JP2002195203A - 電空変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉す
る主弁を、二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に
応じて移動する浮動ピストンによって開閉動作させる空
気リレーにおいて、パイロット圧室を大気に連通させる
ノズル通路を有するノズル体と、このノズル体のノズル
通路の開口端に対向する平板状で弾性変形可能なフラッ
パと、このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ
入力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置とを備
えた電空変換器において、構成が簡単でかつ高精度なゼ
ロ点調整機構を有する電空変換器を得る。 【構成】 ゼロ点調整機構を、ノズル体に形成した、フ
ラッパと平行な一対の壁面を有する長溝と；外周面がこ
の長溝の一対の壁面の間に挿入される円筒面からなり、
該円筒面に対して偏心した回転軸心を有する偏心ローラ
と；この偏心ローラを偏心回転軸心を中心に回動操作す
る調整操作機構と；によって構成した電空変換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、アナログ入力信号（電気入力
量）の大小に応じて空圧出力を変化させる電空変換器に
関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】この種の電空変換器とし
て、一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁
を、二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応じて
移動する浮動ピストンによって開閉動作させる空気リレ
ーにさらに、パイロット圧室を大気に連通させるノズル
通路を有するノズル体と、このノズル体のノズル通路の
開口端に対向する平板状で弾性変形可能なフラッパと、
このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ電気入
力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置とを備え
た電空変換器が知られている。

【０００３】この電空変換器では、ノズル体の初期位置
を調整するゼロ点調整機構が不可欠であり、従来、ウォ
ームホイル機構によってノズル体の昇降機構（ゼロ点調
整機構）が構成されていた。しかし、ウォームホイル機
構は、機構自体が複雑で高価であるばかりでなく、バッ
クラッシュが避けられないため、精密な調整を行うこと
が困難であった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、従来の電空変換器についての
以上の問題意識に基づき、構成が簡単でかつ高精度なゼ
ロ点調整機構を有する電空変換器を得ることを目的とす
る。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、一次圧力導入口と；二次圧力
取出口と；一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉す
る主弁と；二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に
応じて移動し、主弁を開閉作動させる浮動ピストンと；
パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有する
ノズル体と；このノズル体のノズル通路の開口端に対向
する平板状で弾性変形可能なフラッパと；このフラッパ
のノズル体に対する位置をアナログ入力信号の大小に応
じて変化させる電磁駆動装置と；ノズル体の初期位置を
調整するゼロ点調整機構と；を有する電空変換器におい
て、ゼロ点調整機構を、ノズル体に形成した、フラッパ
と平行な一対の壁面を有する長溝と；外周面がこの長溝
の一対の壁面の間に挿入される円筒面からなり、該円筒
面に対して偏心した回転軸心を有する偏心ローラと；こ
の偏心ローラを偏心回転軸心を中心に回動操作する調整
操作機構と；によって構成したことを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施形態】ハウジング１１は、図１の上方から
順に、カップ状のアッパハウジング１１ａ、筒状のミド
ルハウジング１１ｂ及び流路ブロックを構成するロアハ
ウジング１１ｃの３部材からなっており、ロアハウジン
グ１１ｃには、同一軸線上の一対の一次圧力導入口１２
と二次圧力取出口１３とが開口している。一次圧力導入
口１２と二次圧力取出口１３の間は、通路１４によって
連通しており、この通路１４が主弁１５によって開閉さ
れる。主弁１５は圧縮ばね１６の力によって常時通路１
４を閉じている。ロアハウジング１１ｃ内には、二次圧
力取出口１３及び通路１４に連通する二次圧力取出室１
７が形成されている。

【０００７】アッパハウジング１１ａとミドルハウジン
グ１１ｂの間、及びミドルハウジング１１ｂとロアハウ
ジング１１ｃの間にはそれぞれ、浮動ピストン２０のパ
イロットダイアフラム２１及びコントロールダイアフラ
ム２２の周縁部が気密に挟着されている。浮動ピストン
２０は、パイロットダイアフラム２１とコントロールダ
イアフラム２２の間にリリーフ室２３を有し、中心部に
スペーサブロック２４を有している。このスペーサブロ
ック２４には、取出室１７とリリーフ室２３とを連通さ
せる連通穴２５が形成されており、リリーフ室２３はミ
ドルハウジング１１ｂに形成した大気連通穴２６によっ
て大気と連通している。

【０００８】連通穴２５は、軸方向通路２５ａと径方向
通路２５ｂからなり、軸方向通路２５ａが主弁１５と一
体に設けたリリーフ弁１８によって開閉される。すなわ
ち、リリーフ弁１８が連通穴２５を閉じているときは取
出室１７内の空気がリリーフ室２３に流れることはな
く、主弁１５（リリーフ弁１８）と浮動ピストン２０と
の相対位置が離隔してリリーフ弁１８が軸方向通路２５
ａを開くと、取出室１７内の空気は、連通穴２５、リリ
ーフ室２３、大気連通穴２６を介して大気に開放される
（リリーフされる）。

【０００９】アッパハウジング１１ａと浮動ピストン２
０のパイロットダイアフラム２１との間には、パイロッ
ト圧室３０が形成されている。このパイロット圧室３０
は、ハウジング内通路３１及び絞弁３２を介して、取出
室１７に連通している。絞弁３２は、取出室１７内の圧
力変化をタイムラグを与えてパイロット圧室３０に生じ
させる。また、浮動ピストン２０は、アッパハウジング
１１ａと浮動ピストン２０との間に挿入した圧縮コイル
ばね３３により図１の下方、つまりスペーサブロック２
４の連通穴２５がリリーフ弁１８に当接してリリーフ通
路を閉じる方向に移動付勢されている。

【００１０】以上の構成により、二次圧力取出口１３側
の圧力（取出室１７内の圧力）が急に上がり、圧縮コイ
ルばね３３の力に打ち勝って浮動ピストン２０を押し上
げる程高くなると、軸方向通路２５ａがリリーフ弁１８
から離れて取出室１７内の空気を大気にリリーフする。
つまり、取出室１７（二次圧力取出口１３）側の圧力が
下がる。逆に、取出室１７の圧力が急に下降し、パイロ
ットダイアフラム２１と圧縮コイルばね３３による下向
きの力がコントロールダイアフラム２２による上向きの
力よりも大きくなると、浮動ピストン２０は下降してリ
リーフ弁１８を介して主弁１５を圧縮ばね１６の力に抗
して押し下げ、通路１４を開く。従って、一次圧力導入
口１２側の一次圧力が二次圧力取出室１７（二次圧力取
出口１３）側に導かれ、該取出室１７（二次圧力取出口
１３）の圧力が上昇する。二次圧力取出室１７の圧力変
動に応じて以上の動作が繰り返される結果、一次圧力導
入口１２からの一次圧力に拘わらず、二次圧力取出口１
３に一定の二次圧力を取り出すことができる。

【００１１】アッパハウジング１１ａには、浮動ピスト
ン２０の軸部に位置させて、ノズル体４０が昇降可能に
支持されている。このノズル体４０には、軸部に、パイ
ロット圧室３０に連通するノズル通路４１が形成されて
おり、その上端部は、ノズル体４０の先端部に形成した
円錐状部４０ａの頂点に開口している。

【００１２】アッパハウジング１１ａの上端部には、筒
状ヨーク４２との間に、平板状で弾性変形可能なフラッ
パ４３の周縁部が挟着支持されていて、フラッパ４３に
より、アッパハウジング１１ａ内に大気室４４が形成さ
れている。大気室４４は、開放穴４５によって大気に連
通している。フラッパ４３は、ノズル体４０のノズル通
路４１の開口端に対向し、ノズル体４０との相対距離ｄ
（図５に誇張して示す）を変えることにより、ノズル通
路４１の大気室４４との連通面積を変化させる。

【００１３】フラッパ４３の中心部上には、ノズル体４
０と同心で環状のムービングコイル４６が固定されてお
り、このムービングコイル４６は、筒状ヨーク４２に固
定した円柱状永久磁石４７と筒状ヨーク４２との間の環
状空間に位置している。このムービングコイル４６、円
柱状永久磁石４７及び筒状ヨーク４２からなる電磁駆動
機構は、ムービングコイル４６に正逆に電流を流すと、
フラッパ４３が昇降し、ノズル体４０の円錐状部４０ａ
（ノズル通路４１の開口端）との距離が変化し、その変
化量は電流（または電圧）（アナログ電気入力信号）の
大きさに比例する。図４はノズル体４０の上昇端を示
し、図５は下降端を示している。フラッパ４３と円錐状
部４０ａとの距離が大きくなると、パイロット圧室３０
から逃げる空気の量が多くなり、小さくなると少なくな
るから、二次圧力取出口１３での取出二次圧力を、ムー
ビングコイル４６に流す電流の大小によって変化させる
ことができる。以上が空気リレーを用いた電空変換器の
原理である。

【００１４】本実施形態は、以上の電空変換器におい
て、組立調整時に、ノズル体４０の初期位置（ゼロ点位
置）を調整するゼロ点調整機構を特徴としている。ノズ
ル体４０の側面には、長溝４０ｂが形成されている。長
溝４０ｂは、ノズル体４０の軸線と直交し、フラッパ４
３と平行な一対の互いに平行な壁面を有しており、この
長溝４０ｂ内に、偏心ローラ５０の外周円筒面が実質的
に隙間なく（最小のクリアランスで）嵌まっている。偏
心ローラ５０は、外周円筒面に対して偏心した位置に偏
心穴（偏心回転軸心）５０ａを有し、この偏心穴５０ａ
に、調整シャフト（調整操作機構）５２の先端圧入部５
２ａが圧入固定されている。調整シャフト５２は、アッ
パハウジング１１ａに、軸心を中心とする遊びのない回
動操作を可能にして支持されている。またアッパハウジ
ング１１ａには、調整シャフト５２の外側に、調整シャ
フト５２の回転を止める止めねじ５３が螺合されてい
る。

【００１５】このゼロ点位置調整機構は従って、止めね
じ５３を外してから、ドライバ溝５２ｂにドライバを挿
入して調整シャフト５２を回動操作すると、偏心ローラ
５０が長溝４０ｂ内で偏心穴（偏心回転軸心）５０ａを
中心に偏心運動し、その結果、ノズル体４０が上下に移
動する。この上下移動により、ノズル通路４１の先端開
口部とフラッパ４３との初期位置を変化させて、ゼロ点
調整（ムービングコイル４６に与える電流がゼロのとき
に二次圧力取出口１３の出力を予め定めた一定値にする
調整）を行うことができる。この調整に際してのノズル
体４０の移動距離は、最大でも偏心ローラ５０の外周円
筒面の中心と偏心穴５０ａの中心との距離の２倍に制限
される。このため、二次圧力が過度に上昇する危険を回
避することができる。

【００１６】従来品では、上述のように、このノズル体
４０の昇降のためにウォームホイル機構が用いられてい
た。しかし、ウォームホイル機構は、構造が複雑で高価
であるばかりでなく、バックラッシュが避けられないた
め、高精度を得ることが困難であった。これに対し、本
実施形態では、長溝４０ｂと偏心ローラ５０の外周円筒
面との嵌合精度は、機械加工によって超高精度に維持す
ることができるため、安価かつ高精度なゼロ点調整機構
が得られる。長溝４０ｂは、例えばフライス加工によっ
て正確な寸法が簡単に得られ、偏心ローラ５０も外周円
筒面が所望の寸法で正確な円筒形状が容易に得られる。
また、ウォームホイル機構では、ウォームの回し過ぎに
よって二次圧力が過大になるおそれがあったが、本実施
形態では、上述のように、ノズル体４０の移動距離は制
限されているので、二次圧力が過大になることがない。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成でゼロ点調
整を精度よく行うことができる電空変換器を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電空変換器の一実施形態を示す縦
断面図である。

【図２】図の調圧ノズル部分の拡大斜視図である。

【図３】図１の調圧ノズル部分の拡大断面図である。

【図４】図３のIV-IV線に沿う矢視図である。

【図５】図３のIV-IV線に沿う、図４とは異なる状態の
矢視図である。

【符号の説明】

１１ ハウジング １１ａ アッパハウジング １１ｂ ミドルハウジング １１ｃ ロアハウジング １２ 一次圧力導入口 １３ 二次圧力取出口 １４ 通路 １５ 主弁 １６ 圧縮ばね １７ 取出室 １８ リリーフ弁 ２０ 浮動ピストン ２１ パイロットダイアフラム ２２ コントロールダイアフラム ２３ リリーフ室 ２４ スペーサブロック ２５ 連通穴 ２５ａ 軸方向通路 ２５ｂ 径方向通路 ２６ 大気連通穴 ３０ パイロット圧室 ３１ ハウジング内通路 ３２ 絞弁 ３３ 圧縮コイルばね ４０ ノズル体 ４０ａ 円錐状部 ４０ｂ 長溝 ４１ ノズル通路 ４２ 筒状ヨーク ４３ フラッパ ４４ 大気室 ４５ 開放穴 ４６ ムービングコイル ４７ 円柱状永久磁石 ５０ 偏心ローラ ５０ａ 偏心穴（偏心回転軸心） ５２ 調整シャフト（調整操作機構） ５２ａ 先端圧入部 ５３ 止めねじ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；
   上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁
   と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応
   じて移動し、上記主弁を開閉作動させる浮動ピストン
   と；上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路
   を有するノズル体と；このノズル体のノズル通路の開口
   端に対向する平板状で弾性変形可能なフラッパと；この
   フラッパのノズル体に対する位置をアナログ入力信号の
   大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；上記ノズル体
   の初期位置を調整するゼロ点調整機構と；を有する電空
   変換器において、 上記ゼロ点調整機構が、 ノズル体に形成した、フラッパと平行な一対の壁面を有
   する長溝と；外周面がこの長溝の一対の壁面の間に挿入
   される円筒面からなり、該円筒面に対して偏心した回転
   軸心を有する偏心ローラと；この偏心ローラを偏心回転
   軸心を中心に回動操作する調整操作機構と；を有するこ
   とを特徴とする電空変換器。