JPH0440002Y2 - - 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して空気圧動作
部を変位させる電空ポジシヨナに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来公知の電空ポジシヨナは、例えば第３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。

上記電空ポジシヨナは、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、上記公知の電空ポジシヨナは、
入力電気信号に比例する空気圧を出力させる電空
変換部に、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を使用するた
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、電空ポジシヨナにおける電空変換部
を、小形、軽量でかつ安価にするとともに、空気
圧動作部を極めて高精度に制御することを、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、入力電気信号を該入力電気信号に比
例する空気圧に変換して出力する電空変換部と、
上記空気圧によつて空気圧動作部を駆動するとと
もに、フイードバツク機構によつて上記空気圧動
作部を入力電気信号に比例して変位させる電空ポ
ジシヨナにおいて、上記電空変換部を、入力電気
信号と、フイードバツク機構からフイードバツク
される信号との大小を比較し、これらの信号の大
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、外部に連
通する排気オリフイス、上記空気圧動作部にアナ
ログ的な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２つ
のオリフイスを開閉する電歪素子を有する方向切
換弁とで構成し、上記フイードバツク機構を、上
記空気圧動作部の変位を、それに比例する電気信
号に変換して出力するものとして構成したことに
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、入力電気信号と空気圧動
作部におけるフイードバツク機構からのフイード
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、圧電素子に供給オリフイス
を開放して排気オリフイスを閉鎖する方向に歪曲
する制御電圧を印加し、電空変換部から空気圧動
作部に出力する空気圧が上昇して空気圧動作部が
駆動する。

この空気圧動作部の駆動は、フイードバツク機
構によつてその変位に比例する電気信号に変換さ
れてコントローラにフイードバツクされ、フイー
ドバツク電気信号が入力電気信号により大きくな
ると、コントローラが、圧電素子に上記と逆極性
の制御電圧を印加するか、或いは上記電圧の印加
を解除するので、電歪素子が供給オリフイスを閉
鎖するとともに排気オリフイスを開放して空気圧
が降下する。これによつて空気圧動作部が上記と
反対方向に変位すると、コントローラにフイード
バツクされるフイードバツク電気信号が入力電気
信号よりも小さくなり、入力電気信号が入力され
ている間はこの動作を繰返す。

したがつて、空気圧動作部は、方向切換弁から
出力される。入圧電気信号にほぼ比例したアナロ
グ的な空気圧によつて制御される。

上記方向切換弁は、入力電気信号とフイードバ
ツク電気信号との間に僅かな差があつてもその差
に応じて高頻度で動作を反復し、また、該方向切
換弁からの空気圧により駆動する空気圧動作部の
変位が、フイードバツク機構によつて、それに比
例するフイードバツク電気信号に変換されてコン
トローラに直接フイードバツクされるので、空気
圧動作部の変位をメカニカルな機構によつてノズ
ルフラツパ機構にフイードバツクする公知の電空
ポジシヨナに比べて、極めて高精度に空気圧動作
部を制御することができる。

さらに、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、電空変換部を小形、軽量でかつ安価なものと
することができ、しかも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ダイヤフラム形のコン
トロールバルブとした本考案の第１実施例を示
し、この電空ポジシヨナは、電空変換部２１とコ
ントロールバルブ２２を備えている。しかしなが
ら、本考案の空気圧動作部は、ダイヤフラム形の
コントロールバルブに限定されるものではなく、
ダイヤフラム形以外のコントロールバルブや、空
気圧シリンダ等の空気圧アクチユエータとするこ
ともできる。

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方向切換
弁２５、該方向切換弁２５から出力される空気圧
をコントロールバルブ２２に入力する空気管路２
６、及びコントロールバルブ２２の変位をそれに
比例する電気信号に変換してコントローラ２４に
フイードバツクするフイードバツク機構２７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、
方向切換弁２５の電歪素子に制御電圧を印加す
る。

方向切換弁２５における弁本体２９は、圧力空
気源に連通する供給オリフイス３０、外部に連通
する排気オリフイス３１及び空気管路２６に連通
する出力ポート３２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
３３の自由端には、オリフイス３０，３１を開閉
する弁部材３４，３４が取付けられている。上記
電歪素子３３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
されるバイミルフ型、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。

上記コントロールバルブ２２におけるフイード
バツク機構２７は、コントロールバルブ２２と一
体的に駆動するバルブレバー３６により回動する
フイードバツクレバー３７、支軸３８及びフイー
ドバツクカム３９、並びにフイードバツクカム３
９の押圧によつてたわむカンチレバー４０、カン
チレバー４０に取付けられ、カンチレバー４０の
変位をそれに比例する電気信号に変換して出力す
る変位センサ４１、及び該変位センサ４１から出
力されるフイードバツク電気信号をコントローラ
２４にフイードバツクするフイードバツク回路４
２を備え、上記フイードバツクカム３９は、図に
おける時計方向の回動によつて支軸からの距離が
大きくなるカム面を有している。したがつて、バ
ルブレバー３６が図において下動すると、フイー
ドバツクレバー３７、支軸３８及びフイードバツ
クカム３９が図において時計方向に回動し、カン
チレバー先端のロール４３がカム３９で押圧され
てカンチレバー４０が変位し、該カンチレバー４
０上の変位センサ４１がこの変位をそれに比例す
るフイードバツク電気信号に変換してコントロー
ラ２４にフイードバツクする。

第１図中の符号４５は、空気管路２６に設けた
絞りで、方向切換弁２５の動作による圧力変動を
減少させて信号空気圧をアナログ的にするもので
ある。

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、該入力電気信号とフイード
バツク機構２７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、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３３に供給オ
リフイス３０を開放して排気オリフイス３１を閉
鎖する方向に歪曲する極性の制御電圧を印加する
ので、圧力空気源からの圧力空気が出力ポート３
２、空気管路２６を通つてコントロールバルブ２
２に供給されてコントロールバルブ２２が駆動す
る。コントロールバルブ２２の駆動により、これ
と一体のバルブレバー３６が下動してフイードバ
ツクレバー３７、支軸３８及びフイードバツクカ
ム３９を時計方向に回動させると、カンチレバー
４０の先端部が下方にたわみ、変位センサ４１が
このたわみをそれに比例する電気信号に変換して
コントローラ２４にフイードバツクする。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３３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３３を
供給オリフイス３０を閉鎖して排気オリフイス３
１を開放する方向に復帰させ、空気管路２６の空
気圧の低下によつて、コントロールバルブ２２、
バルブレバー３６、フイードバツクレバー３７、
支軸３８及びフイードバツクカム３９が上記と逆
方向に動くので、カンチレバー４０の先端が上方
に変位して変位センサ４１からコントローラ２４
にフイードバツクされるフイードバツク電気信号
が入力電気信号よりも小さくなり、入力電気信号
がコントローラ２４に入力されている間は、上述
の動作を繰返えしている。

この場合、オリフイス３０，３１を開閉する周
波数は、オリフイス径、出力容量によつて必然的
に決まる高頻度で開閉動作が行われることによ
り、信号空気圧の変動を実用上影響のない状態に
できることが実験によつて確認されており、開閉
動作が高頻度で行われることによつて、出力ポー
ト３２から入力電気信号に比例するアナログ的な
空気圧が出力される。

上記第１実施例は、入力電気信号とフイードバ
ツク電気信号の間に僅かの差があつても、コント
ローラ２４が方向切換弁２５の電歪素子３３に制
御電圧を印加して開閉動作を高頻度で繰返すの
で、感度が非常に良く、しかも、高感度の空気圧
によつて駆動されるコントロールバルブ２２の変
位を、フイードバツク機構２７がそれに比例する
電気信号に変換してコントローラ２４に直接フイ
ードバツクするので、コントロールバルブ２２を
極めて高精度に制御することができる。また、方
向切換弁２５は開閉動作を行うのみなので、コン
トローラ２４の回路構成が簡単で安価なものにす
ることができる。

さらに、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２１を小形で軽量な
ものにすることができる。

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することができるので、コ
ントロールバルブ２２等の空気圧動作部と一体化
することができ、また、空気管路２６中にブース
タリレーを設けることもできる。

第２図は、本考案の第２実施例を示し、第２実
施例における方向切換弁は、第１の開閉弁５１と
第２の開閉弁５２で構成されている。

上記第１の開閉弁５１は、圧力空気源に連通す
る供給オリフイス３０、空気管路２６に連通する
ポート５４、及びコントローラ２４からの制御電
圧により歪曲して供給オリフイス３０を開閉する
電歪素子５５を備え、第２の開閉弁５２は、外部
に連通する排気オリフイス３１、空気管路２６に
連通するポート５６、及びコントローラ２４から
の制御電圧により歪曲して排気オリフイス３１を
開閉する電歪素子５７を備えている。

第２実施例における空気圧動作部の構成は第１
実施例と同じであり、作用も実質的に第１実施例
と同じであるから、図中同一の符号を付して詳細
な説明は省略する。

第２実施例は、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５５，５
７に制御電圧を印加するものとして、供給オリフ
イス３０及び排気オリフイス３１の開閉をラツプ
させることにより、空気圧動作部の制御性を変え
ることができる。

［考案の効果］ 本考案の電空ポジシヨナは、入力電気信号を該
入力信号に比例する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、フイードバツク機
構からの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出力ポートを供給または
排気オリフイスのいずれかに切換えて連通させる
電歪素子とを有する方向切換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、軽量でかつ安価なものにする
ことができる。

また、空気圧動作部の変位を、それに比例する
フイードバツク電気信号に変換して出力するフイ
ードバツク機構によつて、直接コントローラにフ
イードバツクするので、電空変換部を入力電気信
号とフイードバツク電気信号との間の差に応じて
動作する方向切換弁で構成したことと相まつて、
空気圧動作部を極めて高い精度に制御することが
でき、しかもコントローラの回路が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の概略構成図、第
２図は同上第２実施例の概略構成図、第３図は従
来公知の電空ポジシヨナの概略構成図である。 ２１……電空変換部、２４……コントローラ、
２５……方向切換弁、２７……フイードバツク機
構、３０……供給オリフイス、３１……排気オリ
フイス、３２，５４，５６……ポート、３３，５
５，５７……電歪素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力電気信号を該入力電気信号にほぼ比例する
   空気圧に変換して出力する電空変換部と、上記空
   気圧によつて空気圧動作部を駆動するとともに、
   フイードバツク機構によつて上記空気圧動作部を
   入力電気信号に比例して変位させる電空ポジシヨ
   ナにおいて、 上記電空変換部を、入力電気信号と、フイード
   バツク機構からフイードバツクされる信号との大
   小を比較し、これらの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、外部に連通する排気オリフ
   イス、上記空気圧動作部にアナログ的な空気圧を
   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２つのオリフイスを開
   閉する電歪素子を有する方向切換弁とで構成し、 上記フイードバツク機構を、上記空気圧動作部
   の変位を、それに比例する電気信号に変換して出
   力するものとして構成した、 ことを特徴とする電空ポジシヨナ。