JPS6234254Y2

JPS6234254Y2 -

Info

Publication number: JPS6234254Y2
Application number: JP1980172004U
Authority: JP
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1987-09-01
Also published as: JPS5793812U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、計装制御システムにおいて電気信
号を空気信号に変換する電空変換器に関するもの
である。

電空変換器は、一般に、入力電気信号を可動コ
イルの変位として出力する可動コイル形電流受信
器と、この可動コイルの変位をレバーを介してフ
ラツパーに導き、このフラツパーとこれに対向す
る空気圧ノズルとで、前記変位を空気圧変化とし
て取り出すノズルフラツパー機構と、この空気圧
ノズルのノズル背圧を絞り調節機構に帰還増幅す
ることによつて供給空気圧を絞り調整し、空気圧
出口から一定の空気圧を出力させるパイロツト弁
と、さらに、前記フラツパーと接合してこの出力
空気圧の一部をフラツパーの変位として帰還し、
フラツパーの動揺による出力空気圧の変化を制御
する復元ベローズとから構成されている。

このような構成要素のうち、ノズルフラツパー
機構とパイロツト弁と復元ベローズとは、一連の
空気式伝送回路を構成するので、これらは一体と
して形成されているが、可動コイル形電流受信器
は、これらと構成を異にするので別個独立に形成
されている。したがつてこれらを組合せてなる電
空変換器はフラツパーと可動コイルとを連結する
レバー機構を必要とし、大形で複雑な構造となら
ざるを得なかつた。

この考案は、これら従来の課題を一挙に解決し
た電空変換器を提供しようとするもので、可動コ
イルと弁体とを共にフラツパーの変位部分に結合
し、可動コイルの変位中心軸と弁体の変位中心軸
とを一致させて組み込むことにより、従来のレバ
ー機構並びにノズルフラツパー系及び空気系の帰
還回路をなくした電空変換器にかかるものであ
る。

この考案は、固定磁極に対向して配設され電気
信号入力を受けて変位する可動コイルの保持枠
を、一部が固定された弾性板体（フラツパー）の
遊動部分に結合し、さらにこの弾性板体の遊動部
分に調整針弁体を取付けるとともに、一方、一端
に一定の空気圧を絞り弁を経て導入する開口部を
有するとともに、他端に前記調整針弁体を対向せ
しめる弁座が形成され減圧空気の一部を調整針弁
体を経て排出する開口部を有し、かつ、一部に空
気圧出力口を有する空気圧調整室を形設してな
り、前記可動コイルの保持枠と前記調整針弁体と
をそれぞれの変位中心軸を同一軸線上にあるよう
にそれらを一体の容器内に組合せ結合したことを
特徴とする電空変換器にかかるものである。

以下、図面に基づいてこの考案の実施例を説明
する。

第１図は、この考案にかかる電空変換器の縦断
面図を示す。この図において、１０は可動コイル
形電流受信器で、固定磁極２０と、これに対応
し、入力電気信号S₁を受けて変位する可動コイル
３０と、この可動コイル３０を保持する保持枠４
０と更にこの保持枠４０を保持する弾性板体５０
とから構成されている。固定磁極２０はその内部
に円環柱状の突出部２１を有するうす型として形
成されており、しかも、その突出部２１の底辺部
中央は上下に貫通させてある。この突出部２１と
固定磁極２０の外周部２２との間には、可動コイ
ル３０を充分収納できるだけの環状凹部２３が形
成されている。このような固定磁極２０は、永久
磁石をもつて構成しても良いし、電磁石をもつて
構成しても良い。またこの形状をうす形でなく、
箱形として形成しても良い。この方が成形するに
は便である。

可動コイル３０は、入力電気信号Ｓに応じた電
磁力を発生させるもので、前記固定磁極２０の外
周部２２と突出部２１との間の環状凹部２３に収
納されるよう円環柱状に形成されて保持枠４０に
固定されている。もつとも、固定磁極２０を箱形
とした場合にはそれに対応して可動コイル３０を
四角柱とするとか或は、左右に分割する必要があ
る。

保持枠４０は、可動コイル３０の巻枠となると
ともにこれを保持するもので、Ｃ字形断面の円筒
形として形成され、その内周面に円環柱状の可動
コイル３０が固定される。また、この保持枠４０
上端面には排気口４１が設けられている。また、
この保持枠４０を第３図に示すように保持枠４０
の下部周端部を外方向へ突出する鍔状とし、この
保持枠の外周面４２に可動コイル３０を設けても
良い。この方が可動コイルの取付けが簡単とな
る。また、固定磁極２０が箱形で可動コイルを左
右に分割する場合には、保持枠をＵ字形断面の樋
形として形成し、その両側部を可動コイルの巻枠
軸として構成しても良い。このような保持枠４０
は、周端部固定の弾性板体５０の中央部５１即
ち、上下の変位が最大となる遊動端と結合して垂
下されており、また、この保持枠４０の上端中央
には、内側に突出する調整針弁体６０が取り付け
てある。すなわち、この保持枠４０の変位中心軸
と調整針弁体６０の変位中心軸とが一致するよう
に取り付けてある。

弾性板体５０は、その周端部が前記固定磁極２
０の外周部２２に固定され、中央部５１が前記保
持枠４０の中心部と結合して、この保持枠４０の
上下動を弾性板体５０に対して垂直方向に規制し
ており、第２図に示すように弧状形排気スリツト
５２を間欠的かつ同心円的に配設した円盤状の板
バネとして形成されている。もつとも、この弾性
板体５０の主作用は、可動コイル３０の保持枠４
０を弾性的に保持することにあるので、前記固定
磁極２０の外周部２２から球心的に伸びる一端固
定の板バネを用いて構成しても良く、また、前記
保持枠４０上端面と固定磁極２０の内側突出部２
１上端面との間に圧縮コイルバネを介在せしめて
も良い。

調整針弁体６０は、これと対向する弁座７４と
でもつて空気圧調整室７２からの排気量を絞り調
整するもので、前記保持枠４０と結合する逆円錐
形の弁部６１と、この弁部６１の頂点からその中
心軸に沿つて給気側絞り弁８０まで伸びる弁軸６
２とから構成されており、その弁軸６２の先端
は、絞り弁８０の中央に嵌装されて絞り弁８０と
連結している。この絞り弁８０は、これと対向す
る弁座７５とでもつて空気圧調整室７２への給気
量を絞り調整するもので、その絞り調整は、前記
調整針弁体６０と連動して行なわれる。この絞り
弁８０は、第１図においては、球弁を用いた可変
絞りとして構成しているが、これに限定されるも
のではなく、例えばオリフイスなどの固定絞りを
用いても同様の作用を行なわせることができる。
尚絞り弁８０は、一端固定の弁支持バネ８１によ
つて支承されているが、この弁支持バネ８１は、
絞り弁８０を弁軸６２に嵌装した場合のその落下
を防止するためのものであり、したがつて、第３
図に示すような圧縮コイルバネ８２をこの絞り弁
８０の下部に設けても良い。

７０は、一定の供給空気圧を所望の空気圧に減
圧して出力させる空気圧調整器であつて、この調
整器７０内には、前記絞り弁８０と弁支持バネ８
１とを収納する給気室７１と、一端がこの給気室
７１内に開口して給気室７１内の供給空気圧を絞
り弁８０を経て導入し、他端の開口部７３から減
圧空気の一部を調整針弁体６０を経て排出する空
気圧調整室７２とが形成されている。この空気圧
調整室７２の開口部７３には調整針弁体６０と対
向する環状の弁座７４が形成されており、また、
給気室７１側開口部にも絞り弁８０と対向する環
状の弁座７５が形成されている。更に、この空気
圧調整室７２の側壁には、前記絞り弁８０と調整
針弁体６０とで一定圧に調整された空気圧を出力
させる空気圧出力口７６が形成されており、給気
室７１の側壁にも一定の供給空気を導入する給気
口７７が形成されている。

９０は、前記可動コイル形電流受信器１０の弾
性板体５０を覆う円筒形の蓋体であつて、その一
部には弾性板体５０の排気スリツトからの空気を
外部に排出する排気口９１が形成されており、ま
た、その上端中央部には、弾性板体５０の変位を
引張コイルバネ９３を介して調整する零位調整ネ
ジ９２が貫通して設けられている。引張コイルバ
ネ９３は、その一端が零位調整ネジ９２の下端部
に回動自在に取り付けられており、他端が弾性板
体５０の中央部５１と接合してこれに上向きの引
張力を及ぼしている。

電空変換器は、このような空気圧調整器７０の
上段に可動コイル形電流受信器１０をその空気圧
調整室７２を前記固定磁極２０の中心部に貫通さ
せて積層し、更に、この可動コイル形電流受信器
１０の上段に前記蓋体９０を積層することによつ
て構成される。そして、本考案の特徴は、前記可
動コイル３０の保持枠４０と、前記調整針弁体６
０とをそれぞれの変位中心軸を同一軸線上に在る
ようにそれらを一体に組合せたことにある。した
がつて、第１図の実施例に限定されるものではな
く、例えば、第３図のように、可動コイル形電流
受信器１０′の上段に空気圧調整器７０′を積層し
て構成することもできる。この場合、可動コイル
３０の保持枠４０′と接合するのは給気側の絞り
弁８０′であるが、その作用は前者と異ならない
し、また、固定磁極２０′を形成するにもその中
心部を円筒形に貫通させる必要がなく簡単とな
り、空気圧調整器７０′も全体として短縮するこ
とができる等の利点がある。

次に、この電空変換器の動作を説明する。

入力電気信号S₁も供給空気圧も零の場合には、
零位調整ネジ９２の調節によつて弾性板体５０は
水平位置で平衡しており、絞り弁８０も調整針弁
体６０も開放状態にある。今、一定の供給空気圧
を給気口７７から導入すると、入力電気信号S₁は
零であり、空気圧調整室７０内の空気圧は、絞り
弁８０によつて減圧されるので、供給空気圧とそ
の調整室７０内の空気圧との差によつて絞り弁８
０は押し上げられ、弁座７５は塞がれてしまう。
この時入力電気信号S₁を可動コイル３０に与える
と、可動コイル３０には電磁力が発生して、固定
磁極２０との相互作用によつて下方向に変位す
る。それと同時に保持枠４０、調整針弁体６０、
絞り弁８０も一体となつて下方向に変位して、供
給空気圧を空気圧調整室７０内に導入する。この
下方向への変位は、可動コイル３０が受ける下向
きの電磁力と、弾性板体５０、引張コイルバネ９
３及び弁支持バネ８１による上向きの反発力とが
平衡するまで続き、平衡した時点で静止する。す
ると、供給空気圧はまず絞り弁８０によつて減圧
され、更に調整針弁体６０によつて減圧されて、
空気圧調整室７２は、減圧された一定の空気圧と
なる。この減圧された一定の空気圧が空気圧出力
口７６から出力される。

このように入力電気信号S₁に対して簡単に一定
の空気圧を出力させることができるので、この出
力空気圧を圧力センサ１００で検出し、これを圧
電変換器１１０で電気量に変換して入力電気信号
S₀にフイードバツクさせてやれば、更に安定した
出力を得ることができる。例えば、外乱によつて
入力電気信号S₀がプラス側に変化したとすると、
その変化量は、可動コイル３０の電磁力を強めて
今までの平衡状態を下方向に変位させる。する
と、調整針弁体６０からの排気量は、更に絞ら
れ、一方、絞り弁８０からの給気量は多くなつ
て、空気圧調整室７２内の空気圧は高くなる。高
くなつた空気圧は、空気圧出力口７６から出力さ
れ圧力センサ１００、圧電変換器１１０を経て電
気量として増幅器１２０のマイナス側にフイード
バツクされる。すると、今までのプラス側に変化
した入力電気信号S₀は直ちに補償されて、一定し
た入力電気信号S₁が増幅器１２０から出力される
こととなる。また、これに応じて出力空気圧も直
ちに一定となる。

尚、帰還抵抗R₁と入力抵抗R₂，R₃の値とによ
つてループゲインを変えることができるので、ル
ープゲインが高くなるようにR₁とR₂，R₃との値
を変えてやれば、その非線形性も除去することが
できる。

本考案にかかる電空変換器は、以上のように構
成されているので、次のような効果を奏する。

(1) 従来の複雑な機構を単純化し、電空変換器を
一個の単体として構成したので、省略した機構
の分だけ小型となり、しかもその取扱いも簡単
となる。

(2) 可動コイルの変位を調整針弁体及び絞り弁の
変位として直接的に取り出すことができるの
で、その変位を発生させる電磁力も小さくてす
み、したがつて可動コイル形電流受信器も、従
来のものに比しかなり小型で軽量化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案にかかる電空変換器の一実施
例を示す縦断面図、第２図は弾性板体の外観を示
す正面図、第３図は、本考案の変形実施例を示す
縦断面図である。２０……固定磁極、３０……可動コイル、４０
……保持枠、５０……弾性板体、６０……調整針
弁体、７２……空気圧調整室、７３……開口部、
７４……弁座、７６……空気圧出力口、８０……
絞り弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

固定磁極２０に対向して配設され電気信号入力
を受けて変位する可動コイル３０の保持枠４０
を、一部が固定された弾性板体５０の遊動部分に
結合し、さらにこの弾性板体５０の遊動部分に調
整針弁体６０を取付けるとともに、一方、一端に
一定の空気圧を絞り弁８０を経て導入する開口部
を有するとともに、他端に前記調整針弁体６０を
対向せしめる弁座７４が形成され減圧空気の一部
を調整針弁体６０を経て排出する開口部７３を有
し、かつ、一部に空気圧出力口７６を有する空気
圧調整室７２を形設してなり、前記可動コイル３
０の保持枠４０と前記調整針弁体６０とをそれぞ
れの変位中心軸を同一軸線上にあるようにそれら
を一体の容器内に組合せ結合したことを特徴とす
る電空変換器。