JPS6239923B2

JPS6239923B2 -

Info

Publication number: JPS6239923B2
Application number: JP56161972A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishihara
Original assignee: YOKOKAWA DENKI KK
Current assignee: YOKOKAWA DENKI KK
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1981-10-13
Publication date: 1987-08-26
Also published as: JPS5863805A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、空気式計器において、受信した空気
圧信号を指針の変位に変換し、被測定物理量を指
示又は記録するための指針又は記録ペンの駆動装
置に関する。

従来、一般に使用されているこの種記録ペンの
駆動機構は、第１図に示すように、ベース１の両
側に入力ベローズ２と駆動ベローズ３を対向配置
し、両ベローズ２，３の可動端を一端が十字支点
６，７を介してベース１に固定されたレバー４，
５に当接したもので、両レバー４，５の自由端間
にはフイードバツクスプリング８が連結され、ま
たレバー４の他端とノズル９とによりノズル・フ
ラツパ機構が構成され、ノズル９は駆動ベローズ
３に連通されている。

上記のようなペン駆動機構において、いま、入
力ベローズ２に入力信号Piが加えられると、入力
ベローズ２の可動端が変位してレバー４を支点６
を中心に反時計方向に傾斜させる。レバー４が傾
斜するとノズル９との間隙が小さくなるのでノズ
ル背圧が上昇し、駆動ベローズ３の可動端を変位
させてレバー５を時計方向に傾斜させ、入力信号
Piとノズル背圧が平衡した位置で停止する。この
ときレバー５の一端に記録ペンｄを連結しておけ
ば、入力信号Piの大きさを記録することができ
る。

ところで、このように構成した従来のペン駆動
機構においては、入力ベローズ２と駆動ベローズ
３の変位をとり出すためのレバー４，５と支点
６，７が必要であり、しかも両レバー４，５は入
力ベローズ２と駆動ベローズ３の変位に伴つて傾
斜するため、両ベローズ２，３の先端をピボツト
にする必要があり、製作がきわめて面倒である。
またフイードバツクスプリング８を長くしてスプ
リング傾斜の影響を避ける等の対策が必要である
等の問題がある。また、このような記録ペン駆動
機構に連結して入力信号の変化を記録紙上に記録
するためのリンク機構及びそのレンジ調整機構は
きわめて複雑で、調整が面倒である等、多くの欠
点を備えていた。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、構成が簡単で製作も容
易であり、非直線誤差を本質的に持たないペン駆
動機構を提供することを目的としたものである。

また、本発明の他の目的は、ペン駆動機構の駆
動ベローズの変位をとり出して入力信号の変化を
記録紙上に記録するためのペンアームの構成を簡
単にし、複雑なリンク調整を必要としない記録ペ
ン駆動装置を提供するにある。

さらに本発明の他の目的は、ペンアームのレン
ジ調整がきわめて容易な記録ペン駆動装置を提供
するにある。

以下図面を用いて本発明を説明する。

第２図は本発明に係るペン駆動機構の原理的縦
断面図である。図において、１１はベース、２１
は入力ベローズで、その一端はベース１１に固定
されており、ベース１１に設けた通路１２より入
力信号Piが加えられる。３１は平衡ビームで、ビ
ーム本体３２、十字ばね支点３３及びフラツパ部
３４とからなり、支点３３の固定部はベース１１
に固定されている。４２はノズルで、ベース１１
に固定され、平衡ビーム３１のフラツパ部３４と
でノズル・フラツパ機構４１を構成する。５１は
駆動ベローズ機構で、駆動ベローズ５２と有底円
筒状のガイド５３及びこのガイド５３にすきまば
め嵌合されたガイド棒５５とからなり、ガイド５
３の底部５４はベース１１に、またガイド棒５５
の一端は駆動ベローズ５２の可動端にそれぞれ固
定されている。５６は一端が駆動ベローズ５２の
可動端に固定されたロツドで、必要に応じて駆動
ベローズ５２の変位を外部にとり出すためのもの
である。

６１はフイードバツクスプリングで、一端は駆
動ベローズ５２の可動端に、他端は平衡ビーム３
１にそれぞれ結合されている。７１は零調スプリ
ング、７２は零調ねじ、１３は供給圧力Psの入
口、１４は駆動ベローズ機構５１に通ずる通路、
１５はノズル４２に通ずる通路で、入口１３から
供給された供給圧力Psは、固定絞り１６を介し
てノズル４２及び駆動ベローズ５２に加えられ、
ノズル背圧を作る。

次に上記のように構成したペン駆動機構の作用
を説明する。入力圧力Piが入力ベローズ２１に導
入されると、入力圧力Piは力に変換され、平衡ビ
ーム３１に支点３３を中心とする時計方向のモー
メントが発生する。このモーメントにより、平衡
ビーム３１の先端、即ちフラツパ部３４はノズル
４２との間隙を小さくするためノズル背圧が上昇
し、このノズル背圧の上昇は駆動ベローズ５２に
導びかれ、ベローズ５２の可動端に力を発生す
る。この力によつてフイードバツクスプリング６
１が圧縮され、圧縮量（したがつて駆動ベローズ
５２の変位量）に比例した力を平衡ビーム３１に
与える。この力は支点３３を中心とする平衡ビー
ム３１の反時計方向のモーメントとなり、入力圧
力Piによつて発生するモーメントを均合う。

この場合、駆動ベローズ５２の有効面積、フイ
ードバツクスプリング６１のばね定数を適当に選
んでおけば、入力圧力Piに対応した駆動ベローズ
５２の変位を精度良くとり出すことができる。

一般に、ベローズの機械的スプリングの中心と
面積の中心は一致しないのが普通である。このた
めベローズの可動端に対向してコイルスプリング
を配置する程度ではベローズは直線的な変位をせ
ず、入力圧力の増加と共に傾斜しながら伸張す
る。この傾斜は相当大きく、実験の結果、調整可
能な範囲を超えていることが確認された。本発明
に係るペン駆動機構においては、直線案内として
ガイド５３及びガイド棒５５を付加したことによ
り、ベローズの変位を精度良く取出すことが可能
になつたのである。

第３図は本発明を空気式記録計器に実施した実
施例の要部構成図で、ａは側面図、ｂは駆動ベロ
ーズ機構部分の平面図、ｃは左側面図である。な
お、第２図と同じ機能の部分には同じ符号を付
し、説明を省略する。５７は駆動ベローズ５２の
可動端に円周方向に回動可能に設けたペンアーム
の駆動ピンである。８１はペンアームで、このペ
ンアーム８１はスプリング（図示せず）に付勢さ
れて常時駆動ピン５７に連結する小アーム８２
と、その軸線が小アーム８２に直角に設けられた
大アーム８３とからなり、両アーム８２，８３の
交点０において回動可能に軸止されている。また
大アーム８３の先端には切欠溝８４が設けられて
おり、この切欠溝８４はガイド８５に摺動可能に
貫装されたペンキヤリツジ８６のピン８７に連結
されている。

周知のように、ベローズは５mm程度の変位しか
とれないので、この変位をとり出して記録するた
めには拡大しなければならない。一般に拡大機構
としてリンク機構が用いられているが、リンク機
構により0.2〜0.3％のリニアリテイを得るために
は、きわめて複雑なリンク調整が必要である。

本発明においては、駆動ベローズ５２が直線運
動を行なうことを利用して、ペンアーム８１の小
アーム８２と大アーム８３に相似的な運動をさせ
るようにしたものである。即ち、第４図に示すよ
うに、小アーム８２の回動中心０と駆動ピン５７
の変位軌跡Ａ−Ｂとでなす三角形AOBと、大ア
ーム８３の回動中心０とペンキヤリツジ８６のピ
ン８７の変位軌跡Ｃ−Ｄとでなす三角形CODを
相似にした点に特徴を有する。

記録ペン装置のリニアリテイはフイードバツク
スプリングによつて決り、本発明においてはリン
ク機構によるノンリニアリテイ要素は介入しない
ので、リニアリテイの調整が不要な機構となる。
なお、フオワード回路に入るノズル・フラツパ機
構、ベローズの有効面積の変化等によつて小さい
ノンリニア要素が出てくるが、大きなループゲイ
ンにより補正されている。

ところで、空気式計器の記録ペン駆動装置にお
いて、レンジを調整する方法は各種のものが実施
されあるいは提案されているが、いずれもその構
造がきわめて複雑であり、調整に苦労している。
本発明においては、第３図ｃに示すように駆動ベ
ローズ５２の可動端に設けた駆動ピン５７を、駆
動ベローズ５２を中心に回動させ、小アーム８２
との当接位置を変えることにより、小アーム８２
の有効長さを変更して拡大率を変えるようにした
もので、レンジをきわめて容易に調整することが
できる。

第５図は、本発明を２ペン記録計器に適用した
実施例の要部側面図で、平衡ビーム３１、駆動ベ
ローズ５２、フイードバツクスプリング６１等か
らなる第１のペン駆動機構と、平衡ビーム３１
ａ、駆動ベローズ５２ａ、フイードバツクスプリ
ング６１ａ等からなる第２のペン駆動機構を反対
方向に向けて平行に配置し、交点０に軸止したペ
ンアーム８１，８１ａの小アーム８２，８２ａを
それぞれ駆動ピン５７，５７ａに連結したもので
ある。このように構成することにより、異なる２
つの入力空気圧信号をそれぞれ記録紙ch上に記
録することができる。なお、上記両ペン駆動機構
の後方（図の右方）に、さらに２組のペン駆動機
構を配置すれば、４つの入力空気圧信号を記録す
ることができる。この場合、後方に設けた記録ペ
ンの大アームは長くなるが、前記したレンジ調整
機構により、拡大率を調整することによつて、各
入力空気圧信号を精度良く記録することができ
る。

上記の説明では、駆動ベローズ機構５１の案内
を駆動ベローズ５２内に配置したガイド５３とガ
イド棒５５で構成した場合を示したが、本発明は
これに限定するものではなく、案内は駆動ベロー
ズ５２の外側に設けてもよく、要は駆動ベローズ
５２が直線的に変位するような案内であればよ
い。また、本発明を空気式計器の指示又は記録計
に実施した場合を示したが、リボン式指示計のリ
ボン駆動装置にも実施しうることは云う迄もな
い。

以上詳述したように、本発明に係るペン駆動機
構は、入力信号とノズル背圧によつてモーメント
を生ずる平衡ビームと、直線運動を行なう駆動ベ
ローズ及びフイードバツクスプリング等で構成し
たので、従来機構の如く大きな傾斜変位を行なう
２本のレバー、これを当接するピボツトを有する
２個のベローズ及び傾斜の影響を受けるフイード
バツクスプリング等を必要としない。このため構
成製作が簡単になるばかりでなく、非直線誤差を
本質的に有さないので、精度を大巾に向上させる
ことができる。

また、入力信号の変化をとり出して拡大し、記
録紙上に記録するペンアームを小アームと大アー
ムで構成し、両アームに相似運動を行なわせるよ
うにしたので、構成が簡単で複雑なリンク調整を
必要としない。さらにレンジ調整も駆動ベローズ
に設けた駆動ピンを回動させるだけでよいからき
わめて容易である等、実施による効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気式ペン駆動機構の一例の縦
断面図、第２図は断面で示した本発明の原理的構
成図、第３図ａは本発明実施例要部の側面図、ｂ
は駆動ベローズ機構部分の平面図、ｃは左側面
図、第４図はペンアームの軌跡を示す説明図、第
５図は本発明の別の実施例の要部を示す側面図で
ある。１１：ベース、２１：入力ベローズ、３１：平
衡ビーム、３２：ビーム本体、３３：支点、３
４：フラツパ部、４１：ノズル・フラツパ機構、
４２：ノズル、５１：駆動ベローズ機構、５２：
駆動ベローズ、５３：ガイド、５５：ガイド棒、
５７：ペン駆動ピン、６１：フイードバツクスプ
リング、８１：ペンアーム、８２：小アーム、８
３：大アーム、８６：ペンキヤリツジ、８７：ピ
ン。

Claims

【特許請求の範囲】１平衡ビームの支点の一方の側に入力ベローズ
を、また他方の側にノズル背圧によつて直線運動
を行なう駆動ベローズに結合されたフイードバツ
クスプリングをそれぞれ結合し、小アームと大ア
ームが直角に配置されその交点が回動可能に軸止
されたペンアームの前記小アームを前記駆動ベロ
ーズの可動端に連結し、前記小アームと大アーム
に相似運動をさせるようにしたことを特徴とする
空気式計器のペン駆動装置。２平衡ビームの支点の一方の側に入力ベローズ
を、また他方の側にノズル背圧によつて直線運動
を行なう駆動ベローズに結合されたフイードバツ
クスプリングをそれぞれ結合したペン駆動機構
と、小アームと大アームが直角に配置されその交
点が回動可能に軸止されたペンアームとからな
り、前記駆動ベローズの可動端に円周方向に回動
可能にペン駆動ピンを設けて該駆動ピンに前記小
アームを連結し、前記駆動ピンを回動することに
より前記小アームの有効長を変えてレンジ調整を
行なうことを特徴とする空気式計器のペン駆動装
置。