KR20180036713A

KR20180036713A - 공압식 밸브 드라이브

Info

Publication number: KR20180036713A
Application number: KR1020187002951A
Authority: KR
Inventors: 크리슈토프 뵘; 아드리안 에쉔모저
Original assignee: 배트 홀딩 아게
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-04-09
Also published as: JP6853812B2; JP2018523069A; US10975896B2; CN107923418A; WO2017025302A1; KR102595398B1; CN107923418B; US20180195537A1

Abstract

본 발명은 공압실린더 (3) 안에 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤 (4) 을 갖는 그리고 상기 피스톤 (4) 의 서로 마주 보고 있는 측들에 배치된 적어도 2개의 실린더 공동들 (5, 6) 을 갖는 적어도 하나의 공압실린더 (3) 를 구비하는, 밸브 (2), 특히 진공밸브를 위한 공압식 밸브 드라이브 (1) 에 관한 것이며, 상기 실린더 공동들 (5, 6) 각각은 각각 상기 각각의 실린더 공동 (5, 6) 을 압력으로 가압하기 위한 적어도 하나의 압력원과 연결되고, 이때 상기 압력원들 중 하나는 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동 (5) 을 일정한 압력으로 가압하기 위한 일정압력원 (7) 이고, 상기 압력원들 중 다른 것은 상기 피스톤 (4) 의 상기 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동 (6) 을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압하기 위한 조절된 압력원 (8) 이다.

Description

공압식 밸브 드라이브 {PNEUMATIC VALVE DRIVE}

본 발명은 공압실린더 (pneumatic cylinder) 안에 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤을 갖는 그리고 상기 피스톤의 서로 마주 보고 있는 측들에 배치된 적어도 2개의 실린더 공동들 (cylinder cavities) 을 갖는 적어도 하나의 공압실린더를 구비하는, 밸브, 특히 진공밸브를 위한 공압식 밸브 드라이브에 관한 것이며, 상기 실린더 공동들 각각은 각각 상기 각각의 실린더 공동을 압력으로 가압하기 위한 적어도 하나의 압력원 (pressure source) 과 연결된다.

또한, 본 발명은 이러한 공압식 밸브 드라이브를 작동하기 위한 방법, 및 적어도 하나의 이러한 공압식 밸브 드라이브를 갖는 밸브, 특히 진공밸브에 관한 것이다.

밸브에서 그리고 특히 진공밸브에서, 예컨대 상기 밸브의 밸브 개구부를 폐쇄하기 위한 그리고/또는 개방하기 위한 폐쇄요소를 구동시키기 위해 자주 공압식 밸브 드라이브가 이용된다. 공압식 밸브 드라이브는 유압식 밸브 드라이브에 비해, 누출 또는 결함에 있어서 너무 심한 오염 (유압식 밸브 드라이브에 있어서는 유압오일 또는 그와 같은 것의 배출을 통해 그럴 수 있는 바와 같이) 이 생기지 않을 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 이유로, 공압식 밸브 드라이브는 특히 진공기술에서의 밸브들을 위해 특히 선호된다.

선행기술에서, 밸브, 특히 진공밸브를 위한 공압식 밸브 드라이브들은 두 실린더 공동들 안의 압력이 조절될 정도로 설계되어 있다. 이는 제어 기술적으로 비교적 비용이 많이 든다.

본 발명의 목적은, 보다 간단하게 구성되는, 상기에서 언급된 종류의 공압식 밸브 드라이브를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 위에서 언급된 밸브 드라이브에 있어서, 상기 압력원들 중 하나는 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 실린더 공동을 일정한 압력으로 가압하기 위한 일정압력원 (constant pressure source) 이고, 상기 압력원들 중 다른 것은 상기 피스톤의 상기 마주 보고 있는 측에 배치된 실린더 공동을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압하기 위한 조절된 압력원 (regulated pressure source) 인 것을 제안한다. 이 문헌의 범위에서, 상기 각각의 실린더 공동을 압력으로 가압하기 위한 인공적인 압력원은 압력원이라 불린다.

그러므로, 간단히 말하면, 본 발명의 기본 사상은, 상기 피스톤과 관련하여 마주 보고 있는 상기 공압실린더의 실린더 공동은 일정한 압력으로 가압되는 반면, 상기 실린더 공동들 중 하나 안에서만 압력이 조절된다는 것이다. 상기 조절된 압력원을 이용해 상기 피스톤의 상기 일 측에서의 실린더 공동 안의 압력이 높게 조절되고, 따라서 그로부터 발생하는 상기 피스톤 위로의 힘이, 상기 마주 보고 있는 실린더 공동 안에서 그곳에 인가된 상기 일정한 압력에 근거하여 상기 피스톤에 작용하는 힘보다 크면, 상기 피스톤은 상기 공압실린더에 대해 상대적으로 한 방향으로 움직여진다. 이와 반대로, 상기 피스톤에 작용하는 힘이 상기 다른 실린더 공동 안의 상기 일정한 압력을 통해 상기 피스톤에 작용하는 힘보다 작을 정도로, 상기 조절된 압력원이 그와 연결된 실린더 공동 안의 압력을 조절하면, 상기 피스톤은 상기 공압실린더에 대해 상대적으로 다른 방향으로 움직인다. 상기 조절된 압력원에 의해 상기 실린더 공동들 중 하나 안에서 생성되는 상응하는 압력레벨을 통해, 양측으로부터 상기 피스톤에 작용하는 힘들은 또한 상쇄될 수 있고, 따라서 상기 피스톤은 상기 공압실린더에 대해 상대적으로 그의 위치에서 고정된다. 그러므로, 단지 하나의 조절된 압력원을 갖고, 상기 공압실린더에 대해 상대적인 상기 피스톤의 두 운동방향 뿐만 아니라 정지상태를 실현하는 것이 가능하다. 이때, 상기 공압실린더가 그의 위치에서 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 언급된 상대운동시 상기 피스톤이 움직인다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 반대로, 상기 피스톤이 그의 위치에서 고정되고, 상기 공압실린더가 상기 피스톤에 대해 상대적으로 움직여지는 것이 마찬가지로 잘 가능하다. 둘 다 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브에 있어서 가능하다. 상기 공압실린더 안에서의 그리고 상기 공압실린더 쪽으로의 상기 피스톤의 상대운동을 통해, 상기 한 실린더 공동 안의 부피는 어쨌든 항상 상기 마주 보고 있는 실린더 공동 안에서 감소하는 정도로 증가하고, 반대의 경우에도 또한 같다.

여기서 공압식 밸브 드라이브라 부르는 것은, 두 실린더 공동들이, 바람직하게는 오로지 기체 상태의 압력매체로 가압되는 것도 의미한다. 압력매체로서는 예컨대 압축공기, 하지만 다른 적합한 기체 상태의 매체가 이용될 수 있다.

바람직한 구현형태들에 있어서, 상기 일정압력원은 가능한 한 간단하게 형성된다. 그렇기 때문에, 바람직하게는, 그는 조절 가능하지 않고, 오로지 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동을 일정한 압력으로 가압하기 위해서만 제공되고 그리고/또는 형성된다. 완벽을 기하기 위해, 예컨대 상기 실린더 공동들 중 하나 안에서의, 상기 조절된 압력원을 이용한 갑작스런 압력변화를 통해 상기 다른, 즉 상기 일정압력원과 연결된 실린더 공동 안에서도 단기적으로 압력변동이 생길 수 있다는 것에 주의하도록 한다. 하지만 그는 바로 상기 일정압력원을 통해 초래되는 것이 아니라 다른 영향요소들을 통해 초래된다. 상기 일정압력원은 상기 피스톤의 상기 한 측에서의 상기 실린더 공동을 영구적으로 일정한 압력으로 가압하기 위해 제공된다. 상기 일정한 압력은 어쨌든 본 발명의 바람직한 구현형태들에 있어서 보통의 대기압력 및/또는 주위압력 위에 있다. 바람직하게는, 상기 일정압력원에 의해, 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 실린더 공동을 가압하기 위해 제공된 과중압력은 1 bar 내지 4 bar, 특히 바람직하게는 2 bar 내지 4 bar 의 압력범위에 있다.

원칙적으로, 상기 실린더 공동들 중 하나 안의 압력을 조절하기 위한 입력파라미터들로서는, 즉 상기 조절된 압력원을 위한 조절변수로서는, 여러 가지의 파라미터들이 동원될 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 구현형태들에 있어서, 상기 공압실린더에 대해 상대적인 상기 피스톤의 위치가 상기 조절된 압력원을 위한 조절변수로서 동원된다. 이 의미에서, 본 발명의 바람직한 구현형태들은, 상기 공압식 밸브 드라이브가 상기 공압실린더에 대해 상대적인 상기 피스톤의 위치를 결정하기 위한 위치 결정 장치를 갖는 조절기를 구비하고, 이때 상기 조절기가 이 위치에 의존하여 상기 조절된 압력원을 조절하는 것을 제공한다. 위치 결정 장치로서는, 선행기술에 알려져 있는, 물체의 위치를 결정하기 위해 적합한 모든 측정 시스템들이 고려된다. 예컨대 비접촉식 자기적, 전기적, 전자기적 또는 빛에 예민한 인코더일 수 있고, 단지 몇몇의 예를 언급하자면 리니어 센서도 가능하다.

상기 위치 결정 장치는 유리하게, 움직여지는 부품의 위치를 측정한다. 이는, 위에서 말한 바와 같이, 상기 피스톤 뿐만 아니라 상기 공압실린더일 수도 있다. 위치를 직접적으로, 그러나 간접적으로도, 측정하는 것이 가능하다. 이렇게, 위치는 예컨대 간접적으로도 기어를 통하여 결정될 수 있다. 특히 공간적으로 고정된 공압실린더에 대해 상대적인 피스톤의 위치가 측정되어야 하면, 직접적으로 상기 피스톤의 위치를 측정하는 대신에, 그와 고정적으로 연결된 부품, 예컨대 상기 공압실린더 밖으로 돌출하는 피스톤 로드의 위치를 측정하는 것이 적합하다.

본 발명의 바람직한 구현형태들에 있어서, 상기 공압식 드라이브는 적어도 하나의 시스템 압력 입력부를 구비한다. 이는 예컨대 압축공기 라인 또는 그와 같은 것일 수 있다. 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들의 특히 바람직한 변형들은, 정확히 하나의 시스템 압력 입력부로 해나갈 수 있다. 이렇게, 예컨대, 상기 일정압력원을 형성하기 위해 상기 시스템 압력 입력부를 압력 감소기를 통하여, 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 실린더 공동과 연결하는 것이 가능하다. 상기, 바람직하게는 동일한, 시스템 압력 입력부가 상기 조절된 압력원을 형성하기 위해 적어도 하나의 압력 조절 밸브를 통하여, 상기 피스톤의 상기 마주 보고 있는 측에 배치된 실린더 공동과 연결되는 것이 마찬가지로 잘 가능하다.

상기 일정압력원이 고정적으로 상기 실린더 공동들 중 하나와 연결되고, 상기 조절된 압력원이 고정적으로 상기 공압실린더의 상기 실린더 공동들 중 다른 것과 연결되는 실시예들에 있어서, 상기 한 방향에서의 피스톤과 공압실린더 사이의 상대운동을 위해, 상기 일정압력원에 의해 인가된 일정한 압력과 상기 조절된 압력원에 있어서 최소로 설정 가능한 압력 사이의 압력차이가 최대로 이용 가능하다. 반대 방향으로의 상대운동을 위해서는, 상기 조절된 압력원으로 최대로 설정 가능한 압력과 상기 일정압력원의 일정한 압력 사이의 차이가 최대로 이용 가능하다. 두 방향으로 동일한 압력차이들을 이용하고 싶으면, 상기 조절 가능한 압력원의 최대압력의 약 절반을 제공할 정도로 상기 일정압력원을 선택할 수 있고 또는 형성할 수 있다.

그러나, 두 운동방향으로 상기 일정압력원과 상기 조절된 압력원의 최대압력 사이의 최대로 가능한 압력차이를 제공할 수 있기 위해, 바람직한 구현형태들은, 상기 공압식 밸브 드라이브가 상기 각각의 실린더 공동에 연결된 압력원을 교환하기 위한 적어도 하나의 전환밸브를 구비하는 것을 제공한다. 이를 통해, 상기 두 실린더 공동들 중 제 1 실린더 공동을 상기 전환밸브의 제 1 위치에서 상기 일정압력원과 연결하는 것이 가능하다. 그러면, 상기 전환밸브의 이 스위칭 위치에서, 상기 실린더 공동들 중 제 2 실린더 공동은 상기 조절된 압력원과 연결된다. 상기 전환밸브를 다른 스위칭 위치로 스위칭하면, 상기 실린더 공동들 중 제 2 실린더 공동은 상기 일정압력원과 연결되고, 상기 조절된 압력원은 상기 실린더 공동들 중 제 1 실린더 공동을 가압한다.

폐쇄요소가 또는 상기 공압식 밸브 드라이브에 의해 구동된 다른 부품이 오로지 한 직선을 따라서 왕복으로 움직여져야 하는 밸브, 특히 진공밸브를 위해, 상기 공압식 밸브 드라이브가 공압실린더 안에 이동 가능하게 설치된 하나의 유일한 피스톤을 갖는 하나의 유일한 공압실린더를 구비하면 보통 충분하다. 그러나, 본 발명에 따른 공압식 드라이브들은, 예컨대 이른바 L 밸브에서 그러한 바와 같이, 예컨대 상기 밸브의 폐쇄요소가 2개의 서로 각이 진 직선들을 따라서 왕복으로 움직여져야 하면, 공압실린더 안에 이동 가능하게 설치된 피스톤을 갖는, 1개를 초과하는 공압실린더를 구비할 수도 있다. 이러한 밸브들을 위해, 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들의 바람직한 구현형태들은, 상기 공압식 밸브 드라이브가 각각 각각의 공압실린더 안에 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤을 갖는 그리고 각각 상기 각각의 피스톤의 서로 마주 보고 있는 측들에 배치된 적어도 2개의 실린더 공동들을 갖는 적어도 2개의 공압실린더를 구비하는 것을 제공할 수 있고, 이때 상기 실린더 공동들 각각은 각각 상기 각각의 실린더 공동을 압력으로 가압하기 위한 적어도 하나의 압력원과 연결되고, 각각 상기 압력원들 중 하나는 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동을 일정한 압력으로 가압하기 위한 일정압력원이고, 각각 상기 압력원들 중 다른 것은 상기 피스톤의 상기 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압하기 위한 조절된 압력원이다. 이러한 공압식 밸브 드라이브들에 있어서도, 예컨대 항상 상기 공압실린더들 중 하나만의 실린더 공동들을 상기 일정압력원과 그리고 상기 조절된 압력원과 연결하기 위해, 적어도 하나의 전환밸브가 제공될 수 있다. 이는 예컨대, L 밸브에 있어서와 같이, 동시에 항상 상기 공압실린더들 중 하나만 작동되면 적합하다. 이러한 구현형태들에 있어서도, 상기 각각의 실린더 공동에 연결된 압력원을 교환하기 위한 추가적인 전환밸브들이 제공될 수 있다.

이미 도입부에서 암시한 바와 같이, 본 발명은 공압식 밸브 드라이브에 관한 것일 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 적어도 하나의 공압식 밸브 드라이브를 갖는 밸브에 관한 것이다. 특히 바람직하게는, 상기 밸브는 이른바 진공밸브이다. 이는 진공기술에서 이용되는 밸브이다. 일반적으로, 0.001 mbar (밀리바) 보다 작거나 또는 같은 압력을 갖는 작동상태가 달성되면 진공기술이라 부른다. 이는 밸브 개구부 안의 또는 상기 밸브 개구부와 연결된 진공챔버 안의 작동압력이다. 진공밸브들은, 이 압력범위들을 위해 그리고/또는 상응하여 주위에 대한 차이 압력을 위해 설계된 밸브들이다. 정상압력 아래의, 즉 1 bar 아래의 압력을 위해 설계되면, 또한 일반적으로 이미 진공밸브라 부를 수 있다.

본 발명에 따른 밸브들의 바람직한 구현형태들에 있어서, 상기 공압식 밸브 드라이브가 상기 밸브의 밸브 개구부를 폐쇄하기 위한 그리고/또는 개방하기 위한 상기 밸브의 적어도 하나의 폐쇄요소를 구동시키는 것이 제공된다. 상기 폐쇄요소는 이때 오로지 한 직선을 따라서 선형으로 왕복으로 움직여질 수 있다. 그러나 그는 마찬가지로 잘, 2개의 서로 상대적으로 각이 진, 바람직하게는 직각인 직선들을 따라서 폐쇄위치와 개방위치 사이에서 왕복으로 움직여질 수 있다.

상기 공압식 밸브 드라이브에 대해 그리고 상기 밸브에 대해 추가적으로, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브를 그리고/또는 본 발명에 따른 밸브를 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동이 상기 일정압력원을 이용해 상기 일정한 압력으로 가압되고, 바람직하게는 동시에, 상기 피스톤의 상기 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동이 상기 조절된 압력원을 이용해 상기 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압되는 것이 제공된다.

그러므로, 다른 말로 하자면, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 바람직하게는 동시에, 상기 피스톤의 상기 다른 측에서는 그곳에 배치된 실린더 공동 안에서 압력이 상기 조절된 압력원을 이용해 조절되는 반면, 상기 피스톤의 일 측에 배치된 실린더 공동 안의 압력은 일정하게 유지되는 것이 제공된다. 그러므로, 다른 말로 하자면, 본 발명에 따른 방법은, 상기 피스톤의 양측에서 상기 각각의 실린더 공동 안에서 압력이 조절되는 것은 아니라는 것을 제공한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현형태들은, 상기 공압실린더에 대해 상대적인 상기 피스톤의 위치가 상기 위치 결정 장치로 결정되고, 상기 조절된 압력원은 상기 이렇게 결정된 위치에 의존하여 상기 조절기에 의해 조절되는 것을 제공한다. 그 밖에도, 상기에서 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브와 관련하여 언급된 특징들은 가능한 한 그리고 의미있게 상기 방법에 적용 가능하다. 특히, 또다시, 공압실린더와 피스톤 사이의 상대위치의 변경이 상기 피스톤의 운동을 통해서 뿐만 아니라 상기 공압실린더의 운동을 통해서도 초래될 수 있고, 이 두 부품의 운동을 통해서도 초래될 수 있다는 것이 유효하다.

본 발명에 따른 밸브 드라이브들의 그 밖의 특징들과 상세내용은 하기에서 도면에 관한 서술을 근거로 예시적으로 설명된다.

도 1 내지 도 3 은 단지 하나의 공압실린더를 갖는 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들의 여러 가지 변형들;
도 4 및 도 5 는 각각 2개의 공압실린더를 갖는 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들의 변형들;
도 6 내지 도 8 은 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들이 이용될 수 있는, 여러 가지의, 매우 도식화되어 도시된 본 발명에 따른 밸브들을 나타낸다.

도 1 내지 도 3 은, 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브 (1) 가, 공압실린더 (3) 안에 이동 가능하게 설치된 피스톤 (4) 을 갖는 공압실린더 (3) 형태의 단지 하나의 유일한 피스톤-실린더 유닛을 구비하는 여러 가지의 실시예들을 나타낸다. 이러한 공압식 밸브 드라이브들은 예컨대, 도 6 과 도 7 에 따른 매우 도식화되어 도시된 밸브들에서 그러한 바와 같이, 밸브 개구부 (16) 를 폐쇄하기 위해 그리고 개방하기 위해 폐쇄요소 (15) 가 단지 한 직선을 따라서 또는 상기 직선에 대해 평행으로 선형으로 왕복으로 움직여져야 하면 이용될 수 있다.

이제 우선 도 1 에 따른 실시예가 서술된다. 그 후, 도 1 에 따른 실시예에 대한 도 2 및 도 3 에 따른 실시예들 사이의 차이들이 설명된다. 후에 설명되는 차이들을 제외하곤, 도 1 에 따른 실시예에 관한 서술은 도 2 및 도 3 에 따른 실시변형들에도 적용 가능하다.

도 1 에서는, 피스톤 (4) 이 공압실린더 (3) 의 2개의 실린더 공동들 (5, 6) 사이에 있는 것을 잘 볼 수 있다. 피스톤 (4) 의 마주 보고 있는 측에 배치된 실린더 공동 (6) 은 조절된 압력원 (8) 을 통하여, 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압되는 반면, 실린더 공동 (5) 은 일정압력원 (7) 에 의해 일정한 압력으로 가압된다. 일정압력원 (7) 은 이 실시변형에 있어서 시스템 압력 입력부 (11) 와 압력 감소기 (12) 의 협력을 통해 형성된다. 일정압력원 (7) 에 의해 제공된 상기 일정한 압력은 유리하게 시스템 압력 입력부 (11) 의 시스템 압력보다 작다. 조절 가능한 압력원 (8) 은 압력 조절 밸브 (13) 와 상기 동일한 시스템 압력 입력부 (11) 의 협력을 통해 형성된다. 압력 조절 밸브 (13) 를 조절하기 위해 조절기 (9) 가 제공된다. 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 피스톤 (4) 의 위치는 위치 결정 장치 (10) 를 이용해 결정된다. 조절기 (9) 는 위치 결정 장치 (10) 에 의해 결정된 상기 위치에 의존하여 상기 조절된 압력원 (8) 을 그리고 이로써 실린더 공동 (6) 안의 압력을 조절한다. 도시된 실시예에 있어서, 피스톤 (4) 의 위치는 간접적으로 피스톤 로드 (18) 의 위치를 통하여 결정된다. 위치 결정 장치 (10) 를 이용해 측정된, 공압실린더 (3) 안의 피스톤 (4) 의 위치에 의존하여, 상기 조절된 압력원 (8) 은, 상기 여기서 고정적으로 배치된 공압실린더 (3) 안의 피스톤 (8) 이 원하는 방향으로 움직여지거나 또는 그의 위치에서 붙들리는 방식으로 실린더 공동 (6) 안의 압력을 조절한다. 반대압력으로서는, 이때 항상 일정압력원 (7) 에 의해 실린더 공동 (5) 안에 인가된 반대압력이 피스톤 (4) 에 작용한다. 실린더 공동 (5) 의 부피가 작아지고 실린더 공동 (6) 의 부피가 커질 정도로 피스톤 (4) 이 움직여져야 하면, 상기 조절된 압력원 (8) 을 이용해 실린더 공동 (6) 안의 상응하는 과중압력이 발생되어야 한다. 실린더 공동 (5) 의 부피가 커지는 그리고 실린더 공동 (6) 의 부피가 작아지는, 반대 방향에서의 운동을 위해서는, 실린더 공동 (6) 안의 압력은 조절된 압력원 (8) 을 이용해, 상응하여 실린더 공동 (5) 안의 일정한 압력보다 작은 레벨로 조절된다. 피스톤 (4) 을 그리고 이로써 피스톤 로드 (18) 를 한 위치에서 고정적으로 유지하기 위해서는, 실린더 공동 (6) 안의 압력은, 상기 피스톤 (4) 에 작용하는 힘들이 상쇄될 정도로 조절된다. 공압실린더 (3) 에 대해 상대적으로 피스톤 (4) 을 이동시킬 때의 가속 과정 및 제동 과정은 상응하여 상기 서술된 조절을 통하여, 각각 상응하는 압력이 실린더 공동 (6) 안에 인가됨으로써, 피스톤 (4) 과 공압실린더 (3) 사이의 상대위치에 의존하여 조절될 수 있다.

도 1 에 따른 실시변형에 있어서, 한 방향으로 피스톤 (4) 을 움직이기 위해 이용 가능한 최대 차이압력은, 최대로 실린더 공동 (6) 안에 인가 가능한 압력과, 실린더 공동 (5) 안의 일정한 압력 사이의 차이를 통해 확정된다. 반대 방향으로 상기 피스톤을 움직이기 위한 최대로 가능한 압력차이는 실린더 공동 (5) 안에 인가된 일정한 압력과 실린더 공동 (6) 안에 인가 가능한 최소압력 사이의 차이를 통해 미리 정해져 있다. 즉, 이 변형에 있어서, 두 방향으로 비교 가능한 차이 압력들을 이용할 수 있기 위해, 일정압력원 (7) 으로부터의 상기 일정한 압력은, 상기 조절 가능한 압력원 (8) 을 이용해 설정 가능한 최대압력의 대략 절반에 상응할 정도로 설정되어야 하고, 이때 각각 피스톤 로드 (18) 를 통해 발생하는, 피스톤 (4) 에서의 상이한 표면들과 관련된 적응들이 고려되어야 한다.

도 2 안의 본 발명의 실시형태에서는, 하나의 마찬가지로 조절기 (9) 에 의해 액추에이팅된 전환밸브 (14) 가 제공되고, 상기 전환밸브를 이용해, 각각의 실린더 공동 (5, 6) 에 연결된 압력원이 교환될 수 있다. 이렇게, 도 2 에 도시된 전환밸브 (14) 의 스위칭 위치에서, 실린더 공동 (6) 은 조절된 압력원 (8) 을 이용해 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압될 수 있는 반면, 실린더 공동 (5) 은 일정압력원 (7) 을 이용해 일정한 압력으로 가압된다. 이와 반대로 전환밸브 (14) 를 다른 스위칭 위치로 데려가면, 실린더 공동 (6) 이 일정압력원 (7) 에 의해 일정한 압력으로 가압되는 반면, 조절 가능한 압력원 (8) 은 실린더 공동 (5) 을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압한다. 이를 통해, 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 피스톤 (4) 의 두 운동방향을 위해, 각각 상기 조절된 압력원 (8) 의 상기 조절된 압력과 상기 일정압력원 (7) 의 상기 일정한 압력 사이의 최대로 가능한 압력차이를 제공하는 것이 가능하다. 도 2 에 따른 변형에 있어서 전환밸브 (14) 가 어떤 스위칭 위치를 차지하는가는, 조절기 (9) 에 의해, 바람직하게는 마찬가지로 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 피스톤 (4) 의 위치에 의존하여 조절된다.

도 3 에서는 이제, 일정압력원 (7) 과 조절된 압력원 (8) 이 하나의 유일한 시스템 압력 입력부 (11) 를 이용해 시스템 압력을 공급받는 것이 아닌, 본 발명의 변형이 도시된다. 도 3 에 따른 변형에 있어서, 일정압력원 (7) 은 자신의 제 2 시스템 압력 입력부 (17) 를 구비한다. 여기에 도시된 실시예와 달리, 이 제 2 시스템 압력 입력부 (17) 와 실린더 공동 (5) 사이에 압력 감소기 (12) 도, 상기 제 1 의 두 실시예에서와 같이, 제공될 수 있다. 그러나, 시스템 압력 입력부 (17) 에 의해 제공된 일정 압력이 원하는 압력레벨에 상응하면, 압력 감소기 (12) 를 생략할 수 있다. 조절된 압력원 (8) 의 압력 조절 밸브 (13) 는 이 실시예에 있어서 시스템 압력 입력부 (11) 와 연결된다. 유리하게, 시스템 압력 입력부 (17) 에 의해 제공된 일정 압력은 시스템 압력 입력부 (17) 에 의해 제공된 시스템 압력보다 작다. 그 밖에는, 도 3 에 따른 이 변형은 도 1 에 따른 변형에 상응한다.

도 4 에서는 이제, 각각 공압실린더 (3) 안에 이동 가능하게 설치된 피스톤 (4) 을 갖는 2개의 공압실린더 (3) 를 구비하는 공압식 밸브 드라이브 (1) 가 도시된다. 상기 피스톤에는, 또다시 각각 피스톤 로드들 (18) 이 있고, 상기 피스톤 로드들의 위치는 각각의 위치 결정 장치 (10) 를 이용해 결정되고, 따라서 각각 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 피스톤 (4) 의 위치도 결정된다. 일정압력원 (7) 은 각각 공압실린더들 (3) 의 실린더 공동들 (5) 을 일정한 압력으로 가압한다. 조절된 압력원 (8) 을 통하여, 가변적으로 설정 가능한 압력이 각각의 실린더 공동들 (6) 에 인가될 수 있다. 실린더 공동들 (5, 6) 안의 압력과 반대압력으로부터 발생된 합력으로, 각각의 피스톤 (4) 은 각각의 공압실린더 (3) 안에서 움직여지거나 또는 그의 위치에서 붙들린다. 이는 도 1 에 따른 제 1 실시예에서와 똑같이 기능을 발휘하고, 그렇기 때문에 다시 한 번 설명될 필요가 없다. 일정압력원 (7) 과 조절된 압력원 (8) 도 도 1 에 따른 제 1 실시예에서처럼 구성되고, 그렇기 때문에 마찬가지로 더 기술될 필요가 없다.

도 4 에 따른 실시예에 있어서 공압실린더들 (3) 을 개별적으로 액추에이팅할 수 있기 위해, 추가적인 전환밸브 (19) 가 제공된다. 그는 한 스위칭 위치에서는 한 공압실린더 (3) 의 실린더 공동 (6) 을 조절된 압력원 (8) 과 연결하고, 다른 스위칭 위치에서는 다른 공압실린더 (3) 의 실린더 공동 (6) 을 연결한다. 현재 전환밸브 (19) 의 상기 각각의 스위칭 위치에서 상기 조절된 압력원 (8) 과 연결되어 있지 않은 실린더 공동 (6) 은 이 스위칭 위치에서 가스 배출구 (20) 와 연결되고, 상기 가스 배출구는 대기압력 또는 주위압력 위에 있다. 이를 통해, 그의 실린더 공동 (6) 이 바로 이 스위칭 위치에서 가스 배출구 (20) 와 연결되어 있는 공압실린더 (3) 의 각각의 피스톤 (4) 은 실린더 공동 (5) 안의 일정한 압력에 의해 마지막 위치에서 유지된다. 그러므로, 동시에, 항상 피스톤들 (4) 중 단지 하나만 공압실린더 (3) 와 함께 움직여질 수 있고, 이는 도 8 에 도식적으로 도시된, 이른바 L 밸브에서 폐쇄요소 (15) 를 움직이기 위한 요구에 상응한다. 그러므로, 도 4 에 도시된 공압식 밸브 드라이브 (1) 는 이른바 L 밸브들의 폐쇄요소 (15) 의 드라이브를 위해 특히 잘 적합하다. 조절된 압력원 (8) 의 그리고 전환밸브 (19) 의 조절은 도 4 에 따른 실시예에 있어서 조절기 (9) 를 통하여, 위치 결정 장치 (10) 를 이용해 결정된 피스톤 (4) 과 공압실린더들 (3) 사이의 상대위치에 의존하여 수행된다.

도 4 에 따른 실시예에 있어서, 공압실린더들 (3) 이 장소 고정적으로 고정되고, 피스톤들 (4) 이 그들에 대해 상대적으로 움직이는 것이 제공된다. 도입부에서 설명한 바와 같이 그리고 모든 다른 실시예들에서 그러한 바와 같이, 이는 물론 반대로도 제공될 수 있다. 즉, 마찬가지로 잘, 피스톤 (4) 이 그의 위치에서 고정될 수 있고, 각각의 공압실린더 (3) 가 그에 대해 상대적으로 움직여질 수 있다. 이 경우, 그러면 위치 결정 장치 (10) 로 공압실린더 (3) 의 위치를 결정하는 것이 적합하다.

도 5 에 따른 실시예는 도 4 에 따른 실시예와 도 2 에 따른 실시예의 조합이다. 전환밸브 (19) 에 대해 추가적으로, 도 5 에서는 각각의 공압실린더 (3) 의 실린더 공동들 (5, 6) 쪽으로의 공급라인들 안에 전환밸브들 (14) 도 존재하고, 상기 전환밸브들은 마찬가지로 조절기 (9) 에 의해 액추에이팅되고, 각각의 피스톤 (4) 이 두 운동방향에서 일정압력원 (7) 의 일정한 압력과 조절된 압력원 (8) 의 최대로 가능한 압력 사이의 최대로 가능한 압력차이로 움직여질 수 있다는, 상기 도 2 와 관련하여 이미 서술된 목표를 달성한다.

도 6 내지 도 8 에는 이제 매우 도식화되어 진공밸브 형태의 밸브들 (2) 이 도시되고, 상기 밸브들에서, 도 1 내지 도 5 에 따른 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들이 이용될 수 있다. 도시된 실시예들에 있어서, 각각의 폐쇄요소 (15) 를 그가 밸브 개구부 (16) 를 폐쇄하는 그의 폐쇄위치와 그가 밸브 개구부 (16) 를 개방하는 그의 개방위치 사이에서 왕복으로 움직이기 위해, 공압식 밸브 드라이브들 (1) 은 본 발명에 따른 밸브들 (2) 에서 이용된다. 도 6 및 도 7 에 따른 실시예들에 있어서, 이를 위해 단지 하나의 직선을 따른 왕복운동만 필요하다. 상응하여, 도 6 및 도 7 에서는, 도 1 내지 도 3 에 따른 본 발명에 따른 공압식 밸브 드라이브들 (1) 이 이용될 수 있다. 도 6 및 도 7 에는 각각 개방위치가 도시되고, 상기 개방위치에 있어서 밸브 개구부 (16) 는 개방되어 있다. 폐쇄요소 (15) 는 각각 최대로 원위치로 잡아당겨진 상기 개방위치에 있다. 밸브 개구부 (16) 를 완전히 폐쇄하기 위해, 도 6 에서 폐쇄요소 (15) 는 공압식 밸브 드라이브 (1) 를 이용해, 시일들 (21) 이 밀봉적으로 밸브시트 (valve seat, 24) 를 향하여 눌려질 정도로 아래로 주행된다. 도 7 에서, 쐐기 모양의 폐쇄요소 (15) 는 공압식 밸브 드라이브 (1) 에 의해, 시일들 (21) 이 밸브시트들 (24) 에 밀착할 정도로 아래로 움직여진다.

도 8 은 매우 도식화되어 이른바 L 밸브 형태의 밸브 (2) 를 나타낸다. 여기서, 판 모양의 폐쇄요소 (15) 는 2개의 공압식 밸브 드라이브들 (1) 을 이용해 그의 폐쇄위치와, 중간위치와, 도 8 에 도시된 개방위치 사이에서 왕복으로 움직여진다. 수직선에 대해 평행인 방향들에서, 폐쇄요소 (15) 는 도 8 에 도시된 개방위치와, 폐쇄요소 (15) 가 밸브 개구부 (16) 를 이미 덮는, 하지만 아직 시일 (21) 에 내리눌려지지 않은 중간위치 사이에서, 상기 위에서 밸브 하우징 (22) 위에 안착하는 공압식 밸브 드라이브 (1) 를 이용해 움직여진다. 시일들 (21) 에 수평 방향으로 폐쇄요소의 밸브시트들 (24) 과 함께 상기 폐쇄요소 (15) 를 밀어붙임은, 폐쇄요소 (15) 와 받침판 (23) 사이에 있으며 작용하는 다른 공압실린더 (3) 를 이용해 수행된다. 받침판 (23) 은, 그 자체가 알려져 있는 바와 같이, 폐쇄요소 (15) 가 그의 밸브시트들 (24) 과 함께 시일들 (21) 에 밀어붙여지면 받침대로 쓰인다. 이러한, 도면들에 도식화되어 도시된, L 밸브에 있어서, 도 5 및 도 6 에 따른 밸브 드라이브들 (1) 이 이용될 수 있다.

도 6 내지 도 8 에는, 밸브 드라이브들 (1) 에서 일반적으로 공압실린더 (3), 피스톤 (4), 실린더 공동들 (5, 6), 및 피스톤 로드들 (18) 만 도시된다. 공압식 밸브 드라이브들 (1) 의 나머지 부품들은 도 6 내지 도 8 에 도시되지 않는다. 그러나 그들은, 말한 바와 같이, 도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 실시될 수 있다.

1 : 공압식 밸브 드라이브 2 : 밸브
3 : 공압실린더 4 : 피스톤
5 : 실린더 공동 6 : 실린더 공동
7 : 일정압력원 8 : 조절된 압력원
9 : 조절기 10 : 위치 결정 장치
11 : 시스템 압력 입력부 12 : 압력 감소기
13 : 압력 조절 밸브 14 : 전환밸브
15 : 폐쇄요소 16 : 밸브 개구부
17 : 제 2 시스템 압력 입력부 18 : 피스톤 로드
19 ; 전환밸브 20 : 가스 배출구
21 : 시일 22 : 밸브 하우징
23 : 받침판 24 : 밸브시트

Claims

공압실린더 (3) 안에 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤 (4) 을 갖는 그리고 상기 피스톤 (4) 의 서로 마주 보고 있는 측들에 배치된 적어도 2개의 실린더 공동들 (5, 6) 을 갖는 적어도 하나의 공압실린더 (3) 를 구비하는, 밸브 (2), 특히 진공밸브를 위한 공압식 밸브 드라이브 (1) 로서,
상기 실린더 공동들 (5, 6) 의 각각은 각각의 상기 실린더 공동 (5, 6) 을 압력으로 가압하기 위한 적어도 하나의 압력원과 각각 연결되고,
압력원들 중 하나는 상기 피스톤의 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동 (5) 을 일정한 압력으로 가압하기 위한 일정압력원 (7) 이고,
상기 압력원들 중 다른 것은 상기 피스톤 (4) 의 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동 (6) 을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압하기 위한 조절된 압력원 (8) 인 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 1 항에 있어서,
상기 공압식 밸브 드라이브는 상기 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 상기 피스톤 (4) 의 위치를 결정하기 위한 위치 결정 장치 (10) 를 갖는 조절기 (9) 를 구비하고,
상기 조절기 (9) 는 이 위치에 의존하여 상기 조절된 압력원 (8) 을 조절하는 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공압식 밸브 드라이브 (1) 는 적어도 하나의, 바람직하게는 정확히 하나의, 시스템 압력 입력부 (11) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 3 항에 있어서,
상기 시스템 압력 입력부 (11) 는 상기 일정압력원 (7) 을 형성하기 위해 압력 감소기 (12) 를 통하여, 상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동 (5) 과 연결되고 그리고/또는 바람직하게는 동일한, 상기 시스템 압력 입력부 (11) 는 상기 조절된 압력원 (8) 을 형성하기 위해 적어도 압력 조절 밸브 (13) 를 통하여, 상기 피스톤의 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동 (6) 과 연결되는 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공압식 밸브 드라이브는 각각의 상기 실린더 공동 (5, 6) 에 연결된 상기 압력원을 교환하기 위한 적어도 하나의 전환밸브 (14) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공압식 밸브 드라이브는 각각의 공압실린더 (3) 안에 이동 가능하게 각각 설치된 적어도 하나의 피스톤 (4) 을 갖는 그리고 상기 각각의 피스톤의 서로 마주 보고 있는 측들에 각각 배치된 적어도 2개의 실린더 공동들 (5, 6) 을 갖는 적어도 2개의 공압실린더 (3) 를 구비하고,
상기 실린더 공동들 (5, 6) 의 각각은 상기 각각의 실린더 공동 (5, 6) 을 압력으로 가압하기 위한 적어도 하나의 압력원과 각각 연결되고, 각각 상기 압력원들 중 하나는 상기 피스톤의 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동 (5) 을 일정한 압력으로 가압하기 위한 일정압력원 (7) 이고, 각각 상기 압력원들 중 다른 것은 상기 피스톤의 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동 (6) 을 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압하기 위한 조절된 압력원 (8) 인 것을 특징으로 하는, 공압식 밸브 드라이브 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 공압식 밸브 드라이브 (1) 를 갖는, 특히 진공밸브인 밸브 (2).
제 7 항에 있어서,
상기 공압식 밸브 드라이브 (1) 는 상기 밸브 (2) 의 밸브 개구부 (16) 를 폐쇄하기 위한 그리고/또는 개방하기 위한 상기 밸브 (2) 의 적어도 하나의 폐쇄요소 (15) 를 구동시키는 것을 특징으로 하는, 특히 진공밸브인 밸브 (2).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 공압식 밸브 드라이브 (1) 또는 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 밸브 (2) 를 작동하기 위한 방법으로서,
상기 피스톤의 상기 측들 중 하나에 배치된 상기 실린더 공동 (5) 은 상기 일정압력원 (7) 을 이용해 상기 일정한 압력으로 가압되고, 바람직하게는 동시에, 상기 피스톤의 마주 보고 있는 측에 배치된 상기 실린더 공동 (6) 은 상기 조절된 압력원 (8) 을 이용해 상기 가변적으로 조절 가능한 압력으로 가압되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 공압실린더 (3) 에 대해 상대적인 상기 피스톤 (4) 의 위치는 상기 위치 결정 장치 (10) 로 결정되고, 상기 조절된 압력원 (8) 은 따라서 결정된 위치에 의존하여 상기 조절기 (9) 에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는, 방법.