JPS6347809A - パルスポジシヨナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパルスポジショナに関する。

［従来の技術］ 従来、制御のデジタル化にともない、空気式シリング装
置もしくは空気式ダイヤフラム装置等によって制御され
る制御弁等の空気式操作端をデジタル信暗によって位置
制御可能とするため、パルス信号によって空気式操作端
の位置制御を行なうパルスポジショナが提案されている
。

従来ノパルスポジショナは、パルス信号を空気圧信号に
変換するパルス−空気圧変換装置を併用し、パルス−空
気圧変換装置によって変換された空気圧信号によって空
気式リレー装置等の空気式操作装置を作動し、空気式操
作装置の作動によって空気式操作端を位置制御するよう
になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のパルスポジショナは、パルス−空
気圧変換装置を併用する必要がある。

また、従来のパルスポジショナは、操作端位置をフィー
ドバック信号としている。このため、パルス入力信号の
変化によって操作端位置の変化が遅れる。この操作端位
置の遅れにより、パルス入力信号が設定信号より先行し
、操作端のオーバーシュートを生じ、これを戻すために
ハンチングを生じ、安定した操作端の位置制御が困難で
ある。

本発明は、パルス−空気圧変換装置を介さずにパルス入
力信号によって空気式操作端の位置を制御し、かつパル
ス入力信号に遅れなく追従し、操作端位置をオーバーシ
ュート、ハンチングの発生なく正確な位置に安定して制
御可能とすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、パルス信号によって空気式操作端の位置制御
を行なうパルスポジショナにおいて、設定信号とフィー
ドバック信号の偏差量に応じたパルス信号によって駆動
される直流モータと、直流モータに連動して回転するサ
ーボカムの回転角度に応じて該サーボカムに相対する背
圧ノズルの背圧を調整し、該サーボカムの回転角度に対
応する空気圧力を生成するサーボ装置と、サーボ装置の
生成した空気圧力を電波変換し、この変換結果をフィー
ドバック信号として伝送するフィードバック手段と、サ
ーボ装置の生成した空気圧力を入力信号として受け、空
気式操作端を駆動するとともに、該空気式操作端の位置
制御を行なう空気式操作装置とを有してなるようにした
ものである。

［作用］ 本発明によれば、設定信号とフィードバック信号の偏差
量に応じたパルス信号によって直流モータを駆動し、サ
ーボ装置のサーボカムを直流モータに連動して回転させ
る状態下で、サーボカムに相対する背圧ノズルの背圧を
調整し、サーボカムの回転角度すなわちパルス信号に対
応した空気圧力を生成し、この空気圧力をフィードバッ
ク手段により電流変換されたフィードバック信号として
返送することにより所望の空気圧力を得ることとし、得
られた空気圧力を空気式操作装置の入力信号として該空
気式操作装置を作動し、空気式操作端の駆動とその位置
制御を行なうこととなる。

したがって、本発明のパルスポジショナは、直流モータ
、サーボ装置、フィードバック手段からなるパルス−空
気圧変換部を内蔵することとなり、これにより、別体と
してのパルス−空気圧変換装置を介さずに、パルス入力
信号によって空気式操作端の位置制御を行なうことが可
能となる。

また、本発明のパルスポジショナは、サーボ装置が生成
した、空気式操作装置の入力信号である空気圧力をフィ
ードバック信号として用いているから、パルス入力信号
に遅れなく追従し、操作端位置をオーバーシュート、ハ
ンチングの発生なく正確な位置に安定して制御すること
が可能となる。

なお、本発明は、直流モータを使用しているため、パル
ス入力信号の損失時においても、空気圧信号の出力値は
パルス入力損失前の値を維持する。したがって、ソレノ
イド状モータにより駆動される従来の電−空ポジショナ
におけるように、入力信号の損失時にモータコアが平行
位何となる圧力状態まで振切れるようなことがなく、空
気式機器に致命的な事故を生ずるおそれもない。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
サーボ装置を示す模式図、第３図はサーボカムと背圧ノ
ズルを示す模式図である。

ＩＯ２図において、１はパルスポジショナであり、この
パルスポジショナ１は、モータ速度設定器１０、直流モ
ータ２０、サーボ装置３０、圧力センサ４０、電圧−Ｔ
ｌｌｌ変流増幅器５０、空気式リレー装置６０、フィー
ドバック装置６１を備えている。また、第１図において
、７０はコントローラ、７１は空気式シリンダ装置によ
って制御される制御弁等の空気式操作端である。

コントローラ７０は、設定信号８１とフィードバック信
号８２を受けて、両信号８１．８２の偏差量に応じたパ
ルス信号８３をパルス−空気圧変換装置１のモータ速度
設定器ｌＯに供給する。

モータ速度設定器１０は、コントローラ７０からのパル
ス信号８３を受ける。モータ速度設定器１０は、切換ス
イッチの選択操作により、パルス信号８３のパルス電圧
を抵抗分割し、これによって分圧制限されたパルス信号
８４を直流モータ２０に供給する。すなわち、モータ速
度設定器１０は、直流モータ２０の駆動のためにコント
ローラ７０から供給されたパルス信号８３を選択的に分
圧制限し、直流モータ２０の回転速度を切換設定する。

直流モータ２０の回転速度は、後述する空気式リレー装
置ｉ６０を動作させるための空気圧力の圧力変化速度と
ほぼ等しく、空気式操作端７１の動作速度に適合した制
御速度を得ることができる。

直流モータ２０は、モータ速度設定器１０が供給するパ
ルス信号８４によって駆動され、サーボ装置３０を駆動
する。ここで、直流モータ２０は減速機を内蔵し、第２
図に示すように、その出力軸２１にサーボカム３１を結
合している。これにより、直流モータ２０は、停止時に
おけるサーボカム３１の慣性によるオーバーランを抑制
している。

サーボ装置３０は、直流モータ２０に連動して回転する
サーボカム３１の回転角度に応じて、該サーボカム３１
に相対する背圧ノズル３２の背圧を規制する。

背圧ノズル３２には、供給空気８６がライン８７を通り
、減圧弁３３で圧力設定され、オリフィス３４でｍｌ制
限されて供給される。減圧弁３３は、供給空気８６の圧
力変動による影響を減少させるために設置されている。

サーボカム３１の回転により規制された背圧ノズル３２
の背圧は、背圧ベローズ３５、フィードバックスプリン
グ３６の閉ループ回路により、サーボカム３１の回転角
度に対応する例えば０．２〜１．０　Ｋｇ／ｃ■２の空
気圧力となる。すなわち、例えば空気圧力の増加を指令
するパルス信号が直流モータ２０に伝達されると、サー
ボカム３１は背圧ノズル３２の流れを抑える方向に回転
する。これにより、背圧ノズル３２の背圧が増加し、ノ
ズル背圧がフィードバックスプリング３６の力に対抗し
て背圧ベローズ３５を伸ばす、背圧ノズル３２は背圧ベ
ローズ３５の可動部に固定されており、背圧ベローズ３
５が伸びるにつれて、背圧ノズル３２をサーボカム３１
の端に動かす、背圧ノズル３２が第３図に示すようにサ
ーボカム３１の端に達するとノズル背圧の増加が停止し
、ベローズ圧とフィードバックスプリング３６の力が平
衡する。このノズル背圧は、平衡時に例えば上記の０．
２〜１．ＯＫｇ／ｃ■２となる。

サーボ装Ｍ３０が生成した上記の例えば０．２〜１０　
Ｋｇ／ｃ■２の空気圧力は、ライン８９から圧力センサ
４０に送られる。圧力センサ４０に送られた上記空気圧
力は電圧に比例変化され、電圧−電流変換増幅器５０で
例えば４〜２０！！ＡＤＣの電流に比例変換される。す
なわち、圧力センサ４０と電圧−電流変換増幅器５０は
本発明のフィードバック手段を構成し、この４〜２０ｍ
ＡＤＣの電流は前述のフィードバック信号８２としてコ
ントローラ７０に返送される。なお、電圧−電流変換増
幅器５０は、レンジ調整回路５１およびゼロ調整回路５
２を有しており、フィードバック信号８２のレンジおよ
びゼロ調整を可能とする。

これにより、サーボ装置３０が生成した空気圧力は、設
定信号８１とフィードバック信号８２の偏差量がゼロと
なるように、すなわち設定信号８１に対応する値に変換
されてライン９０がら空気式リレー装置６０に供給され
る。

空気式リレー装置６０は、サーボ装置３０が生成したラ
イン９０の０．２〜１．０　Ｋｇ／ｃ膳２の空気圧力を
受けて、供給空気ａ６により片作動または両作動の空気
式操作端７１を動作させる。空気式操作端７１の動作位
置は、リンク６２によりフィードバック装置６１に接続
され、リンク６３を介して空気式リレー装Ｍ６０にフィ
ードバックされる。すなわち、空気式リレー装置６０と
フィードバック装置６１は、本発明の空気式操作装置を
構成し、空気式操作端７１の位置を、サーボ装置３０が
生成した０、２〜１．０　Ｋｇ／ｃｍ２の空気圧力に対
応する位置に制御する。すなわち、空気式操作端７１は
、設定信号８１に対応してコントローラ７０が出力した
パルス信号８３にしたがって位置制御される。

なお、上記パルスポジショナ１において、モータ速度設
定器１０、直流モータ２０．圧力センサ４０、電圧−電
流変換増幅器５０、外部導線接続端子部等の電気部分は
耐圧防爆容器１００に収納され、耐圧防爆仕様を満足す
る。また、電圧−電流変換増幅器５０に設けられるフィ
ードバック信号８２のレンジ調整およびゼロ調整部は、
耐圧防爆仕様を満足する状態で外部よりの調整を可能と
されている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例によれば、設定信号８１とフィードバック信
号８２の偏差量に応じたパルス信号８３．８４によって
直流モータ２ｏを駆動し、サーボ装置３０のサーボカム
３１を直流モータ２０に連動して回転させる状態下で、
サーボカム３１に相対する背圧ノズル３２の背圧を調整
し、サーボカム３１の回転角度すなわちパルス信号に対
応した空気圧力を生成し、この空気圧力をフィードバッ
ク手段としての圧力センサ４０、および電圧−電流変換
増幅器５０により電流変換されたフィードバック信号８
２として返送することにより所望の空気圧力を得ること
とし、得られた空気圧力を空気式リレー装置６０の入力
信号として該空気式リレー装置６０およびフィードバッ
ク装置６１を作動し、空気式操作端７１の駆動とその位
置制御を行なうこととなる。

したがって、上記パルスポジショナ１は、直流モータ２
０、サーボ装置ａ１３０、フィードバック手段としての
圧力センサ４０．電圧−電流変換増幅器５０からなるパ
ルス−空無圧変換部を内蔵することとなり、別体として
のパルス−空気圧変換装置を介さずに、パルス入力信号
によって空気式操作端７１の位置を制御することができ
る。

また、上記パルスポジショナｌは、サーボ装置３０が生
成した、空気式リレー装置ｔ８０の入力信号である空気
圧力をフィードバック信号として用いているから、パル
ス入力信号に遅れなく追従し、操作端位置をオーバーシ
ュート、ハンチングの発生なく正確な位置に安定して制
御することが可能となる。

なお、上記実施例は、直流モータ２０を使用しているた
め、パルス入力信号の損失時においても、空気圧信号８
５の出力値はパルス入力損失時の値を維持する。したが
って、ソレノイド状モータにより駆動される従来の電−
空ボジショナにおけるように、入力信号の損失時にモー
タコアが平行位置となる圧力状態まで振切れるようなこ
とはなく、空気式機器に致命的な本成を生ずるおそれも
ない。

［発明の効果］ 以上のように１本発明は、パルス信号によって空気式操
作端の位置制御を行なうパルスポジショナにおいて、設
定信号とフィードバック信号の偏差量に応じたパルス信
号によって駆動される直流モータと、直流モータに連動
して回転するサーボカムの回転角度に応じて該サーボカ
ムに相対する背圧ノズルの背圧を調整し、該サーボカム
の回転角度に対応する空気圧力を生成するサーボ装置と
、サーボ装置の生成した空気圧力を電流変換し、この変
換結果をフィードバック信号として伝送するフィードバ
ック手段と、サーボ装置の生成した空気圧力を入力信号
として受け、空気式操作端を駆動するとともに、該空気
式操作端の位置制御を行なう空気式操作装置とを有して
なるようにしたものである。したがって、パルス−空気
圧変換装置を介さずにパルス入力信号によって空気式操
作端の位置を制御し、かつパルス入力信号に遅れなく追
従し、操作端位置をオーバーシュート、ハンチングの発
生なく正確な位置に安定して制御することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
サーボ装置を示す模式図、第３図はサーボカムと背圧ノ
ズルを示す模式図である。 １・・・パルスポジショナ、２０・・・直流モータ、３
０・・・サーボ装置、３１・・・サーボカム、３２・・
・背圧ノズル、４０・・・圧力センサ、５０・・・電圧
−電流変換増幅器、６０・・・空気式リレー装置、６１
・・・フィードバック装置、７１・・・空気式操作端、
８１・・・設定信号、８２・・・フィードバック信号、
８３．８４・・・パルス信号、８５・・・空気圧信号、
１００・・・耐圧防爆容器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス信号によって空気式操作端の位置制御を行
   なうパルスポジショナにおいて、設定信号とフィードバ
   ック信号の偏差量に応じたパルス信号によって駆動され
   る直流モータと、直流モータに連動して回転するサーボ
   カムの回転角度に応じて該サーボカムに相対する背圧ノ
   ズルの背圧を調整し、該サーボカムの回転角度に対応す
   る空気圧力を生成するサーボ装置と、サーボ装置の生成
   した空気圧力を電流変換し、この変換結果をフィードバ
   ック信号として伝送するフィードバック手段と、サーボ
   装置の生成した空気圧力を入力信号として受け、空気式
   操作端を駆動するとともに、該空気式操作端の位置制御
   を行なう空気式操作装置とを有してなることを特徴とす
   るパルスポジショナ。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、直流モータの駆
   動のために供給されるパルス信号は選択的に分圧制限さ
   れ、直流モータの回転速度が切換設定可能とされるパル
   スポジショナ。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、直流モータが減
   速機を内蔵し、サーボカムが減速機の出力軸に接続され
   るパルスポジショナ。
4. （４）特許請求の範囲第１項において、直流モータ、フ
   ィードバック手段、外部導線接続端子部等の電気部分を
   耐圧防爆容器に収納したパルスポジショナ。
5. （５）特許請求の範囲第４項において、フィードバック
   手段に設けられるフィードバック信号のレンジ調整およ
   びゼロ調整部が耐圧防爆仕様を満足する状態で外部より
   の調整を可能としているパルスポジショナ。