DE10244414A1

DE10244414A1 - Mikrosperrventil

Info

Publication number: DE10244414A1
Application number: DE2002144414
Authority: DE
Inventors: Yong-Kwun Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: KR20030072458A; US6805163B2; US20030164194A1; KR100461181B1; DE10244414B4; JP2003254462A

Abstract

Ein Mikrosperrventil umfaßt einen Zylinder, in welchem eine Luftkammer ausgebildet ist. Ein Abschnitt des Zylinders ist mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal, welche durch die Luftkammer miteinander verbunden sind, versehen, und der andere Abschnitt ist mit einem Ablaßkanal, welcher mit der Luftkammer verbunden ist, versehen. Das Mikrosperrventil umfaßt ferner einen Kolben, welcher sich gleitend in dem Zylinder bewegt, wobei dieser entweder den Eintrittskanal oder den Ablaßkanal sperrt und mit einem weiblichen Schraubgewinde in der Bewegungsrichtung des Kolbens ausgebildet ist. Das Mikrosperrventil umfaßt eine Antriebswelle mit einem männlichen Schraubgewinde, welches mit dem weiblichen Schraubgewinde ineinander greift, und einen Antriebsmotor, welcher die Antriebswelle vorwärts und rückwärts dreht. Demgemäß erhält das Mikrosperrventil einen normal geschlossenen Zustand und einen normal offenen Zustand aufrecht, ohne eine große Menge elektrischer Leistung zu verbrauchen, und ist mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben. Ferner benötigt das Mikrosperrventil eine relativ geringe elektrische Leistung, um eine Anzahl der Mikrosperrventile zu betreiben, und vermindert das Geräusch infolge einer Betätigung davon.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft generell ein Ventil, und insbesondere ein Mikrosperrventil, welches einen normal geschlossenen Zustand bzw. einen normal offenen Zustand aufrechterhält, ohne eine große Menge elektrischer Leistung zu verbrauchen, und mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben ist.

Stand der Technik

Generell wird ein Druckluftsystem bei einem Automationssystem eines industriellen Gebiets verwendet, etwa einer Bus- oder U-Bahn-Tür, einem Luftbremsensystem vieler Fahrzeuge, einer Luftabschirmung eines Kaufhauses oder einer Kühlanlage, Druckluftwerkzeugen einer Kraftfahrzeugreparaturwerkstatt etc. In dem Druckluftsystem wird Luft durch einen Kompressor komprimiert und zu einem Betätigungselement geleitet. Der Druck infolge der komprimierten Luft wird in mechanische Arbeit umgewandelt.

Das Druckluftsystem umfaßt einen Druckluftgenerator, einen Luftreiniger, ein Rohr, ein Steuerventil, eine Antriebsvorrichtung und Verbindungsstücke. Ein Wegeventil als Steuerventil wird verwendet, um die Strömungsrichtung der Luft, welche zu dem Betätigungselement geleitet wird, geeignet zu ändern, um das Betätigungselement zu steuern, und ein Elektroventil ist generell als Wegeventil vorgesehen. In der vorliegenden Schrift bedeutet das Elektroventil eine generelle Bezeichnung für ein Ventil, welches einen Elektromagneten umfaßt und abhängig von dem Elektromagneten betrieben wird und auch generell als Magnetventil bezeichnet wird.

Wenn das Druckluftsystem bei einer Maschine geringer Größe angewandt wird, so werden ein Miniaturbetätigungselement und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Miniaturbetätigungselements verbunden, und die Steuervorrichtung ist mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben. Das herkömmliche Magnetventil verbraucht jedoch viel elektrische Leistung (beispielsweise etwa 0,5 W elektrischer Leistung) gegenüber der Maschine geringer Größe. Ferner benötigt das Druckluftsystem generell eine Vielzahl von Ventilen, und daher wird die elektrische Leistung im Verhältnis zu der Anzahl von Magnetventilen, welche gleichzeitig gesteuert werden sollen, verbraucht.

Ferner wird die elektrische Energie sogar dann kontinuierlich verbraucht, wenn sich das Magnetventil in einem normal geschlossenen Zustand bzw. einem normal offenen Zustand befindet. Daher kann der Leistungsverbrauch des Magnetventils zu hoch sein, um ein Druckluftsystem geringer Größe zu bilden.

Ferner wird aufgrund der Tatsache, daß das Magnetventil den normal geschlossenen Zustand bzw. den normal offenen Zustand nicht aufrechterhalten kann, ohne eine große Menge elektrischer Leistung zu verbrauchen, wenn die elektrische Leistungsversorgung unterbrochen wird, das Magnetventil gelöst, und ein Kolben in einem Zylinder des Druckluftsystems wird schnell bewegt, wodurch ein Geräusch erzeugt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikrosperrventil zu schaffen, welches einen normal geschlossenen Zustand und einen normal offenen Zustand aufrechterhält, ohne eine große Menge elektrischer Leistung zu verbrauchen, und mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben ist.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich bzw. durch praktischen Umgang mit der Erfindung zu verstehen.

Die vorangehenden und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch Schaffen eines Mikrosperrventils gelöst, welches einen Zylinder umfaßt, in welchem eine Luftkammer ausgebildet ist. Ein Abschnitt des Zylinders ist mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal, welche miteinander durch die Luftkammer verbunden sind, versehen, und der andere Abschnitt ist mit einem Ablaßkanal, welcher mit der Luftkammer verbunden ist, versehen. Das Mikrosperrventil umfaßt ferner einen Kolben, welcher sich gleitend in dem Zylinder bewegt, wobei dieser entweder den Eintrittskanal oder den Austrittskanal sperrt, und ist mit einem weiblichen Schraubgewinde in der Bewegungsrichtung des Kolbens ausgebildet. Ferner umfaßt das Mikrosperrventil eine Antriebswelle mit einem männlichen Schraubgewinde, welches mit dem weiblichen Schraubgewinde ineinandergreift, und einen Antriebsmotor, welcher die Antriebswelle vorwärts und rückwärts dreht.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kolben mit einem Verbindungsloch ausgebildet, durch welches der Austrittskanal und die Luftkammer miteinander verbunden sind, während der Eintrittskanal durch den Kolben gesperrt wird.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind der Eintrittskanal und der Austrittskanal in einer Seite des Zylinders parallel zu einer Längsrichtung des Zylinders vorgesehen, und der Ablaßkanal ist in Radialrichtung durch die andere Seite des Zylinders gebohrt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen der Kolben und der Zylinder einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen der Kolben und der Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt auf und sind durch einen Keil verbunden, um diese am Drehen zu hindern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt das Mikrosperrventil ferner eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, wobei diese einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle verläuft, aufweist, sowie einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die oben erwähnten und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich und besser verständlich, wobei:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Mikrosperrventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht, welche einen normal geschlossenen Zustand des Mikrosperrventils in Fig. 1 darstellt, gemäß der Linie II-II ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht, welche einen normal geöffneten Zustand des Mikrosperrventils in Fig. 1 darstellt, gemäß der Linie II-II ist; und

Fig. 4 eine Schnittansicht, in welcher das Mikrosperrventil in Fig. 1 in der Mitte zwischen dem normal geschlossenen und dem normal geöffneten Zustand angeordnet dargestellt ist, gemäß der Linie II-II ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Es folgt eine genaue Besprechung des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele davon in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind, wobei gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente bezeichnen.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikrosperrventils, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche das Mikrosperrventil in Fig. 1 darstellt. Wie darin dargestellt, umfaßt ein Mikrosperrventil 1 einen Zylinder 3, in welchem eine Luftkammer 15 ausgebildet ist und welcher mit einem Eintrittskanal 11, einem Austrittskanal 12 und einem Ablaßkanal 13 versehen ist. Das Mikrosperrventil 1 umfaßt ferner einen Kolben 5, welcher sich gleitend in dem Zylinder 3 bewegt, eine Antriebswelle 7, welche mit dem Kolben 5 verbunden ist, und einen Antriebsmotor 9, welcher die Antriebswelle 7 vorwärts und rückwärts dreht.
In dem Zylinder 3 ist die Luftkammer 15 zum zeitweiligen Aufnehmen komprimierter Luft darin ausgebildet, und dieser ist mit einer Trennwand 17 versehen, welche das Innere des Zylinders 3 teilt und einen Luftdurchlaß 16 aufweist. Die Luftkammer 15 weist einen nicht kreisförmigen Querschnitt entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens 5 auf und ist geeignet gestaltet, um die Bewegungsstrecke des Kolbens 5 zu verkürzen, um die Ansprechgeschwindigkeit des Mikrosperrventils 1 zu steigern.
Ein Abschnitt des Zylinders 3 ist mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12, welche miteinander verbunden sind, versehen. Der andere Abschnitt des Zylinders 3 ist mit dem Ablaßkanal 13 versehen.
Der Eintrittskanal 11 ist aus einem Rohrelement hergestellt und wird als Einlaß für die komprimierte Luft verwendet. Ferner ist ein Ende des Eintrittskanals 11 mit einer (nicht dargestellten) Druckluftleitung verbunden und das andere mit der Luftkammer 15 des Zylinders 3 verbunden, wodurch eine Verbindung der Druckluftleitung und der Luftkammer 15 miteinander ermöglicht wird.
Der Austrittskanal 12 ist aus einem Rohrelement hergestellt, wie der Eintrittskanal 11, und wird als Auslaß für die komprimierte Luft verwendet. Der Austrittskanal 12 wird entsprechend der Position des Kolbens 5 selektiv entweder mit dem Eintrittskanal 11 oder dem Ablaß kanal 13 verbunden. Der Austrittskanal 12 verläuft parallel zu dem Eintrittskanal 11, und ein Ende davon ist mit der anderen (nicht dargestellten) Druckluftleitung verbunden und das andere Ende mit der Luftkammer 15 des Zylinders 3 verbunden, wodurch eine Verbindung der anderen Druckluftleitung und der Luftkammer 15 miteinander ermöglicht wird.
Zwischen dem Eintrittskanal 11 bzw. dem Austrittskanal 12 und der jeweiligen Druckluftleitung ist ein Verbindungselement 14 vorgesehen, um eine Verbindung des Eintrittskanals 11 bzw. des Austrittskanals 12 und der jeweiligen Druckluftleitung miteinander zu ermöglichen.
Ein Ende des Verbindungselements 14 weist einen Innendurchmesser auf, welcher kleiner als die jeweiligen Außendurchmesser des Eintrittskanals 11 und des Austrittskanals 12 ist, um in Kraftsteckverbindung mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 gebracht zu werden. Das andere Ende des Verbindungselements 14 weist einen Innendurchmesser auf, welcher kleiner als der Außendurchmesser eines Rohrs jeder Druckluftleitung ist, um in Kraftsteckverbindung mit dem Rohr jeder Druckluftleitung gebracht zu werden, so daß die komprimierte Luft nicht entweicht.
Der Ablaßkanal 13 ist derart durch die obere Fläche des Zylinders 3 gebohrt, daß dieser mit der Luftkammer 15 verbunden ist, und wird als Auslaß für die komprimierte Luft verwendet. Der Ablaßkanal 13 wird entsprechend der Position des Kolbens 5 selektiv mit dem Austrittskanal 12 verbunden.
Der Kolben 5 ist mit der Antriebswelle 7 verbunden und in dem Zylinder 3 aufgenommen. Der Kolben 5 sperrt entweder den Eintrittskanal 11 oder den Ablaßkanal 13 selektiv durch eine Gleitbewegung entlang der Antriebswelle 7. Der Kolben 5 weist gleichfalls einen nicht kreisförmigen Querschnitt entlang der Bewegungsrichtung davon auf, so daß eine Drehung des Kolbens 5 verhindert wird. An einer Fläche des Kolbens 5, welche zu der Trennwand 17 weist, ist ein Rundring 23 vorgesehen, wodurch der Luftdurchlaß 16 abgeschlossen wird, während sich der Kolben 5 in Kontakt mit der Trennwand 17 befindet. Der Rundring 23 kann an der Fläche der Trennwand 17, welche zu dem Kolben 5 weist, vorgesehen sein.
Bei der Mitte des Kolbens 5 ist ein Anbringloch vorgesehen, welches durch den Kolben 5 gebohrt ist, um die Antriebswelle 7 darin einzusetzen. Ferner ist der Kolben 5 mit einem Verbindungsloch 22 versehen, welches entlang der Axiallinie des Austrittskanals 12 angeordnet ist, so daß der Austrittskanal 12 und der Ablaßkanal 13 sogar dann durch das Verbindungsloch 22 miteinander verbunden sind, wenn der Eintrittskanal 11 durch den Kolben 5 gesperrt wird. Daher sperrt, wenn sich der Kolben 5 in Kontakt mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 befindet, der Kolben 5 lediglich den Eintrittskanal 11, so daß das Verbindungsloch 22 eine Verbindung des Austrittskanals 12 mit der Luftkammer 15 ermöglicht, wodurch ermöglicht wird, daß die komprimierte Luft aus dem Austrittskanal 12 über die Luftkammer 15 zu dem Ablaßkanal 13 strömt.
In dem Anbringloch des Kolbens 5 ist ein weibliches Schraubgewinde 21 zum Eingriff mit einem männlichen Schraubgewinde 30 der Antriebswelle 7 ausgebildet. Die Antriebswelle 7 weist eine Stangengestalt auf und ist in Längsrichtung des Zylinders 3 innerhalb des Zylinders 3 angeordnet. Ein Ende der Antriebswelle 7 ist mit dem Kolben 5 verbunden und das andere Ende mit dem Antriebsmotor 9 verbunden. Die Antriebswelle 7 ist derart ausgebildet, daß sich das männliche Schraubgewinde 30 an der Außenfläche davon befindet, und greift mit dem weiblichen Schraubgewinde 21, welches in dem Anbringloch des Kolbens 5 ausgebildet ist, ineinander. In dieser Weise bewegt sich der Kolben 5 geradlinig in dem Zylinder 3, wenn der Antriebsmotor 9 die Antriebswelle 7 dreht.
Der Antriebsmotor 9 ist ein Motor mit Gangschaltung, welcher die Antriebswelle 7 vorwärts und rückwärts dreht. Der Antriebsmotor 9 kann ein Gleichstrommotor, ein Ultraschallmotor etc. sein. Der Antriebsmotor 9 wird durch ein Steuersignal eines (nicht dargestellten) Steuerabschnitts derart gesteuert, daß dieser betätigt wird, während sich der Kolben 5 von einem normal geschlossenen Zustand zu einem normal offenen Zustand bzw. von dem normal offenen Zustand zu dem normal geschlossenen Zustand bewegt. Daher wird, wenn das Mikrosperrventil 1 den normal geschlossenen Zustand bzw. den normal offenen Zustand erreicht, der Antriebsmotor 9 derart gesteuert, daß dieser angehalten wird, so daß kein Sensor, wie etwa ein Grenzschalter, notwendig ist. Der Steuerabschnitt steuert die Zeit, während welcher sich der Kolben 5 bewegt, auf der Basis einer Anzahl von Drehungen des Antriebsmotors 9 und der Bewegungsstrecke des Kolbens 9.
Vor dem Hintergrund der oben erwähnten Bauweise wird die Arbeitsweise des Mikrosperrventils im folgenden unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Hierbei ist beispielsweise der normal geschlossene Zustand des Mikrosperrventils 1 ein Anfangszustand, in welchem der Arbeitsablauf des Mikrosperrventils 1 beginnt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, befindet sich, wenn sich das Mikrosperrventil 1 in dem normal geschlossenen Zustand befindet, der Kolben 5 in Kontakt mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12, welche durch das Verbindungselement 14 in dem Zylinder 3 mit den jeweiligen Druckluftleitungen verbunden sind. Hierbei wird der Eintrittskanal 11 durch den Kolben 5 gesperrt, und der Austrittskanal 12 ist durch das Verbindungsloch 22, welches zur Fortsetzung des Austrittskanals 12 geeignet gestaltet ist, mit der Luftkammer 15 des Zylinders 3 verbunden. Daher strömt die komprimierte Luft der Reihe nach in den Austrittskanal 12, das Verbindungsloch 22 und die Luftkammer 15. Da die Luftkammer 15 und der Ablaßkanal 13 miteinander verbunden sind, strömt die komprimierte Luft durch den Luftdurchlaß 16, welcher in der Trennwand 17 ausgebildet ist, von der Luftkammer 15 zu dem Ablaßkanal 16, wodurch die komprimierte Luft abgelassen wird. Das bedeutet, daß in dem normal geschlossenen Zustand der Eintrittskanal 11 durch den Kolben 5 gesperrt wird und der Austrittskanal 12 durch das Verbindungsloch 22 mit dem Ablaßkanal 13 verbunden ist, so daß die komprimierte Luft von dem Ausgangskanal 12 zu dem Ablaßkanal 13 strömt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, befindet sich, wenn sich das Mikrosperrventil 1 in dem normal geöffneten Zustand befindet, der Kolben 5, welcher mit dem Verbindungsloch 22 ausgebildet ist, in Kontakt mit der Trennwand 17 in dem Zylinder 3. Hierbei ist der Eintrittskanal 11 durch die Luftkammer 15 mit dem Austrittskanal 12 verbunden, und der Rundring 2 3, welch er in dem Kolben 5 vorgesehen ist, sperrt den Luftdurchlaß 16, welcher in der Trennwand 17 ausgebildet ist. In dieser Weise ist der Ablaßkanal 13 nicht mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 verbunden. Daher strömt die komprimierte Luft der Reihe nach in eine der jeweiligen Druckluftleitungen, den Eintrittskanal 11, die Luftkammer 15, den Austrittskanal 12 und die andere der Druckluftleitungen. Das bedeutet, daß in dem normal geöffneten Zustand der Ablaßkanal 13 nicht mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 verbunden ist, wenn der Luftdurchlaß 16 gesperrt ist. Der Eintrittskanal 11 ist durch die Luftkammer 15 mit dem Austrittskanal 12 verbunden, so daß die komprimierte Luft der Druckluftleitung von dem Eintrittskanal 11 zu dem Austrittskanal 12 strömt.
Eine lineare Bewegung des Kolbens 5 von dem normal geschlossenen Zustand zu dem normal offenen Zustand wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
Wenn der Antriebsmotor 9 die Antriebswelle 7 in dem normal geschlossenen Zustand vorwärts dreht, greift das weibliche Schraubgewinde 21 des Kolbens 5 mit dem männlichen Schraubgewinde 30 der Antriebswelle 7 ineinander. In dieser Weise bewegt sich der Kolben 5 linear entlang der Antriebswelle 7 zu der Trennwand 17 hin, bis sich der Rundring 23 des Kolbens 5 in Kontakt mit der Trennwand 17 befindet, wodurch der normal offene Zustand erreicht wird (siehe Fig. 3).
Demgegenüber greift, wenn der Antriebsmotor 9 die Antriebswelle 7 in dem normal offenen Zustand rückwärts dreht, das weibliche Schraubgewinde 21 des Kolbens 5 mit dem männlichen Schraubgewinde 30 der Antriebswelle 7 ineinander. Daher bewegt sich der Kolben 5 linear entlang der Antriebswelle 7 zu dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 hin, bis sich der Kolben 5 in Kontakt mit dem Eintrittskanal 11 und dem Austrittskanal 12 befindet, wodurch der normal geschlossene Zustand erreicht wird (siehe Fig. 2).
Demgemäß kann, wenn sich das Mikrosperrventil 1 zwischen dem normal geschlossenen Zustand und dem normal geöffneten Zustand befindet, ein Entweichen von Luft in dem Ablaßkanal 13 erfolgen, wenn sich der Kolben 5 bewegt. Die Strömungsrichtung der Luft ändert sich jedoch nicht rasch.
Ferner wird ein Geräusch, welches erzeugt wird, wenn das herkömmliche Magnetventil rasch von dem normal geschlossenen Zustand in den normal geöffneten Zustand bzw. von dem normal geöffneten in den normal geschlossenen Zustand versetzt wird, durch das erfindungsgemäße Mikrosperrventil 1 vermindert.
Wie oben beschrieben, verbraucht das erfindungsgemäße Mikrosperrventil 1 im Gegensatz zu dem herkömmlichen Magnetventil, welches den normal geschlossenen Zustand und den normal geöffneten Zustand nicht aufrechterhalten kann, ohne elektrische Leistung zu verbrauchen, und welches geräuschvoll arbeitet, keine große Menge elektrischer Leistung, um den normal geschlossenen Zustand und den normal offenen Zustand aufrechtzuerhalten, und ist mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben.
Bei dem herkömmlichen Magnetventil wird die elektrische Leistung im Verhältnis zu einer Anzahl der Magnetventile verbraucht, so daß der relative Verbrauch des größten Teils der elektrischen Leistung beim Betreiben der Magnetventile erfolgt. Bei dem Mikrosperrventil 1 der vorliegenden Erfindung jedoch verbraucht eine Anzahl von Mikrosperrventilen lediglich eine Menge elektrischer Leistung, welche beim Betreiben eines Mikrosperrventils verbraucht wird. Daher wird eine relativ kleine Menge elektrischer Leistung beim Betreiben der Anzahl von Mikrosperrventilen verbraucht.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel weisen der Kolben 5 und der Zylinder 3 einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf. Der Kolben und der Zylinder können jedoch einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei diese durch einen Keil verbunden sind, um diese am Drehen zu hindern. In diesem Fall ist der Kolben mit einem Führungsabschnitt ausgebildet, welcher an einer Fläche davon eingekerbt ist, und der Zylinder ist mit einem Führungskeil an einer Innenwand davon ausgebildet, welcher mit dem Führungsabschnitt des Kolbens ineinandergreift. Daher wird verhindert, daß sich der Kolben in dem Zylinder dreht, während sich dieser gleitend bewegt.
Ferner bewegt sich bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Kolben 5 durch ein Schraubgewinde geradlinig entlang der Antriebswelle 7. Der Kolben kann jedoch auch durch ein Schubkurbelgetriebe unter Verwendung eines Motors bewegt werden. In diesem Fall ist das Mikrosperrventil von einem Hochgeschwindigkeitstyp.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist der Kolben 5 mit dem Verbindungsloch 22 versehen. Zwischen dem Kolben und der Innenwand des Zylinders kann jedoch ein Raum anstatt des Verbindungslochs vorgesehen werden, so daß der Austrittskanal und die Luftkammer durch den Raum miteinander verbunden sind, während der Kolben den Eintrittskanal sperrt.
Um eine geringe Größe des Mikrosperrventils 1 zu erreichen, kann das Mikrosperrventil 1 durch EMMS (elektromechanische Mikrosysteme) hergestellt werden.
Demgemäß schafft, wie oben beschrieben, die vorliegende Erfindung ein Mikrosperrventil, welches einen normal geschlossenen Zustand und einen normal offenen Zustand aufrechterhält, ohne eine große Menge elektrischer Leistung zu verbrauchen, und mit geringer elektrischer Leistung lange Zeit zu betreiben ist. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Mikrosperrventil, welches eine relativ geringe Menge elektrischer Leistung benötigt, um eine Anzahl von Mikrosperrventilen zu betreiben, und das Geräusch infolge einer Betätigung davon vermindert. Daher ist es aufgrund der Tatsache, daß das erfindungsgemäße Mikrosperrventil durch eine relativ geringe elektrische Leistung zu betreiben ist, möglich, das Mikrosperrventil mit einer geringen Größe und geringem Gewicht herzustellen, so daß das Mikrosperrventil nicht nur bei vielen Druckluftbetätigungselementen geringer Größe angewandt wird, sondern auch die Herstellungskosten vermindert werden.
Obgleich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, ist für Fachkundige zu ersehen, daß Änderungen an dem Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können, ohne von Prinzip und Idee der Erfindung abzuweichen, deren Umfang in den Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

Claims

1. Mikrosperrventil, umfassend:
einen Zylinder, in welchem eine Luftkammer ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt des Zylinders mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal, welche durch die Luftkammer miteinander verbunden sind, versehen ist und der andere Abschnitt mit einem Ablaßkanal, welcher mit der Luftkammer verbunden ist, versehen ist;
einen Kolben, welcher sich gleitend in dem Zylinder bewegt, wobei dieser selektiv entweder den Eintrittskanal oder den Ablaßkanal sperrt und mit einem weiblichen Schraubgewinde in der Bewegungsrichtung des Kolbens ausgebildet ist;
eine Antriebswelle mit einem männlichen Schraubgewinde, welches mit dem weiblichen Schraubgewinde ineinandergreift; und
einen Antriebsmotor zum Drehen der Antriebswelle in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.

2. Mikrosperrventil nach Anspruch 1, wobei der Kolben mit einem Verbindungsloch ausgebildet ist, durch welches der Austrittskanal und die Luftkammer miteinander verbunden sind, während der Eintrittskanal durch den Kolben gesperrt wird.

3. Mikrosperrventil nach Anspruch 2, wobei der Eintrittskanal und der Austrittskanal in einer Seite des Zylinders parallel zu der Längsrichtung des Zylinders vorgesehen sind und der Ablaßkanal in Radialrichtung durch die andere Seite des Zylinders gebohrt ist.

4. Mikrosperrventil nach Anspruch 2, wobei der Kolben und der Zylinder einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

5. Mikrosperrventil nach Anspruch 2, wobei der Kolben und der Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei diese durch einen Keil verbunden sind, um eine Drehung davon zu verhindern.

6. Mikrosperrventil nach Anspruch 2, ferner umfassend:
eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, welche einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle läuft, aufweist; und
einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

7. Mikrosperrventil nach Anspruch 3, ferner umfassend:
eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, welche einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle läuft, aufweist; und
einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

8. Mikrosperrventil nach Anspruch 4, ferner umfassend:
eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, welche einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle läuft, aufweist; und
einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

9. Mikrosperrventil nach Anspruch 5, ferner umfassend:
eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, welche einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle läuft, aufweist; und
einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

10. Mikrosperrventil, umfassend:
einen Zylinder, in welchem eine Luftkammer zum Aufnehmen komprimierter Luft darin ausgebildet ist und welcher mit einem Eintrittskanal, einem Austrittskanal und einem Ablaßkanal versehen ist;
einen Kolben, welcher sich gleitend in dem Zylinder bewegt; eine Antriebswelle, welche mit dem Kolben verbunden ist; und
einen Antriebsmotor, um die Antriebswelle vorwärts und rückwärts zu drehen.

11. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei die Luftkammer einen nicht kreisförmigen Querschnitt entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens aufweist und geeignet gestaltet ist, um die Bewegungsstrecke des Kolbens zu verkürzen, um die Ansprechgeschwindigkeit des Mikrosperrventils zu steigern.

12. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei ein Abschnitt des Zylinders mit dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal, welche durch die Luftkammer miteinander verbunden werden, versehen ist und ein anderer Abschnitt davon mit dem Ablaßkanal, welcher mit der Luftkammer verbunden wird, versehen ist, wobei der Eintrittskanal und der Austrittskanal als Einlaß bzw. Auslaß für die komprimierte Luft verwendet werden.

13. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei der Eintrittskanal und der Austrittskanal jeweils ein Ende, welches mit einer Druckluftleitung verbunden ist, und ein anderes Ende, welches mit der Luftkammer verbunden ist, umfassen, um eine Verbindung der jeweiligen Druckluftleitung und der Luftkammer miteinander zu ermöglichen.

14. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei der Austrittskanal selektiv entweder mit dem Eintrittskanal oder dem Ablaßkanal auf der Basis der Position des Kolbens verbunden wird.

15. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei der Ablaßkanal durch die obere Fläche des Zylinders gebohrt ist, um diesen mit der Luftkammer zu verbinden und es zu ermöglichen, daß die komprimierte Luft ausströmt.

16. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei die Mitte des Kolbens mit einem Verbindungsloch zum Einsetzen der Antriebswelle darin versehen ist.

17. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, wobei der Kolben mit einem Verbindungsloch versehen ist, welches eine Verbindung des Austrittskanals und der Luftkammer miteinander ermöglicht, während der Eintrittskanal durch den Kolben gesperrt wird.

18. Mikrosperrventil nach Anspruch 10, ferner umfassend:
einen Steuerabschnitt zum Steuern des Antriebsmotors während einer Betätigung des Kolbens und zum Steuern der Zeit, während welcher sich der Kolben in dem Zylinder bewegt, auf der Basis einer Anzahl von Drehungen des Antriebsmotors und der Bewegungsstrecke des Kolbens.

19. Mikrosperrventil nach Anspruch 17, wobei sich der Kolben zwischen einem normal geschlossenen Zustand und einem normal offenen Zustand des Mikrosperrventils bewegt.

20. Mikrosperrventil nach Anspruch 19, wobei in dem normal geschlossenen Zustand der Eintrittskanal durch den Kolben gesperrt wird und der Austrittskanal durch das Verbindungsloch mit dem Ablaßkanal verbunden ist, um zu ermöglichen, daß die komprimierte Luft von dem Austrittskanal zu dem Ablaß kanal strömt.

21. Mikrosperrventil nach Anspruch 20, wobei in dem normal geöffneten Zustand der Eintrittskanal durch die Luftkammer mit dem Austrittskanal verbunden ist, um zu ermöglichen, daß die komprimierte Luft von dem Eintrittskanal zu dem Austrittskanal strömt.

22. Mikrosperrventil nach Anspruch 21, ferner umfassend:
eine Trennwand, welche zwischen der Luftkammer und dem Ablaßkanal vorgesehen ist, welche einen Luftdurchlaß, durch welchen die Antriebswelle läuft, aufweist; und
einen Rundring, welcher mit dem Kolben verbunden ist und den Luftdurchlaß abschließt.

23. Mikrosperrventil nach Anspruch 22, wobei der Antriebsmotor die Antriebswelle in dem normal geschlossenen Zustand vorwärts antreibt, so daß sich der Kolben linear entlang der Antriebswelle zu der Trennwand hin bewegt, bis der Rundring des Kolbens die Trennwand berührt, wodurch der normal geöffnete Zustand erreicht wird.

24. Mikrosperrventil nach Anspruch 22, wobei der Antriebsmotor die Antriebswelle in dem normal geöffneten Zustand rückwärts antreibt, so daß sich der Kolben linear entlang der Antriebswelle zu dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal hin bewegt, bis der Kolben den Eintrittskanal und den Austrittskanal berührt, wodurch der normal geschlossene Zustand erreicht wird.

25. Mikrosperrventil nach Anspruch 1, wobei sich der Kolben durch ein Schubkurbelgetriebe geradlinig entlang der Antriebswelle bewegt, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens zu steigern.