JPS5843604B2 - 電流−空気圧変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流信号を空気圧信号に変換する電流−空気
圧変換器に関するものである。

一般に、力平衡式の電流−空気圧変換器において、帰還
素子としてベローが用いられている。

しかし、このような目的に使用するベローの有効面積に
は実用上、下限界がある。

すなわち、有効面積の小さいベローを得ようとするとベ
ローのバネ定数が大きくなってくるので所望の特性を得
るためにはベローの有効面積をあまり小さくすることは
できない。

したがって、ベローの発生する帰還力とつり合わせるた
めには入力電気信号を力に変換するフォースモータも比
較的大きなものを用いなければならず、装置の小形化は
困難であった。

また、装置全体のバネ定数を小さくすると外部振動等が
リンク系などに加わって、振動特性が低下することにな
る。

本発明はこのような問題点を解決するために、次のよう
な電流−空気圧変換器を構成したものである。

入力電流が与えられてそれに対応した力を発生するフォ
ースモータ、両側辺の開放端が被固定体に固定され中辺
の途中部が前記フォースモークに連結され端辺がスパン
調整機構を介して被固定体に固定されたほぼ８字形のレ
バー、この８字レバーの中辺の途中部に対向するように
配置されたノズル、このノズルの背圧を取出す端子、一
端が前記８字レバーの開放端）こ連結され他端が被固定
体に支持されてこのレバーとほぼ直角な方向に配置され
た帰還レバー、該帰還レバーに対向するように前記被固
定体に固定された取付板、該取付板と前記帰還レバーと
の間に配置され前記ノズルの背圧に対応した出力が与え
られてそれに対応した帰還力を発生する帰還ベロー、こ
の帰還ベローの内部に同心的に配置され可動端を帰還ベ
ローと一体に前記帰還レバーに連結した制動ベローと該
制動ベローより軟い材料で作られておりこの制動ベロー
と固定の取付板を介して背中合せにとりつけられ可動端
を制動ベローの可動端に結合軸で結合されると共に封入
された制動用液体を絞りを介して連通された補償ベロー
とからなる制動機構とを具備した電流−空気圧変換器。

この結果、全体装置が小形で振動特性の優れた装量を実
現したもので、以下図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図であって、
１０は被固定体、２０はフォースモーク、３０はほぼＥ
字形のレバー ４０はスパン調整機構、５０は零調整機
構、６０はノズル、７０は背圧端子、８０は帰還信号入
力端子、９０はベローズである。

被固定体１０は筐体等よりなるものである。

フォースモーク２０は、被固定体１０に固定された有底
円筒状のヨーク２１．このヨーク２１の内部に配置され
た永久磁石２２およびヨーク２１の開口面に配置された
コイル２３とで構成されたものであって、コイル２３に
与えられる被変換入力電流■に対応した力を発生する。

レバー３０は、第２図に示すように、両側辺３１，３２
．申送３３および端辺３４の４辺よりなり、はぼＥ字形
に形成されたものである。

このレバー３０の各辺３１゜３２．３３には、それぞれ
３１ ａ、３２ａ、３３ａ。

３３ｂおよび３３ｃのような薄いフレクシャ部が形成さ
れている。

このレバー３０は、機械加工やプレス加工による一体成
形の外、薄いフレクシャ材と厚い剛性体とを貼合せるこ
とによっても構成できる。

申送３３には、フレクシャ部により２組の途中部３３Ａ
、３３Ｂが形成されている。

そして、この第１の途中部３３Ａには連結枠３５が取付
ネジ３６により固定されている。

このようなレバー３０の両側辺３１．３２の開放端３１
Ａ。

３２Ａは被固定体１０に固着され、申送３３の第１の途
中部３３Ａは連結枠３５を介してフォースモータ２０に
連結され、端辺３４はスパン調整機構４０を介して被固
定体１０に係止され、連結枠３５の途中部は零調整機構
５０を介して被固定体１０に固着されている。

スパン調整機構４０は、調整ネジ４１およびレバー３０
の端辺３４の浮上りを防止する引張りバネ４２で構成さ
れたものであって、レバー３０の端辺３４の高さを調整
することにより、連結枠３５に対するレバー３０の申送
３３の第２の途中部３３Ｂの角度θを変化させるもので
ある。

すなわち、調整ネジ４１が上下に動くと、レバー３０の
両側辺３１．３２および申送３３の第２の途中部３３Ｂ
はそれぞれフレクシャ部３１ ａ 、３２ａ 、３３ｂ
の左端部を中心にして回転する。

ここで、これらフレクシャ部３１ａ。３２ａ 、３３ｂ
の左端部はＩ −Ｉ’線上に一直線になるように配置さ
れているので、フレクシャ部３３ｂを十分柔らかく設計
しておくことにより、調整ネジ４１による申送３３の第
２の途中部３３Ｂの回転が第１の途中部３３Ａあるいは
連結枠３５に影響を及ぼすことはない。

零調整機構５０は、被固定体１０に係合された調整ネジ
５１および一端が連結枠３５に係止され他端が調整ネジ
５１に係合された調整バネ５２で構成されたものであっ
て、連結枠３５の零位置を調整するものである。

ノズル６０は、レバー３０の申送３３の途中の裏面に結
合された連結枠３５に対向するように配置されている。

すなわち、連結枠３５はノズル６０に対向するフラッパ
として作用する。

背圧端子７０は、ノズル６０の背圧を外部に取出すため
の端子であって、この端子７０から取出されたノズル背
圧Ｐｎは例えばパイロットリレー（図示せず）を介して
増幅され空気圧信号として出力される。

帰還信号入力端子８０は、ノズル背圧に対応したリレー
の出力信号を帰還入力するための端子である。

９は帰還機構である。

帰還機構９において、９０は帰還ベロー、９１はその固
定端、９２は可動端、９３はフレクシャである。

９４は帰還レバー、９５は該帰還レバー９４に対向する
取付板で、この取付板９５は前記被固定体１０にネジで
固定されている。

９６は制動ベロー、９７はそれより軟い材料で作られた
補償用のベロー、９８は結合軸で、これらの素子により
制動機構が構成されている。

制動ベロー９６と補償ベロー９７は取付板９５の両側に
背中合わせにとりつけられ、可動端が結合軸９８によっ
て互いに結合されている。

両ベロー９６と９７の隙間にはシリコンオイルのような
制動用液体が封入され、結合軸９８の外周に設けた細い
溝で作った絞りを介して連通ずる。

帰還ベロー９０と制動ベロー９６とは同心的な２重ベロ
ーを構成し、結合軸９８により帰還レバー９４に一体に
連結されている。

ベロー９０は帰還信号の入力端子８０に連通し、この端
子８０から導入された帰還信号に対応する力を発生する
。

このような構成の装置の動作を、第３図を用いて次に説
明する。

被変換入力電流■によって、フォースモーク２０のコイ
ル２３には電流■に対応した力Ｆを発生する。

連結枠３５はこの力Ｆにより吸引され、レバー３０の申
述３３はフレクシャ９３および３３ａを支点にして下方
向に変位する。

このように連結枠３５が下方向に変位すると、ノズル６
０の背圧Ｐｎは上昇する。

そして、このノズル６０の背圧Ｐｎはパイロツｌ−ＩＪ
レー等の増幅器で増幅され空気圧出力Ｐ。

ｕｔとして取出されるとともに、帰還信号Ｐｆとしてベ
ローズ９ｏに与えられる。

ベローズ９０は与えられる空気圧Ｐｆに対応した力Ｆ
を発生する。

この力Ｆ は力Ｆと同様に、フレクシャ部９３および３
３ａｊ支点としてレバー３０の申述３３を上方向に変位
させようとし、入力電流■によって発生した力Ｆによる
下方向変位を押戻して平衡する。

ここで、連結枠３５とレバー３０の申述３３の第２の途
中部３３Ｂとの間の角度をθ、レバー３０のフレクシャ
部３３ｂと３３ｃ間の長さを１２、フレクシャ部３３ｃ
とフォースコイル２３間の長さを１１、ベローズ９０の
可動端９２とフレクシャ部９３間の長さを１３、フレク
シャ部３３ｃと９３との間の長さを１４とすると、フォ
ースコイル２３による力Ｆと帰還ベローズ９０による力
Ｆ、の間には次の関係が成立する。

このようにして、入力電流Ｉによってフォースコイル２
３が発生する力Ｆと出力空気圧Ｐ。

ｕｔに対応してベローズ９０が発生する力Ｆ とが力平
衡する。

その結果、背圧Ｐｎは入力電流■に対応した空気圧Ｐ。

ｕｔとして取出されることになる。この場合、ベロー９
０が帰還信号Ｐｆを受けて伸縮すると、この伸縮に伴っ
て制動ベロー９６の体積が増減する。

例えば帰還信号Ｐｆが大きくなるとベロー９６内の体積
が増し、補償ベロー９７内の封入液が制動ベロー９６内
に流れ込む。

逆に帰還信号Ｐ、が小さくなるとベロー９６が縮んで体
積が小さくなり、封入液を補償ベロー９７内に送り出す
。

この流れの変動に伴って絞りを通過する封入液の流体速
度抵抗を生じ、この抵抗によって制動効果を発生する。

そして装置内におけるレバー系等に発生する振動を除去
することができる。

なお、周囲温度による封入液の膨張は補償ベロー９７の
膨張によって、これを補償することができる。

このように、本発明によれば、ベクトルレバー的に作用
するレバーを介してフォースモークとベローとを連結し
ているので、角度θを適当な値に設定することによりベ
ローの発生する帰還力は実質的に小さな値となり、フォ
ースモークとして小形で力の弱いものを用いることがで
きる。

また、本発明によれば、機械的な摩擦を有する可動部が
ないので、ガタやヒステリシスのない変換器が実現でき
る。

また、バネ定数を小さくした場合にリンク系等に発生し
易い振動を、帰還ベロー内に設けた制動機構によって、
全体装置を大きくすることなくこれを除去することがで
きる。

したがって本発明によれば、全体装置が小形で高精度な
電流−空気圧変換器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実癩例を示す構成説明図、第２図は
本発明に用いるレバーの一例を示す説明図、第３図は第
２図に示したレバーの動作説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力端子が与えられてそれに対応した力を発生する
   フォースモーク、両側辺の開放端が被固定体に固定され
   中辺の途中部が前記フォースモークに連結され端辺がス
   パン調整機構を介して被固定体に固定されたほぼ８字形
   のレバー、この８字レバーの中辺の途中部に対向するよ
   うに配置されたノズル、このノズルの背圧を取出す端子
   、一端が前記８字レバーの開放端に連結され他端が被固
   定体に支持されてこのレバーとほぼ直角な方向に配置さ
   れた帰還レバー、該帰還レバーに対向するように前記被
   固定体に固定された取付板、該取付板と前記帰還レバー
   との間に配置され前記ノズルの背圧に対応した出力が与
   えられてそれに対応した帰還力を発生する帰還ベロー、
   この帰還ベローの内部に同心的に配置され可動端を帰還
   ベローと一体に前記帰還レバーに連結した制動ベローと
   該制動ベローより軟い材料で作られておりこの市１ｊ動
   ベローと固定の取付板を介して背中合せにとりつけられ
   可動端を制動ベローの可動端に結合軸で結合されると共
   に封入された制動用液体を絞りを介して連通された補償
   ベローとからなる制動機構とを具備した電流−空気圧変
   換器。