(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（１）の軸（８）によってスプール（２）を直接動かす前記モータと、２つの排出分岐（４、５）と２つの配送分岐（６、７）の流体伝達に関する中央の位置における作動流体の吸入チャンバ（３）と、を備えるスライドフローディストリビュータ（１００）であって、
前記モータ（１）に近接する前記スプール（２）の一部に、前記モータ（１）の軸方向の力と同一方向の力を発生させ、前記モータ（１）の軸方向の力を増加させる空気圧サーボアクチュエータ（９）を備え、その結果、前記スプール（２）があらかじめ決められた方向に加速され、
前記空気圧サーボアクチュエータは、プロファイルボディ（５２）と、複数の球体（５０）と、対応する、プロファイルボディ（５２）の側面で前記複数の球体（５０）を押しつける弾性手段（５１）とを備える、スライドフローディストリビュータ（１００）。
【請求項２】
前記球体（５０）はちょうど５つ設けられ、弾性の特性が調節できる前記弾性手段（５１）はちょうど５つ設けられる、請求項１に記載のディストリビュータ（１００）。
【請求項３】
前記プロファイルボディ（５２）は、第１の端部で前記スプール（２）の中心軸（５３）に連結され、反対側の端部で前記モータの前記軸（８）に連結される、請求項１又は２に記載のディストリビュータ（１００）。
【請求項４】
前記サーボアクチュエータ（９）は、前記スプール（２）の中心軸（５３）の右側端部に配置されるシール（５６）によって分離される、空気の、インレットチャンバ（５４）とストレージチャンバ（５５）の２つメインチャンバも含み、
空気の前記インレットチャンバ（５４）は、前記スプール（２）の前記中心軸（５３）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のディストリビュータ（１００）。
【請求項５】
前記ストレージチャンバに提供された前記空気を周囲に放出することができる、ある大きさの排出流路（５７）をさらに備える、請求項４に記載のディストリビュータ（１００）。
【請求項６】
前記モータ（１）の前記軸方向の力があらかじめ決められた閾値（Ｆｔｈｒ）を超えない場合、前記スプール（２）の中心軸（５３）と、プロファイルボディ（５２）と、前記モータの軸（８）は、前記スプール（２）に連結されて移動する、請求項１から５のいずれか一項に記載のディストリビュータ（１００）。
【請求項７】
前記モータ（１）の前記軸方向の力があらかじめ決められた閾値（Ｆｔｈｒ）を超える場合、前記スプール（２）は、前記スプール（２）の中心軸（５３）と、プロファイルボディ（５２）と、前記モータの軸（８）から切り離されて移動する、請求項１から５のいずれか一項に記載のディストリビュータ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライドフローディストリビュータ、つまり、内部と外部の、一般的には空気であるガス流体の移動と調節に適したデバイスに関する。この制御は、スプールの位置に応じて、決められた吸入方向に圧縮空気を伝達し、同時に、他のチャンバを周囲と伝達させる、スプールによって行われる。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、非常に簡潔に言うと、当該技術分野は、ガス流体の流量に関する、始動と、停止と、方向とを制御するディストリビュータの１つである。
【０００３】
フローディストリビュータは概ね、スプールと、中央の吸入チャンバと、２つの下向きの排出分岐と、２つの上向きの配送分岐とが配置される筐体で構成される。前記スプールは一般的に、同一のディストリビュータを通過する空気の流れを調節するために動かすことができるモータによって動かされる。
【０００４】
ディストリビュータの標準的な機能において、スプール全体を加速させるのに必要な力に加えて、スプールの移動の動力が増加する場合、動的な現象が空気の流れで生じ、スプールの同一の動きを抑制する。また、チャンバの吸入と排出のステップにおいて、管内とスプールの表面における空気の加速によって与えられる反動もある。最終的に、スプールの移動が速くなるほど、伝達する２つの流路間の圧力差は高くなる。つまり、空気の膨張と通過する流量は最大であり、全体のシステムにおいて非常に大きな力を発生させる。
【０００５】
かかる結果は、非常に高い値に達し得る。そして、それゆえ、周知の種類のディストリビュータは、大きなサイズのモータと、スプールの正確な移動によって通過するかかる流れを制御し調節するための力を必要とする。
【０００６】
それゆえ、小型化したサイズのモータとスライドフローディストリビュータの力を維持しながら、そして、同時に、大きな動力と、非常に正確なスプールの配置を提供しながら、上述の技術的な問題を克服することができる、革新の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明におけるデバイスの対象は、例えば、バルブ作動の空気圧システムの分野で使用され得るサーボアクチュエータである。一般的に、空気圧システムは、通常、空気圧縮機によって供給され、一連の管を通じて伝達される、圧縮空気の源を作動流体として含む。圧縮空気はポジショナで伝達される。アクチュエータに適用されるポジショナは、制御される位置（バルブなどのシャッターの開放レベルを決定するアクチュエータの位置）の値に比例する信号（例えば、電気信号）を必要とする。受信した入力信号に基づいて、ポジショナは、アクチュエータのチャンバへの空気の流れを制御して、同一のアクチュエータの移動を決定する。アクチュエータは、まさに、バルブ又はシャッターの開放レベルを決定する、望まれる移動を発生させるデバイスである。
【０００８】
それゆえ、本発明の対象は、特有の空気圧サーボアクチュエータシステムを有するスライドフローディストリビュータである。前記サーボアクチュエータは、圧縮空気の存在に関連する利点を利用することによって、システムの”ピーク”速度と動的な調整の両方を向上させることができ、システムをより速くし、そのため、理論的に必要とされることに可能な限り最も近い、空気の流量制御を行うことができる。
【０００９】
本目的は、大きな動力と与えられる小さな力によって特徴付けられる、リニアモータによるディストリビュータを作動させることによって達成され、新しい空気圧サーボアクチュエータに貢献する。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態は、同等の電力で、（通常、前記応用に使用される）ステップモータの構成によって必要な時間の８分の１までに、ディストリビュータにおけるスプールを動かすことができるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の使用を提供する。
【００１１】
まず、（モータの最大の力のおよそ７０％〜８０％の力よりも小さく、制御できる割合で）小さい、移動するための力で、本システムが、例えば、さらに著しく、存在するステップモータの性能を向上させるようなサーボアクチュエータを用いることなく、スプールを移動させることができるということにおいて、本発明は有利である。
【００１２】
別の利点は、サーボアクチュエータによって、小さな力による大きな作動動力でスプールの非常に高い位置精度を得られることによって、提供される。
【００１３】
本発明における、このような、そして、他の利点は添付図面に関してより詳細に以下で記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スライドフローディストリビュータの好ましい実施形態を示す。
【図２】サーボアクチュエータを有するフローディストリビュータによって使用される、力と電力の図を示す。
【図３】サーボアクチュエータの好ましい実施形態を示す。
【図４】サーボアクチュエータにおける、スプールの中心軸とプロファイルボディとモータ軸で構成されるシステムの好ましい実施形態を示す。
【図５】スプールと、そこに一体化されるサーボアクチュエータにおける様々な要素で構成されるシステムの好ましい実施形態を示す。
【図６】空気圧サーボアクチュエータにおける開放ステップでの、スプールのＤｘ端部の詳細を示す。
【図７】空気圧サーボアクチュエータにおける閉鎖ステップでの、スプールのＳｘ端部の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（詳細の説明）
添付図面に示すように、本発明の対象は、複数の孔２’を有するスプール２を直接動かすモータ１と、中央の吸入チャンバ３と、２つの下向きの排出分岐４、５及び２つの上向きの配送分岐６、７と、モータ１により近い、スプール２の一部に配置される、空気圧サーボアクチュエータ９とを備える、スライドフローディストリビュータ１００である。
【００１６】
図３〜図７に関して、好ましい実施形態によると、図３に示されるサーボアクチュエータ９は、スプール２とモータ１の間に配置される様々な要素を含む。特に、５つの事前に負荷された調節可能な弾性手段５１によってプロファイルボディ５２の側面に押しつけられる、５つの球体５０を備える。プロファイルボディ５２は、モータ１の軸８と、スプール２の中心軸５３を一体化し、弾性手段５１によって、前記球体５０を用いて全体のシステムをスプール２と統合する。
【００１７】
さらに、サーボアクチュエータ９は、中心軸５３の右側に配置されるシール５６によって分離される、２つのメインチャンバ、つまり、空気の、インレットチャンバ５４と、ストレージチャンバ５５と、を含む。空気の前記インレットチャンバ５４は中心軸５３を含む。
【００１８】
さらに、ストレージチャンバ５５に提供される空気を周囲に放出できる、ある大きさの排出流路５７が提供される。
【００１９】
図４に示すように、中心軸５３と、プロファイルボディ５２と、モータ１の軸８は、第１システムとみなされてもよく、さらに、スプール２とそこに統合され図５で示される様々な要素は、第２システムとしてみなされてもよい。
【００２０】
特に、サーボアクチュエータ９の機能を説明するために、２つの構成が分離して記載される。つまり、１つは、サーボアクチュエータシステムは作動せず、そのため第１システムが第２システムに統合され、もう１つは、サーボアクチュエータシステムが作動して、第１システムと第２システムの間の相互の移動がある。
【００２１】
図２は、ｘ軸上に制御電流Ｉ、ｙ軸上にスプールに作用する力Ｆを有する図を示す。カーブ２００の第１区間は、リニア電気モータ（ＶＣＭ）のみが作動するときのディストリビュータの特性を示す。カーブ２１０の第２区間は、空気圧サーボアクチュエータの作動がある場合の、ディストリビュータの特性を示す。前段落から明らかなように、システムは、サーボアクチュエータの補助なしでスプールを動かすことができるが、このサーボアクチュエータがあることで、確実に性能は向上する。
【００２２】
サーボアクチュエータが作動しない構成が図３で示され、図３では、スプール２の右端部が示される。サーボアクチュエータが作動する構成は図６と図７で示され、図６で、スプール２の右端部で空気圧サーボアクチュエータ９の開放構成が示され、図７で、スプール２の左端部で圧縮空気サーボアクチュエータの閉鎖構成が示される。
【００２３】
サーボアクチュエータシステム９が作動しない構成において、第１システムによって変換される力は、ある閾値Ｆｔｈｒより小さくなり、それゆえ、弾性手段５１によって働く力は球体５０を溝から出ないようにする。このように、第１システムは、第２システムに固定され統合された状態になる。
【００２４】
当然、閾値Ｆｔｈｒは弾性手段５１の事前負荷と、その堅さの特性と、プロファイルボディ５２の部分の形状に依存する。かかるパラメータの制御によって、必要に応じて閾値Ｆｔｈｒを修正することができるため、その結果、サーボアクチュエータ９を作動するか否かを許可する。
【００２５】
逆に、サーボアクチュエータシステムが作動する構成において、力は閾値Ｆｔｈｒを超えて増加し、第１システムと第２システム間の相互の小さな動きが得られる。
【００２６】
本システムの機能は、モータ１が、第１システムの左側を押しつけることができる軸方向の力を発生させるということを暗に示している。そのため、かかる力は、中心軸５３の左側のシール６６を押しつけ、右側のシール５６が解放状態に至る傾向にあり、シールを確実に行うことはもはやできない（図６）。このように、（図６の矢印で示す）スプールの右側頭部への開放した空気の通路ができる。
【００２７】
右側のシール５６がもはやシールしないことに加えて、スプール２の右側頭部の、（圧力下の）ストレージチャンバ５５とインレットチャンバ５４の間の伝達は、（図６の矢印で示す）第２システムの残りの要素に設けられる他の孔によっても許可される。
【００２８】
そのようなステップの間、ストレージチャンバ５５は常に満たされており、ある大きさの流路５７は、過度の空気の流量を処理することができないため、同一のストレージチャンバ５５の内部圧力の増加をもたらす。そのような条件において、スプール２の右側の頭部の面における空気圧は、同一方向の力とモータ１の初期の軸方向の力（図６の白い矢印）の増加を発生させ、その結果、スプール２は望まれる方向に（この場合左へ）加速される。抵抗力が勝ると、プロファイルボディ５２の斜面に作用する球体５０は、再び、第２システム（つまりスプール）を第１システム（つまりモータ）に統合させる。シール５６は、再度シールを行い、ストレージチャンバ５５はもはや満たされず、圧力下の貯蔵空気はある大きさの流路５７を通じて周囲に徐々に排出され、そのため、スプールに作用する力の軸方向の成分は、再度、安定の状態に至る。
【００２９】
スプール２の反対側の移動方向（つまり右側方向）においてスプール２の左端部で、スプール２の中心軸５３のシール６６はもはやシールしないということが起こるため、インレットチャンバ５４はストレージチャンバ６７と伝達する状態に置かれる（図７）。当然、スプール２のストレージチャンバ６７もまた、（既知の性質であるため、図７で示されない）ある大きさの流路を通じて周囲と伝達する。
【００３０】
空気圧サーボアクチュエータの他の実施形態は、スプールの両端のそれぞれにおける吸入と排出のステップが分離して管理されてもよい。特に、サーボアクチュエータ機構の開放ステップの間、第２システムに関する第１システムの相互の動きによって常に、スプールの右側の頭部のチャンバが満たされていてもよいが、この場合大きい部分によって特徴付けられる、周囲への排出流路を閉鎖する。かかるステップの間、左側の頭部のチャンバは満たされないが、相互の排出流路は開放され、そのため、排出するように事前に蓄えられた空気に都合がよい。同一のことが、スプールの反対側の移動方向に明らかにあてはまる。
【００３１】
それゆえ、最も機械的に複雑なことは、システムが圧力下のものと反対のスプールの端部における圧力の急速な減少を提供するので、スプールの力のさらに大きな動力を導く。その上、圧力下の端部は、各々のチャンバの吸入ステップの間、ある大きさの流路は周囲に対して空気の流量の処理をしないため、圧力下において、より速くなるという結果になる。
【００３２】
既述したように、本発明の実施形態に加えて、多くの他の変形が可能であることは明白である。また、前記実施形態は単なる例であって、本発明の対象、応用、又は可能な構成を限定しないことも意図される。それどころか、上記の記載は、当該分野の専門家が、少なくとも構成例に記載の本発明を実施する際、添付の請求項で定義されるように、文字通りの解釈、及び／又は、法的に同等なものに従って、本発明の範囲から離れることなく、前述の要素の多くの変形が可能であるということを意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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