JPH04264Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電気信号を空気信号に変換する電−
空変換器に関する。

従来より電−空変換器としては第１図、第２図
に示す如きコイルを用いた原理のものが実施され
ている。第１図の電−空変換器はコイル１に入力
電流を流すことにより永久磁石２との間に吸引力
（反撥力）を生じさせ、フラツパ３とノズル４の
ギヤツプを変化させている。供給（空気）圧５は
絞り６を経てノズル４から出流するが、出流の際
にフラツパ３とノズル４のギヤツプにより背圧が
じ、この背圧に応じた出力（空気）圧７を導出す
る。そしてこの背圧による力とコイルと永久磁石
による吸引力との両者をバランスさせて入力信号
に応じた出力圧を得るようにしている。第２図の
電−空変換器も基本原理は第１図に示すものと同
じであるが、パイロツト弁９を設けてノズル４よ
りの背圧を増幅して出力圧７を取出すとともにベ
ローズ１０に加え、フラツパ３を押している点で
構造的に相違する。

しかし、上記従来の電−空変換器はいずれもコ
イルを使用しており、このコイルの吸引力が比較
的弱いために、たとえばノズル４と支点８の距離
に対しコイル１と支点８の距離を大きくとらねば
ならず構造的に大きくなるという欠点を有してい
る。またコイル、永久磁石、フラツパ用レバー、
ベローズ等を要するところから部品点数が多くな
り、この面からも複雑大形化するという欠点を有
している。さらにまた多くの特性的にリニアでな
い機構部を有しているので性能的にも高度なもの
を望めなかつた。

上記に鑑み、この考案の目的は従来装置の欠点
を解消し、高性能で小形、安価な電−空変器を提
供するにある。

以上の目的を達成するためにこの考案の電−空
変換器は中央部をくり抜いた金属薄板の表裏に圧
電素子をはり付けてなり一端が固定され、かつ金
属薄板と圧電素子間に入力電圧が印加されること
により他端が変位する電圧−変位変換素子をフラ
ツパとして使用することを特徴としている。

以下、図面に示す実施例によりこの考案を詳細
に説明する。

第３図はこの考案の一実施例を示す電−空変換
器の接続図である。図において１１はフラツパと
して使用される電圧−変位変換素子である。電圧
−変位変換素子１１は第４図に示すように、中央
部１２ａをくり抜いた金属薄板１２の表裏にセラ
ミツク圧電素子板１３，１４がはりつけられて構
成されており、金属薄板１２の端部１２ｂ，１２
ｃは露出している。金属薄板１２の一方の先端１
２ｂは固着されており他端１２ｃはノズル１５に
対面している。電圧−変位変換素子１１の圧電素
子板１３，１４には、入力信号電圧Eiが増幅器１
６で増幅され印加されるように増幅器１６に共通
的に接続されている。圧電素子板１３，１４は電
気的に並列に接続されており、金属薄板１２を経
てアース接続されている。一方供給圧１７は絞り
１８を経てノズル１５に加えられ、ノズル１５よ
りの背圧はパイロツト弁１９で10倍程度に増幅さ
れるように構成されている。そしてパイロツト弁
１９より出力圧２０が導出されるとともに、その
出力圧は圧力センサ２１に加えられるように接続
されている。圧力センサ２１では加えられた圧力
に応じた電圧に変換し、抵抗Ｒを通じて出力圧に
応じた電圧を帰還するように構成している。

今、第３図において入力端子２２ａ，２２ｂに
入力電圧Eiを加えると、この入力電圧Eiが増幅器
１６で増幅されて圧電素子板１３，１４に加えら
れ金属薄板１２と圧電素子板１３，１４間には増
幅器１６で増幅された電圧が印加される。ところ
で、第５図に示すように、圧電素子板１３，１４
は各々の板内で、厚味方向に下方から上方にかけ
て矢印の、つまり同一方向に分極した、圧電素子
を使用している。そのため、圧電素子板１３と、
圧電素子板１４は、分極方向に対し、互いに正負
逆の極性の電圧が印加されることになる。したが
つて、上記増幅器１６よりの増幅された電圧が印
加されると、印加電圧に応じて圧電素子板１３は
伸張するように歪が生じ、圧電素子板１４は収縮
するように歪が生じ、結果として、電圧−変位変
換素子１１は△ｄなる変位を受けることになる。
電圧変化によるこの変位により、金属薄板１２の
先端１２ｃがノズル１５の口をふさぎ、ノズル背
圧が増加する。この背圧がパイロツト弁１９によ
りさらに増幅され出力圧が増大する。又出力圧は
圧力センサ２１で電気信号に変換され抵抗Ｒを通
じて入力信号回路に加えられ入力電圧Eiと比較さ
れ、圧力センサ２１よりの信号と入力信号電圧Ei
の偏差が増幅器１６に加えられ、増幅器１６で増
幅されて再たゝび電圧−変位変換素子１１に印加
される。入力信号電圧Eiが圧力センサ２１よりの
信号よりも大なる間は、変位△ｄは大きくなるよ
うに助長され出力圧も増加する。入力信号電圧Ei
と圧力センサ２１よりの電圧が等しくなると、出
力圧の訂正動作は終了し、入力信号電圧Eiに対応
した出力圧２０を得ることができる。

なお上記実施例において金属薄板１２を中くり
抜きにしているのは金属薄板のバネ定数を可能な
限り小さくし、圧電定数を大きくとるためであ
る。

また金属薄板は極力膨張係数の小さいものを使
い温度による影響を少なくすることが望ましい。

さらにまた電圧−変位変換素子の幅を広くする
ことによりノズルからの噴出空気によるフラツパ
の反力の影響を小さくすることができる。

以上のようにこの考案の電−空変換器によれ
ば、中央部をくり抜いた金属薄板の表裏に圧電素
子をはり付けてなり、一端が固定されて、かつ金
属薄板と圧電素子に印加された電圧に応じて他端
が変位する電圧−変位素子をフラツパとして用い
るものであるから、従来装置のようにコイルを使
用する必要がなく、したがつて長いレバーを使用
する必要がないので変換器を非常に小形化でき
る。

また出力圧を圧力センサで電気信号に変換する
回路、その電気信号を入力側に帰還する回路、入
力信号電圧を増幅して電圧−変位変換素子に印加
する回路はいずれも電子回路で構成し得るから、
この面からも回路のIC化等小形化が可能であり、
電子回路化によるリニア特性の確保により、また
機械的部分が少なくなることによる温度の影響に
よる誤差の減少により、従来のものに比し電−空
変換特性が大幅に改善されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の電−空変換器を示す概
略図、第３図はこの考案の一実施例を示す電−空
変換器を示す接続図、第４図は第３図実施例に使
用される電圧−変位変換素子を示す図であつて第
４図Ａは平面図、第４図Ｂは同横断面図、第５図
は電圧−変位変換素子に電圧を印加した場合の状
態を示す図である。 １１……電圧−変位変換素子、１２……金属薄
板、１３，１４……圧電素子板、１５……ノズ
ル、１６……増幅器、１７……供給圧、１８……
絞り、１９……パイロツト弁、２０……出力圧、
２１……圧力センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電気的入力信号源と、中央部をくり抜いた金属
   薄板の表裏に圧電素子をはり付けてなり、一端が
   固定され、かつ前記電気的入力信号源よりの電圧
   が金属薄板と圧電素子に印加され印加電圧に応じ
   て他端が変位する電圧−変位変換素子と、この電
   圧−変位変換素子をフラツパとして用いるノズ
   ル、供給圧及びノズル・フラツパ間の背圧に応じ
   た出力圧を含む空気圧系と、この空気圧系の出力
   圧を電気信号に変換して前記電気的入力信号源に
   帰還する回路とよりなる電−空変換器。