JP2005326968A - 流体レギュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、流体レギュレータ全体の小形軽量化を図ることを目的とするものである。
【解決手段】主供給弁４１及び主排出弁４２は、開閉駆動部４３に供給される制御用空気圧の変化に応じて駆動される。制御用空気圧は、パイロット弁部３９により制御される。パイロット弁部３９は、開閉駆動部４３に供給される空気の流路に設けられているパイロット供給弁２と、開閉駆動部４３から排出される空気の流路に設けられているパイロット排出弁３と、パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３を制御する制御部７とを有している。パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３としては、ＭＥＭＳ技術により製造されたマイクロバルブが用いられている。
【選択図】図２０

Description

この発明は、例えば空気等の流体の供給・排出を制御する流体レギュレータに関するものである。

従来の電空レギュレータでは、パイロット室に対する空気の給排がパイロット供給弁及びパイロット排出弁により調節される。これらのパイロット供給弁及びパイロット排出弁としては、電磁コイルを有する電磁弁が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−９９１３２号公報

上記のような従来の電空レギュレータでは、パイロットバルブに電磁弁が用いられているため、騒音が発生し、かつ全体が大形化するとともに重量も増加してしまう。特に、複数の電空レギュレータを用いるシステムでは、個々の電空レギュレータの大形化及び重量化の与える影響は増大され、電空レギュレータによって制御されるシステムの小形軽量化の妨げとなってしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の第１の目的は、超小型の流体レギュレータを提供することにあり、また、この発明の第２の目的は、前記超小型の流体レギュレータをパイロットバルブとして用いた流体レギュレータを提供することにある。

この発明に係る超小型流体レギュレータは、流体の供給流路と出力流路との間に設けられている供給弁と、流体の排出流路に設けられている排出弁と、供給弁及び排出弁を制御する制御部とを備え、供給弁及び排出弁は、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（Micro Electro Mechanical System：以下、ＭＥＭＳと記す）技術により製造されたマイクロバルブである。
また、この発明に係る流体レギュレータは、流体の供給流路と出力流路との間に設けられている主供給弁と、流体の排出流路に設けられている主排出弁と、制御用流体圧の変化に応じて主供給弁及び主排出弁を開閉する開閉駆動部と、制御用流体圧を制御するパイロット弁部とを備え、パイロット弁部は、開閉駆動部に供給される流体の流路に設けられているパイロット供給弁と、開閉駆動部から排出される流体の流路に設けられているパイロット排出弁と、パイロット供給弁及びパイロット排出弁を制御する制御部とを有し、パイロット供給弁及びパイロット排出弁は、ＭＥＭＳ技術により製造されたマイクロバルブである。

この発明の超小型流体レギュレータは、供給弁及び排出弁をＭＥＭＳ技術により製造されたマイクロバルブで構成したので、小形軽量化を図ることができる。
また、パイロット供給弁及びパイロット排出弁をマイクロバルブで構成したので、流体レギュレータ全体の小形軽量化並びに低騒音化を図ることができる。
さらに、パイロット供給弁及びパイロット排出弁をマイクロバルブで構成した流体レギュレータを用いたので、電空レギュレータによって制御されるシステムを小形軽量化することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による超小型流体レギュレータ（電空レギュレータ）を示すブロック図である。図において、流体の供給流路（供給ポート）１ａには、コンプレッサ又は小形ボンベ等の空気供給源（図示せず）から空気（流体）が供給される。供給流路１ａと出力流路（出力ポート）１ｂとの間には、供給弁２が設けられている。出力流路１ｂには、空気を排出するための排出流路１ｃが接続されている。排出流路（排出ポート）１ｃには、排出弁３が設けられている。

出力流路１ｂには、出力流路１ｂの空気の出力圧を検出するための圧力センサ５が設けられている。圧力センサ５からの信号は、処理回路６で処理され圧力検出信号として制御部７に入力される。供給弁２及び排出弁３は、制御部７によって制御される。

制御部７には、ＣＰＵ（処理部）８、ＲＯＭ（記憶部）９、ＡＤ変換器１０、ＤＡ変換器１１及び通信ポート１２が設けられている。処理回路６からの圧力検出信号は、ＡＤ変換器１０でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ８に入力される。

通信ポート１２は、通信ネットワーク１３に接続されている。制御部７には、通信ネットワーク１３を介して圧力制御指令信号が入力される。圧力制御指令信号には、制御圧力情報とＩＰアドレス情報とが含まれている。ＲＯＭ９には、この流体レギュレータに対応するＩＰアドレスが記憶されている。

ＣＰＵ８は、通信ネットワーク１３から入力された圧力制御指令信号のＩＰアドレスを、ＲＯＭ９に記憶されたＩＰアドレスと照合する。そして、ＩＰアドレスが一致したときには圧力制御指令信号を受け入れる。また、ＣＰＵ８は、圧力検出信号から求められる空気の出力圧が圧力制御指令信号で指令された制御圧力となるように、弁制御信号を生成する。

ＣＰＵ８からの弁制御信号は、ＤＡ変換器１１でアナログ信号に変換され、供給弁２及び排出弁３に入力される。また、制御部７には、電力線１４を介して電力が供給されている。

ここで、供給弁２及び排出弁３としては、ＭＥＭＳ技術により製造されたマイクロバルブが用いられている。マイクロバルブにおいては、シリコン基板へのマイクロマシニング技術（半導体加工技術）により形成された微細な可動弁体（マイクロアクチュエータ）が微小流路に組み込まれている。

図２は図１のマイクロバルブ（供給弁２及び排出弁３）の構造の第１例を示す断面図である。図において、シリコンからなる基板１５には、流路孔１５ａが設けられている。基板１５上には、シリコンからなる片持ち式の可動弁体１６が形成されている。可動弁体１６の先端部には、可動弁体１６の変形により流路孔１５ａを開閉する開閉部１６ａが設けられている。可動弁体１６には、拡散抵抗層１７及びニッケル層１８が積層されている。

このようなマイクロバルブでは、シリコンにニッケルを重ねたＮｉ／Ｓｉバイモルフ部が構成されている。従って、拡散抵抗層１７に通電してバイモルフ部を加熱することにより、可動弁体１６に湾曲が生じる。可動弁体１６が湾曲すると、開閉部１６ａにより流路孔１５ａが閉じられる。なお、図２では、可動弁体１６が弁体とアクチュエータとを兼ねているが、バイモルフ部を有するアクチュエータにより弁体を開閉動作させる構造としてもよい。

図３は図１のマイクロバルブの構造の第２例を示す断面図である。基板１５上には、流路孔１５ａを開閉する可動弁体１９が設けられている。基板１５及び可動弁体１９の互いに対向する面には、対向電極（図示せず）がそれぞれ設けられている。対向電極に直流高電圧（例えば１００Ｖ程度）が印加されると、静電力により対向電極が互いに引き合い、図の２点鎖線に示すように可動弁体１９により流路孔１５ａが閉じられる。

図４は図１のマイクロバルブの構造の第３例を示す断面図である。基板１５上には、超音波リニアアクチュエータの駆動力により基板１５の表面に沿って往復動可能な可動弁体２０が設けられている。可動弁体２０には、流路孔１５ａに連通される弁体孔２０ａが設けられている。流路孔１５ａは、可動弁体２０の移動により開閉される。

このような流体レギュレータでは、供給弁２及び排出弁３としてマイクロバルブを用いたので、全体を小形に構成することができ、微量の流体、液体の流量制御が可能となる。また、開閉音を無視できるレベルまで大幅に低減することができる。さらに、開閉動作に要する消費電力も大幅に低減することができる。さらにまた、必要に応じて、供給弁２、排出弁３、圧力センサ５、処理回路６及び制御部７の全て又は一部を共通の基板上に組み込むことができ、さらに小形化を図ることができる。

また、制御部７には、通信ネットワーク１３に接続するための通信ポート１２が設けられており、ＲＯＭ９にはＩＰアドレスが記憶されており、ＣＰＵ８では、圧力制御指令信号のＩＰアドレスとＲＯＭ９内のＩＰアドレスとを照合するので、複数の流体レギュレータを組み合わせて効率良く使用することができる。

実施の形態２．
次に、図５は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態２による流体レギュレータ（電空レギュレータ）を示す構成図である。図において、ブースタバルブ本体２１には、空気が供給される供給流路（供給ポート）２１ａと、空気を出力する出力流路（出力ポート）２１ｂと、空気を排出する排出流路（排出ポート）２１ｃとが設けられている。供給流路２１ａには、コンプレッサ又は小形ボンベ等の空気供給源（図示せず）から例えば０．３〜０．７Ｍｐａの高圧の空気が供給される。

供給流路２１ａと出力流路２１ｂとの間には、主供給弁２２が設けられている。排出流路２１ｃには、主排出弁２３が設けられている。主供給弁２２及び主排出弁２３は、共通の駆動軸２４の変位により操作される。駆動軸２４の先端部は、主供給弁２２に当接している。駆動軸２４の中間部には、主排出弁２３に係合する係合部２４ａが設けられている。駆動軸２４の基端部には、フランジ部２４ｂが設けられている。

なお、駆動軸２４が動作しないときには、主供給弁２２と主排出弁２３とは、ブースタバルブ本体２１との間に設けられたスプリングによって供給流路２１ａと出力流路２１ｂとを閉じるようになっている。これは以後の実施の形態においても同様である。

ブースタバルブ本体２１には、フランジ部２４ｂを収容するパイロット室２１ｄが設けられている。フランジ部２４ｂは、ダイヤフラム２５を介してブースタバルブ本体２１に取り付けられている。パイロット室２１ｄは、フランジ部２４ｂ及びダイヤフラム２５により第１室２１ｅと第２室２１ｆとに区切られている。第２室２１ｆは、出力流路２１ｂに連通されている。開閉駆動部２６は、パイロット室２１ｄ、駆動軸２４及びダイヤフラム２５を有している。また、開閉駆動部２６は、制御用空気圧の変化に応じて主供給弁２２及び主排出弁２３を開閉する。

実施の形態２におけるブースタバルブユニット３６は、ブースタバルブ本体２１、主供給弁２２、主排出弁２３及び開閉駆動部２６を有している。

第１室２１ｅには、供給流路２１ａからの空気が供給される。第１室２１ｅと供給流路２１ａとの間の空気流路には、パイロット供給弁２８が設けられている。第１室２１ｅから排出される空気の流路には、パイロット排出弁２９が設けられている。パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９は、ブースタバルブ本体２１に取り付けられたカバー３０内に収容されている。カバー３０には、パイロット排出弁２９から排出される空気をカバー３０外へ導出するための排気孔３０ａが設けられている。

出力流路２１ｂからの空気の出力圧は、圧力センサ５により検出される。圧力センサ５からの信号は、処理回路６で処理され圧力検出信号として制御部７に入力される。制御部７の構成は、実施の形態１と同様である。また、制御部７は、通信ネットワーク１３及び電力線１４に接続されている。パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９は、制御部７によって制御される。

また、制御部７には、処理回路３２を介して制御電圧入力部３３が接続されている。制御電圧入力部３３には、制御圧力に対応した制御電圧（直流電圧信号）が直接入力される。入力された制御電圧は、処理回路３２で処理され制御圧力信号として制御部７に入力される。即ち、実施の形態２の流体レギュレータは、通信ネットワーク１３からの圧力制御指令信号と、制御電圧入力部３３からの制御電圧とのいずれかに基づいてパイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９を制御することができる。

さらに、制御部７には、温度センサ３４からの温度検出信号が入力される。制御部７は、温度検出信号に基づいて、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９に出力する弁制御信号を補正することができる。

実施の形態２におけるパイロット弁部３５は、パイロット供給弁２８、パイロット排出弁２９、カバー３０、圧力センサ５、制御部７、処理回路６，３２、制御電圧入力部３３及び温度センサ３４を有している。また、パイロット弁部３５は、開閉駆動部２６に供給される制御用空気圧を制御する。

ここで、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９としては、ＭＥＭＳ技術により製造されたマイクロバルブが用いられている。マイクロバルブの具体的な構成例としては、図２〜図４に示したものが挙げられる。

このような流体レギュレータでは、制御圧力及び検出圧力に基づいて、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９により第１室２１ｅに供給される空気圧が調整される。駆動軸２４は、第１室２１ｅ内の空気圧と第２室２１ｆ内の空気圧との差に応じて変位する。駆動軸２４の変位により、主供給弁２２及び主排出弁２３が開閉され、出力流路２１ｂ及び排出流路２１ｃからの空気の給排が制御される。

このように、主供給弁２２及び主排出弁２３ではなく、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９にマイクロバルブを用いることにより、全体を小形化しつつ高圧の制御を可能とすることができる。

実施の形態３．
次に、図６は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態３による流体レギュレータを示す構成図である。図において、ブースタバルブ本体２１には、プリント基板３７が取り付けられている。即ち、プリント基板３７は、ブースタバルブ本体２１と一体化されている。プリント基板３７には、圧力センサ５が実装されている。また、プリント基板３７には、実施の形態２と同様の制御部７及び処理回路６，３２（図示省略）等が設けられている。

ブースタバルブ本体２１には、供給流路２１ａと第１室２１ｅとを連通する連通流路２１ｇが設けられている。パイロット供給弁２８は、連通流路２１ｇの途中に設けられた収容部内に配置されている。パイロット排出弁２９は、第１室２１ｅに臨んで設けられた収容部内に配置されている。即ち、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９は、ブースタバルブ本体２１に内蔵されている。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このように、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９をブースタバルブ本体２１に内蔵することにより、全体をさらに小形化することができる。
また、制御部７や圧力センサ５が実装されたプリント基板３７をブースタバルブ本体２１と一体化することによっても、全体をさらに小形化することができる。

なお、実施の形態３では、連通流路２１ｇの途中にパイロット供給弁２８を配置したが、連通流路２１ｇの入口、即ち供給流路２１ａと連通流路２１ｇとの間にパイロット供給弁２８を配置してもよい。

実施の形態４．
次に、図７は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態４による流体レギュレータを示す構成図、図８は図７の流体レギュレータを示す分解図である。図において、ブースタバルブユニット３６には、連結プレート７１が接合（積層）されている。連結プレート７１のブースタバルブユニット３６とは反対側の面には、プリント基板７２が接合（積層）されている。プリント基板７２には、制御部７（図示省略）、圧力センサ５、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９が表面実装されている。ブースタバルブユニット３６には、連結プレート７１及びプリント基板７２を覆って保護するカバー７３が結合されている。

プリント基板７２には、供給流路２１ａの空気をパイロット供給弁２８に導入するための第１基板流路７２ａと、パイロット供給弁２８からパイロット室２１ｄに空気を出力するための第２基板流路７２ｂと、パイロット室２１ｄからの空気をパイロット排出弁２９に導入するための第３基板流路７２ｃと、パイロット排出弁２９から排出流路２１ｃに空気を排出するための第４基板流路７２ｄと、出力流路２１ｂの空気を圧力センサ５に導入するための第５基板流路７２ｅとが設けられている。

連結プレート７１には、連通流路２１ｇと第１基板流路７２ａとを連通する第１プレート流路７１ａと、パイロット室２１ｄと第２及び第３基板流路７２ｂ，７２ｃとを連通する第２プレート流路７１ｂと、排出流路２１ｃと第４基板流路７２ｄとを連通する第３プレート流路７１ｃと、出力流路２１ｂと第５基板流路７２ｅとを連通する第４プレート流路７１ｄとが設けられている。

図９は図７のプリント基板７２を示す平面図、図１０は図９のプリント基板７２を示す裏面図である。プリント基板７２には、ＣＰＵ８、ＲＯＭ９及び補正ＩＣ７４等も実装されている。プリント基板７２の四隅には、プリント基板７２及び連結プレート７１をブースタバルブユニット３６に固定するためのねじ７６（図１７）が挿通される貫通孔７２ｆが設けられている。第１〜第５基板流路７２ａ〜７２ｅの周縁部には、シールゴム７５が固着されている。

図１１は図７の連結プレート７１を示す平面図、図１２は図１１の連結プレート７１を示す裏面図、図１３は図１１のＸ−Ｘ’線に沿う断面図、図１４は図１１のＹ−Ｙ’線に沿う断面図、図１５は図１１のＺ−Ｚ’線に沿う断面図、図１６は図１１のＷ−Ｗ’線に沿う断面図である。連結プレート７１の四隅には、ねじ７６（図１７）が挿通される貫通孔７１ｅが設けられている。第１〜第４プレート流路７１ａ〜７１ｄの開口部の周縁部には、シールゴム７５が固着されている。第２プレート流路７１ｂと第４プレート流路７１ｄとは、互いに干渉するのを避けるため、連結プレート７１の表面と裏面とに分けて設けられている。これにより、第２プレート流路７１ｂと第４プレート流路７１ｄとを交差して配置することができる。

図１７は図７の要部を拡大して示す断面図、図１８は図１７のパイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９の断面図、図１９は図１７の圧力センサ５の断面図である。パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９は、パッケージ７７と、パッケージ７７内に実装されたＭＥＭＳチップ７８とを有している。パッケージ７７には、流体導入口７７ａと流体排出口７７ｂとが設けられている。圧力センサ５は、パッケージ７９と、パッケージ７９内に実装されたＭＥＭＳチップ８０とを有している。パッケージ７９には、流体導入口７９ａが設けられている。

このように、パイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９にマイクロバルブを用いることにより、全体を小形化しつつ高圧の制御を可能とすることができる。
また、連結プレート７１を用いたので、パイロット供給弁２８、パイロット排出弁２９及び圧力センサ５の位置の自由度を向上させることができ、プリント基板７２への実装密度を高めることができ、全体をさらに小形薄形化することができる。

実施の形態５．
次に、図２０は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態５による流体レギュレータを示す構成図である。この例では、図１に示した流体レギュレータをパイロット弁部としてブースタバルブユニット３８に組み合わせたものである。即ち、図１の流体レギュレータは、制御用流体圧を制御するパイロット弁部３９として用いられている。従って、供給弁２及び排出弁３は、パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３として機能する。言い換えれば、実施の形態２，３では、ブースタバルブユニット３６側にパイロット供給弁２８及びパイロット排出弁２９を搭載したが、実施の形態５では、パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３がブースタバルブユニット３８に搭載されず制御部７側に設けられている。

ブースタバルブユニット３８は、ブースタバルブ本体４０、主供給弁４１、主排出弁４２及び開閉駆動部４３を有している。ブースタバルブ本体４０には、供給流路（供給ポート）４０ａ、出力流路（出力ポート）４０ｂ及び排出流路（排出ポート）４０ｃが設けられている。主供給弁４１は、供給流路４０ａと出力流路４０ｂとの間に設けられている。主排出弁４２は、排出流路２１ｃに設けられている。

開閉駆動部４３は、制御用空気圧の変化に応じて主供給弁４１及び主排出弁４２を開閉する。開閉駆動部４３は、駆動軸４４、駆動軸４４の基端部に設けられたフランジ部材４５、フランジ部材４５を収容するパイロット室４６、及びフランジ部材４５の外周部に設けられたシール部材４７を有している。パイロット室４６は、フランジ部材４５及びシール部材４７により第１室４６ａと第２室４６ｂとに区切られている。

第１室４６ａは、パイロット弁部３９の出力流路１ｂに連通されている。第２室４６ｂは、ブースタバルブ本体４０の出力流路４０ｃに連通されている。

このような構成によっても、パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３としてマイクロバルブを用いたので、流体レギュレータ全体を小形化することができる。

実施の形態６．
次に、図２１は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態６による流体レギュレータを示す構成図である。この例では、ブースタバルブユニット３８にパイロット弁部３９が搭載されている。具体的には、パイロット弁部３９は、ブースタバルブ本体４０に内蔵されている。圧力センサ５は、ブースタバルブユニット３８の出力流路４０ｂ内に配置されている。

このように、パイロット弁部３９をブースタバルブユニット３８に搭載した場合であっても、流体レギュレータ５２が小形化され、システム全体も小形化される。

実施の形態７．
次に、図２２はこの発明の実施の形態７による流体レギュレータを示す構成図である。この例では、供給流路４０ａに供給される空気の方向と出力流路４０ｂから出力される空気の方向とが平行であり、かつ主供給弁４１及び主排出弁４２の動作方向が供給流路４０ａに供給される空気の方向に対して直角となるように、ブースタバルブユニット３８が構成されている。他の構成は、実施の形態６と同様である。

このような構成によっても、流体レギュレータ５２が小形化され、システム全体も小形化される。
また、供給流路４０ａに供給される空気の方向と出力流路４０ｂから出力される空気の方向とが平行であるため、空気の給排がスムーズであり、システムの応答性を向上させることができる。

なお、実施の形態６、７では、出力流路４０ｂに圧力センサ５を配置したが、圧力センサ５は、他の実施の形態のようにブースタバルブ本体の他の場所に配置してもよい。

実施の形態８．
次に、図２３は前記実施の形態１の超小型流体レギュレータをパイロットバルブとして用いたこの発明の実施の形態８による流体レギュレータを示す構成図、図２４は図２３のＸＸＩＶ部を拡大して示す断面図である。この例では、超小型に構成されたパイロット弁部３９がパイロット室４６の側部でブースタバルブ本体４０に埋設されている。ブースタバルブ本体４０にパイロット弁部３９を埋設する方法の一例としては、ブースタバルブ本体４０の壁部内に収容空間を設け、この収容空間内にパイロット弁部３９を挿入する方法がある。

このように、パイロット供給弁２及びパイロット排出弁３をマイクロバルブで構成することにより、パイロット弁部３９全体を大幅に小形化し、ブースタバルブ本体４０に埋設することもできる。これにより、流体レギュレータ５２及びシステム全体をさらに小形化することができる。
以下、この発明の流体レギュレータを用いたシステムの実施例を説明する。

図２５はこの発明の流体レギュレータを用いたシステムとしての流体圧式アクチュエータの第１の実施例を示す構成図である。ここでは、流体圧式アクチュエータとしてチューブ形エアアクチュエータを示している。図において、チューブ形エアアクチュエータは、空気の供給・排出により伸縮して駆動力を発生するアクチュエータ本体５１と、アクチュエータ本体５１に対して給排される空気の圧力を調節する流体レギュレータ（電空レギュレータ）５２とを有している。

アクチュエータ本体５１は、ゴムチューブ５３と、このゴムチューブ５３の外周に被覆された網状スリーブ５４とを有している。図では、網状スリーブ５４の一部を破断して示している。網状スリーブ５４の両端部は、ゴムチューブ５３に固定されている。アクチュエータ本体５１は、空気の供給・排出により、その長さが縮小・伸長する。即ち、アクチュエータ本体５１は、空気を供給されることにより径が膨張し、その長さが縮小される。このようなアクチュエータ本体５１の縮小時に、駆動力（引張力）が発生する。

流体レギュレータ５２は、例えば実施の形態５と同様のブースタバルブユニット３８とパイロット弁部３９とを有している。なお、流体レギュレータ５２は、実施の形態２〜４と同様の構成とすることもできる。また、超小形のアクチュエータ本体５１を用いる場合であれば、流体レギュレータ５２は、実施の形態１と同様の構成とすることもできる。

このようなチューブ形エアアクチュエータでは、パイロット弁部３９のパイロット供給弁２及びパイロット排出弁３がマイクロバルブにより構成されているので、流体レギュレータ５２を小形に構成することができ、アクチュエータ全体の小形軽量化を図ることができる。

また、チューブ形エアアクチュエータは、例えば、人体に装着することにより、人体の関節を動かす着用形関節駆動装置に適用される。この場合、流体レギュレータ５２が小形軽量化されることにより、流体レギュレータ５２をアクチュエータ本体５１の近傍に配置することができ、アクチュエータ本体５１の圧力制御をより正確に行うことができる。

次に、図２６はこの発明の流体レギュレータを用いたシステムとしての流体圧式アクチュエータの第２の実施例を示す構成図である。この例では、パイロット弁部３９がアクチュエータ本体５１に搭載されている。パイロット弁部３９とブースタバルブユニット３８との間には、制御用空気圧を伝えるための制御用空気圧流路５５が設けられている。また、パイロット弁部３９とアクチュエータ本体５１とパイロット弁部３９との間には、ゴムチューブ５３内の圧力を圧力センサ５に伝えるための圧力検出流路５６が設けられている。他の構成は、図２５の例同様である。

このように、パイロット弁部３９をアクチュエータ本体５１に搭載することにより、アクチュエータ本体５１の圧力制御をより正確に行うことができる。

図２７はこの発明の流体レギュレータを用いたシステム全体の一例を示す構成図である。この例では、人体に装着することにより、人体の関節を動かすエアアクチュエータシステムを示している。人体に装着される装着部６１には、複数本のアクチュエータ本体５１が設けられている。

各アクチュエータ本体５１には、共通のコンプレッサ６２から空気が供給される。コンプレッサ６２と各アクチュエータ本体５１との間には、ブースタバルブユニット３８が介在されている。この例では、ブースタバルブユニット３８は、装着部６１に搭載されている。また、ブースタバルブユニット３８は、対応するアクチュエータ本体５１の近傍に配置されている。さらに、この例では、実施の形態７、８と同様にパイロット弁部３９が各アクチュエータ本体５１に搭載されている。各パイロット弁部３９には、ホストコンピュータ６３からの指令信号が入力される。

このように、複数のアクチュエータ本体５１を装着部６１に搭載する場合、それぞれの流体レギュレータ５２を小形化することにより、システム全体の小形軽量化を図ることができる。従って、人体に着用するタイプのエアアクチュエータシステムでは、小形軽量化により利用者の負担が軽減され、特に有効である。

なお、圧力センサ５と長さセンサ５８のセンサ本体５９とは共通のボディに埋め込んで一体で構成してもよい。
また、ホストコンピュータ６３とパイロット弁部３９との間の信号の送受信は、シリアル通信(省配線)又は無線で行ってもよい。
さらに、上記の例では、流体圧式アクチュエータとしてチューブ形エアアクチュエータ１を示したが、他の形状、方式の流体圧式アクチュエータであってもよい。
さらにまた、上記の例では、流体が空気である場合について示したが、流体は空気以外の気体や油等の液体であってもよい。
また、この発明の流体圧式アクチュエータは、関節駆動用だけではなく、あらゆる用途に適用することができる。

この発明の実施の形態１による流体レギュレータを示すブロック図である。 図１のマイクロバルブの構造の第１例を示す断面図である。 図１のマイクロバルブの構造の第２例を示す断面図である。 図１のマイクロバルブの構造の第３例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による流体レギュレータを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による流体レギュレータを示す構成図である。 この発明の実施の形態４による流体レギュレータを示す構成図である。 図７の流体レギュレータを示す分解図である。 図７のプリント基板を示す平面図である。 図９のプリント基板を示す裏面図である。 図７の連結プレートを示す平面図である。 図１１の連結プレートを示す裏面図である。 図１１のＸ−Ｘ’線に沿う断面図である。 図１１のＹ−Ｙ’線に沿う断面図である。 図１１のＺ−Ｚ’線に沿う断面図である。 図１１のＷ−Ｗ’線に沿う断面図である。 図７の要部を拡大して示す断面図である。 図１７のパイロット供給弁及びパイロット排出弁の断面図である。 図１７の圧力センサの断面図である。 この発明の実施の形態５による流体レギュレータを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による流体レギュレータを示す構成図である。 この発明の実施の形態７による流体レギュレータを示す構成図である。 この発明の実施の形態８による流体レギュレータを示す構成図である。 図２３のＸＸＩＶ部を拡大して示す断面図である。 この発明の流体レギュレータを用いた流体圧式アクチュエータの第１の実施例を示す構成図である。 この発明の流体レギュレータを用いた流体圧式アクチュエータの第２の実施例を示す構成図である。 この発明の流体圧式アクチュエータを用いたシステム全体の一例を示す構成図である。

符号の説明

１ａ，２１ａ，４０ａ 供給流路、１ｂ，２１ｂ，４０ｂ 出力流路、１ｃ，２１ｃ，４０ｃ 排出流路、２，２２，４１ 供給弁、３，２３，４２ 排出弁、７ 制御部、８ ＣＰＵ（処理部）、９ ＲＯＭ（記憶部）、１２ 通信ポート、１３ 通信ネットワーク、２６，４３ 開閉駆動部、２８ パイロット供給弁、２９ パイロット排出弁、３５，３９ パイロット弁部、３６，３８ ブースタバルブユニット、５１ アクチュエータ本体、５２ 流体レギュレータ。

Claims (4)

1. 流体の供給流路と出力流路との間に設けられている供給弁と、
   流体の排出流路に設けられている排出弁と、
   上記供給弁及び上記排出弁を制御する制御部と
   を備え、上記供給弁及び上記排出弁は、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム技術により製造されたマイクロバルブであることを特徴とする流体レギュレータ。
2. 流体の供給流路と出力流路との間に設けられている主供給弁と、
   流体の排出流路に設けられている主排出弁と、
   制御用流体圧の変化に応じて上記主供給弁及び上記主排出弁を開閉する開閉駆動部と、
   上記制御用流体圧を制御するパイロット弁部と
   を備え、
   上記パイロット弁部は、
   上記開閉駆動部に供給される流体の流路に設けられているパイロット供給弁と、
   上記開閉駆動部から排出される流体の流路に設けられているパイロット排出弁と、
   上記パイロット供給弁及び上記パイロット排出弁を制御する制御部とを有し、
   上記パイロット供給弁及び上記パイロット排出弁は、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム技術により製造されたマイクロバルブであることを特徴とする流体レギュレータ。
3. 上記制御部は、通信ネットワークに接続するための通信ポートと、アドレスを記憶した記憶部と、上記通信ネットワークから入力される信号に含まれるアドレス情報と上記記憶部に記憶されたアドレスとを照合する処理部とを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体レギュレータ。
4. 上記パイロット弁部は、上記パイロット供給弁及び上記パイロット排出弁が実装されているプリント基板をさらに有し、
   上記プリント基板は、上記主供給弁、上記主排出弁及び上記開閉駆動部を含むブースタバルブユニットに、連結プレートを介して取り付けられており、
   上記プリント基板及び上記連結プレートには、上記パイロット供給弁及び上記パイロット排出弁と上記ブースタバルブユニットとの間を連通する複数の流路が設けられていることを特徴とする請求項２記載の流体レギュレータ。

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