되고, 당업자가 이해해야 하는 바와 같이, 본체(12) 내의 몇몇 통로는 본체(12)의 외측면으로 뻗고 복수 개의 플러그에 의해 폐쇄(340)된다. 이것은 단지 전술한 내부 통로를 형성하기 위하여 중실형 본체(12) 상에서 수행되는 필요한 드릴링을 나타내는 것이다. 이러한 구성을 제거하는 다른 제조 기법이 가능하기 때문에, 스루 드릴링(through drilling)과 플러그(34)로만 제한되지 않으며, 이것인 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는다는 것을 더 이해해야 한다.
일반적으로, 작용판(22)은 본체(12)와 관련된 조절 밸브(14, 16) 사이에 위치한다. 작용판(22)은 일련의 내부 통로(350, 352)를 포함한다. 작용판(22)은 밸브와 임의의 다양한 장착면 사이에 삽입될 수 있도록 축에 대하여 비대칭이고 또한 유체 통로를 구비하여, 작용판의 배향이 밸브가 상시 개방 구조로 작동할 것인지 또는 상시 폐쇄 구조로 작동할 것인지를 결정한다. 작용판(22)을 사용하면, 조립체가 간단해지고 한 가지 이상의 밸브 타입 또는 구성이 불필요해진다. 본 발명에 있어서, 작용판(22)은 복식 또는 이중으로 되어 있어서, 두 개의 밸브를 동시에 배치할 수 있고 각 밸브의 상시 상태를 작동적으로 설정한다. 특히 도 4, 도 6, 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에서 볼 수 있는 바와 같이, 작용판(22)은 본체(12)의 상부면(38)에 있는 오목부(344) 내에 위치한다. 이하에서 더 상세히 설명하겠지만, 작용판(22)은 충전 조절 밸브(14)와 배기 밸브(16)를 본체(12)에 서로 연결시키고 좌에서 우로 뻗는 두 세트의 측부 통로(도 5, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b)를 제공한다.
보다 구체적으로, 도 7a의 충전 조절 밸브(14)의 단면도에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 작용판(22) 내의 세 개의 내부 통로(350, 352, 354)를 형성하기 위해 결합하는 제1의 일련의 드릴링 가공되고 밀링 가공된 개구부가 있는데, 상기 내부 통로는 이들 통로 위에 인접하여 배치된 충전 조절 밸브(14)에 영향을 미친다. 이와 마찬가지로 도 8a의 배기 밸브(16)의 단면도에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 작용판(22) 내의 또 다른 그룹의 세 개의 내부 통로(450, 452, 454)를 형성하기 위해 결합하는 제2의 일련의 드릴링 가공되고 밀링 가공된 개구부가 있는데, 상기 내부 통로는 이들 통로 위에 인접하여 배치된 배기 밸브(16)에 영향을 미친다. 특히 도 7a에 있어서, 작용판(22) 내의 중앙 통로는 유입 통로(350)로서, 전술한 바와 같이 본체(12)의 유입구(50)로부터 내부 통로를 거쳐 압축 공기가 유입되도록 충전 조절 밸브(14)의 유입구(82)와 원통형 포트(88)로 개방되어 있다. 전술한 바와 같이, 작용판(22)의 좌통로(352)와 우통로(354)는 충전 조절 밸브(14)에서부터 본체의 유출 통로까지 이중 출력 통로를 제공한다. 도 7a를 더 참조하면, 작용판(22)은 충전 조절 밸브(14)가 상시 개방 상태가 되도록 배향된다. 특히, 작용판(22)의 내부 통로가 우선 유입구(82)와 원통형 포트(88) 사이에 직접적인 유체 소통을 제공한다. 원통형 포트(86)와 배기구(90)가 유출구(54)에 연결되고 배기구(84)가 차단되어 있다. 따라서, 동력원이 차단된 액추에이터(62)와 밸브 부재(96)를 우측으로 이동시키는 편향 부재(130)와 관련하여, 밸브 요소(114, 118)는 밸브 시트(134, 138)에 대하여 밀봉식으로 안착되어 있다. 따라서, 유입 정압은 유입구(50)을 통해 공급되고 개방 밸브 시트(136)을 지나서 유입구(82)를 통해 원통형 포트(86)로 주입되고 유출구(54)로 빠져나온다. 이와 동시에, 유입 정압은 또한 개방 밸브 시트(140)을 지나서 원통형 포트(88)을 통해 공급되고 배기구(90)를 빠져나와서 유출구(54)에 이른다.
액추에이터(62)에 전류가 흐르면, 도 7d에 상세히 도시된 바와 같이, 푸시핀(156)이 밸브 부재(96)을 좌측으로 이동시키고, 밸브 요소(114, 118)가 밸브 시트(134, 148)에서 리프팅(lifting)되며, 밸브 요소(116, 120)는 밸브 시트(136, 140) 대하여 밀봉식으로 안착된다. 따라서, 유입구(50)로부터 유입구(82)를 통해 공급되는 유입 정압은 폐쇄 밸브 시트(136)에서 정지되고, 이와 동시에 원통형 포트(88)를 통해 공급되는 유입 정압은 폐쇄 밸브 시트(140)에서 정지된다. 이 때, 밸브 시트(138)가 개방되어 있는 동안, 이 밸브 시트는 두 개의 압축 포트(82, 88) 사이에 위치하고 밸브(14)의 출력에 대하여 아무런 영향도 끼치지 않는다.
도 7b에 충전 조절 밸브(14)의 상시 폐쇄 상태가 도시되어 있다. 이것은 내부 통로가 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 역전되도록, 본체(12) 내의 작용판(22)을 재배향시킴으로써 달성된다. 달리 얘기하자면, 이제 유입구(82)와 원통형 포트(86) 사이에서 직접 유체 소통한다. 배기구(84)와 원통형 포트(88)은 유출구(54)에 연결되어 있고 배기구(90)은 차단되어 있다. 동력원이 차단된 액추에이터(62)와 밸브 부재(96)를 우측으로 이동시키는 편향 부재(130)와 관련하여, 밸브 요소(114, 118)는 밸브 시트(134, 138)에 대하여 밀봉식으로 안착되어 있다. 그러나, 유입 정압은 유입구(50)을 통해 이송되어 유입구(82)로 공급될 때, 폐쇄 밸브 시트(138)에서 정지되고, 이와 동시에 또한 원통형 포트(86)를 통해 공급된 유입 정압은 폐쇄 밸브 시트(134)에서 정지된다. 이 때, 밸브 시트(136)가 개방되어 있는 동안, 두 개의 압축 포트(82, 86) 사이에만 위치하고 출력에 대해 아무런 영향을 끼치지 않는다.
액추에이터(62)에 전류가 흐르고, 푸시핀(156)이 밸브 부재(96)을 좌측으로 이동시키면, 밸브 요소(114, 118)가 밸브 시트(134, 148)에서 리프팅되며, 밸브 요소(116, 120)는 밸브 시트(136, 140) 대하여 밀봉식으로 안착된다. 따라서, 유입 부(50)를 통해 이송되어 유입구(82)로 공급되는 유입 정압은 개방 밸브 시트(138)을 지나서 흐르고 원통형 포트(88)로 흘러 들어가서 유출구(54)를 빠져나올 것이다. 이와 동시에, 원통형 포트(88)를 통해 공급되는 유입 정압은 개방 밸브 시트(134)를 지나서 흐르고 배기구(84)에서 흘러나와 유출구(54)에 이를 것이다. 당업자는 상시 개방이나 상시 폐쇄로 작동 가능한 충전 조절 밸브(14)를 구비할 것인가 하는 결정은 본원의 조건에 의해 결정되고 본 발명에 제한을 두지 않는다는 것을 이해해야 한다.
전술한 바와 같이, 도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 배기 밸브(16)는 또한 본체(12) 상에서 지지되고 유출구(54) 및 배기구(56)와 유체 소통하며 배기 밸브(16)가 작동되는 경우, 배기구(56)을 통해 유출구(54)로부터 압력을 배출하도록 작동 가능하다. 도 8c와 도 8d에 상세히 도시된 바와 같이, 배기 밸브(16)의 구조는 실질적으로 충전 조절 밸브(14)와 유사하며, 전술한 충전 조절 밸브(14)와 동일한 구성 요소를 포함하므로, 동일한 참조 부호에서 100 만큼 증가한 참조 부호로 지시한다. 따라서, 배기 밸브(16)는 충전 조절 밸브(14)와 동일한 방식으로 작동하여, 솔레노이드(178)와 리턴 스프링(230)을 구비하는 액추에이터(162)를 또한 포함한다. 액추에이터(162)는 제어 회로 조립체(24)에 의해 동력원이 연결된 솔레노이드(178)에 응답하여, 배기 밸브(16)를 제1 위치에서 제2 위치로 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하며, 동력원이 차단된 솔레노이드(178)에 응답하여, 리턴 스프링(230)의 작용에 의해 배기 밸브(16)를 제2 위치에서 제1 위치로 복귀시키도록 더 작동 가능하다.
전술한 바와 같이, 작용판(22)은 배기 밸브(16)에 작동적으로 영향을 미치는 제2 일련의 내부 통로를 구비하고 있다. 특히 도 8a를 참조하면, 작용판(22) 내의 중앙 통로는 유입 통로(450)로, 전술한 바와 같이 본체(12)의 내부 통로를 통해 유입구(50)에서 압축 공기가 유입되도록 배기 밸브(16)의 유입구(182)와 원통형 포트(186)를 개방한다. 전술한 바와 같이, 작용판 내의 좌통로(452)와 우통로(454)는 배기 밸브(16)에서 본체(12)의 유출 통로까지 이중 출력 통로를 제공한다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 작용판(22)은 배기 밸브(16)가 상시 폐쇄 상태가 되도록 배향된다. 바람직한 실시예에 있어서, 도 7a에 도시된 바와 같이 충전 조절 밸브(14)가 상시 개방되도록 작용판(22)을 배향시키면, 본체(12)의 배기 밸브(16)로부터 유체 소통을 제공하는 작용판(22) 내의 제2 일련의 내부 통로는 도 8a에서와 같이, 배기 밸브(16)가 상시 폐쇄되도록 구성된다. 이와 유사하게, 충전 조절 밸브(14)가 상시 폐쇄를 형성하도록 작용판(22)을 배향시키면(도 7b), 그 후 작용판(22)의 배기 밸브측이 상시 개방되도록 구성된다(도 8b). 최종적으로, 본체(12)와 작용판(22) 사이는 356으로 도시된, 작용판(22)에 이르는 내부 통로의 개구부 둘레로 본체(12)에 형성된 홈(358) 내에 배치된 탄성중합체 시일에 의해 밀봉된다. 다른 일련의 탄성 중합체 시일에 의해 작용판(22)에 의해서 충전 조절 밸브(14)와 배기 밸브(16)까지 더 밀봉되며, 상기 시일은 밸브 본체(60, 160)의 저부면(66, 166)에 각각 위치한 홈(368) 내에 배치된 366으로 도시된다.
충전 조절 밸브(14)와 배기 밸브(16)는 작용판(22)에 대하여 하측으로 밸브(14, 16)의 저부면(66, 166)을 밀봉식으로 가압하도록 하는 방식으로 본체(12)에 장착되어 있다. 따라서, 작용판(22)과 본체(12) 사이의 밀봉 부재(356)와, 밸브 본체와 작용판(22) 사이의 밀봉 부재(366)는 흐름 통로를 밀봉한다. 이것은, 바람직한 실시예에서, 본체(12) 내의 위치 보어(346) 내에 설치된 위치핀(345)과 부착 보어(348) 내에 나사 결합식으로 삽입된 위치 부착 스크류(347)에 의해 완수된다. 이들 위치핀과 위치 부착 스크류는 위치 포인트(361, 363, 461, 463)와 각각 상호작용하고, 이들 위치 포인트는 밸브(14, 16)의 단부면 내의 원추형 함몰부이다. 위치 포인트는 밸브(14, 16)의 저부면(66, 166)으로부터는 오프셋(offset)되어 있고 위치 보어(346)과 부착 보어(348)로부터는 업(up)되어 있다. 이러한 방식으로, 위치 부착 스크류(347)가 부착 보어(348)내로 나사결합될 때, 위치핀(345)과 부착 스크류의 오프셋이 흐름 통로를 밀봉하도록 밸브 본체(60)를 약간 하측으로 이동시킨다. 여기서 설명된 본 발명의 실시예는 두 개의 밸브를 제공하는 단일 작용판(22)을 사용하지만, 두 개의 개별적인 작용판으로 구성할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 경우, 개별적인 작용판 각각은 전술한 것과 같은 작동 특징을 제공하지만 개별적인 밸브 흐름 경로의 구성이 가능하게 한다.
도 9에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 진공 조절 밸브(20) 또한 본체(12) 상에 지지되고 제2 유입구(52) 및 유출구(54)와 유체 소통한다. 진공 조절 밸브(20)가 작동되면, 제2 유입구(52)에서 유출구(54)를 거쳐 공압식 작동 장치로의 부압 공급을 예정된 값으로 조절하도록 되어 있다. 진공 조절 밸브(20)는 전술한 작용판을 필요로 하지 않고도, 본체(12)의 상부면(38)에 직접 장착될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 진공 조절 밸브는 그 출력 경로 중 하나가 이용되고 다른 출력 경로는 차단되는 3-방향 밸브이다. 도 9b와 도 9c에 도시된 바와 같이, 진공 조절 밸브(20)는 상부면(464)과 저부면(466)을 형성하는 가는 사각형의 밸브 본체(460)와 이 상부면(464)과 저부면(466) 사이에서 뻗는 한 쌍의 대향 측면(468,470) 그리고 단부면(472, 474)을 포함한다. 액추에이터(462)는 통상 도면 부호 478로 표시된 솔레노이드 조립체와 리턴 스프링(530)을 구비하는데, 이 리턴 스프링(530)은 제어 회로 조립체(24)에 의해 동력원이 연결된 솔레노이드(478)에 응답하여 진공 조절 밸브(20)를 제1 위치에서 제2 위치로 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하고, 또한 동력원이 차단된 솔레노이드(478)에 응답하여 리턴 스프링(530)의 작용에 의해 진공 조절 밸브(20)을 제2 위치에서 제1 위치로 복귀 이동시키도록 작동 가능하다.
밸브 본체(460)는 본체(12) 내의 제2 유입구(52)를 통해 압축 공기의 공급원과 유체 소통하기 위한 유입구(482)와, 본체(12) 내의 압축 공기를 유출구(54)로 통과시키기 위한 유출구 또는 원통형 포트(486)와, 차단 유출구(484)를 포함한다. 밸브 보어(480)는 밸브 본체(460) 내에서 축방향으로 뻗는다. 바람직한 실시예에 있어서, 유입구(482)와 유출구(484, 486)는 밸브 보어(480)와 유체 소통하며 밸브 본체(460)의 저부면(466)을 관통하여 형성되어 있다. 도 9b와 도 9c에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 밸브 보어(480)는 한 쌍의 개구단(492, 494)를 제공하기 위하여 밸브 본체(460)을 완전히 관통하여 뻗는다. 이하에서 설명하겠지만, 통상 도면 부호 496으로 나타내는 밸브 부재는 원통형 포트(484)를 통해 유입구(482)로부터의 압축 공기를 선택적으로 지향시키도록, 밸브 보어(480)내의 예정된 위치 사이에서 직접 이동가능하다. 이하에서 더 상세히 설명하겠지만, 한 쌍의 단부 리테이너 인서트(498, 500)는 밸브 본체(460)의 한 쌍의 개구단(492, 494)에 각각 수용되고, 밸브 부재(496)가 밸브 보어(480)내에 유지되도록 한다.
밸브 부재(496)는 그의 단부에 배치된 대향하는 한 쌍의 밸브 헤드(510, 512)와 이들 사이에 있는 밸브 부재(496)에 형성된 하나 이상의 밸브 요소(514, 516)를 더 포함한다. 그러나, 도면에 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 복수 개의 밸브 요소(514, 516)가 밸브 부재(496) 상에 형성되어 있고, 각 밸브 요소는 압축 공기의 흐름을 밸브 보어(480)을 통해 유입구(482)에서 원통형 또는 유출구(486)로 선택적으로 지향시키도록 작동 가능하다. 밸브 부재(496)는 밸브 보어(480) 내에서의 압축 공기의 누출을 방지하기 위하여, O링 타입의 시일(524)를 수용하는 환형홈(522)을 더 포함하는데, 이 시일은 단부 리테이너(498, 500)의 각 중앙 보어 개구(526, 528)와 슬라이드 결합한다. 밸브 부재(496)는 고무 또는 임의의 공지된 탄성중합체와 같은 적절한 탄성재로 오버 몰딩된(over-molded), 적절한 곳에 위치한 알루미늄 인서트이다. 특히, 당업자는 밀봉면의 재료는 밸브 요소(496)에 결합 또는 오버 몰딩되는 니트릴과 같은 약간의 항복 특성을 지니고 보다 높은 탄성의 임의의 공지된 조성물로 제조될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
코일 스프링과 같은 편향 부재(530)가 컵 형상의 단부 리테이너 인서트(498)와 밸브 부재(496)의 밸브 헤드(510)에 형성된 오목부(532) 사이에 위치한다. 편향 부재(530)는 밸브 부재(496)에 대하여 도 9b에 도시된 바와 같이 우측으로 일정한 편향력을 가한다.
복수 개의 밸브 시트(534, 536)가 밸브 보어(496) 내에 제공된다. 이하에서 더 상세히 설명하겠지만, 밸브 시트(534, 536)는 밸브 본체(480) 내의 다양한 통로를 밀봉하기 위하여, 각 밸브 요소(514, 516)와 연동한다. 밸브 부재(496)가 특정 유출구에 대해 폐쇄 위치에 있게 되면, 밸브 시트(534, 536)는 밸브 요소(514, 516)의 밸브 밀봉면에 밀봉 접촉을 제공하고, 따라서 압축 공기가 유출구로 흐르는 것을 방해한다.
도 9b와 도 9c에 도시된 복수 개의 밸브 시트(534, 536) 중, 밸브 시트(536)는 밸브 보어(496) 자체에 직접 형성되고, 밸브 시트(534)는 단부 리테이너 인서트(498) 상에 배치된다. 리테이너 인서트(498, 500)는 밸브 본체(460)의 밸브 보어(496) 내에 조절가능하게 위치하여, 단부(492, 494) 또는 밸브 보어(496)의 임의의 다른 적합한 부분과 나사 결합식으로 상호작용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 단부 리테이너 인서트(498, 500)는 밸브 부재(496)의 대향 헤드(510, 512)를 수용하는 중앙 보어(526, 528)을 구비하고, 이들 대향 헤드가 밸브 본체(460) 내에서 슬라이드 이동할 수 있게 한다. 따라서, 단부 리테이너 인서트(498, 500)의 설정 위치는 밸브 부재(496)에 인가되는 주어진 리니어 힘으로 밸브 시트의 밀봉을 제어한다. 단부 리테이너 인서트(498)는 밸브 보어(480) 내에서의 압축 공기의 누출을 방지하기 위하여 O 링 타입의 시일(548)을 수용하는 환형홈(544, 546)을 더 포함한다. 밸브 본체(460)는 밸브 본체(460)와 단부 리테이너(500) 사이에서의 압축 공기의 누출을 방지하기 위하여 O 링 타입의 시일(568)을 수용하는 환형홈(566)을 더 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 밸브 부재(496)의 밸브 헤드(510)을 수용하는 단부 리테이너 인서트(500)의 중앙 보어(528)는 리테이너를 완전히 관통하여 뻗어서, 전체적으로 도면 부호 478로 표시된 솔레노이드 조립체가 밸브 부재(496)와 결합하여 이 밸브 부재를 작동시킨다. 예시 목적으로 도시된 바와 같이, 이것은 밸브 부재(496)와 결합하여 이를 작동되게 하는 리테이너 인서트(500) 내로 뻗는 확대 헤드(558)을 구비한 액추에이터 푸시핀(556)을 사용함으로써 완수된다. 당업자라면 밸브 부재(496)에 동력(motive force)을 제공하는 데에 사용되는 특정 작동 수단은 본 발명의 범위를 벗어난다는 것을 더 이해해야 한다. 따라서, 작동 수단에 기초하여, 푸시핀이 아닌 다른 타입의 소정 개수의 작동 요소가 사용될 수 있다는 것도 또한 이해할 것이다. 솔레노이드 조립체(478)는 밸브 보어(480) 내의 밸브 부재(496)를 편향 부재(530)의 편향력에 반대되는 방향으로 선택적으로 작동시키는 데에 사용된다. 솔레노이드가 작동하지 않으면, 이러한 방식으로 도 9c에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(478)는 밸브 부재를 좌측으로 이동시키고, 편향 부재(530)은 밸브 부재(496)을 본래 위치로 돌려보낸다(도 9b에서의 우측으로). 전술한 바와 같이, 솔레노이드 조립체(478)는, 예컨대 미국 특허 제6,192,937호에서 더 상세히 설명된 것과 같은 임의의 적절한 타입일 수 있다. 변형예로서, 종래 기술의 미국 특허 제4,438,418호 또는 제3,538,954호에서 설명된 바와 같은 로스트 모션 바이어싱(lost-motion biasing)하는 부동 전기자를 지닌 전자기 솔레노이드일 수 있다.
도 9a에 도시되고 전술한 바와 같이, 진공 조절 밸브(20)는 유입구(482)에서 본체(12)의 제2 수직 유입 통로(306)와 유체 소통하고, 원통형 포트(486)에서 제2 수직 배출 통로(332)와 유체 소통한다. 바람직한 실시예에 있어서, 진공 조절 밸브(20)는 상시 폐쇄 상태로 형성된다. 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 동력원이 차단된 액추에이터(462)와 밸브 부재(496)를 우측으로 이동시키는 편향 부재(530)에 관련하여, 밸브 요소(516)는 밸브 시트(536)에 대하여 밀봉식으로 안착된다. 따라서, 유입 정압이 제2 유입구(52)를 통해 이송되어 유입구(482)로 공급될 때, 폐쇄 밸브 시트(536)에서 정지된다. 이 때, 밸브 시트(534)는 개방되지만, 원통형 포트(484)가 차단되기 때문에 출력에 아무런 영향도 미치지 않는다는 것은 명백하다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 액추에이터(462)에 전류가 흐르고 푸시핀(556)이 밸브 부재(46)를 좌측으로 이동시키면, 밸브 요소(516)가 밸브 시트(536)로부터 리프팅되고, 따라서 유입구(52)를 통해 이송되어 유입구(482)로 공급되는 유입 부압은 개방 밸브 시트(536)을 통과하고 원통형 포트(486)로 흘러서 유출구(54)로부터 흘러나온다. 당업자는 상시 개방이나 상시 폐쇄로 작동 가능한 진공 조절 밸브(20)를 구비할 것인가 하는 판정은 본원의 조건에 의해 결정되고 본 발명을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이러한 방식으로, 진공 조절 밸브(20)가 작동되면, 압축 공기의 공급원이 제2 유입구(52)에서 진공 조절 밸브(20)을 통해 유출구(54)로 제공된다. 본체부(12)와 진공 조절 밸브(20) 사이의 밀봉은 밸브 본체(460)의 저부면(466)에 있는 홈(358) 내에 배치된 탄성중합체 시일에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 설명한 단일 작용판(22)의 사용에는 제한이 없다는 것을 이해해야 한다. 작용판(22)은 밸브가 상시 개방 또는 상시 폐쇄로 독립적으로 형성될 수 있도록 두 개의 개별적인 판으로 추가적으로 구현될 수 있다. 또한, 진공 입력 구성이 충전 조절 밸브(14) 및 배기 밸브(16)와 같이 빠르고 용이하게 스위칭 가능할 것을 요구하는 용례에서는 추가적인 작용판이 진공 밸브(20)과 본체(12) 사이에 사용될 수도 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 본체(12) 상의 상대적인 밸브 위치와 본체(12)의 내부 통로와 이들 밸브의 상호 작용은 부압의 입력 압력에 반대되는 정압의 입력 압력을 보다 훌륭히 제어하고 조절한다. 본 발명의 이러한 특징이 응용 중심이고 본체(12) 상의 밸브(14, 16, 20)의 위치는 부압의 입력 압력을 보다 훌륭히 제어하고 조절하기 위하여 서로 바뀔 수 있으며 두 개의 압력 입력 제어 및 조절이 용이하다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 비례 압력 조절 조립체(10)의 작동은 도 10의 블럭 다이어그램에서, 통상 도면 부호 24로 표시된 제어 회로 조립체에 의해 제어된다. 아래에서 전기 제어 과정을 설명하기 위해 사용되는 특정 전기 회로는 동일한 결과를 달성하기 위하여 소정 개수의 다른 구성 요소로 구성될 수 있는데, 이러한 요소로는 OP 앰프, 미분기, 적분기 등으로 구성된 완전히 또는 부분적으로 집적된 디지털 회로 또는 개별적인 분리 회로 또는 아날로그 구성 요소와 같은 본 발명의 범위를 넘어서는 특정 전기 구성이 있으며, 이에 한정되지 않는다. 제어 회로 조립체(24)는 충전 조절 밸브(14), 배기 밸브(16) 및 진공 조절 밸브(20)와 통전(通電)된다. 제어 회로 조립체(24)는 명령 신호(650)을 수신하여, 그 후 이 명령 신호에 응답하여 충전 조절 밸브(14), 배기 밸브(16) 또는 진공 조절 밸브(20) 중 하나를 작동시키도록 되어 있다. 제어 회로 조립체(24)는 피드백 신호를 더 수신하여,이 피드백 신호에 응답하여 충전 조절 밸브(14)를 통해 정압의 공기압의 크기를 조절하고 진공 조절 밸브(14)를 통해 부압의 공기압의 크기를 조절하도록 되어 있다.
제어 입력인 명령 신호(650)는 본 발명의 비례식 압력 조절기(10)의 정압 및 부압 출력 또는 배기를 명령하는 어플리케이션 장치로부터 제어 회로 조립체(24)로 공급된다. 명령 신호(650)는 본 발명이 그 일부인 장치 또는 과정을 전체적으로 제어하는 임의의 유형의 전기 제어 유닛 또는 시스템 명령 회로에 의해 생성된다. 이와 같은 실제적인 명령 신호(650)의 생성은 본 발명의 범위를 벗어나는 것이다. 비례식 압력 조절기(10)는 유입 명령 신호의 다양한 전압에 의해 제어된다. 명령 회로 조립체(24)는 아래에서 기술하는 바와 같은 소망하는 압력 출력의 대표적인 전압값인 0 내지 10 볼트 사이의 다양한 명령 신호 전압값에 응답하도록 되어 있다. 이하에서 설명하겠지만, 명령 회로 조립체(24)에 가해지는 명령 신호(650)는 한 순간에 하나의 밸브만을 개방할 것이다. 그러나, 바람직한 실시예에 있어서, 유입 정압 또는 유입 부압을 소망하는 출력 압력으로 각각 작동적으로 조절하기 위하여, 배기 밸브(16)가 충전 조절 밸브(14) 또는 진공 조절 밸브(20)와 연동하여 함께 사용된다. 이러한 특징은 매우 정밀하고 응답성이 높은 유입 압력의 조절을 제공한다. 당업자는 이러한 작동 특성에는 제한이 없으며, 이러한 작동 특성은 임의의 특정한 용례의 요건에 따라 사용될 수 있는(사용되지 않을 수도 있는) 한 가지 조절 방식만을 나타낸다는 것을 이해해야 한다.
도 6에 잘 도시된 바와 같이, 제어 회로 조립체(24)는 본체(12)의 측벽상에 위치한 회로 기판(610)과, 본체(12)의 저부면(40)에 있는 측벽(32) 상의 오목부(614) 내에 위치한 압력 변환기(612)를 포함한다. 압력 변환기(612)는 도시된 바와 같이, 리테이너 판(616)과 압력 변환기(612)의 대향 측벽 상의 두 개의 O링 타입 시일(618)에 의해 본체(12) 내에 유지되고 밀봉된다. 이러한 방식으로, 압력 변환기(612)는 또한 유출구(54)로부터의 피드백을 피드백 신호로 전환하기 위하여 상기 본체(12)의 피드백 패키지(336) 내에 위치한다.
도 10을 다시 참조하면, 회로 기판(610)은 PID(proportional-intergral-differential) 피드백 회로(622), 조절기 구동 회로(624), 압력/진공/배기 선택 회로(626) 및 명령 신호 필터링 회로(628)을 포함한다. 압력/진공/배기 선택 회로(626)는 충전 조절 밸브 제어 회로(634), 배기 밸브 제어 회로(636) 및 진공 조절 밸브 제어 회로(640)을 더 포함한다. 압력/진공/배기 선택 회로(626)는 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같은 안정 조치인 명령 선택 밸브가 작동하는 동안 비선택 밸브가 작동되는 것을 방지하기 위하여, 조절기 구동 회로(624)에 홀드 오프(hold-off) 전압을 선택적으로 제공하도록 되어 있다.
충전 조절 밸브 제어 회로(634), 배기 밸브 조절 회로(636) 및 진공 조절 밸브 제어 회로(640)가 작동되어서 유입 명령 입력 신호(650)을 기초로 홀드 오프 전압을 생성한다. 0 내지 10 VDC 사이에서 변화하는 명령 입력 신호(650)가 제공된다. 특히, 0 내지 3 VDC 범위가 진공 또는 부압용 명령으로 사용되고, 4 내지 10 VDC의 범위가 정압용 명령으로 사용되며, 3.2 내지 3.8의 VDC 범위가 배기용 명령으로 사용된다. 따라서, 4 내지 10 VDC의 명령 입력 신호(650)가 제공되면, 충전 조절 밸브 제어 회로(634)는 P1 전압을 공급한다. 다른 한편으로, 3.2 내지 3.8 VDC의 명령 입력 신호(650)가 제공되면, 배기 밸브 제어 회로(636)은 D1 전압을 공급한다. 최종적으로, 0 내지 3 VDC의 명령 입력 신호(650)가 제공되면, 진공 조절 밸브 제어 회로(640)가 V1 전압을 공급한다. 1 내지 10 볼트 외에, 임의의 적용가능한 작동 전압 범위로 본 발명은 제어할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 추가적으로, 본 발명은 또한 전압 이외에 전류에 의해서도 제어될 수 있다. 예를 들면, 여기에서 설명한 본 발명의 실시예는 4 내지 20 밀리암페어 사이에서 변하는 전류 제어 신호의 사용에 용이하게 적용될 수 있다.
명령 신호 필터링 회로(628)는 충전 조절 밸브 이력(履歷) 회로(652)와 진공 조절 밸브 이력 회로(654)를 포함한다. 이들 이력 회로(652, 654)는 명령 입력 신호(650)에 대한 제어 회로 조립체(24)의 응답도에 있어서, 작은 지연 또는 사역대(deadband)를 제공한다. 이것은 명령 입력 신호(650)에 있어서의 변화가 소정의 압력에서 다른 소정의 압력으로의 출력에 있어서의 변화 또는 소정 압력에서 배기로의 출력에 있어서의 변화를 명령하는 경우, 관련된 밸브의 작동이 중첩되지 않도록 하기 위하여 필요하다. 특히, 전술한 바와 같이, 0 내지 10 VDC 사이에서 변하는 명령 입력 신호(650)에 관련하여(진공용 0 내지 3 VDC, 정압용 4 내지 10 VDC, 대기압용 3.2 내지 3.8 VDC), 이력 회로는 3 내지 3.2 VDC 범위에 있는 사역대와, 3.8 내지 4 VDC 범위에 있는 사역대를 허용한다.
명령 신호 필터링 회로(628)는 충전 조절 밸브 오프셋 회로(656), 충전 조절 밸브 앰프 회로(658) 및 진공 조절 밸브 앰프 회로(660)를 더 포함한다. 충전 조절 밸브 오프셋 회로(656)는 4 내지 10 VDC 범위에 있는 정압용 명령 입력을 취하여 4 볼트 오프셋을 제거하고 0 내지 6 VDC의 범위에 상응하는 입력을 설정한다. 다음에, 조절 밸브 앰프 회로(658)는, 현재 상응하는 정압용 명령 신호를 0 내지 10 VDC 범위 내로 강하시키기 위하여, 오프셋 교정 신호를 취하여 전압 범위를 개방한다. 진공 조절 밸브 앰프 회로(660)는, 현재 상응하는 부압용 명령 신호를 0 내지 10 VDC 범위 내로 강하시키기 위하여, 0 내지 3 VDC 사이의 부압용 명령 신호의 전압 범위를 개방한다.
PID 피드백 회로(622)는 압력 변환기(612)로부터 입력을 취한다. 압력 변환기(612)는 회로 기판(610) 상의 PID 피드백 회로(622)와 통전되고, 본체(12)의 피드백 패키지(366)에서의 출력 압력의 감지를 기초로 하여, PID 피드백 회로(622)에 피드백 신호를 제공하도록 되어 있다. PID 피드백 회로(622)는 조절기 구동 회로(624)에 제공되는 합성 피드백 신호를 더 생성하도록 되어 있다. 이것을 달성하기 위하여 몇몇 전기 처리 단계를 취한다. 우선, 변환기에 의해 감지된 압력은 명령 입력 신호와 같은 0 내지 10 VDC 규모를 사용하여 정압의 전압으로 전환된다. 다른 말로 하자면, 전환된 변환기 압력은 감지된 진공용의 0 내지 3 VDC, 감지된 정압용의 4 내지 10 VDC 및 배기 압력 또는 대기압용의 3.2 내지 3.8 VDC 내의 상대값에 대응하도록 설정된다.
둘째, 명령 입력 신호값을 지시하는 오프셋 그라운드(offset ground)가 또한 PID 피드백 회로(622)에 제공되고, 이 오프셋은 변환기 감지 압력과 명령 압력 사이의 에러와 차이를 나타내기 위하여, 전환된 변환기 압력값과 비교된다. 다음에, 이 피드백 에러 신호는 에러 신호값을 수학적으로 즉시 적분하고 미분하기 위하여, 전기적으로 조절된다. 최종적으로, 이들 세 개의 값(에러, 에러의 적분 및 미분)을 합산하여 조절기 구동 회로(624)로 공급되는 합성 에러 피드백 신호를 산출한다. 이 계산된 합성 피드백 신호는 시간 양전압(timed positive voltage)으로, 우선 명령 출력을 달성하기 위하여 조절기를 구동하는 데에 필요한 양을 조절하는 것을 나타내는 전압값을 갖추고, 두번째로 상기 셋포인트의 오버슈트를 방지하기 위하여 조절기 조절을 타이밍하기 위하여 특별히 산출된 듀레이션을 갖추고 있다. PID 피드백 회로(622)로부터의 합성 피드백 신호는 조절기 구동 회로(624)로 송출된다.
조절기 구동 회로(624)는 명령 입력 신호에 응답하여 충전 조절 밸브 액추에이터(62), 배기 밸브 액추에이터(162) 또는 진공 조절 밸브 액추에이터(462)를 제어하는 데에 있어서, 소망하는 출력 압력 셋포인트를 생성하기 위하여 필요한 작동 전압을 작동적으로 전개시키도록 되어 있으며, PID 피드백 회로(622)로부터의 합성 피드백 신호에 응답하여 소망하는 셋포인트에 대한 충전 조절 밸브 액추에이터(62), 배기 밸브 액추에이터(162) 또는 진공 조절 밸브 액추에이터(462)를 조절하도록 되어 있고, 따라서 상기 출력 압력 셋포인트에 대하여 출력 압력을 조절한다. 이러한 목적으로, 각각의 조절기 구동 회로(624)는 각각의 밸브를 제어하고 구동하는 명령 미분기/앰프와 밸브 구동 회로를 포함한다. 도 10에 더욱 도시된 바와 같이, 충전 조절 밸브 명령 미분기/앰프(674)는 충전 조절 밸브 앰프 회로(658)로부터 필터링된 명령 입력 신호를 수신하고, PID 피드백 회로(622)로부터 합성 피드백 신호를 수신한다. 충전 조절 밸브 명령 미분기/앰프(674)는 필터링된 명령 입력 신호를 합성 피드백 신호와 비교한다. 이러한 방식으로, 미분기/앰프(674)는 온/오프 스위치로 작동한다. 정압용 명령 신호가 제공되고 출력의 합성 피드백이 압력용 명령 입력보다 작으면, 구동 또는 "온(on)" 신호가 충전 조절 밸브 구동 회로(684)에 전달된다. 합성 피드백이 정압용 명령 입력과 같거나 크고, 또는 정압 신호가 지시되지 않으면, 구동 신호는 "오프(off)"된다.
충전 조절 밸브 구동 회로(684)는 충전 조절 밸브(14)의 액추에이터(62)를 켜고, 이것에 필요한 전압을 가하기 위하여 미분기/앰프(674)로부터의 구동 신호를 사용한다. 추가적으로, 전술한 바와 같이, 안전 조치로서 진공 조절 밸브(20)가 작동되는 동안 충전 조절 밸브(14)를 "오프" 위치에 유지하기 위하여, 진공 제어 회로(640)으로부터 전압 입력(V1)을 충전 조절 밸브 구동 회로(684)로 공급한다. 마찬가지로, 배기 밸브 구동 회로는 배기 밸브 명령 미분기/앰프(680)와 배기 밸브 구동 회로(690)을 구비하고, 진공 조절 밸브 구동 회로는 진공 조절 밸브 명령 미분기/앰프(676)와 진공 조절 밸브 구동 회로(686)을 구비한다.
또한, 안전 조치로서 충전 조절 밸브(14)가 작동되는 동안 진공 조절 밸브(20)를 "오프" 위치에 유지하기 위하여, 진공 조절 밸브 구동 회로(686)는 충전 조절 밸브 제어 회로(634)로부터 전압 입력(P1)을 수신한다. 배기 밸브(16)를 "오프" 위치에 유지되도록 수동으로 선택하고 사용하지 않기 위하여, 배기 밸브 구동 회로(690)는 배기 밸브 제어 회로(634)로부터 스위칭 가능한 전압 입력(D1)을 추가적으로 수신한다. 이러한 방식으로, 제어 회로 조립체(24)는 밸브의 작동을 조절하기 위하여 출력으로부터의 피드백 신호를 동시에 처리하면서, 명령 입력 신호(650)을 사용하여 정압, 부압, 또는 배기의 소망하는 셋포인트를 결정하며 소망하는 셋포인트 출력에 필요한 특정 밸브를 작동시키고, 따라서 소망하는 출력 압력 셋포인트에 대하여 출력 압력을 조절한다.
도 11은 본 발명의 변형예(700)를 도시하는데, 여기서는 본 발명의 복수 개의 비례식 압력 조절기(710)가 덮개(772)를 구비한 공통 기부(770) 상에 배치되어 있다. 공통 기부(770)을 제외하고, 도 11에 도시되어 있는 변형예는 모든 요소의 관점에서 도 1 내지 도 10에 도시된 실시예와 동일하다. 각각의 비례식 압력 조절기(710)는 전술한 구조와 같은 본체(712), 충전 조절 밸브(714), 배기 밸브(716), 진공 조절 밸브(720) 및 제어 회로 조립체(724)를 포함한다. 비례식 압력 조절기(710)의 각각의 본체(712)는 능동형 공압식 장치로 유체 소통하기 위한 유출구(754)를 구비하고 있다. 공통 기부(770)는 비례식 압력 조절기(710)의 각각의 본체(712)에 압축 공기의 공급원을 제공하기 위하여, 750, 752로 도시된 바와 같이, 복수 개의 개별적인 정압 유입구 및 부압 유입구를 구비하고 있다. 비례식 압력 조절기(710)의 각각의 본체(712)는 그 상부면(774)에서 공통 기부를 통해 공통 유입 경로와 상호 작용할 수 있도록, 그 저부면(740)을 통과하는 압축 공기, 정압이나 부압의 유입 공급원의 경로를 정하는 내부 통로를 구비하고 있다는 것을 이해해야 한다. 개별적인 유출구(754)는 또한 공통 기부(770)을 통과하여 경로가 정해질 수 있고, 공통 기부는 다른 유입구(750, 752)가 적절한 플러그에 의해 차단되어 있는 경우, 한 세트의 유입구(750, 752)에서 정압 공급원 및 부압 공급원으로의 연결이 필요하도록 공통의 서로 연결된 내부 유입 경로를 구비하도록 형성될 수도 있다는 것을 더 이해해야 한다. 공통 기부(770)와 덮개(772)는 특정 용례가 요구할 수 있는 소정 개수의 비례식 압력 조절기(710)를 받아들일 수 있는 용량을 지니도록 형성될 수도 있다는 것을 더 이해해야 한다. 이러한 구성은 하나 이상의 본 발명의 비례식 압력 조절기(10)를 서로 밀착되게 배치하는 장치의 설치를 단순화한다.
따라서, 본 발명은 공압식 작동 시스템의 설계를 단순화하고 종래의 압력 조절기 설계의 단점을 극복한다. 본 발명의 비례식 압력 조절기는 위에서 상세히 설명한 바와 같이, 정압이나 부압이나 배기 능력을 제공하는 집적된 조절기 조립체를 구비함으로써 이것을 달성한다. 또한, 본 발명의 조절기 조립체는 제어 회로 조립체를 포함하는데, 이 제어 회로 조립체는 명령 신호에 응답하여 다양한 출력 셋포인트를 역학적으로 구현하고, 피드백 신호에 응답하여 셋포인트에 대하여 출력 압력을 비례적으로 조절한다. 이러한 성능은 정밀한 조절에 정압, 부압 및 배기능의 조합을 제공하는 것이 제조 공정의 정밀한 제어에서 긴요한 산업 설비에서 용도를 갖는다. 따라서, 본 발명의 비례 조절기 조립체는, 예컨대 집적 회로 제조용 실리콘 웨이퍼의 제조 및 연마 또는 하드 드라이브 디스크, CD-ROM 및 DVD와 같은 디스크 매체를 제조하고 연마하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명은 집적 설계가 복잡한 공압식 작동 시스템을 단순화하는 것과 유사한 경우에 매우 유리하고, 조립체가 보다 작고, 보다 조밀하게 집적되도록 하며, 유지하기가 쉽고 비용을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 본 발명의 비례 조절기 조립체는 효율성과 정밀성을 증가시키고, 제조 과정에 드는 비용을 줄인다.
본 발명을 예를 들어 설명하였다. 여기서 사용된 용어는 제한적이라기 보다는 설명하는 단어의 본질을 의도한 것이다. 전술한 교시를 고려했을 때, 본 발명의 다양한 수정과 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은 위에서 구체적으로 설명한 것 이외에도 첨부한 청구 범위의 범위 내에서 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 정압(正壓)의 공기압의 공급원과 유체 소통하는 제1 유입구(50), 부압(負壓)의 공기압의 공급원과 유체 소통하는 제2 유입구(52), 공압식 작동 장치와 유체 소통하는 하나 이상의 유출구(54) 및 배기구(56)를 구비하고 있는 본체(12)와;
    상기 제1 유입구(50) 및 상기 유출구(54)와 유체 소통하고, 작동시에 상기 제1 유입구(50)로부터 상기 유출구를 거쳐 공압식 작동 장치로 공급되는 정압을 예정된 값으로 조절하는 충전 조절 밸브(14)와;
    상기 제2 유입구(52) 및 상기 유출구(54)와 유체 소통하고, 작동시에 상기 제2 유입구(52)로부터 상기 유출구(54)를 거쳐 상기 공압식 작동 장치로 공급되는 부압을 예정된 값으로 조절하는 진공 조절 밸브(20)와;
    상기 유출구(54)와 유체 소통하고, 작동시에 상기 유출구(54)로부터 배기구(56)를 거쳐 압력을 배출하도록 작동 가능한 배기 밸브(16)와;
    상기 충전 조절 밸브(14), 상기 진공 조절 밸브(20) 및 상기 배기 밸브(16)와 통전(通電)되며, 명령 신호를 수신하고 이 명령 신호에 응답하여 상기 충전 조절 밸브(14), 상기 진공 조절 밸브(20) 또는 상기 배기 밸브(16)를 작동시키도록 되어 있고, 또한 피드백 신호를 수신하고 이 피드백 신호에 응답하여 상기 충전 조절 밸브(14)를 통해 정압 공기압의 크기을 조절하거나 상기 진공 조절 밸브(20)를 통해 부압 공기압의 크기을 조절하는 제어 회로 조립체(24)
    를 포함하는 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체(12), 상기 충전 조절 밸브(14) 및 상기 배기 밸브(16) 사이에 배치된 작용판(22)을 더 포함하고, 상기 작용판(22)은 이 작용판(22)의 배향에 의해 상기 충전 조절 밸브와 상기 배기 밸브(16)가 상시 개방될 것인지 또는 상시 폐쇄될 것인지가 미리 결정되도록, 상기 제1 유입구(50)와 상기 충전 조절 밸브(14) 사이 및 상기 유출구(54)와 상기 배기 밸브(16) 사이를 유체 소통시키는 내부 통로를 구비하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 본체(12)는 상기 제어 회로 조립체(24)에 피드백 압력을 제공하도록, 하나 이상의 상기 유출구(54)와 유체 소통하는 내부 피드백 통로(336)를 더 포함하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전 조절 밸브(14)는 솔레노이드(78)와 리턴 스프링(130)을 구비하는 액추에이터(62)를 포함하고, 상기 액추에이터(62)는 상기 제어 회로 조립체(24)에 의해 동력원이 연결된 솔레노이드(78)에 응답하여 상기 충전 조절 밸브(14)를 제1 위치에서 제2 위치로 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하며, 상기 액추에이터(62)는 또한 동력원이 차단된 상기 솔레노이드(78)에 응답하여 상기 리턴 스프링(13)에 의해 상기 충전 조절 밸브를 제2 위치에서 제1 위치로 복귀 이동시키도록 작동 가능한 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  5. 제1항에 있어서, 상기 진공 조절 밸브(20)는 액추에이터(462)를 포함하고, 상기 액추에이터는(462)는 솔레노이드(478)와 리턴 스프링(530)을 구비하며, 상기 액추에이터(462)는 상기 제어 회로 조립체(24)에 의해 동력원이 연결된 솔레노이드(478)에 응답하여 상기 진공 조절 밸브(20)를 제1 위치에서 제2 위치로 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하고, 상기 액추에이터(462)는 또한 동력원이 차단된 상기 솔레노이드(478)에 응답하여 상기 리턴 스프링(530)에 의해 상기 충전 조절 밸브를 제2 위치에서 제1 위치로 복귀 이동시키도록 작동 가능한 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  6. 제1항에 있어서, 상기 배기 밸브(16)는 액추에이터(162)를 포함하고, 상기 액추에이터는(162)는 솔레노이드(178)와 리턴 스프링(230)을 구비하며, 상기 액추에이터(162)는 상기 제어 회로 조립체(24)에 의해 동력원이 연결된 솔레노이드(478)에 응답하여 상기 배기 밸브(16)를 제1 위치에서 제2 위치로 선택적으로 이동시키도록 작동 가능하고, 상기 액추에이터(162)는 또한 동력원이 차단된 상기 솔레노이드(178)에 응답하여 상기 리턴 스프링(230)에 의해 상기 충전 조절 밸브를 제2 위치에서 제1 위치로 복귀시키도록 작동 가능한 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로 조립체(24)는 회로 기판(610)과 압력 변환기(612)를 포함하고, 상기 회로 기판(610)은 PID(Proportiional-Integral-Differential) 피드백 회로(622), 조절기 구동 회로(624), 압력/진공/배기 선택 회로(626) 및 명령 신호 필터링 회로(628)를 더 포함하며, 상기 제어 회로 조립체(24)는 명령 신호와 피드백 신호를 수신하여 상기 충전 조절 밸브(14), 상기 진공 조절 밸브(20) 및 상기 배기 밸브(16)를 작동적으로 제어하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 회로 조립체(24)의 압력 변환기(612)는 상기 하나 이상의 유출구(54)로부터의 피드백 압력을 피드백 신호로 변환하기 위하여, 상기 본체(12)의 피드백 통로(336)에 배치되는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 회로 조립체(24)의 압력 변환기(612)는 상기 회로 기판(610) 상에 있는 PID 피드백 회로(622)와 통전되고, 상기 압력 변환기(612)는 상기 PID 피드백 회로(622)에 피드백 신호를 제공하며, 상기 PID 피드백 회로(622)는 상기 조절기 구동 회로(624)에 제공되는 합성 피드백 신호를 생성하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  10. 제7항에 있어서, 상기 조절기 구동 회로(624)는 충전 조절 밸브 구동 회로(684), 진공 조절기 구동 회로(686) 및 배기 밸브 구동 회로(690)을 포함하며, 상기 구동 회로들은 상기 명령 입력 신호에 응답하여 상기 충전 조절 밸브 액추에이터(62), 상기 진공 조절 밸브 액추에이터(462) 또는 상기 배기 밸브 액추에이터(162)를 제어함으로써 소망하는 출력 압력 셋포인트(setpoint)를 생성하기 위해서 요구되는 작동 전압을 작동적으로 전개하고, 상기 구동 회로들은 또한 상기 PID 피드백 회로(622)로부터의 상기 합성 피드백 신호에 응답하여 소망하는 출력 압력 셋포인트에 대하여 상기 충전 조절 밸브 액추에이터(62), 상기 진공 조절 밸브 액추에이터(462) 또는 상기 배기 밸브 액추에이터(162)를 조절하여, 소망하는 출력 압력 셋포인트에 대하여 출력 압력을 조절하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
  11. 제10항에 있어서, 상기 압력/진공/배기 선택 회로(626)는 충전 조절 밸브 제어 회로(634), 진공 조절 밸브 제어 회로(640) 및 배기 밸브 제어 회로(636)를 포함하고, 상기 압력/진공/배기 선택 회로(626)는 안전 조치로서 명령 선택 밸브가 작동하는 동안에 비선택 밸브가 작동하는 것을 방지하도록, 상기 충전 조절 밸브(14), 상기 진공 조절 밸브(20) 또는 상기 배기 밸브(16)를 개별적으로 작동시키기 위해서 수신된 명령 신호에 응답하여 상기 충전 조절 밸브 구동 회로(684), 상기 진공 조절 밸브 구동 회로(686) 또는 상기 배기 밸브 구동 회로(690)에 홀드 오프(hold-off) 전압을 선택적으로 제공하는 것인 비례식 공압 조절기 조립체(10).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104369087A (zh) * 2014-10-21 2015-02-25 苏州合欣美电子科技有限公司 一种研磨机气压伺服系统的压力控制方法
KR101900455B1 (ko) * 2016-09-05 2018-09-19 손형모 레귤레이터

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6622802B2 (en) * 2001-03-29 2003-09-23 Intel Corporation Fastener installation tool and methods of use
US7505818B1 (en) * 2001-09-07 2009-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Converter method, system and apparatus
US7080591B2 (en) 2004-09-14 2006-07-25 Hamilton Sundstrand Non-symmetrical seal plate and valve housing
US8079578B2 (en) * 2007-09-05 2011-12-20 Hgs Aerospace, Inc. Universal holding fixture
US8622072B2 (en) * 2008-12-05 2014-01-07 Fisher Controls International, Llc Apparatus to control fluid flow
KR101602414B1 (ko) * 2009-03-16 2016-03-11 삼성전자주식회사 유체 제어용 장치
TWI490673B (zh) * 2012-01-04 2015-07-01 King Yuan Electronics Co Ltd 測試壓力控制系統與方法
CN102661728A (zh) * 2012-05-22 2012-09-12 绍兴文理学院 钢筘气压检测装置
US9662761B2 (en) * 2013-12-02 2017-05-30 Ebara Corporation Polishing apparatus
CN104102269A (zh) * 2014-07-20 2014-10-15 苏州塔可盛电子科技有限公司 一种新型功率限制电路
CN105773397B (zh) * 2016-03-09 2017-09-29 天津华海清科机电科技有限公司 化学机械抛光多区压力在线控制算法
CN110584984A (zh) * 2019-10-17 2019-12-20 苏州尚领医疗科技有限公司 一种气动心肺复苏按压装置的气路控制系统
US20220372997A1 (en) * 2021-05-24 2022-11-24 Festo Se & Co. Kg Fluid control system
CN113110677B (zh) 2021-05-27 2022-05-27 广东工业大学 一种用于射频开关的低功耗负压产生器
CN114083426B (zh) * 2021-11-26 2023-03-28 北京晶亦精微科技股份有限公司 一种压力控制装置、抛光头装置及化学机械抛光设备
CN114415747B (zh) * 2021-12-21 2023-10-27 成都中科唯实仪器有限责任公司 一种真空调节阀的压力调节方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06113480A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Sanken Electric Co Ltd 交流発電機用電圧調整装置
JPH06178997A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Hideaki Sakai 栽培用水の改質システム
US6113480A (en) 1998-06-02 2000-09-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Apparatus for polishing semiconductor wafers and method of testing same
US6178997B1 (en) 1997-09-22 2001-01-30 Fisher Controls International, Inc. Intelligent pressure regulator

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3731435A (en) 1971-02-09 1973-05-08 Speedfam Corp Polishing machine load plate
US4241750A (en) * 1978-11-27 1980-12-30 Kabushiki Kaisha Cosmo Keiki Pressure setting device
US4918870A (en) 1986-05-16 1990-04-24 Siltec Corporation Floating subcarriers for wafer polishing apparatus
US4947970A (en) 1988-11-08 1990-08-14 Borg-Warner Automotive, Inc. Dual clutch control system
US5447409A (en) 1989-10-20 1995-09-05 Applied Materials, Inc. Robot assembly
US5240041A (en) * 1989-12-28 1993-08-31 Moog Inc. Synthesized flow-control servovalve
US5104828A (en) 1990-03-01 1992-04-14 Intel Corporation Method of planarizing a dielectric formed over a semiconductor substrate
US5094260A (en) * 1990-10-26 1992-03-10 Alcon Surgical, Inc. Proportional valve and pressure control system
FR2677292B1 (fr) 1991-06-04 1995-12-08 Seva Machine de polissage a regulation pneumatique de l'effort de l'outil de la piece a polir.
JPH0569996A (ja) * 1991-09-05 1993-03-23 Smc Corp 真空ユニツト
US5205082A (en) 1991-12-20 1993-04-27 Cybeq Systems, Inc. Wafer polisher head having floating retainer ring
US5499647A (en) 1995-01-12 1996-03-19 Mac Valves, Inc. Method and valve assembly for controlling a pilot signal
CN2272083Y (zh) * 1996-05-20 1998-01-07 杭州精工液压机电有限公司 压差反馈型锥阀电液比例减压阀
US5716258A (en) 1996-11-26 1998-02-10 Metcalf; Robert L. Semiconductor wafer polishing machine and method
JPH10306801A (ja) 1997-05-01 1998-11-17 Smc Corp 自動制御空気圧装置の制御方法
JPH10339301A (ja) 1997-06-09 1998-12-22 Smc Corp 自動制御空気圧装置の制御方法および自動制御空気圧装置
US6035878A (en) 1997-09-22 2000-03-14 Fisher Controls International, Inc. Diagnostic device and method for pressure regulator
US6283828B1 (en) 1998-11-09 2001-09-04 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Wafer polishing apparatus
CN2357170Y (zh) * 1999-02-08 2000-01-05 浙江大学 一种电液比例压力流量复合控制阀
US6164323A (en) 1999-07-12 2000-12-26 Numatics, Incorporated Solenoid valve control system
DE19933946A1 (de) * 1999-07-20 2001-01-25 Buetfering Maschinenfabrik Gmb Druckbalken
KR100421445B1 (ko) * 2001-09-28 2004-03-09 삼성전자주식회사 연마 헤드 조립 방법 및 연마 헤드 조립 시의 공기 누설검사장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06113480A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Sanken Electric Co Ltd 交流発電機用電圧調整装置
JPH06178997A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Hideaki Sakai 栽培用水の改質システム
US6178997B1 (en) 1997-09-22 2001-01-30 Fisher Controls International, Inc. Intelligent pressure regulator
US6113480A (en) 1998-06-02 2000-09-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Apparatus for polishing semiconductor wafers and method of testing same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104369087A (zh) * 2014-10-21 2015-02-25 苏州合欣美电子科技有限公司 一种研磨机气压伺服系统的压力控制方法
CN104369087B (zh) * 2014-10-21 2016-09-07 青岛橡胶谷知识产权有限公司 一种研磨机气压伺服系统的压力控制方法
KR101900455B1 (ko) * 2016-09-05 2018-09-19 손형모 레귤레이터

Also Published As

Publication number Publication date
TW200510979A (en) 2005-03-16
CA2463209A1 (en) 2004-10-11
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ATE398732T1 (de) 2008-07-15
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EP1467105B1 (en) 2007-02-28
NZ532149A (en) 2005-12-23
DE602004014495D1 (de) 2008-07-31
ES2309647T3 (es) 2008-12-16
AU2004201461A1 (en) 2004-10-28
TWI259343B (en) 2006-08-01

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