JP2546639B2 - 圧力計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力計に関し、一層詳細には、簡単な操作に
より圧力流体の所望の設定圧力値と現流体圧力値とをデ
ジタル式に表示することが可能であり、しかも、圧力ス
イッチとしても機能することが可能な、簡単で小型化に
適した圧力計に関する。

圧力流体、例えば、加圧された空気がアクチュエータ
に供給され、当該アクチュエータが正常な圧力で駆動し
ているか否かを確認する等のために圧力流体管路に圧力
計を介装することが一般的に行われている。この場合、
異常に低い（若しくは異常に高い）圧力流体の供給がな
されると、アクチュエータ自体が、または、このアクチ
ュエータにより駆動される各種機器が損壊しあるいは近
隣にいる作業者にとり危険な事態を惹起することが予想
される。従って、従来から各種の圧力計が開発され流体
供給系に用いられてきた。然しながら、従来技術によれ
ば、一般的に、圧力計としてはブルドン管を用いたもの
またはダイヤフラム式のものが多く採用されており小型
化には限度があり、しかも圧力検出の精度が悪い。

従来例としてこのブルドン管を用いた圧力計を第１図
ａ並びにｂに示す。すなわち、円筒状のケーシング２に
は流体圧力をアナログ的に表示するための数値が描出さ
れた表示部４が装着され、当該表示部４の中央部にはケ
ーシング２の軸線に沿って指針６が回動自在に設けられ
ている。なお、指針６が反時計方向への一定以上の回動
動作を阻止するためにピン８が植設されている。

次に、この圧力計Ａの内部構造について説明する。

ケーシングの内部には湾曲するブルドン管10に圧力流
体を供給するための通路を画成した支持部12が配設され
る。この支持部12を利用して基板14が設けられ、当該基
板14に前記指針６に直結する軸16が植設される。軸16に
はばね部材18が係合し且つ歯車20が前記軸16に外嵌す
る。歯車20は屈曲するアーム22に刻設された歯列24と噛
合し、前記アーム22の一方の端部には湾曲する第１のロ
ッド26が延在する。前記湾曲ロッド26は真直なロッド28
の一端部と係合し、ロッド28の他端部はブルドン管10の
先端部と係合している。なお、図中、参照符号30は内部
に流体用通路が画成されブルドン管に対して流体圧力を
供給するための螺子部を示す。

このような構成からなるブルドン管を用いた圧力計Ａ
では、前記のように、螺子部30を測定しようとする流体
圧力管路に螺入し、この圧力計Ａを固定する。この結
果、螺子部30の流体用通路からブルドン管10へと圧力流
体が供給される。すなわち、この圧力流体の供給によっ
てブルドン管10はその先端部を撓ませ、ロッド28、湾曲
ロッド26を介してアーム22が変位し、歯列24は歯車20を
回転させる。これによって、この歯車20に同軸的に結合
されている指針６が時計方向へと回転し、表示部４にお
いてその流体圧力に対応する数値をアナログ的に表示す
る。このブルドン管10に供給される圧力に対してはばね
部材18が前記軸16の回動動作に対してバランスをとるよ
うに付勢される。

そこで、以上のような構成では、先ず、支持部12に対
してブルドン管10をろう付け等により気密に溶着しなけ
ればならない。しかも、このブルドン管10自体が相当な
面積を占有し、さらにまた、その内部に機械的な構成要
素としてばね部材18、歯車20、歯列24を含む屈曲するア
ーム22、湾曲するロッド26、ブルドン管10の先端部に係
合するロッド28等、各種の部品を組み込まなければなら
ない。そして、精度を高めるためにこれらの微調整を熟
練者によってなし遂げなければならないという不都合が
存在する。

さらに、表示部４では流体圧力はアナログ的に表示さ
れるために、読取誤差を含めて正確な圧力検出が出来な
い。

なお、従来から、当該圧力計に関連して圧力スイッチ
を付設し、この圧力スイッチの作用下に所定の圧力以上
または以下の場合、当該圧力流体の供給を停止する等の
措置が講じられている。従来技術に係るこの種の圧力ス
イッチを第２図に示す。すなわち、この圧力スイッチ32
はケーシング34の内部にマグネット付ピストン36を摺動
自在に配設している。前記ピストン36は調整ねじ38を螺
回することによってその弾発力を調整される調圧スプリ
ング40と通路42から導入される圧力流体によってその変
位動作が規制される。一方、ピストン36にはそのマグネ
ットにより動作するスイッチング素子44を臨ませてい
る。

従って、流体圧力によって変位するピストン36の移動
量は前記スイッチング素子44により検出され、このスイ
ッチング素子44の出力信号により、例えば、加工装置が
駆動・停止制御される。

然しながら、前記のような構造の圧力計Ａに対応して
圧力スイッチ32を設けようとしても当該圧力計Ａと前記
圧力スイッチ32とは別体に構成せざるを得ない。結局、
製造コストが高く精度も些程に向上させることが出来
ず、さらにまた、圧力計Ａ自体の占有面積並びにこれに
対応して用いられる圧力スイッチ32の占有面積が極めて
大きくなり、有効に工場内の空間等を活用しようとする
時、大きな妨げとなっている。

本発明は前記の不都合を悉く克服するためになされた
ものであって、圧力検出素子として半導体圧力センサを
用い、しかも、この半導体圧力センサの出力信号をデジ
タル的に表示することを可能とすると共に、圧力スイッ
チとしての機能を達成することが可能な圧力計を提供す
ることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体を
導入するための通路に臨み、筐体内部に配設される半導
体圧力センサと、 前記筐体の一面に配置され、前記半導体圧力センサで
検出された圧力流体の圧力値をデジタル値として表示す
る表示部と、 圧力流体の所定の圧力値を設定する設定手段と、 設定回数データ記憶手段を有し、前記半導体圧力セン
サによって検出された検出流体圧力値が前記設定手段に
よって設定された圧力値より小さく、且つ前記設定回数
データ記憶手段に記憶された設定回数データからその小
さい圧力値の検出回数をデクリメントして０に至った
時、警報信号を導出する制御回路と、 を備えることを特徴とする。

次に、本発明に係る圧力計について好適な実施例を挙
げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第３図ａ乃至ｃにおいて、参照符号50は本発明に係る
圧力計を示す。この圧力計50は直方体状の筐体52と前記
筐体52に係着されて図示しない流体用管路の雌螺子に螺
入し当該圧力計50を固定すると共に、前記流体用管路か
らこの圧力計50の本体内部に圧力流体を導入するための
螺子部54を含む。筐体52の前面部にはカバー部材56が設
けられ、このカバー部材56の内部に圧力設定用の摘み58
とデジタル表示器、ここでは液晶表示器60と、設定され
た圧力をデジタル的に表示させる際に押圧されるプッシ
ュボタンスイッチ62と、後述するように設定圧力以下で
流体が供給されている時、警報表示として発光する発光
素子64とを組み込んでいる。

第３図ｃにその内部構造を示している。すなわち、筐
体52には螺子部54が固着され、当該螺子部54の軸線方向
に沿って通路66が形成されている。この通路66の上端部
には半導体圧力センサ68の突出部70が嵌入する。この場
合、通路66から圧力流体を筐体52の内部に漏洩させるこ
とのないようにＯリング72を２段に亘って配設してい
る。圧力センサ68は屈曲する枠体74によって固定される
と共に、この圧力センサ68の端子76は当該圧力センサ68
の電気的制御を行うためのプリント基板78に電気的に接
続され且つこれを支承する。プリント基板78の上部には
筐体80によって室82が画成され、この室82を閉塞するよ
うに設けられたプレート84に前記液晶表示器60が固着さ
れる。

そこで、第４図ａ、ｂに前記圧力センサ68の詳細を示
す。

突出部70には前記通路66と連通する通路86が形成さ
れ、この通路86はガラス製からなる台座88に画成された
通路90と連通状態にある。台座88の上部には圧力センサ
68を構成するセンサチップ92が配設され、このセンサチ
ップ92には前記通路90から与えられる圧力流体を受容す
るための室94が設けられる（第４図ｂ参照）。センサチ
ップ92には導線96が接続され、この導線96は端子98と電
気的に接続されている。圧力センサ68の開口する上端部
にはポリエステル等の合成樹脂製からなるカバー部材10
0が固着され、前記センサチップ92の保護に供される。

次に、前記プリント基板78に組み込まれる制御回路を
第５図に示し説明する。

定電流回路Ｉに接続されるブリッジ回路Ｂの出力側は
オペアンプA₁に接続され、前記オペアンプA₁のアナログ
出力電圧VSは、デジタル信号に変換されるべくワンチッ
プマイコン101に取り込まれ、また、操作者は可変抵抗V
R₃を回すことによって設定される流体圧力設定値信号を
前記マイコン101に導入させる。

さらにまた、前記設定値を液晶表示器60によって視認
するためのプッチュボタンスイッチ62の出力信号も夫々
ワンチップマイコン101に導入される。当該ワンチップ
マイコン101はRAM102、レジスタ104を含み、一方、当該
ワンチップマイコン101からは警報シグナルを出力する
出力端子106、BCDシリアル出力を出すOUTPUT1、デジタ
ル／アナログ変換を行って一旦増幅し、これをOUTPUT2
として出力するための増幅器A₃、さらにまた、トランジ
スタTRの出力信号をOUTPUT3として出力する端子等が出
力側に設けられる。例えば、スイッチS₁はサンプリング
タイムの切換用として、S₂は前記液晶表示器60に対して
その圧力値の表示デメンションを切り替えるためのスイ
ッチとして利用することも出来る。

以上のような構成からなるワンチップマイコン101を
用いた圧力計50の制御回路についてその作用を第６図の
フローチャートを参照して説明する。

初期設定した後（STP1）、各ポートから入力信号の取
り込みが行われる（STP2）。その際、プッシュボタンス
イッチ62がオンされているか否かが判断される（STP
3）。プッシュボタンスイッチ62がオンされている場合
には設定データが表示器60に数字表示される（STP4）。

一方、プッシュボタンスイッチ62がオフの場合には圧
力値データ、設定値データがマイコン101のRAM102に格
納される。すなわち、オペアンプA₁のアナログ出力電圧
はデジタル化されて前記RAM102に格納され、一方、可変
抵抗VR₃によって設定された値もこのRAM102の異なる番
地に格納される（STP5）。

このような状態において、RAM102に格納された圧力値
データVCDシリアル出力端子に出力される（STP6）。こ
れと同様に、前記圧力値データはRAM102から読み出され
て表示器60に表示される（STP7）。さらにまた、この圧
力値データはデジタル信号からアナログ信号に変換され
て増幅器A₃に至り、OUTPUT2として出力される（STP
8）。次いで、１回前のサイクルによりメモリに保管さ
れているラッチ情報を取り込んだ後（STP9）この出力は
ラッチされ、ラッチされたか否かが判断される。

すなわち、アラーム用端子106からの出力がラッチさ
れれば、この判定により、YESの場合には圧力値データ
を表示するだけのルーチンに移る（STP10）。一方、ラ
ッチされなければ、次のステップに移行する。この場
合、圧力値データが設定値データより大であるか否かが
判断される（STP11）。

設定値よりも大である場合には、出力用トランジスタ
TRがオフとなり（STP12）、一方、圧力値データが設定
値よりも小の場合には所定時間圧力値データが設定値デ
ータよりも小であることを確認するためにRAMから設定
回数データを取り出しこれをレジスタ104に移す（STP1
3）。そして、設定回数データからその回数をデクリメ
ントし（STP14）０に至った時（STP15）出力トランジス
タTRをオンさせる（STP16）。この場合には、端子106か
らアラーム（警報）信号を出して圧力値が設定値よりも
小であることを操作者に知らしめる。このアラームシグ
ナルの出力はラッチされると共にメモリに保管され、操
作者は、例えば、図示しないアクチュエータを停止する
等の適宜の行為を行うことが可能となる（STP17）。

一方、圧力値データが設定値よりも大の場合には、そ
のままトランジスタはオフ状態を維持してさらにステッ
プ２に戻る。

そこで、以上のように構成される本発明に係る圧力計
50の作用並びにその効果を次に説明する。

第３図に示すように、突出する螺子部54を利用して図
示しない流体管路に形成された雌螺子部に螺入する。こ
の結果、前記流体管路とこの螺子部54の通路66とが連通
状態に至る。このようにして圧力計50は流体管路に固着
される。そこで、摘み58、すなわち、可変抵抗VR₃を外
部から調整することによって所望の流体圧力を設定す
る。これと共に、可変抵抗VR₁を調整してブリッジ回路
Ｂの出力を予め０となるように設定しておく。

このような準備段階を経て前記流体管路に圧力流体、
例えば、空気を導入する。この結果、ブリッジ回路Ｂの
平衡が破れ、その両端子に差電圧が発生し、これはオペ
アンプA₁へと導入される。操作者は必要に応じて摘み58
の周囲に目盛られた目盛によってアナログ的に設定圧力
を視認することが出来るが、特に、デジタル的にその設
定圧力を確認しようとする場合には、プッシュボタンス
イッチ62を押せばよい。さらにまた、このプッシュボタ
ンスイッチ62を押さない場合であっても、前記摘み58に
よって設定された概略的な値と流体管路を通過する圧力
流体のデジタル表示された圧力とが比較出来るために、
その差がどの程度まであるかを容易に確認出来るという
利点がある。

本発明によれば、以上のように簡単な構成で、従来ア
ナログ的に表示されていた圧力流体の圧力を数値表示す
ることが可能であり、しかも、摘みを回すことによって
設定されるアナログ的設定値の表示と、現在の圧力値と
を容易に視認することが出来、さらにまた、必要に応じ
て前記設定値をデジタル的に表示することが可能であ
る。

また、この設定値よりも現在の圧力流体の圧力値が小
さい場合であって、それが設定された所定の検出回数に
到達した時、警報信号を発して操作者にこれを知らし
め、あるいは、例えば、リレーを付勢してアクチュエー
タの動作を停止する等の圧力スイッチとしての役割を果
たすことも可能である。

さらにまた、ブルドン管あるいはダイヤフラムを用い
る従来の圧力計と異なり、簡単な構成で且つ小型に製造
することが出来、さらにまた、圧力計と圧力スイッチと
を一体化して組み込むことが可能である。このような構
成からすれば、極めて占有面積が縮小出来、従って、有
効な空間の利用が図れると共にその操作も簡便化する等
の利点が得られ且つ圧力計自体の読取誤差も少なくなる
等の種々の顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来技術に係るブルドン管を用いた圧力計の
概観斜視図、 第１図ｂは前記第１図ａに示す圧力計の内部構造斜視
図、 第２図は従来技術に係る圧力スイッチの縦断面図、 第３図ａ乃至ｃは本発明に係る圧力計の夫々正面図、斜
視図並びに内部構造を示す縦断面図、 第４図ａ並びにｂは第２図ｃに示す圧力センサ本体の縦
断説明図、 第５図は本発明に係る圧力計の内部に組み込まれる電気
回路のブロック図、 第６図は第５図に示す電気回路に供されるフローチャー
ト図である。 50……圧力計、58……摘み 60……液晶表示器、62……プッシュボタンスイッチ 64……発光素子、68……半導体圧力センサ 92……センサチップ、100……カバー部材 101……ワンチップマイコン、102……RAM 104……レジスタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−79320（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−6043（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−110308（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力流体を導入するための通路に臨み、筐
   体内部に配設される半導体圧力センサと、 前記筐体の一面に配置され、前記半導体圧力センサで検
   出された圧力流体の圧力値をデジタル値として表示する
   表示部と、 圧力流体の所定の圧力値を設定する設定手段と、 設定回数データ記憶手段を有し、前記半導体圧力センサ
   によって検出された検出流体圧力値が前記設定手段によ
   って設定された圧力値より小さく、且つ前記設定回数デ
   ータ記憶手段に記憶された設定回数データからその小さ
   い圧力値の検出回数をデクリメントして０に至った時、
   警報信号を導出する制御回路と、 を備えることを特徴とする圧力計。