JPS6046646B2

JPS6046646B2 - 電気−空気圧変換器

Info

Publication number: JPS6046646B2
Application number: JP52075112A
Authority: JP
Inventors: 謹爾原田; 和久福島
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS549974A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電気信号をこれに対応した空気圧信号に変換
する電気−空気圧変換器に関するもので、その目的は小
形で耐振動的なこの種の装置を実現するにある。

第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図はその左
側面図である。

第１図と第２図において、１は例えばダイキャストで作
られたブロック状の基板、１１は該基板１の上部にとり
つけられた蓋板である。基板１は底部１２と左右の側部
１３、１４からなるほぼＵ字状に作られている。１０は
基板１に設けられた空気通路で、後述の空気素子を接続
する。

２は底部１２にとりつけられたフォースモータである。

このフォースモータ２は永久磁石２１、磁極片２２、円
筒状コア２３およびフォースコイル２４を備える。３は
平衡ビームである。

平衡ビーム３は第３図に示すように、中辺３１と両側の
側辺３２、３３とこれらを繋ぐ基辺３４とよりなるＥ字
片３０と、中辺３１に連結される連結片３５とを組合せ
たものである。３６はＥ字片３０の縦方向に設けられた
フレクシャ部で、スリ割により薄く削り取つてこの部分
に可撓性が与えられる。

３７は中辺３１に貫設された孔、３８は連結片３５の角
孔てある。

Ｅ字片３０と連結片３５は連結用の２つの孔３９にネジ
を通して結合される。連結片３５の右端には前記フォー
スコイル２４がとりつけられる。そしてＥ字片３０は両
側辺３２、３３の先端が基板１に固定されており、平常
状態でＥ字片３０の部分が上に持ち上げられて連結片３
５と角度θを形成する。４１は帰還レバー、４２はこの
レバーとビーム３とを連結するための孔、４３は零調バ
ネの孔、４４は帰還ベローの装着孔、４５はレバー４１
の下端を支持する支持板である。

５はノズルフラツパ機構、５０は該ノズルフラツパ機構
のノズルで、その構造を第４図に示す。

ノズル５０は図示のように、外管５２と内管５３からな
る２重管ノズルを構成する。前記外管５２には、軸心に
３段階の孔５５、５６、５７と、半径方向の孔５８が形
成されている。軸心の孔５５〜５７のうちの中央の孔５
６が一番小さく、先端（図の左）側の孔５５はそれより
やや大きく、後端（図の右）の孔５７は大きく作られて
いる。そして、孔５６と５８は、それぞれ内管５３と次
に述べる接手がしまりばめされる挿入孔を構成している
。ノズル構造の試作の一例を示せば、外管５２の内径ｄ
１が０．７Ｔ１ｒ！ｎ１内管５３の外、内径Ｄ２，ｄ３
が０．５，０．３ｗｒＩｎである。５４は外管５２の側
面に取り付けられた背圧導出用の接手で、その先端が前
記ｄ１と山との間で作る円環状空隙ｇに露出する。

そしてこのノズル５０は前記蓋板１１にとりつけられて
Ｅ字片の孔３７を通して連結片３５の１部で構成するフ
ラツパ５１に対向する。この２重管ノズルによれば、内
管５３から噴出する空気流によつて前記空隙ｇ内の空気
が吸引されて負圧となり、ノズルフラツパ機構の入出力
特性が改善されて非直線誤差が極めて少く、しかも感度
が高くゲインを大きくとれることが実験的に確められた
。このノズルフラツパ機構の入出力特性を第５図の２点
鎖線Ａで示す。なお、Ｂは従来の２重管でないノズルを
用いたノズルフラツパ機構の特性を示す。図から明らか
なように、普通に良く用いられる０．２ｋ９／ｃ！ｔ付
近の曲線の傾斜と非直線性が、Ａは急峻で小さく、Ｂは
緩くかつ大きい。両者の比較例によれば、前者のゲイン
が８００ｋｇ／ｄであるのに対し、後者はその１１１０
の８０ｋ９／ｄであつた。再び第１，２図に戻り、６１
は前記左側部１３と帰還レバー４１との間に配置された
帰還ベロー、６２は絶縁材の端子板、６３，６４は信号
端子、６５は接続端子、６６は零調ネジである。ネジ６
６を回すとバネ６７による帰還．レバー４１に加わるバ
ネ圧が変化する。７１は平衡ビーム３の零調整子、７２
はスパン用の調整子、７３と７４はコイル状の導線であ
る。

８はパイロットリレーで、前記右側部１４の裏側にとり
つけられている。

９１は上述した各素子を収容す！るケース、９２はパネ
ル板、９３は端子板のカバーである。

なお、１５と１６は前記基板１に設けられた導管の接続
部で、１５は供給空気圧用、１６は出力信号用のもので
ある。上述構成の装置において、入力電流信号が端子く
６３，６４、導線７３，７４を介してフォースコイル２
４に供給されると、コイル２４が上に押しあげられてノ
ズル５０の噴出口を塞ぐ。

ノズル５０が塞がれると背圧が上がり、この背圧はパイ
ロットリレー８で増幅されてその１部が帰還ベロー６１
に帰還され、レバー４１を介してフラツパ５１を下に押
し戻す。そして新しい位置で平衡して、前記入力信号に
対応した空気圧信号を導管１６から導出できる。このブ
ロック線図を第６図に示す。フォースコイル２４の入力
は４〜２０ｍＡの電流信号、リレー８の出力は０．２〜
１．０ｋｇ／Ｃ７ｌｉの空気圧信号である。この種計器
の小形化を実現するための対象要素Ｌに、フォースモー
タとベローを挙げることができる。

このフォースモータとベローとは、前記のように、入力
信号として一方には微小な電流信号が導入され他方は大
きな空気圧信号の供給を受けて両出力をつき合わすよう
に構成されている。このため両者を或る対応関係に設計
する必要がある。また、これらの形状には相反的な関係
があり、ベローに小形なものを用いるとバネ常数が大き
くなつて、出力の大きい大形のフォースモータを必要と
する。逆に、フォースモータに小形なものを採用すると
発生力が小さいので、柔い大きなベローが要求される。
またフォースモータの発生力は、第６図にも示されてい
るように、バネを介してノズルフラツパ機構に入力変位
を与えるようになつているので、前記バネのバネ常数に
も限界がある。このため、感度が低くゲインの小さい従
来のノズルフラツパ機構とパイロットリレーをそのまま
利用することができない。また、バネ常数の小さいバネ
を用いるので、振動特性が悪くなるという問題点もある
。これに対し、本発明ではノズルフラツパ機構に軸心の
内管と側面の接手とをそれぞれしまりばねにして作り易
くし、しかも感度が高くゲインの大きい２重管ノズルを
使用した。

そして、この２重管ノズルの感度とゲインについての上
記のような特性を巧に利用する装置を設計した。この結
果、フォースコイルとベローに小形なものを用いること
ができるので、全体装置がコンパクトな計器が実現され
る。また使用するバネのバネ常数が大きいので、振動特
性もよい。試作実例によれば、直径約２．５ｃｍ１幅０
．４ＣＷＬ１巻数８００ターンのフォースコイルをもつ
たフォースモータと、有効面積が１．４ｃｆ１のベロー
とを用いて本体容積が約４００ｄの小形な電気一空気圧
変換器が実現できた。また、ノズルフラツパー機構の入
力変位を発生させるためのバネのバネ常数が１５０ｙ／
７７！７７！のものを使用することができた。したがつ
て本発明によれば、゛小形で振動特性のよい計器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図はその左側
面図、第３図と第４図はその要部の説明図、第５図は特
性説明図、第６図はブロック線図である。２・・・・・・フォースモータ、３・・・・・・平衡ビ
ーム、５・・・・ノズルフラツパ機構、８・・・・・・
増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

１フォースモータと平衡ビームとノズルフラツパ機構
と増幅器と帰還ベローとを備え前記増幅器の出力端から
入力電気信号に対応した出力空気圧信号を出力するよう
にした装置において、前記ノズルフラツパ機構として軸
心に挿入孔を設けた外管と前記挿入孔にしまりばめされ
た直円管よりなる内管と前記外管の半径方向の挿入孔に
しまりばめされこの外管の先端部付近において前記内管
の外径との間で作る円環状空隙に連通した背圧導出用の
接手とから構成してなる二重管式ノズルを用いたことを
特徴とする電気−空気圧変換器。