JPH0422083Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来公知の入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器は、例えば第２図に
示すように、入力信号をコントロールするコント
ローラ１と、該コントローラ１から出力される信
号電流によつて駆動するトルクモータ２と、トル
クモータ２の駆動によつて揺動するフラツパ３及
び該フラツパ３に対向して開口するノズル４より
なるノズルフラツパ機構５と、ノズル４の出力空
気圧によつて動作するコントロールバルブ６の位
置をフラツパ３にフイードバツクするフイードバ
ツク機構７とを備え、該フイードバツク機構７
は、コントロールバルブ６と一体的に動作するバ
ルブレバー１０により回動するフイードバツクレ
バー１１、軸１２、伝達アーム１３、及びレバー
１４を有し、レバー１４と上記フラツパ３はフイ
ードバツクスプリング１５で連結されている。

上記空気圧機器は、ノズルフラツパ機構５が平
衡状態にあるときに、トルクモータ２にコントロ
ーラ１から信号電流が入力すると、トルクモータ
２に電流と磁界との方向に互いに直角な力が生
じ、これによつてフラツパ３が支点３ａを中心に
揺動してノズル４を開放するので、低下したノズ
ルの背圧がパイロツト弁８で増幅されてコントロ
ールバルブ６を駆動し、これと一体に駆動するバ
ルブレバー１０がフイードバツクレバー１１、軸
１２及び伝達アーム１３を図において時計方向に
回動させる。伝達アーム１３の時計方向への回動
により、レバー１４が反時計方向に回動し、フイ
ードバツクスプリング１５がフラツパ３に作用す
る力と、入力電気信号がトルクモータ２を介して
フラツパ３に作用する力とが等しくなると、新た
な平衡状態になつてノズルフラツパ機構５が安定
する。

しかしながら、上記公知の空気圧機器は、入力
電気信号を、コイル、ヨーク、アーマチユア、マ
グネツト等で構成されるトルクモータによつて空
気圧に変換するために、電空変換部の容積や重量
が大きいので、電空変換部を小形で軽量にするこ
とが困難である。また、ヨークやアーマチユアに
は、通常ニツケル含有率の高いパーマロイ等の素
材を使用するので、製品コストに占めるトルクモ
ータの割合が大きくなつて、電空変換部を安価に
することが難しいという問題もある。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、入力電気信号に比例する出力空気圧
により動作する空気圧機器における電空変換部
を、小形、軽量でかつ安価にすることを、解決し
ようとする問題点とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器において、上記空気
圧機器は、入力電気信号を該入力電気信号に比例
する信号空気圧に変換して出力する電空変換部
と、該電空変換部からの信号空気圧によつて動作
する空気圧動作部を備え、上記電空変換部を、上
記入力電気信号と、上記信号空気圧を電気信号に
変換する圧電センサからフイードバツクされるフ
イードバツク電気信号との大小を比較し、これら
の電気信号の大小によつて制御電圧を出力するコ
ントローラと、圧力空気源に連通する供給オリフ
イス、上記空気圧動作部に信号空気圧を出力する
ポート、及び上記コントローラからの制御電圧に
より歪曲して上記供給オリフイスを開閉する圧電
素子を有する第１の開閉弁と、外部に連通する排
気オリフイス、上記信号空気圧が入力するポー
ト、及び上記コントローラからの制御電圧により
歪曲して上記排気オリフイスを開閉する圧電素子
を有する第２の開閉弁とで構成したことによつ
て、上記問題点を解決したものである。

［作用］ 入力電気信号がコントローラに入力されると、
コントローラにおいて、入力電気信号と圧力セン
サからの信号空気圧が変換されたフイードバツク
電気信号との大小が比較され、入力電気信号がフ
イードバツク電気信号より大きい場合には、コン
トローラが、第１の開閉弁の電歪素子が供給オリ
フイスを開放する方向に、第２の開閉弁の電歪素
子が排気オリフイスを閉鎖する方向にそれぞれ歪
曲させる制御電圧を印加して、信号空気圧が上昇
する。これによつて、入力電気信号がフイードバ
ツク電気信号より小さくなると、コントローラ
が、第１及び第２の開閉弁の電歪素子に上記と逆
極性の制御電圧を印加するか或いは上記制御電圧
の印加を解除し、供給オリフイスを閉鎖して排気
オリフイスを開放するので、信号空気圧が低下す
る。

したがつて、電空変換部から入力電気信号に比
例した信号空気圧が出力され、空気圧動作部はこ
の信号空気圧によつて動作する。

この場合、入力電気信号が一定で入力電気信号
とフイードバツク電気信号とが等しいときは、空
気圧動作部における空気消費がないために、供給
及び排気オリフイスを共に閉鎖して無駄な空気消
費をなくすことができる。

上記電空変換部は、大きさ及び重量が大きく、
かつ高価な素材を必要とするトルクモータを使用
しないので、電空変換部を小型、軽量でかつ安価
なものとすることができばかりでなく、電気信号
の大小の比較のみで動作するので、コントローラ
の回路が簡単である。

［実施例］ 第１図は空気圧動作部を空気式ポジシヨナとし
た本考案の第１実施例を示し、この空気圧機器
は、電空変換部２１と空気式ポジシヨナ２２で構
成されている。

上記電空変換部２１は、信号電流が入力される
コントローラ２４、電歪素子を利用した第１，第
２の開閉弁２５，２６、これらの開閉弁２５，２
６と空気式ポジシヨナ２２とを連通する信号空気
管路２７、及び該信号空気管路２７のアナログ的
な信号空気圧をフイードバツク電気信号に変換し
てコントローラ２４フイードバツクする圧力セン
サ２８を備え、上記コントローラ２４は、入力電
気信号と上記フイードバツク電気信号との大小を
比較して、開閉弁２５，２６の電歪素子に制御電
圧を印加する。

開閉弁２５，２６における共通の弁本体は弁室
２９ａ，２９ｂを備え、弁室２９ａは圧力空気源
に連通する供給オリフイス３０と信号空気管路２
７に連通するポート３１を有し、コントローラ２
４から印加される制御電圧によつて歪曲する電歪
素子３２の自由端には、供給オリフイス３０を開
閉する弁部材３３が取付けられている。また、弁
室２９ｂは外部に連通する排気オリフイス３５と
信号空気管路２７に連通するポート３６を有し、
コントローラ２４から印加される制御電圧によつ
て歪曲する電歪素子３７の自由端には、排気オリ
フイス３５を開閉する弁部材３８が取付けられて
いる。

上記電歪素子３２，３７は、電圧の印加極性に
よつて互いに伸縮する板状の圧電セラミツクを張
合わせて構成されるバイモルフ型、積層型等の電
歪素子で、所定の極性の電圧が印加されると一方
向に歪曲し、これと逆極性の電圧を印加しまたは
上記電圧の印加を解除すると、反対方向に歪曲
し、または元の状態に復帰する。

一方、空気式ポジシヨナ２２は、上記信号空気
管路２７から入力される信号空気圧によつて変位
する入圧ダイヤフラム４１、該ダイヤフラム４１
の変位によつて揺動するフラツパ４２と該フラツ
パ４２に対向して開口するノズル４３よりなるノ
ズルフラツパ機構４４、上記ノズル４３の背圧の
昇降によつて変位する背圧ダイヤフラム４５、該
背圧ダイヤフラム４５と一体に変位する弁棒４
６、弁棒４６の変位と復帰ばね４７の付勢力の大
小によつて圧力空気の供給ポートＰと出力ポート
Ａの連通路を通断する弁体４８、出力ポートＡと
ダイヤフラムバルブ４９とを連通させる空気管路
５０、及び該ダイヤフラムバルブ４９の駆動を入
圧ダイヤフラム４１にフイードバツクするフイー
ドバツク機構５１を有し、該フイードバツク機構
５１は、上記ダイヤフラムバルブ４９と一体的に
駆動するバルブレバー５４により回動するフイー
ドバツクレバー５５、軸５６、伝達アーム５７及
びレバー５８を備え、該レバー５８と上記入圧ダ
イヤフラム４１との間にフイードバツクスプリン
グ５９を設けたものとして構成されている。

次に、上記第１実施例の動作を説明する。

コントローラ２４に信号電流が入力されると、
コントローラ２４が、該入力電気信号と圧力セン
サ２８からフイードバツクされる信号空気圧を変
換したフイードバツク電気信号との大小を比較
し、フイードバツク電気信号が入力電気信号より
も小さい場合には、コントローラ２４が、電歪素
子３２に供給オリフイス３０を開放する方向に、
電歪素子３７に排気オリフイス３５を閉鎖する方
向に歪曲する極性の制御電圧をそれぞれ印加する
ので、圧力空気源からの圧力空気がポート３１か
ら信号空気管路２７に供給されて信号空気圧がア
ナログ的に上昇する。これによつてフイードバツ
ク電気信号が入力電気信号よりも大きくなると、
コントローラ２４が、電歪素子３２，３７に上記
と逆極性の制御電圧を印加するか或いは上記電圧
の印加を解除して、電歪素子３２を供給オリフイ
ス３０を閉鎖する方向に、電歪素子３７を排気オ
リフイス３５を開放する方向に復帰させるので、
信号空気圧がアナログ的に低下する。

この場合、入力信号が一定で入力電気信号とフ
イードバツク電気信号とが等しいときは、空気圧
動作部における空気消費がないために、供給及び
排気オリフイスを共に閉鎖して無駄な空気消費を
なくすことができる。

また、コントローラ２４を、入力電気信号とフ
イードバツク電気信号との差が予め定めた値にな
つたときに電歪素子３２，３７に制御電圧を印加
するものに調整すると、オリフイス３０，３５の
開閉を一部分だけオーバーラツプ（オリフイスが
共に閉鎖する状態をいう。）させたり、アンダー
ラツプ（オリフイスが共に開放する状態をいう。）
させたり、或いはラツプなしにすることができ、
これによつて空気式ポジヨシヨナ２２の制御性を
変えることができる。

上記電空変換部２１は、大きさや重量が大きい
トルクモータを省略できるので、電空変換部を小
形で軽量なものにすることができ、また、コント
ローラ２４は電気信号の大小を比較するのみなの
で、回路構成を簡単で安価なものにすることがで
きる。

上記空気式ポジシヨナ２２は、入圧ダイヤフラ
ム４１及びノズルフラツパ機構４４が平衡状態に
あるときのに、入力電気信号によつて信号空気管
路２７の信号空気圧が上昇すると、入圧ダイヤフ
ラム４１が図において左方に変位してフラツパ４
２が揺動し、ノズル４３が開放してその背圧が低
下するので、圧力空気源に連通している背圧ダイ
ヤフラム４５及び弁棒４６が図において右動し、
弁体４８が供給ポートＰと出力ポートＡを連通さ
せる。

したがつて、圧力空気が空気管路５０を通つて
ダイヤフラムバルブ４９に供給されて該バルブ４
９が駆動し、バルブ４９の駆動はフイードバツク
機構５１によつて入圧ダイヤフラム４１にフイー
ドバツクされる。このようにして、フイードバツ
クスプリング５９が入圧ダイヤフラム４１に作用
する力と、信号空気圧が入圧ダイヤフラム４１に
作用する力とが等しくなると、新たな平衡状態に
なつて入圧ダイヤフラム４１及びノズルフラツパ
機構４４が安定する。

なお、図示を省略しているが、電空変換部２１
を小形で軽量なものにできるので、空気式ポジシ
ヨナ２２と一体化することができる。

［考案の効果］ 本考案の空気圧機器は、入力電気信号を該入力
信号に比例する信号空気圧に変換して出力する電
空変換部を、入力電気信号と、信号空気圧を電気
信号に変換する圧電センサからフイードバツクさ
れるフイードバツク電気信号との大小を比較し、
これらの電気信号の大小によつて制御電圧を出力
するコントローラと、該コントローラからの制御
電圧により歪曲して供給オリフイスとポート及び
排気オリフイスとポートの連通を通断する２個の
開閉弁とで構成したことにより、大きさや重量が
大きく、しかも高価な素材を必要とするトルクモ
ータを省略できるので、電空変換部を小形、軽量
でかつ安価にすることができ、しかもコントロー
ラの回路が比較的簡単である。

また、上記電空変換部におけるコントローラ
を、入力電気信号とフイードバツク電気信号との
差が所定の値になつたときに電歪素子に制御電圧
を印加するものとして、供給及び排気オリフイス
の開閉をラツプさせたり或はラツプなしとする
と、空気圧動作部の制御性を変えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図は従
来公知の空気圧機器の概略構成図である。 ２１……電空変換部、２４……コントローラ、
２５，２６……開閉弁、２８……圧電センサ、３
０……供給オリフイス、３１，３６……ポート、
３２，３７……電歪素子、３５……排気オリフイ
ス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力電気信号に比例する出力空気圧によつて動
   作する空気圧機器において、 上記空気圧機器は、入力電気信号を該入力電気
   信号に比例する信号空気圧に変換して出力する電
   空変換部と、該電空変換部からの信号空気圧によ
   つて動作する空気圧動作部を備え、 上記電空変換部を、 上記入力電気信号と、上記信号空気圧を電気信
   号に変換する圧電センサからフイードバツクされ
   るフイードバツク電気信号との大小を比較し、こ
   れらの電気信号の大小によつて制御電圧を出力す
   るコントローラと、 圧力空気源に連通する供給オリフイス、上記空
   気圧動作部に信号空気圧を出力するポート、及び
   上記コントローラからの制御電圧により歪曲して
   上記供給オリフイスを開閉する圧電素子を有する
   第１の開閉弁と、 外部に連通する排気オリフイス、上記信号空気
   圧が入力するポート、及び上記コントローラから
   の制御電圧により歪曲して上記排気オリフイスを
   開閉する圧電素子を有する第２の開閉弁、 とで構成したことを特徴とする空気圧機器。