(57)【要約】【課題】  正圧及び負圧を効率的効果的且つ正確に制御できる比例型圧力調整器を提供する。【解決手段】  正の空気圧源、負の空気圧源、空気圧作動式装置とそれぞれ流体連通可能な第１入口（５０）、第２入口（５２）、出口（５４）を備えると共に排気ポート（５６）を備えた本体（１２）を有する比例型圧力調整器組立体（１０）。正圧及び負圧の供給をそれぞれ調整するようになった充填調整弁（１４）及び真空調整弁（２０）が設けられ、出口からの圧力を排出するよう動作できる排気弁（１６）が設けられている。指令信号及びフィードバック信号を受け取り、フィードバック信号に応答して充填調整弁（１４）を通る正の空気圧を大きさ又は真空調整弁（２０）を通る負の空気圧を大きさを調整するようになった制御回路組立体（２４）も又設けられている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比例型空気圧調整器組立体（１０）であって、正の空気圧源と流体連通するようになった第１の入口（５０）、負の空気圧源と流体連通するようになった第２の入口（５２）、少なくとも１つの空気圧作動式装置と流体連通するようになった少なくとも１つの出口（５４）及び排気ポート（５６）を備えた本体（１２）を有し、
前記第１の入口（５０）及び前記出口（５４）と流体連通状態にある充填調整弁（１４）を有し、前記充填調整弁（１４）は、前記充填調整弁（１４）を作動させると、前記第１の入口（５０）から前記出口を通り空気圧作動式装置まで正圧源を所定値に調整するようになっており、
前記第２の入口ポート（５２）及び前記出口（５６）と流体連通状態にある真空調整弁（２０）を有し、前記真空調整弁（２０）は、前記真空調整弁（２０）を作動させると、前記第２の入口（５２）から前記出口（５４）を通り空気圧作動装置まで負圧源を所定値に調整するようになっており、
前記出口（５４）と流体連通状態にある排気弁（１６）を有し、前記排気弁は、前記排気弁（１６）を作動させると、前記出口（５４）から前記排気ポート（５６）を通る圧力を排出するよう動作でき、
前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）及び前記排気弁（１６）と電気的連絡状態にある制御回路組立体（２４）を有し、前記制御回路組立体（２４）は、指令信号を受け取り、指令信号に応答して前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）を作動させるようになっており、前記制御回路組立体（２４）は更に、フィードバック信号を受け取り、フィードバック信号に応答して前記充填調整弁（１４）を通る正の空気圧の大きさ又は前記真空調整弁（２０）を通る負の空気圧の大きさを調整するようになっていることを特徴とする比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項２】
前記本体（１２）と前記充填調整弁（１４）及び前記排気弁（１６）との間に設けられたファンクションプレート（２２）を更に有し、前記ファンクションプレート（２２）は、前記第１の入口（５０）と前記充填調整弁（１４）との間及び前記出口（５４）と前記排気弁（１６）との間を流体連通させる内部通路を有し、前記ファンクションプレート（２２）の向きは、前記充填調整弁（１４）及び前記排気弁（１６）が常開であるか常閉であるかをあらかじめ決定するようになっていることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項３】
前記本体（１２）は、フィードバック圧力を前記制御回路組立体（２４）に与えるよう前記少なくとも１つの出口（５４）と流体連通状態にある内部フィードバック通路（３３６）を更に有していることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項４】
前記充填調整弁（１４）は、ソレノイド（７８）及び戻しばね（１３０）を備えたアクチュエータ（６２）を有し、前記アクチュエータ（６２）は、前記ソレノイド（７８）が前記制御回路組立体（２４）によって付勢されると、これに応答して前記充填調整弁（１４）を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、前記アクチュエータ（６２）は更に、前記ソレノイド（７８）が消勢されると、これに応答して前記戻しばね（１３０）の作用により前記充填調整弁（１４）を第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項５】
前記真空調整弁（２０）は、アクチュエータ（４６２）を有し、前記アクチュエータは、ソレノイド（４７８）及び戻しばね（５３０）を備え、前記アクチュエータ（４６２）は、前記ソレノイド（４７８）が前記制御回路組立体（２４）によって付勢されると、これに応答して前記真空調整弁（２０）を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、前記アクチュエータ（４６２）は更に、前記ソレノイド（４７８）が消勢されると、これに応答して前記戻しばね（５３０）の作用により前記真空調整弁（２０）を第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項６】
前記排気弁（１６）は、アクチュエータ（１６２）を有し、前記アクチュエータは、ソレノイド（１７８）及び戻しばね（２３０）を備え、前記アクチュエータ（１６２）は、前記ソレノイド（１７８）が前記制御回路組立体（２４）によって付勢されると、これに応答して前記排気弁（１６）を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、前記アクチュエータ（１６２）は更に、前記ソレノイド（１７８）が消勢されると、これに応答して前記戻しばね（２３０）の作用により前記排気弁（１６）を第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項７】
前記制御回路組立体（２４）は、回路基板（６１０）及び圧力変換器（６１２）を有し、前記回路基板（６１０）は、比例積分微分フィードバック回路（６２２）、調整器ドライバ回路（６２４）、圧力／真空／排気選択回路（６２６）及び指令信号濾波回路（６２８）を更に有し、前記制御回路組立体（２４）は、制御信号及びフィードバック信号を受け取って前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）及び前記排気弁（１６）の作動を操作的に制御するようになっていることを特徴とする請求項１記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項８】
前記制御回路組立体（２４）の前記変換器（６１２）は、前記少なくとも１つの出口（５４）からのフィードバック圧力をフィードバック信号に変換するよう前記本体（１２）の前記フィードバック通路（３３６）内に設けられていることを特徴とする請求項７記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項９】
前記制御回路組立体（２４）の前記変換器（６１２）は、前記回路基板（６１０）上の前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）と電気的連絡状態にあり、前記変換器（６１２）は、フィードバック信号を前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）に与えるようになっており、前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）は、前記調整器ドライバ回路（６２４）に与えられる複合フィードバック信号を生じさせるようになっていることを特徴とする請求項８記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１０】
前記調整器ドライバ回路（６２４）は、充填調整弁ドライバ回路（６８４）、真空調整弁ドライバ回路（６８６）及び排気弁ドライバ回路（６９０）を含み、前記ドライバ回路は、前記指令入力信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は前記排気弁アクチュエータ（１６２）を制御することにより所望の出力圧力設定値を生じさせるよう所要の動作電圧を操作的に発生させるようになっており、更に前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）からの前記複合フィードバック信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は排気弁アクチュエータ（１６２）を所望の出力圧力設定値付近に調整し、かくして、所望の出力圧力設定値付近への出力圧力の調整を可能にすることを特徴とする請求項７記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１１】
前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、充填調整弁制御回路（６３４）、真空調整弁制御回路（６４０）及び排気弁制御回路（６３６）を含み、前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、受け取った指令信号に応答してホールドオフ電圧を前記充填調整弁ドライバ回路（６８４）、前記真空調整弁ドライバ回路（６８６）又は前記排気弁ドライバ回路（６９０）のいずれかに選択的に印加して前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）のいずれかを個々に作動させて選択されなかった弁が、安全対策としての指令により選択された弁の作動中、作動するのが阻止されるようになっていることを特徴とする請求項１０記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１２】
比例型空気圧調整器組立体（１０）であって、本体（１２）と、前記本体（１２）上に支持された充填調整弁（１４）と、前記本体（１２）上に支持された真空調整弁（２０）と、前記本体（１２）上に支持された排気弁（１６）と、前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）及び前記排気弁（１６）と電気的連絡状態にある制御回路組立体（２４）とを有し、前記制御回路組立体（２４）は、指令信号を受け取り、指令信号に応答して前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）を作動させるようになっており、前記制御回路組立体（２４）は更に、フィードバック信号を受け取り、フィードバック信号に応答して前記充填調整弁（１４）を通る正の空気圧の大きさ又は前記真空調整弁（２０）を通る負の空気圧の大きさを調整するようになっていることを特徴とする比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１３】
前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）及び前記排気弁（１６）は各々、別個のアクチュエータ（６２，４６２，１６２）を有し、前記別個のアクチュエータは各々、ソレノイド（７８，４７８，１７８）及び戻しばね（１３０，５３０，２３０）を有し、前記ソレノイドが前記制御回路組立体によって付勢されると、これに応答してこれらと対応関係にある弁を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、前記別個のアクチュエータは各々更に、前記ソレノイドが消勢されると、これに応答して前記戻しばねの作用によりこれらと対応関係にある弁を第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できることを特徴とする請求項１２記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１４】
前記制御回路組立体（２４）は、回路基板（６１０）及び圧力変換器（６１２）を有し、前記変換器（６１２）は、フィードバック圧力信号を前記制御回路基板（６１０）に与えるよう動作し、前記回路基板（６１０）は、調整器ドライバ回路（６２４）、圧力／真空／排気選択回路（６２６）、指令信号濾波回路（６２８）及びフィードバック圧力信号を受け取ってこれを複合フィードバック信号に処理するようになった比例積分微分フィードバック回路（６２２）を更に有していることを特徴とする請求項１２記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１５】
前記調整器ドライバ回路（６２４）は、充填調整弁ドライバ回路（６８４）、真空調整弁ドライバ回路（６８６）及び排気弁ドライバ回路（６９０）を含み、前記ドライバ回路は、前記指令入力信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は前記排気弁アクチュエータ（１６２）を制御することにより所望の出力圧力設定値を生じさせるよう所要の動作電圧を操作的に発生させるようになっており、更に前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）からの前記複合フィードバック信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は排気弁アクチュエータ（１６２）を所望の出力圧力設定値付近に調整し、かくして、所望の出力圧力設定値付近への出力圧力の調整を可能にすることを特徴とする請求項１４記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１６】
前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、充填調整弁制御回路（６３４）、真空調整弁制御回路（６４０）及び排気弁制御回路（６３６）を含み、前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、受け取った指令信号に応答してホールドオフ電圧を前記充填調整弁ドライバ回路（６８４）、前記真空調整弁ドライバ回路（６８６）又は前記排気弁ドライバ回路（６９０）のいずれかに選択的に印加して前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）のいずれかを個々に作動させて選択されなかった弁が、安全対策としての指令により選択された弁の作動中、作動するのが阻止されるようになっていることを特徴とする請求項１５記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１７】
比例型空気圧調整器組立体（１０）であって、本体（１２）と、前記本体（１２）上に支持された充填調整弁（１４）と、前記本体（１２）上に支持された真空調整弁（２０）と、前記本体（１２）上に支持された排気弁（１６）と、前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）及び前記排気弁（１６）と電気連絡状態にあり、指令信号を受け取って前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）を作動させるようになっており、更にフィードバック信号を受け取って、指令信号から決定される出力圧力を比例的に制御するようになっている電子制御回路（２４）とを有していることを特徴とする比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１８】
前記電子制御回路（２４）は、比例積分微分フィードバック回路（６２２）、調整器ドライバ回路（６２４）、圧力／真空／排気選択回路（６２６）及び指令信号濾波回路（６２８）を更に有し、前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）は、前記調整器ドライバ回路（６２４）に与えられる複合フィードバック信号を生じさせるようになっていることを特徴とする請求項１７記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項１９】
前記調整器ドライバ回路（６２４）は、充填調整弁ドライバ回路（６８４）、真空調整弁ドライバ回路（６８６）及び排気弁ドライバ回路（６９０）を含み、前記ドライバ回路は、前記指令入力信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は前記排気弁アクチュエータ（１６２）を制御することにより所望の出力圧力設定値を生じさせるよう所要の動作電圧を操作的に発生させるようになっており、更に前記比例積分微分フィードバック回路（６２２）からの前記複合フィードバック信号に応答して前記充填調整弁アクチュエータ（６２）、前記真空調整弁アクチュエータ（４６２）又は排気弁アクチュエータ（１６２）を所望の出力圧力設定値付近に調整し、かくして、所望の出力圧力設定値付近への出力圧力の調整を可能にすることを特徴とする請求項１８記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【請求項２０】
前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、充填調整弁制御回路（６３４）、真空調整弁制御回路（６４０）及び排気弁制御回路（６３６）を含み、前記圧力／真空／排気選択回路（６２６）は、受け取った指令信号に応答してホールドオフ電圧を前記充填調整弁ドライバ回路（６８４）、前記真空調整弁ドライバ回路（６８６）又は前記排気弁ドライバ回路（６９０）のいずれかに選択的に印加して前記充填調整弁（１４）、前記真空調整弁（２０）又は前記排気弁（１６）のいずれかを個々に作動させて選択されなかった弁が、安全対策としての指令により選択された弁の作動中、作動するのが阻止されるようになっていることを特徴とする請求項１９記載の比例型空気圧調整器組立体（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、圧力調整器（圧力レギュレータ）に関し、特に、負圧と正圧の両方を送り出すことができ、しかも系統排気を可能にする比例型圧力調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力調整器は、当該技術分野においては周知であり、空気供給圧力を最低、所定の系統圧力まで調整するよう多くの環境で用いられている。次に、系統圧力を供給して種々の空気圧作動式装置を作動させる。従来、調整された系統圧力は、調整器内に設けられた純粋に機械的な装置を用いることにより、そして多くの場合、出力側から調整器に戻された圧力フィードバックラインの助けを借りて達成されていた。
或る種の空気圧システムは、コース調整及び（又は）大量空気圧制御を伴う機械式調整器を依然として利用している。しかしながら、空気系統圧力の正確且つ微調整制御が必要な場合、調整器は技術的に急発展を遂げた。技術の現状では、出力圧力を調整する電気的に制御されるアクチュエータ、多くの場合ソレノイドを含む圧力調整器が提供されている。圧力フィードバックも又、より応答性の高い制御のために利用される。この場合、変換器は、圧力を検出し、これを出力の制御を助けるためにフィードバック制御回路によって用いられる電気信号に変換するよう使用できる。このように、系統圧力は、特定の方法からのフィードバック測定値又は下流側の出力圧力を用いて所定の設定値付近に調整される。
【０００３】
この種の調整器は周知であり、関連技術分野において比例型圧力調整器と呼ばれる場合がある。「比例型」という用語は、所望の所定出力設定値と実際の下流側圧力との間に差が測定されると、調整器がその差に「比例」して出力圧力を変化させ、それにより制御するという意味で用いられている。比例型調整器の改造例は、複雑精巧な制御アルゴリズムを用いて調整器をより正確に制御することができるディジタル回路の使用を含む。ディジタル電子制御回路を搭載した比例型圧力調整器は、フィードバック信号を用いて所望の出力圧力設定値と実際の出力圧力との間の差又は「誤差」を電子的に求める。
【０００４】
より複雑精巧なディジタル制御回路は、制御アルゴリズムを他のシステム入力と共に用いて調整器を操作的に制御して「誤差」を解明して出力を所定の設定値に戻そうとして出力圧力を調整し又は変化させる全体的な制御又は方式を生じさせる。これら公知のディジタル制御方式は、“Intelligent Pressure Regulator”を開示している、アダムス等に付与された米国特許第６，１７８，９９７号において証明されているように、誤差解明のために複雑な計算法を用いている場合が多い。アダムス等の米国特許第６，１７８，９９７号に記載された調整器は、比例誤差の数学的積分及び微分を計算し、これらの計算結果をその制御アルゴリズムに用いるＰＩＤ（比例積分微分）制御装置を有している。ＰＩＤ制御装置は、誤差の現在の値を用いて最新の時間間隔にわたる誤差の積分と誤差信号の現在の微分の両方を計算する。ＰＩＤ制御装置は、誤差とこれら計算結果を合計して設定値のオーバーシュートを回避するために所要の調整量だけでなく調整持続時間を決定する。
【０００５】
比例型圧力調整装置は、複雑な圧力検出及び監視及び複雑さが同等な調整方式を必要とする新用途向きの調整システムを有するよう技術的に発展を遂げた。これら圧力調整システムは、一定の所定設定値の正確な調整を生じさせるだけでなくシステムセンサに応動し、プロセスの実施中、設定値が変化しても設定値を動的に変化させてこれに対する系統圧力を調整する機能を備えている。例えば、この種の調整システムは、半導体ウェーハの表面を研磨するのに用いられる装置と関連して使用できる。研磨パッドを空気圧の作用で制御して研磨工程中、半導体ウェーハの表面に所定の力を加える。これらの環境では、ウェーハ表面に対する研磨装置の或る所定の下向きの力を維持し、他方、加えられた下向きの力を常時変化する値のものとする種々の動的な物理的効果に対抗することが望ましい。
【０００６】
或る他の特定の方法及び作業環境では、上述したように正の圧力範囲内に系統圧力を制御する可変設定値比例調整方式を有するだけでなく、負（真空）の圧力範囲内に系統圧力を制御する可変設定値比例調整方式を有する圧力調整システムを提供することが更に望ましい。或るプロセスに関し、これは、任意所与の稼動中の装置に関し、正の供給圧力と負の供給圧力との間で容易に動かすことができる系統圧力の可変圧力設定値を提供することにより空気圧制御の精度を向上させることができる。例えば、集積回路用チップとして用いられるシリコンウェーハの研磨及びディスク媒体、例えばＣＤ、ＤＶＤ等の研磨工程を含む精度の高い製造方法は、種々の精密機構を動作すると共に制御するために負の調整圧力と正の調整圧力の両方を利用する場合が多い。メトカーフに付与された米国特許第５，７１６，２５８号明細書、ヌモトに付与された米国特許第６，２０３，４１４号明細書及び同第６，３１９，１０６号明細書は、研磨手順の極めて細かい制御を可能にするために可変且つ正確に制御される正圧と負圧を利用するシリコンウェーハ研磨プロセスに用いられる装置を開示している。
【０００７】
例えばこれらのような用途では、圧力調整システムは、正圧と負圧の両方において稼動中の各空気圧コンポーネントを制御する必要がある。関連技術分野において知られているシステムは、正圧と負圧の両方における制御を行うために別個の比例型調整弁を必要としている。別個の比例型調整器は、それぞれ別個のものであって、互いに選択的に遠くに位置した状態で用いられる。かくして、稼動中の各空気圧装置に関し、別個の調整器を、システム中において互いに対し種々の位置に組み込まなければならず、しかも導管又は他の流れ通路を介して互いに連結する必要がある。加うるに、正圧調整器及び負圧調整器は各々、正圧調整機能と負圧調整機能を協調させるよう動作上互いに接続された別個の電子制御回路構成を有している。これら別個のコンポーネントは一般に従来良好に働いているが、当該技術分野においては、別個のコンポーネントを無くし、流路を短くし、それにより関連ハードウェアを減少させることにより空気圧システムを単純化し、それにより製造及び（又は）組立費を減少させることが目下において要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これら正圧及び負圧調整システムの従来の複雑さに関して明らかな不都合の度合いは、これらシステムの精度を上げようと努力すると一段と悪化する。具体的に説明すると、正の系統圧力及び負の系統圧力の可変設定値比例調整は、或るプロセス用途については有効な制御手段であるが、排気又はベント（空気抜き）機能を空気圧調整方式に加えることにより、応答時間及び制御の精度を一段と高めることができる。
ヒュー等に付与された米国特許第６，１１３，４８０号明細書は、研磨工程を制御するために排気ベントと共に負圧及び正圧を用いるウェーハ研磨装置を開示している。ヒューの米国特許第６，１１３，４８０号明細書に記載されているように排気ベントを用いると、必要な場合に、供給圧力の迅速且つほぼ瞬時減少又は完全除去を可能にすることにより空気圧調整回路の応答時間が短くなる。これにより、例えば調整された正圧から負圧への変化又はこの逆の変化の場合に、一方の圧力から他方の圧力への非常に迅速な制御変化が可能になる。かくして、制御される空気圧装置を正確な操作で一層正確に且つ細かく制御することができる。
【０００９】
排気ベントは又、加えられた圧力を比例的に減少させるが、正負を逆にしないようにすることが必要な場合に有用である。これらの場合、制御装置が設定値を変化させていても調整圧力を変化させていても何れにせよ、加えられた圧力を比例的に減少させる場合にそれ自体減少する圧力に単に依存する必要なく、排気ベントを作動させることにより、加えられた圧力を所望のレベルに迅速に減少させる。この機能を正の比例圧力調整と負の比例圧力調整の両方と関連して用いることができる。
【００１０】
例えばヒュー等に付与された米国特許第６，１１３，４８０号明細書に示されているように複雑精巧なプロセスと共に用いられる場合、排気ベントが上述の調整器及び調整システムと関連してどのように用いられるかとは無関係に、これらシステムは、これらと対応した非ベント式システムの多くの別個のコンポーネント、ハードウェア及び支持要素を依然として利用しなければならない。したがって、関連技術分野において現在知られている空気圧調整システムにおいて精度及び効率の大幅な改良にもかかわらず、これらは非常に複雑な組立体のままである。事実、上述の可変設定値比例型空気圧調整装置を用いるシステムは、多くの関連コンポーネント及びハードウェアを必要とするのでこれらの複雑さ及びサイズは、これらの用途において限定要因になる場合が多い。かくして、当該技術分野において、これら比例型空気圧調整システムを単純化し、別個のコンポーネントを無くすことによりこれらの製造及び（又は）組立費を減少させ、関連ハードウェアを減少させ、関連技術分野において知られている調整システムで通常用いられている本来的に長い流路を短くすることが目下のところ要望されている。さらに、当該技術分野においては、一体形調整システムの正圧、負圧及びベント機能を効果的、効率的且つ正確に制御できる制御回路構成を用いた調整システムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、正の空気圧源と流体連通するようになった第１の入口、負の空気圧源と流体連通するようになった第２の入口、少なくとも１つの空気圧作動式装置と流体連通するようになった少なくとも１つの出口及び排気ポートを備えた本体を有する比例型空気圧調整器組立体により関連技術の欠点を解決する。上記第１の入口及び上記出口と流体連通状態にある充填調整弁が設けられ、充填調整弁は、充填調整弁を作動させると、上記第１の入口から上記出口を通り空気圧作動式装置まで正圧源を所定値に調整するようになっている。第２の入口ポート及び上記出口と流体連通状態にある真空調整弁が設けられ、真空調整弁は、真空調整弁を作動させると、上記第２の入口から上記出口を通り空気圧作動装置まで負圧源を所定値に調整するようになっている。上記出口と流体連通状態にある排気弁が設けられ、排気弁は、排気弁を作動させると、上記出口から排気ポートを通る圧力を排出するよう動作できる。したがって、本発明の比例型圧力調整器は、既存のシステムの全ての機能を組み合わせてこれらを単一の一体形組立体中に集中させ、それによりコンポーネントの数を減少させると共に全体的構造を単純化する。
【００１２】
本発明の比例型空気圧調整器組立体は又、指令信号を受け取り、指令信号に応答して前記充填調整弁、前記真空調整弁又は前記排気弁を作動させて出力圧力を特定の値又は設定値に動的に設定するようになった制御回路組立体を備えることによって従来型調整システムの欠点を解決する。制御回路組立体は更に、フィードバック信号を受け取り、フィードバック信号に応答して充填調整弁を通る正の空気圧の大きさ又は真空調整弁を通る負の空気圧の大きさを調整するようになっている。本発明の比例型圧力調整器は、正圧、負圧及び排気圧の調整のための集中電子制御を提供し、それにより、従来型システム及びこれらの関連コンポーネントの個々の制御が無くなる。
【発明の効果】
【００１３】
かくして、本発明の比例型圧力調整器は、正圧機能、負圧機能又は排気ベント機能をもたらす一体形調整器組立体を有する。加うるに、本発明は、指令信号に応答して可変出力設定値を動的に確立し、他方フィードバック信号に応答して出力圧力を設定値付近に比例的に調整する制御回路組立体を備えた比例型圧力調整器組立体に関する。この機能は、正確な調整方式で正圧機能、負圧機能及び排気機能の組合せを得ることが製造プロセスの非常に正確な制御にとって不可欠である多くの産業装置に利用される。例えば、集積回路の製造のためのシリコンウェーハの製造及び研磨及びディスク媒体、例えばハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤの研磨に必要な極めて高い精度は全て、正確な制御と共に正圧、負圧及び排気ベントをもたらすことができるシステムを必要としている。本発明は、その一体設計により複雑な空気圧作動式システムを単純にし、より小さく且つ集積度の高い組立体の構成、保守の容易さ及びコスト減少を可能にするこれらの環境又は類似の環境において非常に有利である。このように、本発明の比例型圧力調整器組立体の利用結果として、製造工程における効率、精度が向上すると共にコストが節約される。
本発明の他の利点は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を読むと一層よく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の比例型圧力調整器組立体の全体が図１〜図１０において符号１０で示されており、図中、同一の符号は、種々の動作モードにおける同一のコンポーネントを指示するために用いられている。本発明の比例型空気圧調整器組立体１０は、全体を符号１２で示した本体、全体を符号１４で示した充填調整弁、全体を符号１６で示した排気弁、全体を符号２０で示した真空調整弁、全体を符号２２で示したファンクションプレート及び全体を符号２４で示した制御回路組立体を有している。充填調整弁１４は、指令信号に応答して下流側の空気圧作動式装置に所定の正圧をもたらすよう作用する。他方、真空調整弁２０は、指令信号に応答して下流側の空気圧作動式装置に所定の負圧をもたらすよう作用する。排気弁１６は、指令信号に応答して所定の時刻に空気圧のベントとなるよう作用する。ファンクションプレート２２は、組立体全体を単純化する役目を果たす。制御回路組立体２４は、弁１４，１６，２０の各々の動作を制御する指令信号を出力する。本体１２、充填調整弁１４、排気弁１６、真空調整弁２０、ファンクションプレート２２及び制御回路組立体２４の各々について以下に詳細に説明する。
【００１５】
特に図１〜図４を参照すると、本体１２は、２つの対をなす互いに反対側の側壁３０，３２及び３４，３６、２対の側壁相互間に延びる頂部フェース３８及び底部フェース４０によって構成されている。本体１２は、正の空気圧源と流体連通可能な第１の入口５０、負の空気圧源と流体連通可能な第２の入口５２、空気圧作動式装置と流体連通可能な出口５４を備えると共に排気ポート５６を備えている。入口５０，５２は、本体１２の側壁３０に形成されていて、特定の用途の必要に応じて正圧源及び負圧源となる管又はパイプと対応関係をなしてねじ連結できるよう雌ねじが設けられている。出口５４は、側壁３６に形成され、排気ポート５６は、側壁３４に形成されており、これら両方は、入口５０，５２と同様な仕方でねじ山が設けられている。本体１２は、上述のポートを弁に流体連通させる一連の内部通路を有している。これら内部通路について以下に詳細に説明する。当業者であれば、本発明と供給圧力源との間に流体連通関係を確立するために種々の連結インターフェース又は継手を用いることができることは理解されるべきである。また、用途によっては、比例型圧力調整器組立体１０を包囲する直ぐ近くの周囲雰囲気への直接的なベントとして圧力を抜き、遠隔おける空気抜きのために管又はパイプ回路への連結用排気ポート５６にねじ山を設けることは不要にすることが更に望ましい場合のあることは理解されるべきである。
【００１６】
比例型圧力調整器１０の充填調整弁１４は、第１の入口ポート５０及び出口５４と流体連通状態をなして本体１２上に支持されている。充填調整弁１４は、充填調整弁１４を作動させたとき、第１の入口ポート５０から出口５４を通って空気圧作動式装置への正圧の供給を所定値に調整するようになっている。排気弁１６も又、本体１２上に支持されていて、出口５４と流体連通状態にあり、かかる排気弁は、排気弁１６を作動させたとき、出口５４から排気ポート５６を通る圧力を排出するよう動作できる。
充填調整弁１４と排気弁１６は両方共、好ましい実施形態においては二方弁として機能するよう特定の仕方で用いられる構造的には四方弁である。当業者であれば、本発明においては、本発明の範囲から逸脱することなく、二方弁及び三方弁も利用できることは理解されるべきである。しかしながら、本明細書に開示する特定の実施形態では、好ましい実施形態において四方弁を用いることは、二重出口経路を考慮に入れており、これによりフローキャパシティが高くなる。
【００１７】
充填調整弁１４及び排気弁１６は各々、実質的に同一の構造のものであり、したがって図７Ｃ及び図７Ｄに示すような充填調整弁１４についての以下の詳細な説明も又図８Ｃ及び図８Ｄに示す排気弁１６に当てはまるようになっており、図中、同一のコンポーネントは、同一の符号に１００を加えた符号で示されている。次に、特に図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、充填調整弁１４は、弁体６０及び全体が符号６２で示されていて、弁体６０に取り付けられた電磁アクチュエータを有している。弁体６０は、頂面６４、底面６６、頂面６４と底面６６との間に延びる１対の互いに反対側の側面６８，７０及び端面７２，７４を備えた薄い矩形の形をしている。アクチュエータ６２は、充填調整弁１４を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、更に、充填調整弁１４を第２の位置から第１の位置に戻すよう動作でき、これについては以下に詳細に説明する。
【００１８】
弁体６０は、本体１２の第１の入口ポート５０を介して加圧空気源と連通する入口ポート８２を有している。弁ボア８０が、弁体６０を貫通して軸方向に延びている。弁は四方形態のものなので、弁体６０は、２つのシリンダポート８６，８８を有し、各ポート８６，８８は、それぞれ排気ポート８４，９０に対応している。これらポート８２，８４，８６，８８，９０は全て、弁ボア８０と流体連通状態にあり、この好ましい実施形態では、弁体６０の底面６６を貫通して形成されている。しかしながら、以下に説明するように、本体１２への充填調整弁１４及び排気調整弁１６のそれぞれの配置状態及びファンクションプレート２２の向きにより、シリンダポートのうちの１つは入口ポートに結合されると共に排気ポートが遮断され、それにより弁は二方機能で動作する。
【００１９】
図７Ｃ及び図７Ｄに詳細に示されているように、弁ボア８０は、弁体６０を完全に貫通して１対の開口端部９２，９４が構成されている。全体を符号９６で示す弁部材は、加圧空気を以下に詳細に説明するように入口ポート８２からシリンダポート８６，８８を通って排気ポート８４，９０に選択的に差し向けるよう弁ボア８０内の所定位置相互間で動くことができる。１対の端部リテーナインサート９８，１００が、それぞれ弁体６０の対をなす開口端部９２，９４内に受け入れられており、以下に説明するように弁部材９６を弁ボア８０内に保持するよう働いている。これと同様に、弁組立体は、弁ボア８０内に螺合的に位置決めされた１以上の内部リテーナを有するのがよい。本明細書に示す実施形態では、弁組立体１４は、弁ボア８０内に螺合的に位置決めされた内部リテーナ１０２を有している。
【００２０】
弁部材９６は、弁部材９６の各端部のところに設けられた１対の互いに反対側の弁ヘッド１１０，１１２及び弁ヘッド１１０，１１２相互間で弁部材９６上に形成された少なくとも１つの弁要素を更に有している。複数の弁要素１１４，１１６，１１８，１２０が、弁部材９６上に形成されており、これら弁部材は各々、加圧空気の流れを入口ポート８２から弁ボア８０を通ってそれぞれシリンダ又は出口ポート８６，８８に選択的に差し向けるよう動作できる。弁部材９６は、Ｏリング形式のシール１２４を受け入れる環状溝１２２を更に有しており、これらＯリング形式のシール１２４は、端部リテーナ９８，１００のそれぞれの中央ボア開口部１２６，１２８に摺動自在に係合して弁ボア８０内の加圧空気の漏れを阻止するようになっている。端部リテーナ９８，１００も又、端部ボア９４の周りに切断形成された環状溝１０８に嵌め込まれているＯリング形式のシール１０４により弁体６０に密着されている。好ましい実施形態では、弁部材９６は，適当な弾性材料、例えばゴム、又は任意公知のエラストマーが適当な場所に一体成形されたアルミニウムインサートである。具体的に説明すると、当業者であれば、密封表面の材料を僅かに撓み、しかも非常に弾性の高い任意公知の組成物、例えばニトリルで作り、これを弁部材９６に結合し又は一体成形するのがよいことは理解されるべきである。
【００２１】
端部リテーナインサート９８，１００は各々、互いに半径方向に間隔を置いて設けられたリテーナの直径部（直径方向）に設けられた複数のシリンダ通路１０６を有している。シリンダ通路１０６は、弁ボア９６とそれぞれ隣接のポートとの間の流体連通を可能にする。付勢部材１３０、例えばコイルばねが、カップ状端部リテーナインサート９８と弁部材９６の弁ヘッド１１０に形成された凹部１３２との間に位置決めされている。付勢部材１３０は、一定の付勢力を弁部材９６に及ぼすと共に図７Ｃで見て右側に及ぼす。
複数の弁座１３４，１３６，１３８，１４０が、弁ボア９６内に設けられている。弁座１３４，１３６，１３８，１４０はそれぞれ、弁要素１１４，１１６，１１８，１２０と協働して以下に詳細に説明するように弁体８０内の種々の通路を密封する。弁座１３４，１３６，１３８，１４０は、弁部材９６が特定の出口ポートに対し閉鎖位置にあるとき、弁要素１１４，１１６，１１８，１２０の弁密封面と密着し、それにより、そのポートへの加圧空気の流れを遮断する。
【００２２】
図７Ｃ及び図７Ｄに示す複数の弁座１３４，１３６，１３８，１４０のうちどれか、例えば弁座１３８の場合、これを弁ボア９６内に直接形成し、他のもの（例えば、弁座１３４，１３６，１４０）を端部リテーナインサート９８，１００及び内部リテーナインサート１０２に設けるのがよい。リテーナインサート９８，１００，１０２は、弁体６０の弁ボア９６内に調節自在に位置決めされ、端部９２，９４又は弁ボア９６の任意他の適当な部分との螺合可能な相互作用部を有するのがよい。上述したように、端部リテーナインサート９８，１００は各々、弁部材９６の互いに反対側のヘッド１１０，１１２を受け入れる中央ボア１２６，１２８を有し、それにより、弁部材は弁体６０内で摺動自在に動くことができる。かくして、弁体６０内での端部リテーナインサート９８，１００の螺合的に設定される位置は、弁部材９６に加えられる所与の直線力で弁座の密封具合を制御する。端部リテーナインサート９８，１００は、弁ボア８０内での加圧空気の漏れを阻止するようＯリング形式のシール１４８を受け入れる環状溝１４４，１４６を更に有している。他方、内部リテーナインサート１０２が螺合的に設定される位置は、弁組立体１４の所定の「開放」及び「閉鎖」位置を定め、それにより、弁部材９６のストローク長さを設定する。そして、端部リテーナインサートと同様、内部リテーナ１０２も又、弁ボア８０内での加圧空気の漏れを阻止するようＯリング形式のシール１５２を受け入れるようになった環状溝１５０を更に有するのがよい。
【００２３】
好ましい実施形態では、弁部材９６の弁ヘッド１１２を受け入れる端部リテーナインサート１００の中央ボア１２８も又、リテーナを完全に貫通して延び、それによりアクチュエータ組立体６２が弁部材９６に係合し、それによりこれを作動させることができる。例示目的のみで示されているように、これは、アクチュエータプッシュピン１５６を用いることにより達成でき、このアクチュエータプッシュピンは、弁部材９６に係合してこれを作動させるようリテーナインサート１００内へ延びる拡大ヘッド１５８を有している。当業者であれば、弁部材９６に原動力を与えるのに用いられる特定の作動手段は、本発明の構成要件ではないことは理解されるべきである。したがって、用いられる作動手段に基づいてプッシュピン以外の多種多様な形式の作動要素を用いることができることは理解されるべきである。全体を符号７８で示すソレノイド組立体が、付勢部材１３０の付勢力と逆の方向に弁部材９６を弁ボア８０内で選択的に作動させるために用いられる。このように、ソレノイド組立体７８は、弁部材を図７Ｄに示すように左側に駆動し、付勢部材１３０は、ソレノイド７８が消勢されると、弁部材９６をその元の位置（図７Ｃで右側に）戻す。ソレノイド組立体７８は、任意適当なタイプのものであってよく、例えば、米国特許第６，１９２，９３７号明細書に詳細に記載されているようなものである。変形例として、アクチュエータは、従来技術に係る米国特許第４，４３８，４１８号明細書又は同第３，５３８，９５４号明細書に記載されているような空動き付勢方式の浮動アーマチュアを備えた電磁ソレノイドであってもよい。これら米国特許は各々、本発明の譲受人に譲渡されており、これら米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００２４】
上述したように、排気弁１６の構造は、充填調整弁１４と実質的に同一であり、上述の充填調整弁１４と同一のコンポーネントを有し、したがって排気弁１６を示すために図８Ａ〜図８Ｄにおいて同一符号に１００を加えた符号が用いられている。また、上述したように、充填調整弁１４（及び排気弁１６）の四方構成は、ファンクションプレート２２の向きによって二方機能に作動的に変換される。ファンクションプレート２２の向きは又、弁が常開状態にあるか、常閉状態にあるかを決定する。
入口５０，５２及び排気ポート５６からの圧力の流れを出口５４に導くため、本体１２は、一連の内部通路を更に有している。図５、図６及び図７Ａ〜図９Ｃは、本体１２中の種々の流れ通路を示している。上述したように、本体は、頂部フェース３８及び底部フェース４０を有し、図５を参照しながらこの説明の目的上、これら表面は、水平面内に設定されていると考えられる。かくして、図５及び図６に示すように、本体１２の第１の入口通路は、第１の水平入口通路３００及び第１の垂直入口通路３０２を有している。第１の入口通路３００は、第１の入口ポート５０と第１の垂直入口通路３０２との流体連通を可能にする。第１の垂直入口通路３０２は、充填調整弁１４に協働的に連結されていて、入口５０のところに到来する正圧の源が充填調整弁１４に通じるようになっている。
【００２５】
本体１２の第２の入口通路は、第２の水平入口通路３０４、第２の垂直入口３０６及び水平中間入口通路３０８を有している。第２の水平入口通路３０４は、第２の入口ポート５２及び水平中間入口通路３０８と流体連通状態にある。水平中間入口通路３０８は、第２の垂直入口通路３０６に連結され、この第２の垂直入口通路３０６は、真空調整弁２０に更に協働的に連結されていて、第２の入口５２のところに到来する加圧空気源が真空調整弁２０に通じるようになっている。
本体１２の排気通路は、１対の垂直排気通路３１０，３１２及び主排気通路３１４を有している。主排気通路３１４は、１対の垂直排気通路３１０，３１２を介して排気ポート５６と排気弁１６との流体連通を可能にし、排気ポート５６のところの大気圧力又はベント圧力の源が排気弁１６に通じるようになっている。
【００２６】
本体１２内の出口通路は、主チャージ（給気）通路３２０、１対の第１の水平チャージ通路３２２，３２４、１対の第１の垂直チャージ通路３２６，３２８、第２の水平チャージ通路３３０、第２の垂直チャージ通路３３２、垂直吐出通路３３４及びフィードバック通路３３６から成っている。出口ポート５４は、主チャージ通路３２０に直接連結されると共にこれと流体連通状態にあり、主チャージ通路３２０の状態が正圧であれ負圧であれ又は排気（大気）圧であれ、これが出口５４に連結された任意の下流側の装置に通じるようになっている。出口通路は、相互に連結されると共に以下のように主チャージ通路３２０と流体連通状態にある。対をなす第１の垂直チャージ通路３２６，３２８は、充填調整弁１４の出口と流体連通状態にあり、しかも対をなす第１の水平チャージ通路３２２，３２４に個々にそれぞれ連結されている。対をなす第１の水平チャージ通路３２２，３２４は又、主チャージ通路３２０に連結されていて、充填調整弁１４を作動させると、加圧空気の源が調整弁１４から出口５４に提供されるようになっている。
第２の垂直チャージ通路３３２は、真空調整弁２０の出口及びこれ又主チャージ通路３２０に連結されている第２の水平チャージ通路３３０と流体連通状態にあり、したがって真空調整弁２０を作動させると、負圧空気源が真空調整弁２０から出口５４に提供されるようになっている。
【００２７】
垂直排気通路３３４は、排気弁１６の出口及びこれ又主チャージ通路３２０に連結されている第２の水平チャージ通路３３０と流体連通状態にあり、したがって、排気経路又は大気ベント圧力の源が排気弁１６から出口５４に提供されるようになっている。このように、主チャージ通路３２０、かくして排気弁１６を作動させると、出口５４からの排気又はベントが行われるようになっている。
フィードバック通路３３６は、以下に詳細に説明するようにフィードバック圧力信号を生じさせるよう第２の水平チャージ通路３３０と制御回路組立体２４の圧力変換器との流体連通を可能にする。かくして、主チャージ通路３２０、それにより出口５４には、比例型圧力調整器組立体１０の動作状態に応じて、正圧、負圧又は排気圧が提供される。
【００２８】
図示のように、そして当業者には理解されるように、本体１２内の通路のうち幾つかは、本体１２の外面まで延び、複数の栓３４０によって閉鎖されている。これは、上述の内部通路を形成するために本体１２の中実形態に対して行われる必要な穿孔の単なる代表例である。さらに、図示の穿孔及び栓３４０は非限定的であり、これら特徴部を不要にするが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない他の製造法の実施が可能であることは理解されるべきである。
【００２９】
ファンクションプレート２２は全体が本体１２と関連調整弁１４，１６との間に設けられている。ファンクションプレート２２は、一連の内部通路３５０，３５２，３５４を有している。ファンクションプレート２２は、ファンクションプレートの向きにより弁が常開形態で動作するか常閉形態で動作するかが決まるようベント流体通路を有する種々の取り付け面との間に挿入できるよう軸線に関し非対称である。ファンクションプレート２２を用いることにより、組み立てが簡単になると共に２以上の弁形式又は形態が不要になる。本発明では、ファンクションプレート２２は、複式又は二重のものであり、２つの弁を１度にこのファンクションプレート上に設けることができ、しかも各弁の通常の状態が作動的に設定される。具体的に説明すると、図４，図６，図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂで理解できるように、ファンクションプレート２２は、本体１２の頂部フェース３８の凹部３４４内に設けられている。ファンクションプレート２２は、以下に詳細に説明するように充填調整弁１４及び排気弁１６を本体１２に相互に連結する２つの組をなす側方、即ち左側から右側への通路（図５、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂで見て）を備えている。
【００３０】
具体的に説明すると、図７Ａの充填調整弁１４の断面図に最もよく示されているように、互いに組み合わさってファンクションプレート２２内に３つの内部通路３５０，３５２，３５４を形成する第１の一連の穿孔されフライス加工された開口部が設けられ、３つの内部通路３５０，３５２，３５４は、これら通路のすぐ上に位置する充填調整弁１４に影響を及ぼす。これと同様に、図８Ａの排気弁１６の断面図に最もよく示されているように、互いに組み合わさってファンクションプレート２２内に別のグループをなす３つの類似しているが裏返しになった状態の内部通路４５０．４５２．４５４を形成する第２の一連の穿孔されフライス加工された開口部が設けられ、内部通路４５０，４５２，４５４は、そのすぐ上に位置する排気弁１６に影響を及ぼす。特に図７Ａでは、ファンクションプレート２２中の中央通路は、入口通路３５０であり、この入口通路３５０は、入口ポート８２及び充填調整弁１４のシリンダポート８８を、上述したように入口５０から本体１２の内部通路を通って到来する加圧空気に対して開口させる。ファンクションプレート２２の左側通路３５２及び右側通路３５４は、上述したように充填調整弁１４から本体１２の出口通路への二重出力通路となる。依然として図７Ａを参照すると、ファンクションプレート２２は、充填調整弁１４が常開状態であるようにするために差し向けられている。具体的に説明すると、ファンクションブロック２２の内部通路はまず最初に、入口ポート８２とシリンダポート８８を直接流体連通させる。シリンダポート８６及び排気ポート９０は、出口５４に連結され、排気ポート８４は閉塞されている。かくして、アクチュエータ６２を消勢して付勢部材１３０が弁部材９６を右側に動かした状態では、弁要素１１４，１１８は、弁座１３４，１３８に密封的に着座させられている。したがって、到来する正圧は、入口５０を介して送られ、そして入口ポート８２を通り、開放状態の弁座１３６を越えてシリンダポート８６内に送り込まれ、そして出口５４から出される。それと同時に、到来した正圧は又、シリンダポート８８を通り、開放状態の弁座１４０を越えて排気ポート９０を出て出口５４に送られる。
【００３１】
アクチュエータ６２を付勢すると、図７Ｄに詳細に示されているように、プッシュピン１５６が弁部材９６を左側に駆動し、弁要素１１４，１１８は、これらの弁座１３４，１３８から持ち上がり、弁要素１１６，１２０は、弁座１３６，１４０に密封的に着座させられる。したがって、入口ポート８２を通って送られた入口５０からの到来正圧は、閉鎖された弁座１３６のところで止められ、それと同時に、シリンダポート８８を通って送られた到来正圧は、閉鎖された弁座１４０のところで止められる。弁座１３８がこの時点で開いている限り、この弁座は、２つの加圧ポート８２，８８相互間に位置するに過ぎず、弁１４の出力には影響を及ぼさない。
【００３２】
充填調整弁１４は、図７Ｂに常閉状態で示されている。これは、ファンクションプレート２２の向きを本体１２内で変え（このプレートを水平面内で１８０゜回転させ）内部通路が左側から右側に（図で見て）逆になるようにすることにより達成される。換言すると、今や、入口ポート８２とシリンダポート８６が互いに直接的に流体連通している。排気ポート８４及びシリンダポート８８は、出口５４に連結され、排気ポート９０は、閉塞されている。アクチュエータ６２を消勢して付勢部材１３０が弁部材９６を右側に動かした状態では、弁要素１１４，１１８は、弁座１３４，１３８に密封的に着座させられている。しかしながら、到来正圧が今や入口５０を通って送られ、入口ポート８２を通って供給されると、到来正圧は、閉鎖された弁座１３８のところで止められ、それと同時に、シリンダポート８６を通って送られた到来正圧も又、閉鎖された弁座１３４のところで止められる。弁座１３６がこの時点で開いている限り、この弁座は、２つの加圧ポート８２，８６相互間に位置するに過ぎず、出力には影響を及ぼさない。
【００３３】
アクチュエータ６２を付勢してプッシュピン１５６が弁部材９６を左側に駆動すると、弁要素１１４，１１８は、これらの弁座１３４，１３８から持ち上がり、弁要素１１６，１２０は、弁座１３６，１４０に密封的に着座させられる。したがって、入口５０を通って送られ、入口ポート８２を通って供給された到来正圧は、開放状態の弁座１３８を越えてシリンダポート８８に流入し、そして出口５４から流出することになる。それと同時に、これ又シリンダポート８６を通って供給された到来正圧は、開放状態の弁座１３４を越え、排気ポート８４から出口５４に流れる。当業者であれば、充填調整弁１４を常開又は常閉の何れかで動作させる決定は、用途の要件によって行われ、これは本発明の限定ではないことは理解されるべきである。
【００３４】
上述したように、排気弁１６は、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄに示すように、これ又本体１２上に支持され、出口５４及び排気ポート５６と流体連通状態にあり、排気弁１６を作動させると、出口５４からの圧力を排気ポート５６を通って排出するよう動作できる。図８Ｃ及び図８Ｄに詳細に示されているような、排気弁１６の構造は、充填調整弁１４と実質的に同一であり、図示のように、上述の充填調整弁１４と同一のコンポーネントを有し、したがって、同一の符号に１００を加えた符号を用いることにより示されている。かくして、排気弁１６は、充填調整弁１４と同様に機能し、したがって排気弁１６も又、ソレノイド１７８及び戻しばね２３０を有するアクチュエータ１６２を有している。アクチュエータ１６２は、ソレノイド１７８が制御回路組立体２４によって付勢されると、これに応答して排気弁１６を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、更に、ソレノイド１７８が消勢されると、これに応答して排気弁１６を戻しばね２３０の作用で第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できる。
【００３５】
上述したように、ファンクションプレート２２は、排気弁１６に作動的に影響を及ぼす第２の一連の内部通路を有している。特に図８Ａを参照すると、ファンクションプレート２２中の中央通路は、入口通路４５０であり、この入口通路４５０は、入口ポート１８２及び排気弁１６のシリンダポート１８６を、上述したように入口５０から本体１２の内部通路を通って到来する加圧空気に対して開口させる。ファンクションプレート２２の左側通路４５２及び右側通路４５４は、上述したように排気弁１６から本体１２の出口通路への二重出力通路となる。したがって、図８Ａに示すように、ファンクションプレート２２は、排気弁１６が常閉状態であるようにするために差し向けられている。好ましい実施形態では、ファンクションプレート２２を充填調整弁１４が例えば図７Ａに示すように常開であるように差し向けると、排気弁１６と本体１２を流体連通させるファンクションプレート２２内の第２の一連の内部通路は、排気弁１６を例えば図８Ａに示すように常閉状態にするよう構成されることは理解されるべきである。これに対応して、ファンクションプレート２２を充填調整弁１４について常閉形態（図７Ｂ）となるよう差し向けると、ファンクションプレート２２の排気弁側は、常開（図８Ｂ）となるよう構成される。最終的に、本体１２とファンクションプレート２２との間のシールは、ファンクションプレート２２への内部通路の開口部周りに本体１２中に形成された溝３５８内に設けられた符号３５６で示すエラストマーシールによって達成される。このシールは、弁体６０，１６０のそれぞれの底面６６，１６６に設けられた溝３６８内に設けられている符号３６６で示された別の一連のエラストマーシールによりファンクションプレート２２から充填調整弁１４及び排気弁１６まで更に維持される。
【００３６】
充填調整弁１４及び排気弁１６は、ファンクションプレート２２が本体１２の凹部３４２内に配置されているので、弁１４，１６の底面６６，１６６を下方に押してこれらをファンクションプレート２２に密着させるような仕方で本体１２に取り付けられている。かくして、ファンクションプレート２２と本体１２との間の密封部材３５６及び弁体とファンクションプレート２２との間の密封部材３６６は、流れ通路を封止する。これは、好ましい実施形態においては、本体１２に設けられた位置決めボア３４６内に嵌まっている位置決めピン３４５及びアタッチメントボア３４８内にねじ込まれた位置決めアタッチメントねじ３４７によって達成される。これらは、それぞれ位置決め箇所３６１，３６３及び４６１，４６３と相互作用し、これら位置決め箇所は、弁１４，１６の端面７２，７４及び１７２，１７４に設けられた円錐形窪みである。位置決め箇所３６１，３６３及び４６１，４６３は、弁１４，１６の底面６６，１６６から僅かに遠ざかると共に位置決めボア３４６及びアタッチメントボア３４８から僅かに上方にずれている。このように、位置決めアタッチメントねじ３４７をアタッチメントボア３４８にねじ込むと、位置決めピン３４４とアタッチメントねじのずれにより、弁体６０は、僅かに下方に駆動されて流れ通路を封止する。本明細書に記載した本発明の実施形態は、２つの弁を取り扱う単一のファンクションプレート２２を採用しているが、これを２つの別々のファンクションプレートとして構成してもよいことは理解されるべきである。この場合、別々のファンクションプレートは各々、上述したのと同一の動作上の特徴をもたらすが、弁の流路について別の構成を可能にする。
【００３７】
図９に最もよく示されているように、真空調整弁２０も又、本体１２上に支持され、第２の入口ポート５２及び出口５４と流体連通状態にある。真空調整弁２０は、これを作動させると、第２の入口５２から出口５４を通って空気圧作動式装置に供給される負圧を所定値に調整するようになっている。真空調整弁２０を直接本体１２の頂面３８に取り付けることができ、この場合、上述したようなファンクションプレートは不要である。好ましい実施形態では、真空調整弁２０は、出力経路のうちの一方が利用され、他方が閉塞される三方弁である。図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、真空調整弁２０は、頂面４６４、底面４６６、頂面４６４と底面４６６との間に延びる１対の互いに反対側の側面４６８，４７０及び端面４７２，４７４を備えた薄い矩形の形状をした弁体４６０を有する。アクチュエータ４６２は、全体を符号４７８で示すソレノイド組立体及び戻しばね５３０を有し、この戻しばね５３０は、ソレノイド４７８が制御回路組立体２４によって付勢されると、これに応答して真空調整弁２０を第１の位置から第２の位置に選択的に動かすよう動作でき、更に、ソレノイド４７８が消勢されると、これに応答して真空調整弁２０を戻しばね５３０の作用で第２の位置から第１の位置に戻すよう動作できる。
【００３８】
弁体４６０は、本体１２の第２の入口ポート５２を介して加圧空気源と連通する入口ポート４８２、加圧空気を本体１２の出口５４に送る出口、又はシリンダポート及び閉塞状態の出口ポート４８４を有している。弁ボア４８０が、弁体４６０内を軸方向に延びている。入口ポート４８２及び出口ポート４８４，４８６は、弁ボア４８０と流体連通状態にあり、この好ましい実施形態では、弁体４６０の底面４６６を貫通して形成されている。図９Ｂ及び図９Ｃに詳細に示すように、弁ボア４８０は、１対の開口端部４９２，４９４が得られるよう弁体４６０を完全に貫通して延びている。全体を符号４９６で示す弁部材は、加圧空気を入口ポート４８２からシリンダポート４８４中へ選択的に差し向けるよう弁ボア４８０内の所定の位置相互間で動くことができる。これについては以下に詳細に説明する。１対の端部リテーナインサート４９８，５００が、それぞれ弁体４６０の対をなす開口端部４９２，４９４内に受け入れられていて、これら端部リテーナインサートは、弁部材４９６を弁ボア４８０内に保持するよう働き、これについては以下に詳細に説明する。
【００３９】
弁部材４９６は、弁部材４９６の各端部のところに設けられた１対の互いに反対側の弁ヘッド５１０，５１２及び弁ヘッド５１０，５１２相互間で弁部材４９６上に形成された少なくとも１つの弁要素を更に有している。しかしながら、図示の好ましい実施形態では、複数の弁要素５１４，５１６が、弁部材４９６上に形成されており、これら弁部材は各々、加圧空気の流れを入口ポート４８２から弁ボア４８０を通ってそれぞれシリンダポート又は出口ポート４８６に選択的に差し向けるよう動作できる。弁部材４９６は、Ｏリング形式のシール５２４を受け入れる環状溝５２２を更に有しており、これらＯリング形式のシール５２４は、端部リテーナ４９８，５００のそれぞれの中央ボア開口部５２６，５２８に摺動自在に係合して弁ボア４８０内の加圧空気の漏れを阻止するようになっている。好ましい実施形態では、弁部材４９６は，適当な弾性材料、例えばゴム、又は任意公知のエラストマーが適当な場所に一体成形されたアルミニウムインサートである。具体的に説明すると、当業者であれば、密封表面の材料を僅かに撓み、しかも非常に弾性の高い任意公知の組成物、例えばニトリルで作り、これを弁部材４９６に結合し又は一体成形するのがよいことは理解されるべきである。
【００４０】
付勢部材５３０、例えばコイルばねが、カップ状端部リテーナインサート４９８と弁部材４９６の弁ヘッド５１０に形成された凹部５３２との間に位置決めされている。付勢部材５３０は、一定の付勢力を弁部材４９６に及ぼすと共に図９Ｂで見て右側に及ぼす。
複数の弁座５３４，５３６が、弁ボア４９６内に設けられている。弁座５３４，５３６はそれぞれ、弁要素５１４，５１６と協働して以下に詳細に説明するように弁体４８０内の種々の通路を密封する。弁座５３４，５３６は、弁部材４９６が特定の出口ポートに対し閉鎖位置にあるとき、弁要素５１４，５１６の弁密封面と密着し、それにより、そのポートへの加圧空気の流れを遮断する。
【００４１】
図９Ｂ及び図９Ｃに示す複数の弁座５３４，５３６のうち弁座５３６は、弁ボア４９６それ自体の中に直接形成され、弁座５３４は、端部リテーナインサート４９８に設けられている。リテーナインサート４９８，５００は、弁体４６０の弁ボア４９６内に調節自在に位置決めされ、端部４９２，４９４又は弁ボア４９６の任意他の適当な部分との螺合可能な相互作用部を有するのがよい。上述したように、端部リテーナインサート４９８，５００は各々、弁部材４９６の互いに反対側のヘッド５１０，５１２を受け入れる中央ボア５２６，５２８を有し、それにより、互いに反対側のヘッドは弁体４６０内で摺動自在に動くことができる。かくして、弁体４６０内での端部リテーナインサート４９８，５００の螺合的に設定される位置は、弁部材４９６に加えられる所与の直線力で弁座の密封具合を制御する。端部リテーナインサート４９８は、弁ボア４８０内での加圧空気の漏れを阻止するようＯリング形式のシール５４８を受け入れる環状溝５４４，５４６を更に有している。弁体４６０は、弁体４６０と端部リテーナ５００との間での加圧空気の漏れを阻止するようＯリング形式のシール５６８を受け入れる環状溝５６６を更に有する。
【００４２】
好ましい実施形態では、弁部材４９６の弁ヘッド５１０を受け入れる端部リテーナインサート５００の中央ボア５２８も又、リテーナを完全に貫通して延び、それにより、全体を符号４７８で示すソレノイド組立体は、弁部材４９６に係合してこれを作動させることができる。例示目的のみで示されているように、これは、アクチュエータプッシュピン５５６を用いることにより達成でき、このアクチュエータプッシュピンは、弁部材４９６に係合してこれを作動させるようリテーナインサート５００内へ延びる拡大ヘッド５５８を有している。当業者であれば、弁部材４９６に原動力を与えるのに用いられる特定の作動手段は、本発明の構成要件ではないことは理解されるべきである。したがって、用いられる作動手段に基づいてプッシュピン以外の多種多様な形式の作動要素を用いることができることは理解されるべきである。ソレノイド組立体４７８は、付勢部材５３０の付勢力と逆の方向に弁部材４９６を弁ボア４８０内で選択的に作動させるために用いられる。このように、ソレノイド組立体４７８は、弁部材を図９Ｃに示すように左側に駆動し、付勢部材５３０は、ソレノイド４７８が消勢されると、弁部材４９６をその元の位置（図９Ｂで右側に）戻す。上述したように、ソレノイド組立体４７８は、任意適当なタイプのものであってよく、例えば、米国特許第６，１９２，９３７号明細書に詳細に記載されているようなものである。変形例として、アクチュエータは、従来技術に係る米国特許第４，４３８，４１８号明細書又は第３，５３８，９５４号明細書に記載されているような空動き付勢方式の浮動アーマチュアを備えた電磁ソレノイドであってもよい。
【００４３】
上述すると共に図９Ａに示すように、真空調整弁２０は、本体１２の第２の垂直入口通路３０６とその入口ポート４８２のところで流体連通状態にあると共に、第２の垂直チャージ通路３３２とそのシリンダポート４８６のところで流体連通状態にある。好ましい実施形態では、真空調整弁２０は、常閉状態に構成されている。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、アクチュエータ４６２を消勢して付勢部材５３０が弁部材４９６を右側に動かした状態では、弁要素５１６は、弁座５３６に密封的に着座させられている。かくして、到来する負圧が今や入口５２を通って送られ、入口ポート４８２を通って供給されると、到来負圧は、閉鎖された弁座５３６のところで止められる。明らかなこととして、弁座５３４は、この時点では開いているが、シリンダポート４８４は閉塞されているので、これは出力に影響を及ぼさない。
【００４４】
アクチュエータ４６２を付勢して図９Ｃに示すようにプッシュピン５５６が弁部材４９６を左側に駆動すると、弁要素５１６は、弁座５３６から持ち上がり、したがって、入口５２を通って送られ、入口ポート４８２を通って供給された到来負圧は今や、開放状態の弁座５３６を越えてシリンダポート４８６に流入し、そして出口５４から流出することになる。当業者であれば、真空調整弁２０を常開又は常閉の何れかで動作させる決定は、用途の要件によって行われ、これは本発明の限定ではないことは理解されるべきである。このように、第２の入口５２からの加圧空気源は、真空調整弁２０を作動させると、真空調整弁２０を介して出口５４に提供される。本体１２と真空調整弁２０との間のシールは、弁体４６０の底面４６６に設けられた溝３５８内に配置されたエラストマーシール３５６によって達成される。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態において説明しているような単一のファンクションプレート２２を用いることは本発明を限定するものではないことは理解されるべきである。追加例として、ファンクションプレート２２を、２つの別々のプレートとして具体化して、弁を別個独立に常開状態又は常閉状態として構成してもよい。また、用途によって真空入力の形態が例えば充填調整弁１４及び排気弁１６のように迅速且つ容易に切り換え可能であることが必要な場合、真空弁２０と本体１２との間に追加のファンクションプレートを設けるのがよい。
また、好ましい実施形態では、図示のように、本体１２への相対的な弁の配置及び本体１２の内部通路とのこれらの相互作用は、負の入力圧力とは異なり、正の入力圧力の良好な制御及び調整をもたらすことは注目されるべきである。本発明のこの特徴は、用途次第であり、本体１２上における弁１４，１６，２０の配置状態は、負の入力圧力の良好な制御及び調整を得ることができ又は両方の圧力入力の制御及び調整を均等に取り扱うよう互換性があることは更に理解されるべきである。
【００４６】
本発明の比例型圧力調整器組立体１０の動作は、図１０のブロック図において全体を符号２４で示した制御回路組立体により制御される。以下に説明する電子制御プロセスを達成するために用いられる特定の電子回路構成は、同一結果を達成する多種多様なコンポーネントで構成されたものであってよく、かかるコンポーネントとしては、演算増幅器、微分器、積分器等又は個別的なディジタル又はアナログコンポーネントで構成された完全又は部分ディジタル集積回路が挙げられるが、これには限定されず、特定の電子構成は、本発明の構成要件ではない。制御回路組立体２４は、充填調整弁１４、排気弁１６及び真空調整弁２０と電気的連絡状態にある。制御回路組立体２４は、指令信号６５０を受け取り、次に指令信号に応答して充填調整弁１４、排気弁１６又は真空調整弁２０の何れかを作動させるようになっている。制御回路組立体２４は更に、フィードバック信号を受け取り、フィードバック信号に応答して充填調整弁１４を通る正の空気圧の大きさ又は真空調整弁２０を通る負の空気圧の大きさを調整するようになっている。
【００４７】
制御入力としての指令信号６５０は、本発明の比例型圧力調整器１０からの正圧、負圧又は排気圧の出力に関する指令要求として用途装置から制御回路組立体２４に送られる。指令信号６５０は、本発明を単なる一部とする装置又はプロセスの全体制御を担っている或る種の電子制御ユニット又はシステム指令回路構成によって出力されることは理解されるべきである。したがって、指令信号６５０の実際の出力は、本発明の構成要件ではない。比例型圧力調整器１０は、到来指令信号の電圧の変化によって制御される。指令回路組立体２４は、上述したような所望の圧力出力を表す０Ｖと１０Ｖとの間の指令信号電圧の変化に応答するようになっている。以下に説明するように、指令回路組立体２４に印加される指令信号６５０により、１つの弁だけが任意の時点で開くことになる。しかしながら、好ましい実施形態では、排気弁１６は、充填調整弁１４又は真空調整弁２０の何れかと関連して協働的に用いられて、到来する正又は負の圧力をそれぞれ所望の出力圧力に動作的に調整する。この特徴により、到来圧力の非常に正確且つ応答性の非常に高い調整が可能になる。当業者であれば、この動作上の特色は、本発明を限定するものではなく、任意特定の用途の要件に応じて採用できる（又は採用されない）ほんの１つの調整態様を表していることは理解されるべきである。
【００４８】
図６に最もよく示されているように、制御回路組立体２４は、本体１２の側壁３２に取り付けられた回路基板６１０及び本体１２の底部フェース４０に側壁３２のところに設けられた凹部６１４内に納められた圧力変換器６１２を有している。圧力変換器６１２は、図示のように圧力変換器６１２の互いに反対側の側部に設けられたリテーナプレート６１６及び２つのＯリング型式のシール６１８により本体１２内に密封状態で保持されている。このように、圧力変換器６１２は又、出力５４からのフィードバック圧力をフィードバック信号に変換するよう本体１２のフィードバック通路３３６内に設けられている。
【００４９】
図１０に戻ってこれを参照すると、回路基板６１０は、比例積分微分（ＰＩＤ）フィードバック回路６２２、調整器ドライバ回路６２４、圧力／真空／排気選択回路６２６及び指令信号濾波回路６２８を有している。圧力／真空／排気選択回路６２６は、充填調整弁制御回路６３４、排出弁制御回路６３６及び真空調整弁制御回路６４０を更に有している。圧力／真空／排気選択回路６２６は、以下に詳細に説明するように、安全対策としての指令により選択された弁の動作中、選択されなかった弁が動作するのを阻止するようホールドオフ電圧を調整器ドライバ回路６２４に選択的に印加するようになっている。
【００５０】
充填調整弁制御回路６３４、排気弁制御回路６３６及び真空調整弁制御回路６４０は、到来する指令入力信号６５０に基づいて作動されて、ホールドオフ電圧を発生させる。０〜１０ＶＤＣの間で変化する指令入力信号６５０が出力される。具体的に説明すると、０〜３ＶＤＣの範囲は、真空又は負圧の指令として用いられ、４〜１０ＶＤＣの範囲は、正圧についての指令としての役目を果たし、３．２〜３．８ＶＤＣの範囲は、排気についての指令として役立つ。かくして、４〜１０ＶＤＣの指令入力信号６５０が存在する場合、充填調整弁制御回路６３４は、Ｐ１電圧を発生させる。他方、３．２〜３．８ＶＤＣの指令入力信号６５０が存在する場合、排気弁制御回路６３６は、Ｄ１電圧を発生させる。最後に０〜３ＶＤＣの指令入力信号６５０が存在する場合、真空調整弁制御回路６４０は、Ｖ１電圧を発生させる。本発明を単に１〜１０Ｖ以外の任意適用可能な動作電圧範囲によって制御できることは理解されるべきである。加うるに、本発明の制御は、電圧ではなく、電流によっても達成できる。例えば、本明細書に記載する本発明の非限定的な実施形態は、４〜２０ｍＡの間で変化する電流制御信号の利用に合わせて容易に改造できる。
【００５１】
指令信号濾波回路６２８は、充填制御弁ヒステリシス回路６５２及び真空制御弁ヒステリシス回路６５４を有している。ヒステリシス回路６５２，６５４は、指令入力信号６５０に対する制御回路組立体２４の応答の際に僅かな遅延又はデッドバンド（不感帯）をもたらす。これは、指令入力信号６５０の変化が一方の圧力から他方の圧力へ又は一方の圧力から排気圧への出力の変化を指令して関与する弁の作動がオーバーラップしないようにする場合に必要である。具体的に説明すると、上述したように、０〜１０ＶＤＣ（真空については０〜３ＶＤＣ、正圧については４〜１０ＶＤＣ、大気圧については３．２〜３．８ＶＤＣ）の間で変化する指令入力信号６５０の場合、ヒステリシス回路は、３〜３．２ＶＤＣの範囲及び３．８〜４ＶＤＣの範囲のデッドバンドを見込んでいる。
【００５２】
指令信号濾波回路６２８は、充填調整弁オフセット回路６５６、充填調整弁増幅回路６５８及び真空調整弁増幅回路６６０を更に有している。充填調整弁オフセット回路６５６は、４〜１０ＶＤＣの範囲の正圧についての指令入力を受け取り、４Ｖオフセットを除いて入力をこれに対応した０〜６ＶＤＣの範囲に設定する。次に、充填調整弁増幅回路６５８は、このオフセットされた補正信号を受け取り、電圧範囲を開いて正圧について今や対応関係にある指令信号がそれ自体の０〜１０ＶＤＣ範囲に収まるようにする。真空調整弁増幅回路６６０は、０〜３ＶＤＣの負圧についての指令信号の電圧範囲を開き、負圧についての今や対応関係にある指令信号がそれ自体の０〜１０ＶＤＣ範囲に収まるようにする。
【００５３】
比例積分微分フィードバック回路６２２は、変換器６１２からその入力を受け取る。変換器６１２は、回路基板６１０上の比例積分微分フィードバック回路６２２と電気的連絡状態にあり、本体１２のフィードバック通路３６６内の出力圧力のその検出に基づいてフィードバック信号を比例積分微分フィードバック回路６２２に送るようになっている。比例積分微分フィードバック回路６２２は更に、調整器ドライバ回路６２４に送られる複合フィードバック信号を出力するようになっている。幾つかの電子処理段階が、これを達成するために実施される。第１に、変換器の検出圧力を同一の０〜１０ＶＤＣスケールを指令入力信号として用いて正の電圧に変換する。具体的に説明すると、比例積分微分フィードバック回路６２２は、変換器６１２を駆動させて、フィードバック通路３６６内の正圧又は負圧の何れかのその検出に基づいて正又は負の電圧の何れかを発生させる。変換器６１２の出力電圧は、その測定スパン（即ち、その最大の負の出力からその最大の正の出力）に関して得られてオフセットされ、そして同一の０〜１０ＶＤＣスケールを指令入力６５０として用いて正の電圧に変換される。換言すると、変換された変圧器電圧は、検出された真空については０〜３ＶＤＣ、検出された正の圧力に関しては４〜１０ＶＤＣ、排気された圧力又は大気圧については３．２〜３．８ＶＤＣ内の相対的な値に一致するよう設定される。
【００５４】
第２に、指令入力信号の値を表すオフセットグラウンド(offset ground)も又、比例積分微分フィードバック回路６２２に送られ、このオフセットを変換された変換器電圧値と比較して変換器の検出圧力と指令された圧力との誤差又は違いを生じさせる。次に、このフィードバック誤差信号を電子的に操作して誤差信号の値の瞬時積分値と微分値の両方を数学的に生じさせる。最後に、これら３つの値（誤差値、その積分値及びその微分値）を合計して調整器ドライバ回路６２４に送られる複合誤差フィードバック信号を生じさせる。この計算された複合フィードバック信号は、第１に比例出力又は設定値（指令入力に従って）を達成するよう調整器を駆動するのに必要な調整量を表す電圧値を有し、第２に、その設定値のオーバーシュートを回避するよう調整器の調整のタイミングを取るよう特別に計算された持続時間を持つ時限正電圧である。比例積分微分フィードバック回路６２２からの複合フィードバック信号を調整器ドライバ回路６２４に送る。
【００５５】
調整器ドライバ回路６２４は、指令入力信号に応答して充填調整弁アクチュエータ６２、排気弁アクチュエータ１６２又は真空調整弁アクチュエータ４２６の制御の際に所望の出力圧力設定値を生じさせたり、比例積分微分フィードバック回路６２２からの複合フィードバック信号に応答して充填調整弁アクチュエータ６２、排気弁アクチュエータ１６２又は真空調整弁アクチュエータ４６２を所望の設定値付近に調整するのに必要な動作電圧を動作的に生じさせるようになっており、かくして、上記出力圧力設定値付近への出力圧力の調整が可能になる。この目的のため、調整器ドライバ回路６２４は、それぞれの値を制御して駆動する指令微分器／増幅器及び弁ドライバ回路を有している。図１０に更に示すように、充填調整弁指令微分器／増幅器６７４は、充填調整弁増幅回路６５８から濾波された指令入力信号及び比例積分微分フィードバック回路６２２から複合フィードバック信号を受け取る。充填調整弁指令微分器／増幅器６７４は、濾波された指令入力信号を複合フィードバック信号と比較する。このように、微分器／増幅器６７４は、オンオフスイッチとして働く。正圧についての指令入力が存在し、出力の複合フィードバックが圧力についての指令入力よりも小さい場合、駆動又は“オン”信号が充填調整弁ドライバ回路６８４に送られる。複合フィードバックが正圧についての指令入力以上であれば、又は正圧が指令されていなければ、駆動信号は、“オフ”である。
【００５６】
充填調整弁ドライバ回路６８４は、微分器／増幅器６７４からの駆動信号を用いて充填調整弁１４のアクチュエータ６２をオンにし、必要な電圧をこれに印加する。加うるに、上述したように、真空制御回路６４０からの電圧入力（Ｖ１）を充填調整弁ドライバ回路６８４に送り、真空調整弁２０が安全対策として動作している期間の間、充填調整弁１４を“オフ”位置に保持するようにする。これと同様に、排気弁ドライバ回路は、排気弁指令微分器／増幅器６８０及び排気弁ドライバ回路６９０を有し、真空調整弁ドライバ回路は、真空調整弁指令微分器／増幅器６７６及び真空調整弁ドライバ回路６８６を有している。
【００５７】
加うるに、真空調整弁ドライバ回路６８６は、充填調整弁制御回路６３４から電圧入力（Ｐ１）を受け取り、充填調整弁１４が安全予防策として動作している期間の間、真空調整弁２０を“オフ”位置に保持するようにする。排気弁ドライバ回路６９０は、排気弁制御回路６３４から切換え可能な電圧入力（Ｄ１）を更に受け取り、排気弁１６をこれが“オフ”位置に保持され又は使用されないよう手動で選択することができるようにする。このように、制御回路組立体２４は、指令入力信号６５０を用いて正圧、負圧又は排気圧の所望の設定値を決定し、その所望の圧力設定値を出力するのに必要な特定の弁を動作させ、それと同時に出力からのフィードバック信号を処理して弁の動作を調整し、かくして所望の出力圧力設定値付近への出力圧力の調整を可能にする。
【００５８】
図１１は、本発明の複数の比例型圧力調整器７１０がカバー７７２を備えた共通ベース７７０上に設けられた本発明の変形実施形態７００を示している。共通ベース７７０以外は、図１１に示す実施形態は、全ての物質的観点において図１〜図１０に示す実施形態と同一である。各比例型圧力調整器７１０は、本体７１２、充填調整弁７１４、排気弁７１６、真空調整弁７２０及び上述したのと同一構造の制御回路組立体７２４を有している。比例型圧力調整器７１０の本体７１２は各々、稼働中の空気圧装置への流体連通可能な出口７５４を有している。共通ベース７７０は、比例型圧力調整器７１０の本体７１２の各々に加圧空気源を提供するよう符号７５０，７５２で示された複数の個々の正圧入口及び負圧入口を有している。比例型圧力調整器７１０の本体７１２は各々、正又は負の加圧空気源の流入源をこれらの底面７４０を通して差し向けてこれら加圧空気源が共通ベースの上面７７４を貫通して設けられた共通入口通路と相互作用できるようになっていることは理解されるべきである。さらに、個々の出口７５４も又共通ベース７７０を貫通して差し向けられ、共通ベースも又、共通の互いに連結された内部入口通路を有する状態で形成され、１組の入口ポート７５０，７５２のところでの正圧源及び負圧源への一方の連結部だけが必要であり、他方の入口ポート７５０，７５２は適当な栓によって閉塞された状態であることは理解されるべきである。さらに、特定の用途が必要とする任意の数の比例型圧力調整器７１０を受け入れる容量を備えた共通ベース７７０及びカバー７７２も又形成できることは理解されるべきである。この構成により、本発明の２以上の比例型圧力調整器１０が互いに密接した状態で必要とされる用途設備が単純になる。
【００５９】
かくして、本発明は、空気圧作動式システムの設計を単純にし、従来の圧力調整器の設計の欠点を解決する。本発明の比例型圧力調整器は、上記において詳細に説明したように、正圧、負圧又は排気ベント機能を提供する一体形調整器組立体を提供することによりこれを達成する。加うるに、本発明の調整器組立体は、指令信号に応答して可変出力設定値を動的に確立すると共に出力圧力をフィードバック信号に応答してその設定値付近に比例方式で調整する制御回路組立体を有している。この機能は、正圧、負圧及び排気機能の組合せを正確な調整で提供することが重要であるような多くの産業用装置で利用できる。かくして、本発明の比例型調整器組立体を例えば集積回路の製造のためのシリコンウェーハの製造及び研磨又はディスク媒体、例えばハードドライブディスク、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤの製造及び研磨において用いることができる。本発明は、その一体設計が複雑な空気圧作動式システムを簡単にし、小さく且つ集積度の高い組立体の構成、保守の容易性及びコストの減少を可能にするこれらの環境又はこれらに類似した環境において非常に有利である。このように、本発明の比例型の調整器組立体を用いると、製造プロセスにおいて効率及び制御が向上すると共にコストが節約される。
【００６０】
本発明を例示的に説明した。用いられた用語は限定ではなく説明のためであることは理解されるべきである。上記教示に照らして本発明の多くの改造例及び変形例を想到できる。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において本発明を具体的に説明した形態以外の形態で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の比例型圧力調整器組立体の平面図である。
【図２】本発明の比例型圧力調整器組立体の側面図である。
【図３】本発明の比例型圧力調整器組立体の別の側面図である。
【図４】本発明の比例型圧力調整器組立体の更に別の側面図である。
【図５】図２又は図４の５−５線における本発明の比例型圧力調整器組立体の本体の断面平面図であり、内部流れ通路を示す図である。
【図６】本発明の比例型圧力調整器組立体の本体の断面側面図であり、内部流れ通路を示す図である。
【図７Ａ】図１の７Ａ−７Ａ線矢視断面側面図であり、本発明の比例型圧力調整器組立体の充填調整弁を消勢位置及び常開形態で示す図である。
【図７Ｂ】図１の７Ｂ−７Ｂ線矢視断面側面図であり、本発明の比例型圧力調整器組立体の充填調整弁を消勢位置及び常閉形態で示す図である。
【図７Ｃ】消勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の充填調整弁の詳細断面側面図である。
【図７Ｄ】付勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の充填調整弁を示す断面側面図である。
【図８Ａ】図１の８Ａ−８Ａ線矢視断面側面図であり、本発明の比例型圧力調整器組立体の排気弁を消勢位置及び常閉形態で示す図である。
【図８Ｂ】図１の８Ｂ−８Ｂ線矢視断面側面図であり、本発明の比例型圧力調整器組立体の排気弁を消勢位置及び常開形態で示す図である。
【図８Ｃ】消勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の排気弁の詳細断面側面図である。
【図８Ｄ】付勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の排気弁の詳細断面側面図である。
【図９Ａ】図１の９Ａ−９Ａ線矢視断面側面図であり、本発明の比例型圧力調整器組立体の真空調整弁を消勢位置で示す図である。
【図９Ｂ】消勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の真空調整弁の詳細断面側面図である。
【図９Ｃ】付勢位置にある本発明の比例型圧力調整器組立体の真空調整弁の詳細断面側面図である。
【図１０】本発明の比例型圧力調整器組立体の制御回路の概略ブロック図である。
【図１１】共通ベースに取り付けられた本発明の一連の比例型圧力調整器組立体の側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  比例型圧力調整器組立体
１２  本体
１４  充填調整弁
１６  排気弁
２０  真空調整弁
２２  ファンクションプレート
２４  制御回路組立体
６０  弁体
６４  アクチュエータ
８０  弁ボア
８２  入口ポート
８６，８８  出口又はシリンダポート
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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