KR20000070827A

KR20000070827A - 공압 조절기

Info

Publication number: KR20000070827A
Application number: KR1019997007090A
Authority: KR
Inventors: 우에하라테루오; 야마다타쿠지; 이노하라토루; 오구마카주유끼
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 2000-11-25
Also published as: KR100334631B1

Abstract

배출 압력값이 예정된 압력값에 매끄럽게 도달하게 되며, 배출 압력값이 일단 예정된 압력값에 도달되면, 배출 압력값의 변동이 감소된다.

공압 조절기의 배출 압력값(P)(B)과 예정된 압력값(A) 사이의 차이(C)가 비교적 큰 경우에는, 솔레노이드 밸브(31)는 펄스-폭 변조 신호(D)에 의해 구동되며, 그러므로, 입출력 응답의 신속성(예정된 압력 신호(A)에 관한 압력 검출 신호(P)의 변화 특성)이 유지되며, 배출 압력값(P)가 예정된 압력값(Q)에 근접되면, 솔레노이드 밸브(31)는 펄스 주파수 변조 신호(J)에 의해 구동되고, 그러므로, 초과량, 소위 오버슈트가 감소될 수 있으며, 배출 압력값(P)가 예정된 압력값(Q)에 도달된 후일 지라도 배출 압력값(P)의 변동, 즉 리플이 감소될 수 있게 된다.

Description

공압 조절기 {Pneumatic pressure regulator}

공압 장치에 일정한 압력을 공급하기 위한 선행기술에 따른 공압 조절기가 예컨대 일본국 특허 공고 번호 제 7-50418 호에 기재되어 있다.

이러한 공압 조절기는, 메인 밸브로부터 배출되는 배출 압력을 조절할 때 상기 공압 조절기가 배출 압력을 검출하고 검출된 배출 압력을 예정된 압력과 비교하며 비교 결과에 대응하여 솔레노이드 밸브로부터 다이어프램 체임버(파일럿 체임버)로 공급되는 공압 펄스의 펄스-폭을 조절하고 그리고나서 파일럿 압력이 상기 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 공압 펄스의 펄스-폭에 대응하여 증가되거나 감소되고 상기 다이어프램 체임버에 연결되는 공기 공급 밸브 본체가 개방되거나 폐쇄되어 상기 메인 밸브로부터 배출되는 배출 압력을 예정된 압력으로 조절하도록, 구조된다.

선행기술에 따른 상기한 바와 같은 공압 조절기에 있어서는, 솔레노이드 밸브의 구동회로는, 듀티 계수(duty factor)가 일정한 주파수로 변화하는 소위 펄스-폭 변조 신호가 상기 솔레노이드 밸브의 전자기 코일(여자 코일)에 공급되도록, 구조된다.

따라서, 상기 메인 밸브로부터의 배출 압력이 일정한 값으로 세트되는 경우에는, 예컨대, 솔레노이드 밸브의 구동이 개시될 때 배출 압력값이 제로가 되고 그러므로 펄스-폭 변조 신호의 듀티 계수가 최대가 되도록 하는 방식으로 펄스-폭 변조 신호를 전자기 코일에 공급하도록 피드백 제어가 수행되며, 펄스-폭 변조 신호의 듀티 계수는 배출 압력값이 예정된 압력값에 도달됨에 따라 감소된다.

그러나, 본 발명의 발명자들은, 전자기 코일이 펄스-폭 변조 신호에 의해 구동되는 경우, 전자기 코일이 일정한 주기동안 구동되고 그러므로 배출 압력값이 예정된 값(목표 값)에 근접되는 조건에서는 상기 예정된 값을 초과하는 양(소위, '오버슈트(overshoot)'라 함)이 비교적 커지게 되어 상기 예정된 압력값 근처에서 안정성이 훼손되는 문제가 발생된다는 것을, 발견하였다.

본 발명은 솔레노이드 밸브로 공급되거나 또는 솔레노이드 밸브로부터 배출되는 개스에 기초하여 파일럿 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 메인 밸브로부터 배출되는 개스의 유량 및 압력을 조절할 수 있는 공압 조절기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 구조를 나타내는, 일부가 생략된, 횡간 단면도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 구조를 나타내는 블록 다이어그램;

도 3은 공급 포트 및 배출 포트가 서로 연통되는 상태를 나타내는, 일부가 생략된, 횡간 단면도;

도 4는 배출 포트 및 배기 포트가 서로 연통되는 상태를 나타내는, 일부가 생략된, 횡간 단면도;

도 5는 메인 컨트롤 유니트의 기능 블록의 구조를 나타내는 다이어그램;

도 6A 내지 6E는 도 5에 도시한 일예의 작동을 설명하기 위해 제공되는 파형도들로서, 도 6A는 예정된 값 신호 및 압력 검출 신호를 나타내고, 도 6B는 PWM 신호 및 PFM 신호를 나타내며, 도 6C는 멀티플렉서의 스위칭 신호를 나타내고, 도 6D는 적분 신호를 나타내며, 도 6E는 멀티 플렉서의 스위칭 신호 파형을 나타냄.

본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 배출 압력값이 예정된 압력값에 매끄럽게 접근하도록 하고 상기 배출 압력값이 상기 예정된 압력값에 도달된 후에 상기 배출 압력값의 변동을 최소화할 수 있는 공압 조절기를 제공함에 있다.

본 발명에 따라, 배출 압력값이 예정된 압력값에 비해 작은 경우에는, 솔레노이드 밸브가 펄스-폭 변조 신호에 의해 구동되며, 그러므로, 입출력 응답의 신속성이 유지되며, 배출 압력값이 예정된 압력값에 근접되는 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브가 펄스-주파수 변조 신호에 의해 구동되고, 그러므로, 초과되는 양이 감소되고 배출 압력값이 예정된 압력값에 도달된 후에 배출 압력값의 변동이 감소될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따라, 메인 밸브의 상부 부분에 일체적으로 연결되는 보닛 (bonnet)의 내부에, 솔레노이드 밸브, 압력 검출부, 제어부 및 디스플레이부가 배설되어 공압 조절기의 구조가 컴팩트화되고 크기가 감소될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따라, 압력값들을 디스플레이하는 디스플레이부가 상기 보닛의 내부에 하우징되므로써 그 배관 및 배선이 불필요하게 된다.

또한, 본 발명에 따라, 리테이너 링을 갖는 배기 밸브 본체가 상기 구조에 채택되어, 밸브의 개방 및 폐쇄가 확실하게 이루어질 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예가 적용되는 공압 조절기(10)의 기계적인 구조를 도시한다. 도 2에는 상기 공압 조절기의 회로 구성을 도시한다.

도 1 및 도 2에 있어서, 상기 공압 조절기(10)는 공압 장치(도시안됨)의 압력 제어를 수행하기 위한 메인 밸브(11) 및 상기 메인 밸브(11)를 덮으면서 상기 메인 밸브(11)와 일체적으로 결합되는 보닛(12)을 포함한다.

상기 메인 밸브(11)내에는, 압력 공기 공급원(도시안됨)과 연결되는 공급 포트(공기 공급 포트로서도 언급됨)(13) 및 공압 장치(도시안됨)와 연결되는 배출 포트(14)가 형성된다.

상기 공급 포트(13) 및 배출 포트(14)를 연결하는 통로(15)내에는, 공기 공급 개구부(16)를 개폐시키는 공기 공급 밸브 본체(17)가 배설되고, 상기 공기 공급 밸브 본체(17)는 스프링(18)의 압축력에 의해 상기 공기 공급 개구부(16)를 폐쇄시키는 방향으로 일정하게 압압된다.

상기 메인 밸브(11)내에는, 배기 포트(21)가 형성되며; 상기 배기 포트(21)와 배출 포트(14)를 연통시키는 배기 개구부(22)내에는, 상기 배기 개구부(22)를 개폐시키는 배기 밸브 본체(23)가 슬라이딩가능한 방식으로 끼워진다. 상기 배기 밸브 본체(23)는 스프링(20)의 압축력에 의해 상기 배기 개구부(22)를 폐쇄시키는 방향으로 일정하게 압압된다.

메인 밸브(11)의 중심부분에는, 스템(step)(19)이 배설되며, 상기 스템(19)은 상기 공기 공급 밸브 본체(17)와 접촉되는 일단부를 갖는다. 상기 스템(19)은 상기 메인 밸브(11)의 내부에서 신축되는 다이어프램(25)에 일체적으로 연결되는 다른 단부를 갖는다.

제 1 다이어프램 체임버(파일럿 체임버로서도 언급됨)(26a) 및 제 2 다이어프램 체임버(26b)가 상기 다이어프램(25)에 의해 마련된다. 상기 제 2 다이어프램 체임버(26b)는 상기 배출 포트(14)와 연통된다. 상기 제 1 다이어프램 체임버 (26a) 및 제 2 다이어프램 체임버(26b)는 서로 조합되어 다이어프램 체임버(26)를 구성한다.

제 1 다이어프램 체임버(26a) 내부의 압력(파일럿 압력)이 제 2 다이어프램 체임버(26b)내부의 압력보다 커지게 될 때, 다이어프램(25)은 도면에서 하방으로 이동된다. 이러한 경우에 있어서, 다이어프램(25)의 편향 작용에 의해 다이어프램 (25)과 함께 일체적으로 하방으로 이동되는 스템(19)의 말단은 상기 공기 공급 밸브 본체(17)를 개방시키며, 그러므로, 압력 유체(SUP)가 통로(15) 및 공기 공급 개구부(16)를 통하여 공급 포트(13)로부터 배출 포트(14)로 공급된다(도 3 참조).

도 1에 도시한 바와 같이, 다이어프램(25)의 제 1 다이어프램 체임버(26a)에 인가되는 파일럿 압력을 제어하는 공압 펄스를 공급하기 위한 제 1 솔레노이드 밸브로서 작용하는 두 개의 포트로된 솔레노이드 밸브(단순히 솔레노이드 밸브 또는 공기 공급 밸브로서 언급됨)(31) 및 배기 공기를 위한 제 2 솔레노이드 밸브로서 작용하는 두 개의 포트로된 솔레노이드 밸브(단순히 솔레노이드 밸브 또는 배기 밸브로서 언급됨)(32)는 제 1 다이어프램 체임버(26a)와 연통된다.

하나의 솔레노이드 밸브(31)에 있어서, 전류 신호가 메인 컨트롤 유니트(33)로부터 전자기 코일에 공급되면, 밸브 본체(36)가 이완되며, 공급 포트(13)로부터 공급되는 압력 유체(SUP)는 제 1 다이어프램 체임버(26a)로 공급된다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 스템(19)은 하방으로 이동되며, 공기 공급 밸브 본체(17)는 이완된다(releasted). 이것은 솔레노이드 밸브(31)가 공기 공급 밸브로서 작동한다는 것을 나타낸다.

나머지 솔레노이드 밸브(32)에 있어서, 전류 신호가 상기 메인 컨트롤 유니트(33)로부터 공급되면, 상기 밸브 본체(37)는 이완되며, 제 1 다이어프램 체임버 (26a)내의 압력 유체는 배기 포트(21)를 통하여 대기중으로 배출되고, 제 1 다이어프램 체임버(26a)의 압력은 제 2 다이어프램 체임버(26b)의 압력보다 작게 된다. 따라서, 스템(19)은 스템(19)의 중간 부분에 견고하게 고정된 리테이너 링(34)의 상방향이동에 대응하여 상방향으로 이동되며, 배기 밸브 본체(23)는 이완되고, 그러므로, 배출 포트(14)가 배기 개구부(22) 및 배기 포트(21)를 경유하여 대기와 연통된다(도 4 참조). 이것은 솔레노이드 밸브(32)가 배기 밸브로서 작용한다는 것을 나타낸다.

제 2 다이어프램 체임버(26b)의 압력, 즉, 배출 압력(P)은 압력 센서(35)에 의해 측정되며, 상기 압력 센서(35)는 배출 포트(14)와 연통되는 압력 검출 수단(압력 검출부)으로서 작용한다. 상기 압력 센서(35)는 배출 압력(P)을 검출하며, 상기 검출 압력을 전기적인 신호(압력 검출 신호, 배출 압력 신호 또는 압력 신호로서도 언급됨)(B)로 변환하고 상기 신호(B)를 메인 컨트롤 유니트(컨트롤 파트) (33)에 공급한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 메인 컨트롤 유니트(33)는 MPU(마이크로프로세서 유니트)(38)를 포함하며, 상기 MPU(38)는 컨트롤 수단, 결정 수단, 프로세싱 수단, 연산 수단 및 메모리 수단으로서의 역할을 한다.

상기 압력 센서(35)로부터 출력되는 배출 압력 신호(B)는 A/D 변환기(39)를 경유하여 디지털 배출 압력 신호(B)(동일한 참조부호가 사용됨)로서 MPU(38)에 공급된다.

상기 솔레노이드 밸브(31, 32)는 공기 공급 밸브 컨트롤 유니트(40) 및 배기 밸브 컨트롤 유니트(41)에 의해 각각 제어되는 그들의 구동부들을 가지며, 상기 제어 유니트들(40, 41)은 MPU(38)에 연결된다.

또한, 상기 배출 압력 신호(B)에 의해 검출되는 압력값 등이 LED 디스플레이(디스플레이 유니트)(43)에 디스플레이된다. 만약 필요하다면, 키이 입력 장치(44)에 의해 세트되는 예정된 값(Q)이 디스플레이될 수 있다. 따라서, LED 디스플레이(43) 및 키이(KEY) 입력 장치(44)는 소위 사용자 인터페이스(45)로서 작용한다.

연산 패널(도시안됨)을 구성하는 입출력 인터페이스(47)(도 2 참조)는 보닛(12)의 상부 표면에 형성되는 개구부 부분에 부착되는 커넥터(46)(도 1 참조)에 의해 MPU(38)에 연결된다. 상기 입출력 인터페이스(47)는 아날로그 입력 기능부(48), 디지털 입력 기능부(49), 1V 내지 5V의 아날로그 신호를 출력할 수 있는 아날로그 출력 기능부(50), 개방 콜렉터의 PNP, NPN 트랜지스터들에 의한 압력 스위치 출력 기능(51) 및 +12V, 24V의 동력원 공급 기능(52)을 갖는다. 상기 아날로그 입력 기능부(48)로부터 출력되는 아날로그 신호는 A/D 컨버터(53)를 경유하여 MPU(38)에 공급된다. 상기 입출력 인터페이스(47)는 그룹을 이루는 단자(54)들을 경유하여 외부 장치에 연결된다.

도 5에는 메인 컨트롤 유니트(33)내에 저장된 소프트웨어의 기능부가 등가적인 방식으로 표현되는 전기 회로의 구성을 나타낸다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 기능부는 예정된 압력 신호(예정된 밸브 신호)(A)가 제로로부터 양의 고정된 값(예정된 압력값)(Q)으로 상승되는 신호일 때의 기능부이다.

예컨대, 상기 키이 입력 장치(44)에 의해 세트되는 예정된 압력 값(Q)에 대응되는 예정된 압력 신호(A)는 도 5의 입력 단자(61)로부터 부가적인 입력부(또는 양의 입력부)로서 노드(감산기로서 작용하기 때문에 감산기로서 언급됨)(62)에 공급되며, 배출 압력 신호(B)는 상기 노드(62)의 감산 입력부(또는 부의 입력부)로 공급된다.

예정된 압력 신호(A) 및 배출 압력 신호(B) 사이의 차이 신호는 공지된 비례 제어 회로(64)를 경유하여 노드(63)의 양의 입력부에 공급되며, 공지된 미분 제어 회로(65)를 경유하여 노드(63)의 음의 입력부로 공급된다. 상기 비례 제어 회로(64) 및 미분 제어 회로(65)에 의해 수행되는 상기 비례 및 미분 제어부들은, 단지 비례 제어부만이 사용되었을 때 응답이 진동되지만 비례 및 미분 제어부들이 모두 사용되는 경우에는 응답이 안정화된다는 사실에 기인하여, 사용된다. 본 실시예에 있어서, 성가신 측면을 없애기 위해, 노드(63)의 출력 신호는 예정된 압력 신호(A)와 배출 압력 신호(B) 사이의 차이 신호(C)(C = A - B)로서 간주된다.

상기 차이 신호(C)는 PWM(펄스-폭 변조) 회로(67)에 의해 펄스-폭 변조(PWM) 신호(D)로 변환되며, 스위칭 수단을 구성하는 멀티플렉서(68)의 고정된 단자(또는 고정 접점)(68b)에 공급된다.

상기 차이 신호(C)는 적분 컨트롤 회로(69)로 공급되고, 그 적분 신호(G)는 PFM(펄스 주파수 변조) 회로(70)에 의해 펄스 주파수 변조(PFM) 신호(J)로 변환되고, 다른 고정된 단자(또는 고정된 접점)(68c)로 공급된다. 여기서, 상기 PFM 신호(J)는 OR 회로(75)를 경유하여 리세트 신호로서 적분 컨트롤 회로(69)에 공급된다. 스위칭 신호(H)는 상기 적분 컨트롤 회로(69)의 단자(S)로부터 다른 멀티플렉서(72)의 스위칭 제어 단자에 공급된다.

상기한 제어 신호(C)는 절대값 회로(74)로 공급되며, 그 차이 절대값 C는 비교기(73)의 하나의 입력 단자로 공급된다. 기준 신호(△E)는 비교기(73)의 다른 단자에 공급된다. 상기 비교기(73)는 출력 신호(F)를 출력하며, 상기 출력 신호는 리세트 신호 또는 스위칭 신호로서 작용한다. 따라서, 상기 출력 신호(F)는 또한 리세트 신호 또는 스위칭 신호로서 언급된다. 상기 출력 신호(F)는 리세트 신호로서 OR 회로(75)에 의해 적분 컨트롤 회로(69)에 공급되고, 또한 스위칭 신호로서 멀티플렉서(68)의 스위칭 컨트롤 단자에 공급된다.

상기 PWM 신호(D) 또는 PFM 신호(J)는 구동 신호(K)로서 멀티플렉서(68)의 공통 단자(공통 접점)(68a) 및 멀티플렉서(72)의 공통 단자(공통 접점)(72a)와 고정 단자(72b)에 의해 공기 공급 밸브(31)로 공급되며, 상기 PWM 신호(D) 또는 PFM 신호(J)도 또한 공통 단자(72a) 및 고정 단자(72c)에 의해 배기 밸브(32)에 공급된다.

상기 공기 공급 밸브(31)에 공급되는 구동 신호(K)에 대응하여, 상기 공기 공급 밸브(31)의 개방 시간은 제어되며, 압력 유체(SUP)는 파일럿 체임버(26a)에 공급된다.

배기 밸브(32)가 폐쇄되고 공기 공급 밸브(31)가 개방되는 조건에서, 상기 압력 유체는 상기 공기 공급 밸브(31)로부터 상기 파일럿 체임버(26a)로 공급되고, 상기 공기 공급 밸브(26a)가 폐쇄되고 배기 밸브(32)가 개방되는 조건에서는, 파일럿 체임버(26a)내의 압력 유체는 배기 밸브(32) 및 배기 포트(21)를 경유하여 대기중으로 배출된다(도 1 참조).

도 5에 있어서, 상기 공기 공급 밸브 본체(메인 밸브(11)로서 간주되기 때문에 메인 밸브로서 또한 언급됨)(17)의 개방 제어는 상기 파일럿 체임버(26a)의 압력에 응답하여 수행된다. 상기 배출 포트(14)의 배출 압력(P)은 압력 신호(B)로서 변환되며, 상기 압력 신호는 압력 센서(35)에 의한 전기 신호이며 피드백 신호로서 노드(62)로 피드백된다.

따라서, 상기한 실시예의 필수 부품들의 작동들을 도 6의 파형도를 참조로하여 이하에 설명하기로 한다. 여기서, MPU는 제어를 수행한다.

상기 키이 입력 장치(44)에 의해 예정된 압력값(Q)이 세팅되었을 경우에는, 도 6에 있어서, 시간 t0로 도시한 바와 같이, 계단 파형(도 6A에서 점선으로 도시한 파형 참조)에 의해 표현되는 예정된 신호(A)가 제로 레벨로부터 Q(A = Q)의 하이 레벨로 상승된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 비교기(73)에 의해 세트된 기준 신호(△E)는 예정된 압력값(Q)의 수 퍼센트로 세트된다.

시간 t0의 시점에서는, 압력 센서(35)의 출력 신호인 압력 검출 신호(B)의 값(도 6A에 있어서 실선으로 도시한 파형 참조)은 제로의 값으로 되며, 그러므로, 상기 차이 신호(C)는 최대값을 갖는다. 상기 절대값 신호(C)가 또한 기준 신호(△E)의 레벨보다는 크기 때문에, 출력 신호(F)(도 6C 참조)는 로우 레벨로 유지되고, 상기 출력 신호(F)가 로우 레벨로 유지되는 동안, 멀티플렉서(68)는 도 5에 도시한 상태로 유지되는 공통의 접점(68a)을 가지며, 도 5의 상태에서 상기 공통 접점(68a)은 PWM 회로(67)측의 고정 접점(68b)에 연결된다. 또한, 상기 적분 컨트롤 회로(69)(도 6E 참조)로부터 출력되는 스위칭 신호(H)는 상기 적분 신호(G)(도 6D 참조)가 양의 문턱값(Th)을 초과할 때까지 로우 레벨로 유지된다. 상기 스위칭 신호(H)가 로우 레벨로 유지되는 기간 동안, 멀티플렉서(72)의 공통 단자(72a)는 공기 공급 밸브(31)측의 고정 단자(72b)에 연결된다.

따라서, 시간 t0의 시점에서, 예정된 압력값(Q)에 대해, 차이 신호(C)는 C = Q로 세트된 그 최대값을 가지며, 그러므로, 상기 PWM 회로(67)는 최대 듀티 계수에서, 즉, 풀 듀티(full duty)에서 구동되고, 상기 공기 공급 밸브(31)(도 1 참조)는 개방되며, 압력 유체(SUP)는 상기 공기 공급 밸브(31)를 경유하여 공급 포트(13)로부터 제 1 다이어프램 체임버(26a)로 공급된다. 따라서, 스템(19)은 다이어프램 (25)의 하향 이동과 함께 하방으로 이동되며, 공기 공급 밸브 본체(17), 즉 메인 밸브(11)는 개방된다. 따라서, 압력 유체(SUP)는 공급 포트(13)로부터 배출 포트(14)로 공급된다.

시점 t0의 경과후에, 배출 압력(P)은 점차 증가되며, 도 6A에 도시한 바와 같이, 압력 센서(35)의 압력 검출 신호(B)는 배출 압력(P)에 비례하여 점진적으로 증가되며, 차이 신호(C)는 점진적으로 감소되어 PWM 회로(67)의 PWM 신호(D)(도 6B 참조)의 듀티 계수가 점진적으로 증가되도록 점진적으로 감소된다. 시점 t1의 근처에서, 차이 신호(C)의 값이 주어진 값보다 작아지면, PWM 회로(67)의 출력 신호인 PWM 신호(D)의 듀티 계수는 최소값을 갖는다.

절대값 신호(｜C｜)가 기준 신호(△E)의 레벨보다 작게되는 시점 t2에서는, 비교기(73)가 반전되며 출력 신호(F)는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 반전된다(도 6C 참조). 따라서, 멀티플렉서(68)의 공통 접점(68a)이 PFM 회로(70)측의 고정 접점(68c)에 스위칭되며, 적분 컨트롤 회로(69)는 적분 신호(G)가 제로값을 갖도록 하기 위해 리세트되고, 차이 신호(C)에 대응되는 적분 작용이 제로값으로부터 개시된다. 시점 t2에서, PWM 컨트롤은 PFM 제어로 절환된다. 적분 제어 회로(69)의 출력 신호인 적분 신호(G)의 극성은 음의 극성으로 세트된다.

적분 신호(G)가 음의 문턱값(-Th)에 도달될 때, 일정한 펄스-폭의 ON 신호인 상기 PFM 신호(J)(도 6B 참조)는 PFM 회로(70)로부터 출력되고, 상기 신호는 구동신호(K)로서 공기 공급 밸브(31)에 공급되며, 상기 ON 신호의 ON 주기는 예컨대 PWM 신호(D)의 최소 듀티 계수에 대응되는 주기이다.

시점 t3에서, 압력 검출 신호(B)의 값은 예정된 압력값(Q)과 대체로 동일하게 된다. 상기 시점 t3에서, 상기 공기 공급 밸브(31)는 PMD 신호(D)의 고정된 주기(Tp)보다 긴 주기(Tf)로 작동되는 PFM 신호(J)에 의해 구동되며, 그러므로, 상기 배출 압력(P), 즉, 압력 검출 신호(B)는 상기 예정된 압력값(Q)에 관하여 상대적으로 소위 그 소프트 랜딩(soft landing)을 가능하게 하며, 초과되는 양의 발생 또는 오버슈트는 최소화되거나 또는 대체로 제거될 수 있다.

상기 PFM 신호(J)가 상기 시점 t3에서의 출력일 때, 적분 컨트롤 회로(69)는 상기 PFM 신호(J)에 의해 리세트되며, 적분 연산은 제로값으로부터 새롭게 개시된다.

적분 연산 회로(69)가 시점 t4에서 리세트된 후에 배출 압력(P)이 특정의 원인에 의해 증가되는 방향에서 변화되는 경우에는, 적분 신호(G)의 기울기가 양의 기울기를 가지며, 적분 신호(G)가 시점 t5에서 문턱값(Th)을 초과하면, 상기 스위칭 신호(H)(도 6E 참조)는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 반전된다. 따라서, 상기 멀티플렉서(72)는 배기 밸브(32)측에 연결되며, 점선으로 도시한 PFM 신호(J)는 배기 밸브(32)측으로 공급된다.

여기서, 배기 밸브(32)는, PFM 신호(J)가 발생되고 파일럿 체임버(제 1 다이어프램 체임버)(26a)가 배기 포트(21)를 경유하여 대기와 연통되는 주기중에만, 개방된다. 상기 작용에 의해 발생되는 바와 같이 스템(19)이 상방향으로 이동되는 경우에는, 배기 밸브 본체(23)는 PFM 신호(J)가 발생되는 주기에 일치하는 주기중에 이완되며, 그러므로, 배출 포트(14)의 배출 압력(P)은 감소된다. 시점 t6에서, 상기 공기 공급 밸브는 다시 개방된다.

이러한 방식에 있어서, 압력 검출 신호(B), 즉 배출 압력(P)이 상기 예정된 압력값(Q)에 도달되는 시점 t3후에, 공기 공급 밸브(31) 및 배기 밸브(32)는 주기(주파수)(Tf)(도 6B 참조)를 갖는 상기 PFM 신호(J)에 의해 제어되며, 상기 주기(주파수)(Tf)는 PWM 제어의 주기(Tp)보다 길게되면서 차이 신호(압력차)(C)의 적분 신호(적분값)(G)에 대응되도록 제어된다. 따라서, 공압 조절기(10)의 배출 압력(P)을 최소한의 맥동을 갖는 안정된 압력값으로 유지시키는 것이 가능하게 된다.

이러한 경우에 있어서, 배출 포트(14)에 연결되는 외부 공압 장치가 일정한 또는 고정된 배출 압력(P)에서 작동되는 주기가 길 때에는, PFM 신호 구역(주기)에 있어서, 솔레노이드 밸브들인 공기 공급 밸브(31) 및 배기 밸브(32)의 개방 주파수(작동 주파수)는 감소될 수 있으며, 그러므로, PWM 제어에 전적으로 의존하는 통상적인 제어와 비교하여, 파일럿 체임버(26a)를 제어하기 위한 압력 유체(SUP)의 소모가 감소될 수 있다는 점에서 장점이 도출된다.

물론, 도 2에 도시한 바와 같이, 압력 스위치 출력 기능부(51)를 이용하므로써, 상기 기능부는 압력 스위치로서의 기능을 발휘할 수 있다. 예컨대, 공급 압력의 부족에 기인하여 배출 압력(P)이 비정상적일 경우, 즉, 배출 압력(P)이 예정된 압력값(Q)에 도달되지 못하거나 또는 배출 압력(P)이 달성될 수 없을 때에는, 배출 압력(P)의 비정상적인 작동은 외부로부터 검출된다.

또한, 배출 압력(P)이 LED 디스플레이(43)상에 디스플레이되지 않는 경우, 외부에 압력 게이지를 설치하는 것이 필요하게 되며, 그 배관 및 배선은 불필요하게 된다.

또한, 압력 유체(SUP)가 인가되지 않는 조건에 있어서 조차도, 예컨대, 키이 입력 장치(44) 및 LED 디스플레이(43)를 이용하여, 상기 예정된 압력은 디지털 값으로 세트될 수 있으며 디스플레이될 수 있다.

또한, 아날로그 입력 기능부(48) 또는 디지털 입력 기능부(49)를 이용하므로써, 원격 제어에 의해 예정된 압력을 다중 스테이지들에서 제어하는 것이 가능하게 된다.

물론, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라, 장점이 얻어질 수 있는 바, 공압 조절기의 배출 압력값이 예정된 압력값에 비하여 상대적으로 작은 경우(상기 예정된 압력값과 배출 압력값 사이의 차이가 클 경우)에는, 솔레노이드 밸브가 펄스-폭 변조 신호에 의해 작동되며, 그러므로, 입출력 응답의 신속성(상기 예정된 압력값에 대한 배출 압력값의 변화 특성)이 유지될 수 있으며; 상기 배출 압력값이 상기 예정된 압력값에 근접되는 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브는 펄스 주파수 변조 신호에 의해 작동되고, 그러므로, 초과되는 양 또는 오버슈트가 감소되며 상기 예정된 압력값에 도달되는 배출 압력값의 변동, 즉, 리플(ripple)이 감소될 수 있게 된다.

간단히 말해서, 본 발명의 공압 조절기에 따라서, 메인 밸브로부터 배출되는 유체의 압력 및 유량이 정확하게 조절될 수 있게 된다.

Claims

메인 밸브로부터 배출되는 배출 압력값을 솔레노이드 밸브로 공급되는 또는 솔레노이드 밸브로부터 배출되는 개스에 응답하여 파일럿 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 예정된 압력값으로 조절하는 공압 조절기에 있어서,

상기 배출 압력값이 검출되며; 상기 배출 압력값과 상기 예정된 압력값 사이의 압력차가 주어진 값보다 큰 경우, 상기 솔레노이드 밸브가 펄스-폭 변조 신호에 의해 구동되고; 상기 압력차가 상기 주어진 값보다 작은 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브가 펄스 주파수 변조 신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 1 항에 있어서,

상기 주어진 값이 변수인 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 1 항에 있어서,

상기 주어진 값이 상기 예정된 압력값의 수 퍼센트로 세트되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 1 항에 있어서,

상기 펄스-폭 변조 신호 또는 상기 펄스 주파수 변조 신호를 발생시키는데 있어서, 상기 신호가 상기 배출 압력값과 상기 예정된 압력값 사이의 상기 압력차의 비례 제어 신호 및 미분 제어 신호를 기초로 하여 발생되는 것을 특징으로 하는 공압 발생기.
메인 밸브로부터 배출되는 배출 압력값을 솔레노이드 밸브로 공급되는 또는 솔레노이드 밸브로부터 배출되는 개스에 응답하여 파일럿 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 예정된 압력값으로 조절하는 공압 조절기에 있어서,

상기 배출 압력값이 검출되며, 상기 배출 압력값과 상기 예정된 압력값 사이의 압력차가 펄스-폭 변조 회로, 적분 제어 회로 및 절대값 회로에 공급되고;

상기 적분 제어 회로의 출력이 상기 펄스 주파수 변조 회로에 공급되며;

상기 절대값 회로의 출력이 비교기의 하나의 입력부로 공급되고;

기준 신호가 주어진 값으로서 상기 비교기의 다른 입력부에 공급되며;

상기 적분 제어 회로가 상기 비교기의 출력 또는 상기 펄스 주파수 변조 회로의 출력에 의해 리세트되며, 상기 리세트와 함께, 상기 펄스 주파수 변조 회로의 출력 및 상기 펄스-폭 변조 회로의 출력이 상기 비교기의 출력에 의해 절환되고 상기 솔레노이드 밸브로 공급되며;

상기 압력차가 상기 주어진 값보다 큰 경우, 상기 펄스-폭 변조 회로가 상기 솔레노이드 밸브와 접속되도록 하기 위해 상기 비교기의 출력에 기초해서 절환이 수행되며, 상기 솔레노이드 밸브는 펄스-폭 변조 신호에 의해 구동되고;

상기 압력차가 상기 주어진 값보다 작은 경우, 상기 비교기의 출력에 기초해서, 상기 적분 제어 회로가 리세트되며 적분 작용이 개시되고 상기 주파수 변조 회로가 상기 솔레노이드 밸브에 접속되도록 하기 위해 절환이 수행되며; 상기 적분값이 고정된 문턱값에 도달될 때, 고정된 펄스-폭을 갖는 펄스 주파수 변조 신호가 상기 펄스 주파수 변조 회로로부터 출력되고 상기 솔레노이드가 구동되며 상기 적분 제어 회로는 적분 작용을 다시 개시하기 위해 리세트되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 5 항에 있어서,

상기 주어진 값이 변수인 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 5 항에 있어서,

상기 주어진 값이 상기 예정된 압력값의 수 퍼센트로 세트되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 5 항에 있어서,

상기 펄스-폭 변조 신호 또는 상기 펄스 주파수 변조 신호를 발생시키는데 있어서, 상기 신호가 상기 배출 압력값과 상기 예정된 압력값 사이의 상기 압력차의 비례 제어 신호 및 미분 제어 신호를 기초로 하여 발생되는 것을 특징으로 하는 공압 발생기.
공압 조절기에 있어서,

공급 포트와 배출 포트와 배기 포트를 가지는 메인 밸브, 및

상기 메인 밸브의 상부 부분과 일체적으로 연결되면서 공간 부분을 갖는 보닛,을 구비하고;

내부에서 신축되는 다이어프램의 편향 작용에 의해 축방향을 따라 변위되는 스템이 상기 메인 밸브의 중심 부분에 배설되고, 상기 메인 밸브는 또한 상기 스템의 변위 작용에 의해 개방되거나 폐쇄되는 밸브 본체를 포함하며,

상기 보닛의 상기 공간 부분에는, 상기 다이어프램에 의해 마련되는 다이어프램 체임버에 공급되는 파일럿 압력을 제어하는 제 1 솔레노이드 밸브 및 제 2 솔레노이드 밸브, 상기 배출 포트로부터 배출되는 배출 압력값을 검출하는 압력 검출부, 상기 압력 검출부로부터 전달되는 배출 압력 신호에 기초해서 상기제 1 솔레노이드 밸브 및 제 2 솔레노이드 밸브로 구동 신호를 출력하는 제어부, 및 상기 압력 검출부에 의해 검출된 배출 압력 신호에 대응되는 하나 이상의 압력값을 디스플레이하는 디스플레이부,가 배설되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 9 항에 있어서,

상기 보닛의 상부 표면에 형성되는 개구부 부분내에, 상기 보닛의 내부에 배설되는 제어부를 상기 보닛의 외부에 배설되는 입출력 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 커넥터가 부착되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 9 항에 있어서,

밸브 본체가, 배출 포트를 배기 포트와 연통되도록 하기 위해 스프링 부재의 압축력을 이기고 배기 개구부로부터 이격되는 방향으로 이동되는, 배기 밸브 본체를 포함하고; 상기 배기 밸브 본체는 상기 배기 밸브 본체가 상기 배기 개구부로부터 이격되는 방향으로 이동되도록 상기 스템의 외주 부분에 계합되는 리테이너 링과 함께 일체적으로 변위되는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.
제 9 항에 있어서,

상기 제어부가, 마이크로프로세서 유니트, 상기 압력 검출부로부터 전달되는 배출 압력신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부, 및 상기 마이크로프로세서 유니트로부터 전달되는 제어 신호에 기초해서 상기 제 1 솔레노이드 밸브 및 제 2 솔레노이드 밸브를 각각 구동하고 제어하는 공기 공급 밸브 제어 유니트와 배기 밸브 제어 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 조절기.