(57)【要約】      （修正有）【課題】小さな設計スペースを有し、製造及び保守整備が簡単な制御装置を提供する。【解決手段】この装置は、油圧ブロックの中へ挿入可能である、雌ねじ区域１２を含んだハウジングコンポーネント１１と、雄ねじ区域２２により雌ねじ区域１２へねじ込まれる、雄ねじ区域２２を含んだノズルコンポーネント２１とを有しており、それによりノズルコンポーネント２１は制御装置１により制御される流動通過部１４の中に配置されている。【選択図】図１
0003182707.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
制御装置において、
油圧ブロックの中へ挿入可能である、雌ねじ区域を含んだハウジングコンポーネントと、
雄ねじ区域により前記雌ねじ区域へねじ込まれる、雄ねじ区域を含んだノズルコンポーネントとを有しており、それにより前記ノズルコンポーネントは前記制御装置により制御される流動通過部の中に配置されている制御装置。
【請求項２】
前記ノズルコンポーネントは前記ハウジングコンポーネントの内部で前記流動通過部の入口接続部と出口接続部との間に配置されている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記流動通過部はバルブシートを有しており、前記流動通過部を閉じたまま保つために、前記ハウジングコンポーネントの内部でスライド可能な前記制御装置のバルブ部材を前記バルブシートと当接させることが可能であり、前記バルブシートは前記ノズルコンポーネントの下流側かつ前記出口接続部の上流側に配置されている、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ハウジングコンポーネントは好ましくは雄ねじ区域として構成された挿入区域を含んでおり、該挿入区域により前記ハウジングコンポーネントを油圧ブロックへ挿入可能であり、好ましくはねじ込み可能である、先行請求項のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記挿入区域と前記雌ねじ区域は前記制御装置の軸方向で少なくとも部分的に重なり合うように構成されている、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記挿入区域と前記雌ねじ区域は前記制御装置の軸方向に関して互いに異なる位置で前記ハウジングコンポーネントに構成されている、請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記ノズルコンポーネントは、絞り個所と、前記雄ねじ区域を前記雌ねじ区域へねじ込むために前記ノズルコンポーネントを操作可能である取付手段収容区域を有する頭部区域とを有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記取付手段収容区域は縦断面、六角ソケット、十字スリット、トルクス（登録商標）、四角ソケット、Ｔｒｉ−Ｗｉｎｇ、Ｔｏｒｑ−Ｓｅｔ、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されている、請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
磁石、バルブ部材、バルブシート、及びばねをさらに有しており、前記バルブ部材は前記ハウジングコンポーネントの内部でスライド可能に収容されるとともに、前記磁石および／またはばねにより、前記制御装置を閉じたまま保つために前記バルブ部材が前記バルブシートに向かって押圧されるように操作可能である、先行請求項のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置はデジタル式のコントローラにおける切換弁であることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、請求項１に記載された制御装置に関する。本考案による制御装置は、デジタル式のコントローラにおける切換弁として適用されるのが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
たとえば製紙機械では、制御装置はデジタル式のコントローラ（たとえばデジタル油圧式の圧力コントローラ）における切換弁として利用されており、通常、油圧調節シリンダの操作と制御をする役目を果たし、それによって高い調節力を高い精度で設定することができる。
【０００３】
通常、ポンプにより圧力で付勢される、たとえば圧媒油、空気、水、さまざまなガス、またはこれらのエマルジョンなどの作動流体が用いられる。圧力の下にある作業流体の油圧調節シリンダへの導入は、通常、電気式、油圧式、または空気圧式に駆動されていてよいデジタル式のコントローラによって制御される。デジタル式のコントローラの作動形態は、次のように短くまとめて記述することができる：
デジタル式のコントローラは、単純なケースでは、開／閉機能だけを有する、並列につながれた１系列のバルブで構成されており、すなわち、流体通過を許容または遮断することができ、本件出願では以下において制御装置またはバルブと呼ぶ単純なオン／オフ切換弁で構成されている。バルブはすべて、一方では共通の供給配管と接続されるとともに、他方では共通の排出配管と接続されている。バルブそのものは従来式のソレノイドバルブ、すなわち、電磁式の駆動部を備えるバルブとすることができる。当然ながら、これ以外の駆動形式を選択することもできる。
【０００４】
絞り部材（ノズルコンポーネント）をバルブに接続することで、バルブが開いたときに、さまざまに異なる流量をバルブが有するように配慮される。たとえば４つのバルブが設けられていれば、それぞれ付属のバルブによって選択的に解放可能な個々の通過部における流量Ｑは、互いに１：２：４：８の比率であってよい。バルブの個数がさらに多ければ、この系列が相応に延長される。
【０００５】
モデルを基本としてコンピュータにより算定されて選択される個々のバルブないしバルブ複合体を開閉することで、排出配管ないしこれに接続されたアクチュエータにおける非常に迅速かつ正確な圧力調整を実現することができ、これは、アナログ式の比例弁の制御曲線が、デジタル式に作成された（すなわち近似された）制御曲線で置き換えられることによって行われる。この曲線は、アナログ式の比例弁の非線形性および／またはヒステリシスループが切り捨てられているので、迅速かつほぼオーバーシュートなしに制御点に接近することを可能にする、階段状に近似された直線であってよい。
【０００６】
デジタル式のコントローラを使用したときの１つの利点は、バルブが開くか閉じるかのどちらかであり、すなわち、閉じた（およびこれに伴って定常的な）系で目標圧力を保持するためにコントローラのバルブが単に閉じられ、バルブの内部で漏れ流がないことにある。このように、圧媒油流が常に通過して流れる従来式のアナログ式の比例弁とは明瞭な相違がある。このことは、たとえば製紙機械の油圧ポンプにとって絶えずエネルギーを消費する。このことから明らかなように、デジタル式のコントローラの採用は、油圧ポンプを少ない頻度および／または短い時間だけ作動させることを可能にし、それによってエネルギーを節約することができる。
【０００７】
冒頭でも述べたように、デジタル式のコントローラでは、オン／オフ切換弁が用いられる。このようなバルブは、油圧ブロックに形成されたドリル穴の中にねじ込まれ、バルブへのノズルコンポーネントの追加の取付けにより、バルブが開いたときに、さまざまに異なる流量をバルブが有するように配慮がなされる。たとえばドリル穴は段付き穴として構成されており、公称直径の大きい上側のねじ山（すなわち油圧ブロックの表面に向かって開いたねじ山）に切換弁がねじ込まれ、これよりも小さい公称直径で段付き穴に形成された別の雌ねじが設けられており、その中に付属のノズルコンポーネントがねじ込まれる。別案として、切換弁のドリル穴のすぐ近傍にあり、これと油圧的に接続された別個のドリル穴に、ノズルコンポーネントをねじ込むこともできる。
【０００８】
冒頭に述べたとおり、デジタル式のコントローラでは、アナログ式の比例弁の制御曲線を近似できるようにするために、多数のこの種の切換弁とこれに付属するノズルコンポーネントが設けられているので、上述した切換弁とノズルコンポーネントとを備える相応のデジタル式のコントローラを提供するためには、穿孔、ねじ切り、バルブおよびノズルコンポーネントの取付けという数多くの作業ステップが必要となる。ノズルコンポーネントの穴は小さいために、ノズルコンポーネントは最初に詰まりやすい傾向がある。そうすると保守整備のときに、ノズルコンポーネントを取り出すために複数の解体ステップが必要である。そのため、デジタル式のコントローラの設計スペースおよび製造コストないし保守整備コストは比較的大きくなり、ないしは高くなる場合がある。
【０００９】
たとえば特許文献１には、上述したような制御装置の通常の設計形態が記載されている。この制御装置はハウジングコンポーネントにより構成されており、その中で通常の圧力制限弁が、圧力制限弁により制御される流動通過部にねじ込まれている。ノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの中で流動通過部に対して半径方向に構成された雌ねじと、圧力制限弁の背圧を制御するために流動通過部に向かって開いた制御穴とにねじ込まれている。雌ねじのねじ山ピッチと、ノズルコンポーネントの雄ネジのねじ山ピッチとはわずかな差異を有しており、この差異により、ノズルコンポーネントをねじ込んだときに雄ねじと雌ねじの巻回の弾性的な変形が生じ、それにより、制御穴の中に配置されるノズルコンポーネントが緩まないように固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１００２３３８８Ａ１号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
本考案の課題は、少ない設計スペースを有しており、製造ないし保守整備が簡単である制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案の課題は、請求項１に記載の制御装置によって解決される。本考案の発展例は従属請求項に示されている。
【００１３】
本考案の１つの利点は、制御装置により制御されるべき流動通過部にノズルコンポーネントがすでにねじ込まれている、油圧ブロックに挿入可能な一体化された制御装置が提供されることにある。
【００１４】
本考案の１つの態様では、雌ねじ区域を含むハウジングコンポーネントと、雄ねじ区域を含むノズルコンポーネントとを有する制御装置が提供される。ハウジングコンポーネントは油圧ブロックの中へ挿入可能である。ノズルコンポーネントは雄ねじ区域によりハウジングコンポーネントの雌ねじ区域へねじ込み可能であり、それによりノズルコンポーネントは、制御装置により制御されるべき流動通過部に配置される。
【００１５】
制御装置のハウジングコンポーネントへのノズルコンポーネントのねじ込み（一体化）により、制御装置はいわばノズルコンポーネントと一体的に構成されており、それにより、制御装置をノズルコンポーネントとともに１つのコンポーネントとして油圧ブロックへ挿入することができる。
【００１６】
制御装置とノズルコンポーネントとの一体化により、制御装置の設計スペースが小さくなる。油圧ブロックにノズルコンポーネントのための別個のねじ穴や別個のドリル穴が必要なくなる。さらに、制御装置の保守整備が著しく簡素化される。油圧ブロックから制御装置を取り出せば、ノズルコンポーネントも一緒に取り出されるからである。そしてノズルコンポーネントからのハウジングコンポーネントの分離を、別途に行うことができる。たとえば取り外された制御装置の洗浄が簡単である。洗浄された制御装置のハウジングコンポーネントからのノズルコンポーネントの取外しは、制御装置に比べて設計サイズが比較的小さいノズルコンポーネントを油圧ブロックから外すよりも大幅に簡単である。通常、油圧ブロックは堆積した油等によって汚れているからである。
【００１７】
ノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの内部で流動通過部の入口接続部と出口接続部との間に配置されているのが好ましい。このようにしてノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの内部で流動通過部に全面的にねじ込まれる。さらに、流動通過部はバルブシートを有することができ、流動通過部を閉じたまま保つために、ハウジングコンポーネントの内部で位置調節可能な制御装置のバルブ部材をこのバルブシートに当接させることが可能である。バルブシートは、制御装置の流動通過部を通る作業流体（たとえば圧媒油、空気、水、ガス、もしくはこれらのエマルジョン）の貫流方向に関して、ノズルコンポーネントの下流側に、かつ出口接続部の上流側に配置されるのが好ましい。ハウジングコンポーネントは、好ましくは雄ねじ区域として構成され、ハウジングコンポーネントおよびこれに伴って制御装置を油圧ブロックへ挿入可能であり、好ましくはねじ込み可能である挿入区域を含んでいるのが好ましい。雄ねじ区域は、ＩＳＯメートルねじ山として構成されているのが好ましい。別案として、制御装置を油圧ブロックに液密に取り付けるために、ハウジングコンポーネントに対して回転したり外れないように固定された円錐区域、押込み区域等が、雄ねじ区域に代わる挿入区域として設けられていてもよい。円錐区域は、追加的に雄ねじ区域を備えていてよい。挿入区域と雌ねじ区域は、制御装置の軸方向で少なくとも部分的に重なり合うように構成されているのが好ましく、それにより、制御装置の設計スペース（特に軸方向の長さ）をいっそう縮小することができる。別案として、挿入区域と雌ねじ区域は、制御装置の軸方向に関して互いに異なる位置で、ハウジングコンポーネントに構成されていてもよい。
【００１８】
ノズルコンポーネントは、絞り個所と、ノズルコンポーネントを雄ねじ区域を介して雌ねじ区域へねじ込むためにノズルコンポーネントを操作可能（たとえば回転可能）である工具収容区域ないし取付手段収容区域を有する頭部区域とを有しているのが好ましい。取付手段収容区域は、縦断面、六角ソケット、十字スリット、トルクス（登録商標）、四角ソケット、Ｔｒｉ−Ｗｉｎｇ、Ｔｏｒｑ−Ｓｅｔ、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されていてよい。
【００１９】
制御装置は、磁石、バルブ部材、バルブシート、およびばねを有しているのが好ましい。バルブ部材はハウジングコンポーネントの内部でスライド可能に収容されており、磁石および／またはばねにより、制御装置を閉じたまま保つためにバルブ部材がバルブシートに向かって押圧されるように操作可能である。制御装置は流量が最適化されており、それによって流動通過部の内部で低い圧力差（すなわち入口接続部から出口接続部）を実現するのが好ましい。たとえば制御装置は、デジタル式のコントローラ（たとえばデジタル油圧式の圧力コントローラ等）における切換弁として利用される。磁石は、バルブ部材をばねによってバルブシートに押圧する電磁石であるのが好ましい（通電のないときに閉じる制御装置の設計形態）。別案として、電磁石が励起されていないときに、ばねがバルブ部材をバルブシートから離れたまま保つことができる（通電のないときに開く制御装置の設計形態）。
【００２０】
切換弁として構成され、デジタル式のコントローラに組込み可能な本考案による制御装置の実施例が、以下の図面に示されている。この図面を参照しながら、本考案について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案による制御装置の実施例を示す模式的な断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
図示した制御装置１（オン／オフ切換弁）は、ハウジングコンポーネント１１と、ノズルコンポーネント２１と、磁石３０と、バルブ部材４０と、バルブシート５０と、ばね６０とを有している。磁石３０は普通の電磁石として構成されている。電磁石３０は、バルブシート５０からバルブ部材６０を持ち上げることによって流動通過部１４を開くため、ないしはバルブシート５０の上にバルブ部材４０を載せることによって閉じるために、ハウジングコンポーネント１１にスライド可能に収容されたバルブ部材４０を制御する。電磁石３０によるバルブ部材４０の操作は一般に周知であり、したがって詳しくは説明しない。
【００２３】
ばね６０はハウジングコンポーネント１１の中で、ハウジングコンポーネント１１の内部のスプリングシート６２と、バルブ部材４０のウェブ４２との間のスプリングチャンバ６１に、バルブ部材４０の半径方向外側に配置された圧縮ばねとして設けられており、それにより、ウェブ４２を介してバルブ部材４０に押圧力を印加することができる。図示した実施例では、バルブ部材４０はバルブシート５０から持ち上げられており、これは電磁石３０が操作（励起）されていないときであり、すなわち、電流が磁石３０に供給されていないときである（通電なしの動作）。この場合、制御装置１の流動通過部１４は開いている（すなわち、制御装置は開放位置にある）。したがって図示した制御装置は、通電なしで開く（すなわち常開の）設計形態で構成されたオン／オフ切換弁である。
【００２４】
別案として、圧縮ばね６０が引張ばねとして構成されていてもよく、ないしは、電磁石３０が操作されていないときにバルブ部材４０をバルブシート５０に向かって押すように、スプリングチャンバ６１の中に配置されていてよい。つまりこのような種類のオン／オフ切換弁の構造は、通電なしで閉じる（すなわち常閉の）設計形態と呼ばれる。
【００２５】
さらにハウジングコンポーネント１１は、制御装置１を図示しない油圧ブロックへ挿入（本例ではねじ込み）できるようにするために、雄ねじとして構成された挿入区域１３を有している。図面では部分断面として示されているハウジングコンポーネント１１の中には、すでに上で述べた流動通過部１４も構成されており、その開放状態と閉止状態が制御装置１により制御される（すなわち、バルブシート５０からのバルブ部材４０の持上げと、バルブシートへのバルブ部材の載置によって）。流動通過部１４は、入口接続部１５から制御装置１の軸方向へバルブシート５０を越えて、バルブ部材の頭部区域が収容されたバルブ部材収容室６３まで延びている。バルブ部材収容室６３から流動通過部１４は、出力接続部１６まで半径方向に延びている。
【００２６】
さらに、流動通過部１４の軸方向に延びる部分は、取込開口部１５からバルブシート５０まで延びる雌ねじ区域１２を有している。別案として、雌ねじ区域１２のねじ山はねじ付き穴として製作されていてよく、その雌ねじ区域１２はバルブシート５０までは達しておらず、それに対して雌ねじ区域１２の軸方向長さは、流動通過部１４の軸方向に延びる部分の中にノズルコンポーネント２１を完全にねじ込めるようにするのに十分となっている。
【００２７】
雄ねじ区域２２を備えるノズルコンポーネント２１は、雌ねじ区域１２にねじ込まれている。ノズルコンポーネント２１は頭部区域２４と絞り個所２３とを有しており、絞り個所は貫通孔（図面のノズルコンポーネント２１の開いた部分区域を参照）としてノズルコンポーネント２１に構成されており、これによって制御装置１について、流動通過部１４を通る作業媒体の流量が規定される。
【００２８】
さらに、頭部区域２４は工具収容区域ないし取付手段収容区域（図示せず）を有しており、これは、取付手段収容区域と対応する工具（たとえばドライバ）でノズルコンポーネント２１を回せるようにするために、たとえば縦断面、六角ソケット、十字スリット、トルクス（登録商標）、四角ソケット、Ｔｒｉ−Ｗｉｎｇ、Ｔｏｒｑ−Ｓｅｔ、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されていてよく、それにより、ノズルコンポーネント２１をその雄ねじ区域２２により流動通過部１４の内部でハウジングコンポーネント１１の雌ねじ区域１２にねじ込み可能である。
【００２９】
換言すると、ノズルコンポーネント２１はその雄ねじ区域２２によって雌ねじ区域にねじ込まれ、それによりノズルコンポーネント２１は、制御装置１によって（すなわちバルブシート５０に対するバルブ部材４０の位置の制御によって）制御されるべき流動通過部１４に配置される。ノズルコンポーネント２１は、流動通過部１４の内部でハウジングコンポーネントの雌ねじ区域１２に全面的に収容されるのが好ましい。すなわち、ノズルコンポーネント２１が流動通過部１４の内部でねじ込まれている制御装置１が、その挿入区域１３によって、デジタル式のコントローラの図示しない油圧ブロックへねじ込まれると、制御装置１（およびそのハウジングコンポーネント１１）だけでなくノズルコンポーネント２１も、デジタル式のコントローラへ同時に組み付けられる。
【００３０】
たとえば切換弁としての複数の制御装置１が、デジタル式のコントローラの油圧ブロックに、挿入区域１３を介して相応の制御装置挿入穴へねじ込まれ、その電磁石３０が励起されていないとき、バルブ部材４０は圧縮ばね６０のばね力によりバルブシート５０から持ち上げられ、これに付属する制御装置１の流動通過部１４が開く。このケースでは、各々の流動通過部１４を通って作業流体（たとえば圧媒油、空気、水、さまざまなガス、もしくはこれらのエマルジョン等）が入口接続部１５からバルブシート５０およびバルブ部材収容室６３を介して出口接続部１６へ、特定の動作圧力（たとえば数百バール）で、および絞り個所２３により定義される流量で流れる。たとえば切換弁としての４つの制御装置の場合、絞り個所と、付属の制御装置により選択的に解放可能な通過部は、互いに１：２：４：８の比率になっていてよい。これよりも多い数の切換弁としての制御装置がある場合、この系列が相応に延長される。それに対して、制御装置１の付属の電磁石３０が励起されると、各々の制御装置１でバルブシート部材４０がバルブシート５０に押し付けられ、それによって付属の流動通過部１４が閉じられる。
【００３１】
モデルを基本としてコンピュータにより算定されて選択される個々の制御装置ないし制御装置複合体を適宜開閉することで、出口接続部と接続された接続配管ないしこれに接続されたアクチュエータにおける非常に迅速かつ正確な圧力調整を実現することができ、これは、アナログ式の比例弁の制御曲線が、デジタル式のコントローラによりデジタル式に作成された（すなわち近似された）制御曲線で置き換えられることによって行われる。この曲線は、アナログ式の比例弁の非線形性および／またはヒステリシスループが切り捨てられているので、迅速かつほぼオーバーシュートなしに制御点に接近することを可能にする、階段状に近似された直線であってよい。
【図１】
0003182707.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月5日(2013.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
制御装置において、
油圧ブロックの中へ挿入可能である、雌ねじ区域を含んだハウジングコンポーネントと、
雄ねじ区域により前記雌ねじ区域へねじ込まれる、雄ねじ区域を含んだノズルコンポーネントとを有しており、それにより前記ノズルコンポーネントは前記制御装置により制御される流動通過部の中に配置されている制御装置。
【請求項２】
前記ノズルコンポーネントは前記ハウジングコンポーネントの内部で前記流動通過部の入口接続部と出口接続部との間に配置されている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記流動通過部はバルブシートを有しており、前記流動通過部を閉じたまま保つために、前記ハウジングコンポーネントの内部でスライド可能な前記制御装置のバルブ部材を前記バルブシートと当接させることが可能であり、前記バルブシートは前記ノズルコンポーネントの下流側かつ前記出口接続部の上流側に配置されている、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ハウジングコンポーネントは好ましくは雄ねじ区域として構成された挿入区域を含んでおり、該挿入区域により前記ハウジングコンポーネントを油圧ブロックへ挿入可能であり、好ましくはねじ込み可能である、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記挿入区域と前記雌ねじ区域は前記制御装置の軸方向で少なくとも部分的に重なり合うように構成されている、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記挿入区域と前記雌ねじ区域は前記制御装置の軸方向に関して互いに異なる位置で前記ハウジングコンポーネントに構成されている、請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記ノズルコンポーネントは、絞り個所と、前記雄ねじ区域を前記雌ねじ区域へねじ込むために前記ノズルコンポーネントを操作可能である取付手段収容区域を有する頭部区域とを有している、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記取付手段収容区域は縦断面、六角ソケット、十字スリット、四角ソケット、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されている、請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
磁石、バルブ部材、バルブシート、及びばねをさらに有しており、前記バルブ部材は前記ハウジングコンポーネントの内部でスライド可能に収容されるとともに、前記磁石および／またはばねにより、前記制御装置を閉じたまま保つために前記バルブ部材が前記バルブシートに向かって押圧されるように操作可能である、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置はデジタル式のコントローラにおける切換弁であることを特徴とする、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、請求項１に記載された制御装置に関する。本考案による制御装置は、デジタル式のコントローラにおける切換弁として適用されるのが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
たとえば製紙機械では、制御装置はデジタル式のコントローラ（たとえばデジタル油圧式の圧力コントローラ）における切換弁として利用されており、通常、油圧調節シリンダの操作と制御をする役目を果たし、それによって高い調節力を高い精度で設定することができる。
【０００３】
通常、ポンプにより圧力で付勢される、たとえば圧媒油、空気、水、さまざまなガス、またはこれらのエマルジョンなどの作動流体が用いられる。圧力の下にある作業流体の油圧調節シリンダへの導入は、通常、電気式、油圧式、または空気圧式に駆動されていてよいデジタル式のコントローラによって制御される。デジタル式のコントローラの作動形態は、次のように短くまとめて記述することができる：
デジタル式のコントローラは、単純なケースでは、開／閉機能だけを有する、並列につながれた１系列のバルブで構成されており、すなわち、流体通過を許容または遮断することができ、本件出願では以下において制御装置またはバルブと呼ぶ単純なオン／オフ切換弁で構成されている。バルブはすべて、一方では共通の供給配管と接続されるとともに、他方では共通の排出配管と接続されている。バルブそのものは従来式のソレノイドバルブ、すなわち、電磁式の駆動部を備えるバルブとすることができる。当然ながら、これ以外の駆動形式を選択することもできる。
【０００４】
絞り部材（ノズルコンポーネント）をバルブに接続することで、バルブが開いたときに、さまざまに異なる流量をバルブが有するように配慮される。たとえば４つのバルブが設けられていれば、それぞれ付属のバルブによって選択的に解放可能な個々の通過部における流量Ｑは、互いに１：２：４：８の比率であってよい。バルブの個数がさらに多ければ、この系列が相応に延長される。
【０００５】
モデルを基本としてコンピュータにより算定されて選択される個々のバルブないしバルブ複合体を開閉することで、排出配管ないしこれに接続されたアクチュエータにおける非常に迅速かつ正確な圧力調整を実現することができ、これは、アナログ式の比例弁の制御曲線が、デジタル式に作成された（すなわち近似された）制御曲線で置き換えられることによって行われる。この曲線は、アナログ式の比例弁の非線形性および／またはヒステリシスループが切り捨てられているので、迅速かつほぼオーバーシュートなしに制御点に接近することを可能にする、階段状に近似された直線であってよい。
【０００６】
デジタル式のコントローラを使用したときの１つの利点は、バルブが開くか閉じるかのどちらかであり、すなわち、閉じた（およびこれに伴って定常的な）系で目標圧力を保持するためにコントローラのバルブが単に閉じられ、バルブの内部で漏れ流がないことにある。このように、圧媒油流が常に通過して流れる従来式のアナログ式の比例弁とは明瞭な相違がある。このことは、たとえば製紙機械の油圧ポンプにとって絶えずエネルギーを消費する。このことから明らかなように、デジタル式のコントローラの採用は、油圧ポンプを少ない頻度および／または短い時間だけ作動させることを可能にし、それによってエネルギーを節約することができる。
【０００７】
冒頭でも述べたように、デジタル式のコントローラでは、オン／オフ切換弁が用いられる。このようなバルブは、油圧ブロックに形成されたドリル穴の中にねじ込まれ、バルブへのノズルコンポーネントの追加の取付けにより、バルブが開いたときに、さまざまに異なる流量をバルブが有するように配慮がなされる。たとえばドリル穴は段付き穴として構成されており、公称直径の大きい上側のねじ山（すなわち油圧ブロックの表面に向かって開いたねじ山）に切換弁がねじ込まれ、これよりも小さい公称直径で段付き穴に形成された別の雌ねじが設けられており、その中に付属のノズルコンポーネントがねじ込まれる。別案として、切換弁のドリル穴のすぐ近傍にあり、これと油圧的に接続された別個のドリル穴に、ノズルコンポーネントをねじ込むこともできる。
【０００８】
冒頭に述べたとおり、デジタル式のコントローラでは、アナログ式の比例弁の制御曲線を近似できるようにするために、多数のこの種の切換弁とこれに付属するノズルコンポーネントが設けられているので、上述した切換弁とノズルコンポーネントとを備える相応のデジタル式のコントローラを提供するためには、穿孔、ねじ切り、バルブおよびノズルコンポーネントの取付けという数多くの作業ステップが必要となる。ノズルコンポーネントの穴は小さいために、ノズルコンポーネントは最初に詰まりやすい傾向がある。そうすると保守整備のときに、ノズルコンポーネントを取り出すために複数の解体ステップが必要である。そのため、デジタル式のコントローラの設計スペースおよび製造コストないし保守整備コストは比較的大きくなり、ないしは高くなる場合がある。
【０００９】
たとえば特許文献１には、上述したような制御装置の通常の設計形態が記載されている。この制御装置はハウジングコンポーネントにより構成されており、その中で通常の圧力制限弁が、圧力制限弁により制御される流動通過部にねじ込まれている。ノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの中で流動通過部に対して半径方向に構成された雌ねじと、圧力制限弁の背圧を制御するために流動通過部に向かって開いた制御穴とにねじ込まれている。雌ねじのねじ山ピッチと、ノズルコンポーネントの雄ネジのねじ山ピッチとはわずかな差異を有しており、この差異により、ノズルコンポーネントをねじ込んだときに雄ねじと雌ねじの巻回の弾性的な変形が生じ、それにより、制御穴の中に配置されるノズルコンポーネントが緩まないように固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１００２３３８８Ａ１号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
本考案の課題は、少ない設計スペースを有しており、製造ないし保守整備が簡単である制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案の課題は、請求項１に記載の制御装置によって解決される。本考案の発展例は従属請求項に示されている。
【００１３】
本考案の１つの利点は、制御装置により制御されるべき流動通過部にノズルコンポーネントがすでにねじ込まれている、油圧ブロックに挿入可能な一体化された制御装置が提供されることにある。
【００１４】
本考案の１つの態様では、雌ねじ区域を含むハウジングコンポーネントと、雄ねじ区域を含むノズルコンポーネントとを有する制御装置が提供される。ハウジングコンポーネントは油圧ブロックの中へ挿入可能である。ノズルコンポーネントは雄ねじ区域によりハウジングコンポーネントの雌ねじ区域へねじ込み可能であり、それによりノズルコンポーネントは、制御装置により制御されるべき流動通過部に配置される。
【００１５】
制御装置のハウジングコンポーネントへのノズルコンポーネントのねじ込み（一体化）により、制御装置はいわばノズルコンポーネントと一体的に構成されており、それにより、制御装置をノズルコンポーネントとともに１つのコンポーネントとして油圧ブロックへ挿入することができる。
【００１６】
制御装置とノズルコンポーネントとの一体化により、制御装置の設計スペースが小さくなる。油圧ブロックにノズルコンポーネントのための別個のねじ穴や別個のドリル穴が必要なくなる。さらに、制御装置の保守整備が著しく簡素化される。油圧ブロックから制御装置を取り出せば、ノズルコンポーネントも一緒に取り出されるからである。そしてノズルコンポーネントからのハウジングコンポーネントの分離を、別途に行うことができる。たとえば取り外された制御装置の洗浄が簡単である。洗浄された制御装置のハウジングコンポーネントからのノズルコンポーネントの取外しは、制御装置に比べて設計サイズが比較的小さいノズルコンポーネントを油圧ブロックから外すよりも大幅に簡単である。通常、油圧ブロックは堆積した油等によって汚れているからである。
【００１７】
ノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの内部で流動通過部の入口接続部と出口接続部との間に配置されているのが好ましい。このようにしてノズルコンポーネントは、ハウジングコンポーネントの内部で流動通過部に全面的にねじ込まれる。さらに、流動通過部はバルブシートを有することができ、流動通過部を閉じたまま保つために、ハウジングコンポーネントの内部で位置調節可能な制御装置のバルブ部材をこのバルブシートに当接させることが可能である。バルブシートは、制御装置の流動通過部を通る作業流体（たとえば圧媒油、空気、水、ガス、もしくはこれらのエマルジョン）の貫流方向に関して、ノズルコンポーネントの下流側に、かつ出口接続部の上流側に配置されるのが好ましい。ハウジングコンポーネントは、好ましくは雄ねじ区域として構成され、ハウジングコンポーネントおよびこれに伴って制御装置を油圧ブロックへ挿入可能であり、好ましくはねじ込み可能である挿入区域を含んでいるのが好ましい。雄ねじ区域は、ＩＳＯメートルねじ山として構成されているのが好ましい。別案として、制御装置を油圧ブロックに液密に取り付けるために、ハウジングコンポーネントに対して回転したり外れないように固定された円錐区域、押込み区域等が、雄ねじ区域に代わる挿入区域として設けられていてもよい。円錐区域は、追加的に雄ねじ区域を備えていてよい。挿入区域と雌ねじ区域は、制御装置の軸方向で少なくとも部分的に重なり合うように構成されているのが好ましく、それにより、制御装置の設計スペース（特に軸方向の長さ）をいっそう縮小することができる。別案として、挿入区域と雌ねじ区域は、制御装置の軸方向に関して互いに異なる位置で、ハウジングコンポーネントに構成されていてもよい。
【００１８】
ノズルコンポーネントは、絞り個所と、ノズルコンポーネントを雄ねじ区域を介して雌ねじ区域へねじ込むためにノズルコンポーネントを操作可能（たとえば回転可能）である工具収容区域ないし取付手段収容区域を有する頭部区域とを有しているのが好ましい。取付手段収容区域は、縦断面、六角ソケット、十字スリット、四角ソケット、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されていてよい。
【００１９】
制御装置は、磁石、バルブ部材、バルブシート、およびばねを有しているのが好ましい。バルブ部材はハウジングコンポーネントの内部でスライド可能に収容されており、磁石および／またはばねにより、制御装置を閉じたまま保つためにバルブ部材がバルブシートに向かって押圧されるように操作可能である。制御装置は流量が最適化されており、それによって流動通過部の内部で低い圧力差（すなわち入口接続部から出口接続部）を実現するのが好ましい。たとえば制御装置は、デジタル式のコントローラ（たとえばデジタル油圧式の圧力コントローラ等）における切換弁として利用される。磁石は、バルブ部材をばねによってバルブシートに押圧する電磁石であるのが好ましい（通電のないときに閉じる制御装置の設計形態）。別案として、電磁石が励起されていないときに、ばねがバルブ部材をバルブシートから離れたまま保つことができる（通電のないときに開く制御装置の設計形態）。
【００２０】
切換弁として構成され、デジタル式のコントローラに組込み可能な本考案による制御装置の実施例が、以下の図面に示されている。この図面を参照しながら、本考案について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案による制御装置の実施例を示す模式的な断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
図示した制御装置１（オン／オフ切換弁）は、ハウジングコンポーネント１１と、ノズルコンポーネント２１と、磁石３０と、バルブ部材４０と、バルブシート５０と、ばね６０とを有している。磁石３０は普通の電磁石として構成されている。電磁石３０は、バルブシート５０からバルブ部材６０を持ち上げることによって流動通過部１４を開くため、ないしはバルブシート５０の上にバルブ部材４０を載せることによって閉じるために、ハウジングコンポーネント１１にスライド可能に収容されたバルブ部材４０を制御する。電磁石３０によるバルブ部材４０の操作は一般に周知であり、したがって詳しくは説明しない。
【００２３】
ばね６０はハウジングコンポーネント１１の中で、ハウジングコンポーネント１１の内部のスプリングシート６２と、バルブ部材４０のウェブ４２との間のスプリングチャンバ６１に、バルブ部材４０の半径方向外側に配置された圧縮ばねとして設けられており、それにより、ウェブ４２を介してバルブ部材４０に押圧力を印加することができる。図示した実施例では、バルブ部材４０はバルブシート５０から持ち上げられており、これは電磁石３０が操作（励起）されていないときであり、すなわち、電流が磁石３０に供給されていないときである（通電なしの動作）。この場合、制御装置１の流動通過部１４は開いている（すなわち、制御装置は開放位置にある）。したがって図示した制御装置は、通電なしで開く（すなわち常開の）設計形態で構成されたオン／オフ切換弁である。
【００２４】
別案として、圧縮ばね６０が引張ばねとして構成されていてもよく、ないしは、電磁石３０が操作されていないときにバルブ部材４０をバルブシート５０に向かって押すように、スプリングチャンバ６１の中に配置されていてよい。つまりこのような種類のオン／オフ切換弁の構造は、通電なしで閉じる（すなわち常閉の）設計形態と呼ばれる。
【００２５】
さらにハウジングコンポーネント１１は、制御装置１を図示しない油圧ブロックへ挿入（本例ではねじ込み）できるようにするために、雄ねじとして構成された挿入区域１３を有している。図面では部分断面として示されているハウジングコンポーネント１１の中には、すでに上で述べた流動通過部１４も構成されており、その開放状態と閉止状態が制御装置１により制御される（すなわち、バルブシート５０からのバルブ部材４０の持上げと、バルブシートへのバルブ部材の載置によって）。流動通過部１４は、入口接続部１５から制御装置１の軸方向へバルブシート５０を越えて、バルブ部材の頭部区域が収容されたバルブ部材収容室６３まで延びている。バルブ部材収容室６３から流動通過部１４は、出力接続部１６まで半径方向に延びている。
【００２６】
さらに、流動通過部１４の軸方向に延びる部分は、取込開口部１５からバルブシート５０まで延びる雌ねじ区域１２を有している。別案として、雌ねじ区域１２のねじ山はねじ付き穴として製作されていてよく、その雌ねじ区域１２はバルブシート５０までは達しておらず、それに対して雌ねじ区域１２の軸方向長さは、流動通過部１４の軸方向に延びる部分の中にノズルコンポーネント２１を完全にねじ込めるようにするのに十分となっている。
【００２７】
雄ねじ区域２２を備えるノズルコンポーネント２１は、雌ねじ区域１２にねじ込まれている。ノズルコンポーネント２１は頭部区域２４と絞り個所２３とを有しており、絞り個所は貫通孔（図面のノズルコンポーネント２１の開いた部分区域を参照）としてノズルコンポーネント２１に構成されており、これによって制御装置１について、流動通過部１４を通る作業媒体の流量が規定される。
【００２８】
さらに、頭部区域２４は工具収容区域ないし取付手段収容区域（図示せず）を有しており、これは、取付手段収容区域と対応する工具（たとえばドライバ）でノズルコンポーネント２１を回せるようにするために、たとえば縦断面、六角ソケット、十字スリット、四角ソケット、または少なくとも２つの穴を備えるスパナ収容手段として構成されていてよく、それにより、ノズルコンポーネント２１をその雄ねじ区域２２により流動通過部１４の内部でハウジングコンポーネント１１の雌ねじ区域１２にねじ込み可能である。
【００２９】
換言すると、ノズルコンポーネント２１はその雄ねじ区域２２によって雌ねじ区域にねじ込まれ、それによりノズルコンポーネント２１は、制御装置１によって（すなわちバルブシート５０に対するバルブ部材４０の位置の制御によって）制御されるべき流動通過部１４に配置される。ノズルコンポーネント２１は、流動通過部１４の内部でハウジングコンポーネントの雌ねじ区域１２に全面的に収容されるのが好ましい。すなわち、ノズルコンポーネント２１が流動通過部１４の内部でねじ込まれている制御装置１が、その挿入区域１３によって、デジタル式のコントローラの図示しない油圧ブロックへねじ込まれると、制御装置１（およびそのハウジングコンポーネント１１）だけでなくノズルコンポーネント２１も、デジタル式のコントローラへ同時に組み付けられる。
【００３０】
たとえば切換弁としての複数の制御装置１が、デジタル式のコントローラの油圧ブロックに、挿入区域１３を介して相応の制御装置挿入穴へねじ込まれ、その電磁石３０が励起されていないとき、バルブ部材４０は圧縮ばね６０のばね力によりバルブシート５０から持ち上げられ、これに付属する制御装置１の流動通過部１４が開く。このケースでは、各々の流動通過部１４を通って作業流体（たとえば圧媒油、空気、水、さまざまなガス、もしくはこれらのエマルジョン等）が入口接続部１５からバルブシート５０およびバルブ部材収容室６３を介して出口接続部１６へ、特定の動作圧力（たとえば数百バール）で、および絞り個所２３により定義される流量で流れる。たとえば切換弁としての４つの制御装置の場合、絞り個所と、付属の制御装置により選択的に解放可能な通過部は、互いに１：２：４：８の比率になっていてよい。これよりも多い数の切換弁としての制御装置がある場合、この系列が相応に延長される。それに対して、制御装置１の付属の電磁石３０が励起されると、各々の制御装置１でバルブシート部材４０がバルブシート５０に押し付けられ、それによって付属の流動通過部１４が閉じられる。
【００３１】
モデルを基本としてコンピュータにより算定されて選択される個々の制御装置ないし制御装置複合体を適宜開閉することで、出口接続部と接続された接続配管ないしこれに接続されたアクチュエータにおける非常に迅速かつ正確な圧力調整を実現することができ、これは、アナログ式の比例弁の制御曲線が、デジタル式のコントローラによりデジタル式に作成された（すなわち近似された）制御曲線で置き換えられることによって行われる。この曲線は、アナログ式の比例弁の非線形性および／またはヒステリシスループが切り捨てられているので、迅速かつほぼオーバーシュートなしに制御点に接近することを可能にする、階段状に近似された直線であってよい。