JP4544614B2 - Positioner device - Google Patents

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Description

本発明は、バルブなどを遠隔操作する空気式の駆動部と組み合わせて使用される電空ポジショナーに関するものである。 The present invention relates to electro-pneumatic positioner over to be used in conjunction with pneumatic drive unit for remotely operating a valve.

ポジショナーは、プロセスオートメーションなどに使用される流量調節用バルブなどを遠隔操作するための空気式駆動部に組み合わせて使用され、駆動部の駆動軸位置を操作信号が指示する位置に追随および停止させることを目的とする装置である。ポジショナーを用いた駆動部を有するバルブによる流量調節は、流体の流量調節では、流体の圧力や流量に影響されずに精密かつ定常的に調節弁の開度を制御することが重要である。このようなポジショナー装置として、トルクモーターに電流を流して発生する磁力によってアーマチュア(可動片)にトルクを発生させ、アーマチュアの動作に応じて駆動部に供給される空気圧を調整し、駆動部に供給される空気圧および空気量を調節して、駆動部の追随動作によってバルブの開度を制御する電空ポジショナーは従来から広く産業界において使用されている。   The positioner is used in combination with a pneumatic drive unit for remotely controlling a flow rate adjustment valve used in process automation, etc., and follows and stops the drive shaft position of the drive unit at the position indicated by the operation signal. It is a device aimed at. In the flow rate adjustment by the valve having the drive unit using the positioner, in the flow rate adjustment of the fluid, it is important to control the opening degree of the control valve accurately and constantly without being influenced by the pressure or flow rate of the fluid. As such a positioner device, torque is generated in the armature (movable piece) by the magnetic force generated by passing a current through the torque motor, the air pressure supplied to the drive unit is adjusted according to the armature operation, and supplied to the drive unit Electropneumatic positioners that control the opening of a valve by adjusting the air pressure and the amount of air and the follower operation of a drive unit have been widely used in the industry.

従来から提案されている機械式電空ポジショナーでは、トルクモーターと駆動部の間でのフィードバック機構としてフィードバックレバーやカム、レンジ調整アーム、ベアリング軸およびゼロ調整アームの組み合わせなどを用いる。このような機械式電空ポジショナーと空気式調節弁の駆動部とを組み合わせて、入力操作信号としての電流を、電磁石を用いたトルクモーターに入力して磁力を発生させて、可動片を微小に移動させる。可動片が微小に移動することで、可動片と連動するフラッパーとノズルとの間隙が変化し、絞り抵抗を通過した気体はノズル背圧に変換され、ノズル背圧はパイロットバルブ機構を介して空気式可動部を稼動させる空気圧と流量に変換されて駆動部を操作する。駆動軸の位置は、フィードバックレバーやカムなどを介して電空ポジショナー内のフィードバック・スプリングの張力に変換され、トルクモーターの可動片にフィードバックされて入力信号により発生する磁力と対抗し、両者の力が均衡した時点で駆動軸が保持され、入力信号と駆動軸の位置が適切に対応する位置に駆動軸を保持させることになる。   Conventionally proposed mechanical electro-pneumatic positioners use a combination of a feedback lever, a cam, a range adjustment arm, a bearing shaft and a zero adjustment arm as a feedback mechanism between the torque motor and the drive unit. Combining such a mechanical electro-pneumatic positioner and a pneumatic control valve drive unit, the current as an input operation signal is input to a torque motor using an electromagnet to generate a magnetic force, and the movable piece is made minute. Move. As the movable piece moves slightly, the gap between the flapper and the nozzle linked to the movable piece changes, and the gas that has passed through the throttle resistance is converted into nozzle back pressure. The nozzle back pressure is converted into air via the pilot valve mechanism. The drive unit is operated after being converted into air pressure and flow rate for operating the movable unit. The position of the drive shaft is converted to the tension of the feedback spring in the electropneumatic positioner via a feedback lever, cam, etc., and fed back to the moving piece of the torque motor to counteract the magnetic force generated by the input signal. The drive shaft is held at the time when the two are balanced, and the drive shaft is held at a position where the input signal and the position of the drive shaft correspond appropriately.

上述した機械式電空ポジショナーでは、駆動部圧力室の内容積や駆動部での摩擦変化などの多様性により、全体のフィードバックループのゲインを調整するためには、内部の部品を交換する必要があるなど取り扱いが煩雑である。また、微細な動きを必要とするトルクモーターと可動片周辺の構成部品では、機械的な変形や摩擦などによる非線形性によって作動の微細な調整機能に限界があり、予期しないゼロ点移動や、不感帯、ヒステリシスなどを除去しきれない問題があった。そこで、フィードバックループに電子演算回路を用いる電子式電空ポジショナーも提案されており、マイクロプロセッサーなど電子回路をフィードバック機能に採用し、機械式電空ポジショナーの欠点を改善している。   In the mechanical electro-pneumatic positioner described above, it is necessary to replace internal components in order to adjust the gain of the overall feedback loop due to the variety of the internal volume of the drive unit pressure chamber and the friction change in the drive unit. The handling is complicated. In addition, torque motors that require fine movement and components around the movable piece have limitations in fine adjustment functions due to nonlinearities due to mechanical deformation and friction, and unexpected zero point movement and dead zone. There was a problem that hysteresis could not be removed. Therefore, an electronic electro-pneumatic positioner using an electronic arithmetic circuit in the feedback loop has been proposed, and an electronic circuit such as a microprocessor is adopted for the feedback function to improve the disadvantages of the mechanical electro-pneumatic positioner.

電子式電空ポジショナーでは、空気圧で作動する調節弁駆動部の駆動軸位置は、レバーおよびリンク機構を介して、例えばポテンシオメーターに代表される位置を電気信号に変換する装置によって電気信号に変換され、比較演算増幅を行う電子回路に導かれる。比較演算増幅回路では、操作信号と駆動軸位置に関する信号とが比較演算され、その偏差が常にゼロに近づくように電流が出力される。電流は電磁石を利用したトルクモーターによって力に変換され、ノズルとフラッパーで構成されるノズルフラッパー機構およびパイロットバルブ(圧力調整部)を介して空気圧の出力に変換されて、空気圧は調節弁駆動部に導かれて調節弁を操作する。   In the electronic electro-pneumatic positioner, the drive shaft position of the control valve drive unit that operates with air pressure is converted into an electric signal by a device that converts the position represented by a potentiometer, for example, into an electric signal via a lever and a link mechanism. And led to an electronic circuit that performs comparison operation amplification. The comparison operation amplification circuit compares and calculates the operation signal and the signal related to the drive shaft position, and outputs a current so that the deviation always approaches zero. The electric current is converted into a force by a torque motor using an electromagnet, and is converted into an air pressure output through a nozzle flapper mechanism composed of a nozzle and a flapper and a pilot valve (pressure adjusting unit). Guided to operate the control valve.

従って電子式電空ポジショナーでは、作動空気圧の変動や調節弁駆動部の負荷あるいは摩擦の変動などによる作動上の不確定性は、電子回路によるフィードバック機能によって修正されるため、操作信号に追随して調節弁駆動部が作動し、駆動軸位置を操作信号が指示する所定の位置に保つことができる。この原理では、操作信号に対して調節弁駆動部の駆動軸位置が適切に作動するためには、フラッパーの変位とパイロットバルブの出力圧または空気流量との入出力関係が近似的に線形性が保たれていることと、調節弁駆動部の動きに比べて十分に速く応答することが重要な前提となっている。   Therefore, in the electronic electro-pneumatic positioner, operational uncertainty due to fluctuations in the operating air pressure, load on the control valve drive or friction, etc. is corrected by the feedback function of the electronic circuit. The control valve drive unit operates and the drive shaft position can be maintained at a predetermined position indicated by the operation signal. In this principle, the input / output relationship between the flapper displacement and the pilot valve output pressure or air flow rate is approximately linear in order for the drive shaft position of the control valve drive unit to operate properly with respect to the operation signal. It is an important premise to be maintained and to respond sufficiently quickly compared to the movement of the control valve drive.

上述の電子式電空ポジショナーを実際に作動させた場合、フラッパーの変位とノズル背圧室の空気圧は厳密な線形関係にはなく、また、パイロットバルブのノズル背圧を受けるダイヤフラムは、ダイヤフラム自身の弾性による復元力を持っているが弱い。特に作動中心点の近傍においては弾性による復元力は非常に弱く、ダイヤフラムの変位はノズル背圧の変化に対して線形性を保つことができない。すなわちノズル背圧とそれに対抗する圧力室の圧力による力との大小により、僅かな圧力差でダイヤフラムは凹または凸の形状に変形し、その中間位置は非常に不安定な過渡的な状態となり、ダイヤフラムは一定の変位幅で凹凸に変形し、バックラッシュあるいはヒステリシスを生じさせることになる。   When the above-mentioned electronic electropneumatic positioner is actually operated, the displacement of the flapper and the air pressure in the nozzle back pressure chamber are not in a strict linear relationship, and the diaphragm that receives the nozzle back pressure of the pilot valve is the diaphragm itself. Has resilience due to elasticity but is weak. Particularly in the vicinity of the operation center point, the restoring force due to elasticity is very weak, and the displacement of the diaphragm cannot maintain linearity with respect to the change of the nozzle back pressure. That is, due to the magnitude of the back pressure of the nozzle and the force caused by the pressure in the pressure chamber, the diaphragm deforms into a concave or convex shape with a slight pressure difference, and its intermediate position becomes a very unstable and transient state. The diaphragm is deformed into irregularities with a certain displacement width, and backlash or hysteresis is generated.

この現象は最も微細な調節機能を求められる平衡点近傍、すなわちパイロットバルブの給気と排気が切り替わる点の近傍で、パイロットバルブのポートが適切な位置を取ることができず、給気側や排気側に過大に移動して微妙な調節動作をすることが困難になることを意味する。そのため、給気又は排気動作での過大な反応によって、駆動部は操作信号が示す目的の位置に対して行き過ぎを生じ、その修正動作が再び過大に作用するために目的位置を中心に往復運動を行うことになる。これは制御工学でハンチングと呼ばれる不安定現象であり、調節弁の流量調節機能などの例では調節の目的を果たせずに、プラント運転の可動が不可能になることもある。この作動の行き過ぎを回避するために、従来技術では電子回路の増幅度を減少させる方法や、出力空気圧と駆動部との間に絞りなど空気の流れを抑制する抵抗を挿入して駆動部の作動速度を抑制する方法を用いていた。しかしその結果として、フィードバック機能の精度が低下して駆動軸の位置が目的の値に達する以前に停止してしまう不感帯を生じるという問題や、駆動部の作動速度が著しく減少して操作が緩慢になるなどの問題が発生していた。   This phenomenon occurs when the pilot valve port cannot be positioned properly near the equilibrium point where the finest adjustment function is required, that is, near the point where the supply and exhaust of the pilot valve are switched. It means that it becomes difficult to move excessively to the side and perform delicate adjustment operations. For this reason, an excessive reaction in the air supply or exhaust operation causes the drive unit to overshoot the target position indicated by the operation signal, and the corrective action again acts excessively, so that the reciprocating motion is performed around the target position. Will do. This is an unstable phenomenon called hunting in control engineering. In some cases, such as the flow rate adjustment function of the control valve, the plant operation cannot be performed without fulfilling the purpose of adjustment. In order to avoid overshooting this operation, the prior art uses a method of reducing the amplification of the electronic circuit or a drive unit operation by inserting a resistor such as a throttle between the output air pressure and the drive unit to suppress the flow of air. A method of controlling speed was used. However, as a result, the accuracy of the feedback function is reduced, resulting in a dead zone that stops before the position of the drive shaft reaches the target value, and the operation speed of the drive unit is significantly reduced, resulting in slow operation. The problem of becoming.

図6は、ノズル背圧の変化とパイロットバルブのダイヤフラムの動きの相関を示すグラフであり、横軸は時間変化を示しており縦軸はそれぞれノズル背圧の変位量とダイヤフラムの変位量を示している。上述した様に、ノズル背圧が中心位置を経過した時点とは時間的にずれてダイヤフラムの変位が起こっていることがわかる。また図7は、ノズル背圧によってダイヤフラムに加わる力の大きさとダイヤフラムの変位量とを示すグラフであり、横軸にダイヤフラムに加わる力の大きさを示し、縦軸にダイヤフラムの変位量を示している。ノズル背圧によってダイヤフラムに加わる力と、圧力室の圧力とがバランスした時点からダイヤフラムの変位量が急激に変化するため、ノズル背圧が増加する方向と減少する方向とでダイヤフラムの変位量にヒステリシスが発生していることがわかる。なお、図6を用いて前述した説明では、動作を簡素化して記述しているが、実際の動作はさらに不確定な要素を含み、より複雑な動作をしている。   FIG. 6 is a graph showing the correlation between the change in the nozzle back pressure and the movement of the diaphragm of the pilot valve, the horizontal axis shows the time change, and the vertical axis shows the displacement amount of the nozzle back pressure and the displacement amount of the diaphragm, respectively. ing. As described above, it can be seen that the displacement of the diaphragm occurs with a time lag from the time when the nozzle back pressure has passed the center position. FIG. 7 is a graph showing the magnitude of the force applied to the diaphragm by the nozzle back pressure and the amount of displacement of the diaphragm. The horizontal axis shows the magnitude of the force applied to the diaphragm, and the vertical axis shows the amount of displacement of the diaphragm. Yes. Since the amount of diaphragm displacement changes abruptly from the moment when the force applied to the diaphragm by the nozzle back pressure and the pressure in the pressure chamber are balanced, there is hysteresis in the amount of diaphragm displacement between the direction in which the nozzle back pressure increases and the direction in which the nozzle back pressure decreases. It can be seen that has occurred. In the above description with reference to FIG. 6, the operation is described in a simplified manner, but the actual operation includes more uncertain elements and performs a more complicated operation.

この問題は、駆動部スプリングと操作空気圧とに対応して駆動軸位置が決定される単動型駆動部のみならず、圧力値のみでは駆動軸位置が決定されずピストンの双端の空気圧差で駆動軸位置が移動する複動型駆動部においては、さらに顕著な問題となっている。複動型駆動部では、ピストンの双端の空気圧が等しくならない限り停止しないため、ピストンの双端の空気圧差がある限り移動を続け、双端の空気圧が等しくなるまで駆動軸は停止しない。また、従来から提案されている機械式電空ポジショナーとしては、複動型シリンダ駆動部を用いて、出力空気圧の一方を分岐してトルクモーターの偏差比較機構にフィードバックする方式が提案されている(例えば特許文献1参照)。   This problem is caused not only by the single-acting drive unit in which the drive shaft position is determined according to the drive unit spring and the operating air pressure, but also by the pressure value alone, the drive shaft position is not determined by the air pressure difference between the two ends of the piston. In the double-acting drive unit in which the drive shaft position moves, it becomes a more significant problem. In the double-acting drive unit, the piston does not stop unless the air pressures at the two ends of the piston are equal. Therefore, the double shaft drive continues as long as there is a difference in air pressure between the two ends of the piston. Further, as a conventionally proposed mechanical electro-pneumatic positioner, a system has been proposed in which a double-acting cylinder drive unit is used to branch one of the output air pressures and feed back to the torque motor deviation comparison mechanism ( For example, see Patent Document 1).

特開2003−239910号公報JP 2003-239910 A

上述したバックラッシュあるいはヒステリシスの問題に対処するために、従来の技術では、ダイヤフラムの位置をスタビライザースプリングと称する剛性の微弱なスプリングでトルクモーター可動部にマイナーフィードバックを行う手法がある。電子回路による主フィードバック機能を持たず、調節弁駆動部の位置信号をフィードバックノズルなどの力によって直接トルクモーターの力と平衡させる機械式ポジショナーにおいては、安定な追随特性を得るために不可欠な手法とされていた。しかし、この機構は、ノズルとフラッパーで構成されるノズルフラッパー機構ユニットと、パイロットバルブ機構ユニットとの間で相対位置を高い精度で保つ必要があり、二つのユニットを空気圧回路によって結合しただけでは機能を発揮しえず、機械的な構造設計の自由度が制限されていた。   In order to cope with the above-described problems of backlash or hysteresis, there is a method of performing minor feedback to the torque motor moving part with a weak spring having a rigid position called a stabilizer spring in the position of the diaphragm. In a mechanical positioner that does not have a main feedback function by an electronic circuit and balances the position signal of the control valve drive unit directly with the force of the torque motor by the force of the feedback nozzle, etc., it is an indispensable technique to obtain stable tracking characteristics It had been. However, this mechanism needs to maintain the relative position between the nozzle flapper mechanism unit consisting of the nozzle and flapper and the pilot valve mechanism unit with high accuracy. The degree of freedom of mechanical structural design was limited.

しかし特許文献1に記載されている技術では、出力空気圧の一方を分岐しトルクモーターの入出力比較機構にフィードバックするために、主フィードバック機構に力が加算(減算)されるので、ポジショナーとしての精度を保持するためには、出力空気圧に比例した正確なフィードバック量を保持する必要がある。そのため、ゴム製のシール機能を有する受圧キャップや、金属製のキャップやピストン状の受圧機構など、空気圧漏洩を避ける構造を必要としていた。また、空気の漏洩によるフィードバックの力の変動を抑制するためには、高度な機械加工精度や漏洩防止のためのグリースの塗布など、シールの向上に多くの注意を必要とし、このような精度維持を必要とする微妙な機構に誤差なくフィードバック機能を果たすことはきわめて困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, a force is added (subtracted) to the main feedback mechanism in order to branch one of the output air pressures and feed back to the input / output comparison mechanism of the torque motor. Therefore, it is necessary to maintain an accurate feedback amount proportional to the output air pressure. Therefore, a structure that avoids air pressure leakage such as a pressure receiving cap having a rubber sealing function, a metal cap, and a piston-shaped pressure receiving mechanism is required. In addition, in order to suppress fluctuations in the feedback force due to air leakage, a great deal of attention is required to improve the seal, such as the application of grease for advanced machining accuracy and leakage prevention, and such accuracy is maintained. It is extremely difficult to perform a feedback function without error in a delicate mechanism that requires

また、ノズルとキャップとの間に可動片の動きを妨げる摩擦などが生じるときには、トルクモーターの作動誤差は、フィードバックループの操作信号と駆動軸位置を比較し平衡させる機能の誤差になり、動作原理上ではフィードバックループの制御ループの外にあり、フィードバック機構によって復元することが出来ず微細な位置変化に対して生じる大きな誤差の原因となる。また、空気漏洩量を減少するためにフィードバックノズル上流に、流量を加減するための絞り機構を設けるなどすると、空気の漏洩を生じた際のフィードバック圧力に多大な影響を及ぼすため、それを補正する上位のフィードバック機能を持たない機械式ポジショナーにおいては深刻なゼロドリフトを生じるおそれがある。   In addition, when friction that prevents the movement of the movable piece occurs between the nozzle and the cap, the torque motor operation error becomes an error in the function that compares and balances the feedback loop operation signal with the drive shaft position. Above, it is outside the control loop of the feedback loop and cannot be restored by the feedback mechanism, which causes a large error caused by a minute position change. In addition, if a throttle mechanism for adjusting the flow rate is installed upstream of the feedback nozzle to reduce the amount of air leakage, it will have a significant effect on the feedback pressure when air leakage occurs, and this will be corrected. In a mechanical positioner that does not have a high-order feedback function, serious zero drift may occur.

また特許文献1に記載された技術では、フィードバックノズルの採用により、従来技術が採用していたスタビライザースプリングは不要になり、組み合わせ駆動部の種類によって、ポジショナーの部品変更は不要になると記載されている。しかし、組み合わせ駆動部の内容積や負荷などの諸元の多様性に対しては、ポジショナーの総合ゲインの調整が不可欠である。したがって、フィードバックノズルの設置によってスタビライザースプリングの変更のようなポジショナゲインの調整が不要になるという効果を実現するためにはかなりの困難が予想される。   Further, in the technique described in Patent Document 1, it is described that the use of the feedback nozzle eliminates the need for the stabilizer spring used in the prior art, and changes the positioner parts depending on the type of the combination drive unit. . However, adjustment of the overall gain of the positioner is indispensable for the diversity of specifications such as the internal volume and load of the combination drive unit. Therefore, considerable difficulty is expected to realize the effect that the adjustment of the positioner gain such as the change of the stabilizer spring becomes unnecessary by the installation of the feedback nozzle.

またフィードバックに電子回路を使用する電子式電空ポジショナーにおいては、出力空気圧を小型の圧力センサーによって検出し、電気信号に変換した出力信号を比較演算増幅回路の一部にフィードバックして、出力圧がトルクモーターの電流に対して線形性を保つ原理を採用して解決してきたものもある。しかし、圧力検出のためのセンサーおよびその周辺回路を必要とするなど製造コストが上昇してしまい、得られる効果に比べてコストが高くなってしまうという問題を持っていた。   Also, in an electronic electropneumatic positioner that uses an electronic circuit for feedback, the output air pressure is detected by a small pressure sensor, and the output signal converted into an electrical signal is fed back to a part of the comparison operation amplification circuit, so that the output pressure is reduced. Some have solved the problem by adopting the principle of maintaining linearity with respect to the current of the torque motor. However, there has been a problem that the manufacturing cost increases due to the necessity of a sensor for detecting pressure and its peripheral circuit, and the cost becomes higher than the obtained effect.

したがって本発明は、機械的構造に由来する非線形特性やバックラッシュあるいはヒステリシスなどによる特性の不具合を改善して、安定かつ速やかに操作信号に追随して作動するように動特性を向上させることが可能なポジショナー装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can improve the dynamic characteristics so as to follow the operation signal stably and quickly by improving the non-linear characteristics derived from the mechanical structure and the malfunctions due to backlash or hysteresis. an object of the present invention is to provide a positioner equipment.

上記課題を解決するために本発明のポジショナー装置は、ノズル背圧室の圧力変化に基づいて出力される気体の圧力を調整する圧力調整部と、電気信号に応じて動作する可動片を有し、前記ノズル背圧室から延長されたノズルと前記可動片の接離状態によって前記ノズル背圧室の圧力を制御する作動制御部と、前記圧力調整部から出力される前記気体の圧力で動作する駆動部の状態を測定して、位置情報を得る位置測定部と、前記位置情報に基づいて前記作動制御部に供給される前記電気信号を制御する電気信号制御部と、前記圧力調整部から出力された気体の一部を噴流として前記可動片に対して衝突させるフィードバックノズルとを備え、前記圧力調整部が2種類の気圧を出力する複動型であり、前記フィードバックノズルを二つ備えて、前記2種類それぞれの気圧に対応した気体を噴流として前記可動片の両側に衝突させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a positioner device of the present invention has a pressure adjusting unit that adjusts the pressure of gas output based on a pressure change in a nozzle back pressure chamber, and a movable piece that operates in accordance with an electrical signal. An operation control unit that controls the pressure of the nozzle back pressure chamber according to the contact and separation state of the nozzle extended from the nozzle back pressure chamber and the movable piece, and the gas pressure output from the pressure adjustment unit. A position measurement unit that measures position of the drive unit to obtain position information, an electric signal control unit that controls the electric signal supplied to the operation control unit based on the position information, and an output from the pressure adjustment unit some of gaseous and a feedback nozzle impinging against the movable piece as jets, a double-acting, wherein the pressure adjusting portion outputs two kinds of pressure, comprising two said feedback nozzle A gas corresponding to the two respective pressure and wherein the impinging on both sides of the movable piece as jets.

圧力調整部から出力される気圧を分岐したフィードバックノズルから、出力気圧に対応した流速の噴流を可動片に対して衝突させることで、可動片に対して噴流によるマイナーフィードバックを作用させることができる。噴流によるマイナーフィードバックは、パイロットバルブ機構の出力圧変化に応じて可動片に作用するため、駆動部軸の位置変化のずれを解消する主フィードバック機能に付加されて働く。この噴流によるマイナーフィードバックの作用により、ノズルフラッパー機構およびパイロットバルブ機構の機械的要素が内包しているヒステリシスやバックラッシュなどの非線形な特性を修正し、主フィードバック機能を目的どおりに作動させることが可能となる。   By causing a jet flow having a flow velocity corresponding to the output atmospheric pressure to collide with the movable piece from the feedback nozzle branched from the atmospheric pressure output from the pressure adjusting unit, minor feedback by the jet can be applied to the movable piece. Minor feedback due to the jet acts on the movable piece in accordance with the change in the output pressure of the pilot valve mechanism, and thus works in addition to the main feedback function that eliminates the shift in the position change of the drive unit shaft. By the action of minor feedback by this jet flow, it is possible to correct the nonlinear characteristics such as hysteresis and backlash contained in the mechanical elements of the nozzle flapper mechanism and pilot valve mechanism, and to operate the main feedback function as intended. It becomes.

た、圧力調整部が2種類の気圧を出力する複動型であり、フィードバックノズルを二つ備えて、2種類それぞれの気圧に対応した気体を噴流として可動片の両側に衝突させるとしてもよい。複動型の圧力調整部および複動型の駆動部を用いた場合であっても、2種類の気圧に対応した噴流を可動片に衝突させて噴流によるフィードバックを作用させることが可能となる。さらに、フィードバックノズルと可動片とは所定の間隔を空けて配置されていることで、可動片が動作して可動片とフィードバックノズルとの距離が変化した場合でも、噴流の衝突によって可動片に加わる力を略一定に保つことができ、噴流によるフィードバックを良好に作用させることが可能である。 Also, a double-acting pressure adjusting portion outputs two kinds of pressure includes two feedback nozzle, two or gas corresponding to the respective pressure as impinging on both sides of the movable piece as jets . Even when a double-acting type pressure adjusting unit and a double-acting type driving unit are used, it is possible to cause a jet corresponding to two types of atmospheric pressure to collide with the movable piece and to provide feedback by the jet. Furthermore, since the feedback nozzle and the movable piece are arranged at a predetermined interval, even when the movable piece operates to change the distance between the movable piece and the feedback nozzle, the feedback nozzle and the movable piece are added to the movable piece by the collision of the jet flow. The force can be kept substantially constant, and the feedback by the jet can be favorably applied.

トルクモーターや圧力調整部などの作動に含まれていた非線形性や、時間遅れによる動作性の不安定を、簡単な構造によって適切に改良し、僅かなコストでポジショナー装置の性能を向上させることができる。例えば、本発明によるポジショナー装置を産業用の自動調節弁と組み合わせた場合、弁開度は操作信号に対して安定で迅速に追随し、石油精製装置など大型のプラントを、より合理的に運転操業を行うことができる。   Non-linearity included in the operation of torque motors and pressure regulators, and instability of operation due to time delays can be appropriately improved with a simple structure, and the performance of the positioner device can be improved at a small cost. it can. For example, when the positioner device according to the present invention is combined with an industrial automatic control valve, the valve opening follows the operation signal stably and quickly, and a large plant such as an oil refiner can be operated more rationally. It can be performed.

以下、本発明を適用したポジショナー装置およびその駆動方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明は、例えば石油精製などのプラントの自動運転のための自動調節弁の遠隔操作において、弁開度を操作信号に応じて調節するために、例えば4−20mAの操作信号に応じて、空気圧駆動によって駆動される駆動軸の位置を操作信号に対応した位置に保持させるポジショナー装置およびその駆動方法に関するものである。   Hereinafter, a positioner device to which the present invention is applied and a driving method thereof will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the remote control of an automatic control valve for automatic operation of a plant such as oil refining, for example, the present invention adjusts the valve opening according to an operation signal, for example, according to an operation signal of 4-20 mA, The present invention relates to a positioner device that holds the position of a drive shaft driven by driving at a position corresponding to an operation signal, and a driving method thereof.

本発明では、電子回路によるフィードバック機能を持つ電子式電空ポジショナーにおいて、出力空気圧の一部を噴流としてノズルフラッパー機構に噴射し、マイナーループのフィードバック機能を持たせるものである。噴流によるフィードバック機能によって、ポジショナーの機械的構成に起因する非線形特性やバックラッシュあるいはヒステリシスなどによる特性の不具合を改善して、安定かつ速やかに操作信号に追随するよう電空ポジショナーの作動特性を向上させる。
[第一の実施の形態]
In the present invention, in an electronic electropneumatic positioner having a feedback function by an electronic circuit, a part of the output air pressure is jetted as a jet to the nozzle flapper mechanism to have a minor loop feedback function. The feedback function by the jet improves the non-linear characteristics due to the mechanical configuration of the positioner and the malfunctions due to backlash or hysteresis, and improves the operating characteristics of the electropneumatic positioner to follow the operation signal stably and quickly. .
[First embodiment]

図1は、本発明のポジショナー装置の構造を示す模式図である。ポジショナー装置は、トルクモーター部1と、圧力調整部2と、駆動部3と、位置測定機構4と、比較演算増幅回路5とが組み合わされた構造を有している。トルクモーター部1は、電流が流れることで駆動軸の位置制御に必要なトルクを発生させる装置である。圧力調整部2は、トルクモーター部1で発生したトルクで作動するフラッパーの動きに応じてノズルとフラッパーの間隔が変化し、ノズル背圧の変化を大容量の空気圧の変化に変換して駆動部3に出力する装置である。駆動部3は、圧力調整部2から供給される空気圧によって駆動軸の位置を動かす装置である。位置測定機構4は、駆動部3が駆動軸の位置を動かした際にその駆動軸の位置を測定して、その位置情報を比較演算増幅回路5に入力する装置である。比較演算増幅回路5は、位置測定機構4が測定した駆動軸の位置情報に応じて、トルクモーター部1に供給する電流値を制御する電気回路である。   FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a positioner device of the present invention. The positioner device has a structure in which a torque motor unit 1, a pressure adjustment unit 2, a drive unit 3, a position measurement mechanism 4, and a comparison operation amplification circuit 5 are combined. The torque motor unit 1 is a device that generates torque required for position control of the drive shaft when current flows. The pressure adjusting unit 2 converts the nozzle back pressure change into a large-capacity air pressure change by changing the interval between the nozzle and the flapper according to the movement of the flapper operated by the torque generated by the torque motor unit 1, and the drive unit 3 is an apparatus for outputting to the apparatus. The drive unit 3 is a device that moves the position of the drive shaft by the air pressure supplied from the pressure adjustment unit 2. The position measuring mechanism 4 is a device that measures the position of the drive shaft when the drive unit 3 moves the position of the drive shaft, and inputs the position information to the comparison operation amplification circuit 5. The comparison operation amplification circuit 5 is an electric circuit that controls the current value supplied to the torque motor unit 1 in accordance with the position information of the drive shaft measured by the position measurement mechanism 4.

トルクモーター部1は、電磁石11と、電磁石11の中心軸位置に配置されたノズル12と、電磁石11の前部に設けられた強磁性体の棒状部材である可動片13とを配置した構造を有している。電磁石11に巻かれた導電材の両端は外部に延長されて電流の入力端子が形成されており、電流が入力端子に供給されることで、電磁石11に発生する磁力により磁化された可動片13と電磁石11の間で力が発生し、可動片13に図中矢印A方向やその逆方向へ微小量移動することになる。ここでは、ノズル12を電磁石11の中心軸位置に配置した例を示しているが、ノズル12と可動片13との接離状態を変化させることが出来る位置であれば、どの位置に配置しても構わない。また図1では、トルクモーター部1として電磁石を用いた例を示しているが、電気的な制御でトルクの制御や変位調整を行うことが可能な装置を用いることができ、例えば半導体素子や圧電素子などを用いることが可能である。   The torque motor unit 1 has a structure in which an electromagnet 11, a nozzle 12 disposed at a central axis position of the electromagnet 11, and a movable piece 13 that is a ferromagnetic rod-shaped member provided in the front portion of the electromagnet 11 are disposed. Have. Both ends of the conductive material wound around the electromagnet 11 are extended to the outside to form a current input terminal. When the current is supplied to the input terminal, the movable piece 13 magnetized by the magnetic force generated in the electromagnet 11. A force is generated between the electromagnet 11 and the electromagnet 11, and the movable piece 13 is moved by a minute amount in the direction of arrow A in the figure or in the opposite direction. Here, an example in which the nozzle 12 is arranged at the center axis position of the electromagnet 11 is shown, but any position can be used as long as the contact / separation state between the nozzle 12 and the movable piece 13 can be changed. It doesn't matter. 1 shows an example in which an electromagnet is used as the torque motor unit 1, an apparatus capable of controlling torque and adjusting displacement by electrical control can be used. For example, a semiconductor element or a piezoelectric element can be used. An element or the like can be used.

可動片13の一端にはL字形状の弾性体である支点板バネ14が取り付けられており、支点板バネ14の一辺は電磁石11に対して固定して取り付けられている。また、可動片13のノズル12側にはフラッパー15が形成されている。可動片13にトルクが加わると、トルクに応じて支点板バネ14が弾性変形し、支点板バネ14の固定位置を回転中心として可動片13およびフラッパー15が回転する。また、フラッパー15には圧力調整部2から供給される気体が流出するノズル12が当接されており、可動片13にトルクが加わることでフラッパー15が動作して、ノズル12とフラッパー15との位置関係が変化し、ノズル12から流出する気体量が変化することになる。   A fulcrum leaf spring 14, which is an L-shaped elastic body, is attached to one end of the movable piece 13, and one side of the fulcrum leaf spring 14 is fixedly attached to the electromagnet 11. Further, a flapper 15 is formed on the nozzle 12 side of the movable piece 13. When torque is applied to the movable piece 13, the fulcrum leaf spring 14 is elastically deformed according to the torque, and the movable piece 13 and the flapper 15 rotate with the fixed position of the fulcrum leaf spring 14 as the rotation center. Further, the nozzle 12 from which the gas supplied from the pressure adjusting unit 2 flows out is in contact with the flapper 15, and the flapper 15 is operated by applying a torque to the movable piece 13, so that the nozzle 12 and the flapper 15 The positional relationship changes, and the amount of gas flowing out from the nozzle 12 changes.

また、可動片13にはバイアススプリング16が取り付けられており、可動片13の回転運動によってバイアススプリング16に弾性力が発生して、可動片13に力が加わる。また、可動片13のノズル12と反対側には、圧力調整部2から供給される気体を噴出するフィードバックノズル17が配されている。フィードバックノズル17の先端は、可動片13とは当接せずに微小距離をおいて可動片13に対向している。このため、フィードバックノズル17から噴出した空気の流れは噴流として可動片13に衝突し、可動片13に対してノズル12方向へ回転する力を加えることになる。トルクモーター部1では、可動片13の動作によってノズル12から流出する気体の流量が変化し、圧力調整部2での圧力調整が行われるため、トルクモーター部1は作動制御部として機能することになる。   A bias spring 16 is attached to the movable piece 13, and an elastic force is generated in the bias spring 16 by the rotational movement of the movable piece 13, and a force is applied to the movable piece 13. Further, a feedback nozzle 17 that ejects the gas supplied from the pressure adjusting unit 2 is disposed on the side of the movable piece 13 opposite to the nozzle 12. The tip of the feedback nozzle 17 is not in contact with the movable piece 13 and faces the movable piece 13 with a small distance. For this reason, the flow of air ejected from the feedback nozzle 17 collides with the movable piece 13 as a jet and applies a force that rotates in the direction of the nozzle 12 to the movable piece 13. In the torque motor unit 1, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 12 is changed by the operation of the movable piece 13, and the pressure adjustment in the pressure adjustment unit 2 is performed. Therefore, the torque motor unit 1 functions as an operation control unit. Become.

圧力調整部2は、外部から供給配管21を介して大気圧よりも高い気圧の気体が供給され、出力配管22を介して駆動部3との間で気体の授受を行うとともに、ノズル配管23を介してノズル12から気体が流出する。圧力調整部2は、外形を形成している筐体内部に摺動可能にリレースプール25が配置され、筐体内部に形成された気体の流路に気体が流れることで、気密を保持しながらリレースプール25の位置が変化する構造となっている。リレースプール25の内部には、中心軸付近に排気流路24が形成されており、排気流路24を介して圧力調整部2外部に排気が行われる。出力配管22は、駆動部3に対して気体の授受を行うだけではなく、一部が分岐されて分岐配管22xとしてトルクモーター部1のフィードバックノズル17に接続されており、フィードバックノズル17に対しても気体を供給している。   The pressure adjusting unit 2 is supplied with a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure from the outside through the supply pipe 21, exchanges gas with the drive unit 3 through the output pipe 22, and connects the nozzle pipe 23 to the pressure pipe 2. Gas flows out from the nozzle 12 through the nozzle 12. The pressure adjusting unit 2 is configured such that the relay spool 25 is slidably disposed inside the casing forming the outer shape, and the gas flows through the gas flow path formed inside the casing, thereby maintaining airtightness. The position of the relay spool 25 changes. An exhaust passage 24 is formed in the vicinity of the central axis inside the relay spool 25, and exhaust is performed outside the pressure adjusting unit 2 through the exhaust passage 24. The output pipe 22 not only transmits and receives gas to the drive unit 3, but also partly branches and is connected to the feedback nozzle 17 of the torque motor unit 1 as a branch pipe 22 x. Is also supplying gas.

圧力調整部2の筐体内部には、供給圧力室26、ノズル背圧室28およびリレースプール圧力室29が形成されており、供給圧力室26内にはバルブポート30が配置されている。供給圧力室26とリレースプール圧力室29には供給配管21が接続され、供給圧力室26内部とリレースプール圧力室29内部に加圧された気体が供給されている。ノズル背圧室28は、固定絞り27を介して供給圧力室26と接続されるとともに、ノズル12と配管を介して接続されている。ノズル背圧室28とリレースプール圧力室29とは、変形可能な隔壁を隔てて隣接しており、ノズル背圧室28とリレースプール圧力室29に導入されている気体の圧力差に応じてリレースプール25が移動可能となっている。   A supply pressure chamber 26, a nozzle back pressure chamber 28, and a relay spool pressure chamber 29 are formed inside the housing of the pressure adjusting unit 2, and a valve port 30 is disposed in the supply pressure chamber 26. A supply pipe 21 is connected to the supply pressure chamber 26 and the relay spool pressure chamber 29, and pressurized gas is supplied into the supply pressure chamber 26 and the relay spool pressure chamber 29. The nozzle back pressure chamber 28 is connected to the supply pressure chamber 26 via a fixed throttle 27 and is connected to the nozzle 12 via a pipe. The nozzle back pressure chamber 28 and the relay spool pressure chamber 29 are adjacent to each other with a deformable partition wall therebetween, and the relay is operated according to the pressure difference between the gases introduced into the nozzle back pressure chamber 28 and the relay spool pressure chamber 29. The spool 25 is movable.

バルブポート30は、リレースプール25の位置に応じて移動可能に配置されており、供給圧力室26と出力配管22との間の流路を閉じているときには供給配管21と排気流路24との接続を開き、供給圧力室26と出力配管22との間の流路が開いているときには供給配管21と排気流路24との接続を閉じる機能を実現している。   The valve port 30 is arranged so as to be movable according to the position of the relay spool 25, and when the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 is closed, the supply pipe 21 and the exhaust flow path 24 are connected. The function of closing the connection between the supply pipe 21 and the exhaust flow path 24 is realized when the connection is opened and the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 is open.

駆動部3は、駆動部筐体31内部に配されたダイヤフラム32が配置され、ダイヤフラム32によって仕切られた駆動部筐体31内部の一方の空間に反発力を生じる駆動部スプリング33が配され、他方の空間が駆動部圧力室34として形成されている。駆動部圧力室34には、出力配管22を介して圧力調整部2から気体が供給され、駆動部スプリング33の力と駆動部圧力室34内部の気圧による力の均衡によって、ダイヤフラム32の位置が決定される。ダイヤフラム32には棒状の部材である駆動軸35が固定して取り付けられており、ダイヤフラム32の動作に追随して駆動軸35が移動する。   The drive unit 3 is provided with a diaphragm 32 disposed inside the drive unit housing 31, and a drive unit spring 33 that generates a repulsive force in one space inside the drive unit housing 31 partitioned by the diaphragm 32. The other space is formed as a drive unit pressure chamber 34. Gas is supplied to the drive unit pressure chamber 34 from the pressure adjusting unit 2 via the output pipe 22, and the position of the diaphragm 32 is determined by the balance between the force of the drive unit spring 33 and the force of the atmospheric pressure inside the drive unit pressure chamber 34. It is determined. A drive shaft 35 that is a rod-like member is fixedly attached to the diaphragm 32, and the drive shaft 35 moves following the operation of the diaphragm 32.

位置測定機構4は、駆動部3が駆動軸35の位置を動かした際にその駆動軸35の位置を測定して、その位置情報を比較演算増幅回路5に入力する装置であり、駆動軸35の上下運動を回転運動に変換して回転角度に応じて位置情報を測定する。比較演算増幅回路5は、上述したように位置測定機構4が測定した駆動軸の位置情報に応じて、トルクモーター部1に供給する電流値を制御する電気回路である。この比較演算増幅回路5は、ポジショナー装置と組み合わせる駆動部3の容量、作動速度、駆動部が操作すべき対象の負荷、摩擦力などの多様さに対して、増幅度あるいは積分性の増幅機能の積分ゲインなど、演算のパラメータを電子回路上あるいはソフトウェア上で、上位に変更できるものとする。比較演算増幅回路5では、位置測定機構4で測定した駆動軸35の位置情報に基づいて、電磁石11に供給される電流を制御するため、電気信号制御部として機能することになる。   The position measurement mechanism 4 is a device that measures the position of the drive shaft 35 when the drive unit 3 moves the position of the drive shaft 35 and inputs the position information to the comparison operation amplification circuit 5. The position information is measured according to the rotation angle by converting the vertical motion of the image into a rotational motion. The comparison operation amplification circuit 5 is an electric circuit that controls the current value supplied to the torque motor unit 1 in accordance with the position information of the drive shaft measured by the position measurement mechanism 4 as described above. This comparison operation amplification circuit 5 has an amplification function or an integral amplification function for a variety of capacity, operating speed, load to be operated by the drive unit, frictional force, etc. of the drive unit 3 combined with the positioner device. It is assumed that calculation parameters such as integral gain can be changed to a higher level on an electronic circuit or software. The comparison operation amplification circuit 5 functions as an electric signal control unit in order to control the current supplied to the electromagnet 11 based on the position information of the drive shaft 35 measured by the position measurement mechanism 4.

次に、図1に示したポジショナー装置の動作と駆動軸の位置決めメカニズムを説明する。操作信号に対して位置信号に偏差が生じ、その結果としてポジショナー装置のトルクモーター部1に入力信号として流れる電流が減少すると、電磁石11に発生する磁力が減少し、可動片13が受ける電磁石11方向への力は減少し、支点板バネ14の弾性力およびバイアススプリング16の弾性力とのバランスが変化する。これにより、支点板バネ14を中心として図中矢印A方向に可動片13に働くトルクが増加する。この可動片13の動きによって、フラッパー15も図中矢印A方向に動き、フラッパー15とノズル12との間隔がわずかに拡がる。   Next, the operation of the positioner device shown in FIG. 1 and the drive shaft positioning mechanism will be described. When a deviation occurs in the position signal with respect to the operation signal and, as a result, the current flowing as an input signal to the torque motor unit 1 of the positioner device decreases, the magnetic force generated in the electromagnet 11 decreases, and the direction of the electromagnet 11 received by the movable piece 13 And the balance between the elastic force of the fulcrum leaf spring 14 and the elastic force of the bias spring 16 changes. As a result, the torque acting on the movable piece 13 increases in the direction of arrow A in the figure with the fulcrum leaf spring 14 as the center. By the movement of the movable piece 13, the flapper 15 also moves in the direction of the arrow A in the figure, and the interval between the flapper 15 and the nozzle 12 is slightly increased.

フラッパー15とノズル12との間隔が拡がると、ノズル12から流出する気体の流量が増加してノズル背圧室28内の圧力が低下し、リレースプール圧力室29とノズル背圧室28の圧力バランスが崩れて、リレースプール25がノズル背圧室28側に移動する。このとき、リレースプール25はバルブポート30と当接して排気流路24が閉じられ、バルブポート30が移動して供給圧力室26と出力配管22との流路が開かれる。これにより、供給配管21、供給圧力室26および出力配管22が連通して、加圧された気体が駆動部3の駆動部圧力室34に導入される。   When the gap between the flapper 15 and the nozzle 12 increases, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 12 increases, the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 decreases, and the pressure balance between the relay spool pressure chamber 29 and the nozzle back pressure chamber 28 increases. Collapses and the relay spool 25 moves to the nozzle back pressure chamber 28 side. At this time, the relay spool 25 abuts on the valve port 30 to close the exhaust flow path 24, and the valve port 30 moves to open the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22. As a result, the supply pipe 21, the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 communicate with each other, and the pressurized gas is introduced into the drive unit pressure chamber 34 of the drive unit 3.

駆動部圧力室34に気体が導入されることで、ダイヤフラム32は駆動部スプリング33の反発力と駆動部圧力室34の気圧がバランスを取る位置まで移動する。ダイヤフラム32が移動すると駆動軸35も移動する。同時に、駆動軸35の動作は位置測定機構4によって位置情報の変化として比較演算増幅回路5に伝達され、比較演算増幅回路5では位置情報に基づいて電磁石11に流れる電流をフィードバック制御する。   When the gas is introduced into the drive unit pressure chamber 34, the diaphragm 32 moves to a position where the repulsive force of the drive unit spring 33 and the atmospheric pressure of the drive unit pressure chamber 34 are balanced. When the diaphragm 32 moves, the drive shaft 35 also moves. At the same time, the operation of the drive shaft 35 is transmitted to the comparison operation amplification circuit 5 as a change in position information by the position measurement mechanism 4, and the comparison operation amplification circuit 5 feedback-controls the current flowing through the electromagnet 11 based on the position information.

操作信号に対して位置信号に偏差が生じ、その結果として電空ポジショナーのトルクモーター部1に入力信号として流れる電流が増加すると、電磁石11に発生する磁力が増加し、可動片13が受ける電磁石11方向への力は増加し、支点板バネ14の弾性力およびバイアススプリング16の弾性力とのバランスが変化する。これにより、支点板バネ14を中心として図中矢印A方向に働くトルクが減少する。この可動片13の動きによって、フラッパー15も図中矢印A方向と反対方向に動き、フラッパー15とノズル12との間隔がわずかに狭まる。以下、圧力調整部2、駆動部3、位置測定機構4、比較演算増幅回路5では上述した電流減少時と逆の動作が行われて、トルクモーター部1に流れる入力信号電流の変化量に対応して、駆動軸35の位置変化が得られる。   When the position signal deviates from the operation signal, and as a result, the current flowing as an input signal to the torque motor unit 1 of the electropneumatic positioner increases, the magnetic force generated in the electromagnet 11 increases and the electromagnet 11 received by the movable piece 13. The force in the direction increases, and the balance between the elastic force of the fulcrum leaf spring 14 and the elastic force of the bias spring 16 changes. As a result, the torque acting in the direction of arrow A in the figure around the fulcrum leaf spring 14 is reduced. Due to the movement of the movable piece 13, the flapper 15 also moves in the direction opposite to the arrow A direction in the figure, and the interval between the flapper 15 and the nozzle 12 is slightly narrowed. Hereinafter, the pressure adjustment unit 2, the drive unit 3, the position measurement mechanism 4, and the comparison operation amplification circuit 5 perform the reverse operation to the above-described current decrease, and correspond to the amount of change in the input signal current flowing through the torque motor unit 1. Thus, a change in the position of the drive shaft 35 is obtained.

本発明のポジショナー装置では、位置測定機構4と比較演算増幅回路5での通常のフィードバック制御だけではなく、圧力調整部2の出力配管22を分岐してフィードバックノズル17の小孔から少量の空気流を噴流として噴出させてマイナーフィードバック・ループを構成させる。出力配管22から分岐されたフィードバックノズル17からは、少量の気体が噴出され、トルクモーター部1の可動片13に衝突する。気体が可動片13に衝突することで得られる力によって、可動片13に加わる力は電磁石11による磁力と、支点板バネ14の弾性力と、バイアススプリング16の弾性力と、空気噴流による圧力の4つとなる。本発明のポジショナー装置は、空気噴流をトルクモーター部1にフィードバックさせることで、低コストで簡便に、バックラッシュやヒステリシスなどの非線形性を減少させてポジショナー装置の動作を安定させる。   In the positioner device of the present invention, not only the normal feedback control by the position measuring mechanism 4 and the comparison operational amplification circuit 5 but also a small amount of air flow from the small hole of the feedback nozzle 17 by branching the output pipe 22 of the pressure adjusting unit 2. To form a minor feedback loop. A small amount of gas is ejected from the feedback nozzle 17 branched from the output pipe 22 and collides with the movable piece 13 of the torque motor unit 1. Due to the force obtained by the gas colliding with the movable piece 13, the force applied to the movable piece 13 is the magnetic force by the electromagnet 11, the elastic force of the fulcrum leaf spring 14, the elastic force of the bias spring 16, and the pressure by the air jet. There will be four. The positioner device according to the present invention feeds back an air jet to the torque motor unit 1 to easily reduce the non-linearity such as backlash and hysteresis and stabilize the operation of the positioner device at low cost.

図1に示した本発明のポジショナー装置では、トルクモーター部1の可動片13に向けて、一定の距離を保って小孔のあるフィードバックノズル17を設け、圧力調整部2からの出力配管22を分岐した気体を噴出させ、この気体の噴流を可動片13に衝突させて、気体の噴流衝突で生じる力によって可動片13およびフラッパー15の動きに、小ループのマイナーフィードバックを構成させている。以下、噴流による小ループのマイナーフィードバックの動作について説明する。   In the positioner device of the present invention shown in FIG. 1, a feedback nozzle 17 having a small hole is provided at a certain distance toward the movable piece 13 of the torque motor unit 1, and an output pipe 22 from the pressure adjusting unit 2 is provided. A branched gas is ejected, and the jet of this gas collides with the movable piece 13, and the movement of the movable piece 13 and the flapper 15 is constituted by the force generated by the gas jet collision to form a small loop minor feedback. Hereinafter, the minor feedback operation of the small loop by the jet will be described.

例えばトルクモーター部1に入力される電流出力が減少した場合、バイアススプリング16の力で、ノズル12とフラッパー15の間隔が拡がると、ノズル12から流出する気体の流量が増加してノズル背圧室28内の圧力が低下し、リレースプール圧力室29とノズル背圧室28の圧力バランスが崩れて、リレースプール25がノズル背圧室28側に移動する。このとき、リレースプール25はバルブポート30と当接して排気流路24が閉じられ、バルブポート30が移動して供給圧力室26と出力配管22との流路が開かれる。これにより、供給配管21、供給圧力室26および出力配管22が連通して、加圧された気体が駆動部3の駆動部圧力室34に導入されるとともに、出力配管22から分岐されたフィードバックノズル17から噴出する噴流の速度が増加する。   For example, when the current output input to the torque motor unit 1 decreases, if the gap between the nozzle 12 and the flapper 15 increases due to the force of the bias spring 16, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 12 increases and the nozzle back pressure chamber increases. The pressure in the pressure 28 decreases, the pressure balance between the relay spool pressure chamber 29 and the nozzle back pressure chamber 28 is lost, and the relay spool 25 moves to the nozzle back pressure chamber 28 side. At this time, the relay spool 25 abuts on the valve port 30 to close the exhaust flow path 24, and the valve port 30 moves to open the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22. As a result, the supply pipe 21, the supply pressure chamber 26, and the output pipe 22 communicate with each other, and the pressurized gas is introduced into the drive section pressure chamber 34 of the drive section 3 and the feedback nozzle branched from the output pipe 22. The speed of the jet spouted from 17 increases.

すると、フィードバックノズル17から噴出する噴流の衝突によって、図中矢印Aと逆方向に可動片13に加わる力が増加し、電磁石11の磁力の減少で可動片13に与えられる力の変化に対抗して、ノズル背圧室28の圧力が上昇する方向に力が作用する。この噴流によるフィードバック力の働きにより、フィードバックノズル17からの噴流衝突の力と、電磁石11の磁力の変化により可動片13に与えられる力とが平衡した位置で可動片13は静止する。これにより、本発明のポジショナー装置では電磁石11の磁力の変化に略比例した出力変化を得ることができる。すなわち、ノズル12とフラッパー15で構成されるノズルフラッパー機構、及び圧力調整部2がもつ動作の非線形性およびヒステリシスを有する伝達特性を線形に近づけることができる。   Then, the force applied to the movable piece 13 in the direction opposite to the arrow A in the figure increases due to the collision of the jet flow ejected from the feedback nozzle 17, and counters the change in the force applied to the movable piece 13 due to the decrease in the magnetic force of the electromagnet 11. Thus, a force acts in the direction in which the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 increases. Due to the action of the feedback force by the jet, the movable piece 13 stops at a position where the force of the jet collision from the feedback nozzle 17 and the force applied to the movable piece 13 by the change of the magnetic force of the electromagnet 11 are balanced. Thereby, in the positioner apparatus of this invention, the output change substantially proportional to the change of the magnetic force of the electromagnet 11 can be obtained. That is, the transfer characteristic having the nonlinearity and hysteresis of the operation of the nozzle flapper mechanism constituted by the nozzle 12 and the flapper 15 and the pressure adjusting unit 2 can be made close to linear.

反対にトルクモーター部1に入力される電流が増加した場合、上述した動作の逆が進行する。電磁石11の磁力の増加およびバイアススプリング16の力で、ノズル12とフラッパー15との間隙は狭くなり、ノズル12から流出する気体の流量が減少してノズル背圧室28内の圧力が増加し、リレースプール圧力室29とノズル背圧室28の圧力バランスが崩れて、リレースプール25がリレースプール圧力室29側に移動する。このとき、リレースプール25はバルブポート30と離れて排気流路24が開放され、バルブポート30が移動して供給圧力室26と出力配管22との流路が閉じられる。これにより、排気流路24と出力配管22が連通して、駆動部圧力室34に導入される気体の圧力が低下し、フィードバックノズル17から噴出する噴流の速度が減少する。したがって、フィードバックノズル17からの噴流衝突によって可動片13に加わる力が減少し、磁力の増加によって与えられた力はバイアススプリング16の力で一部引き戻されて、フィードバック効果により出力圧の変化と磁力の変化とが均衡した位置で可動片13は静止する。   On the contrary, when the current input to the torque motor unit 1 increases, the reverse of the above-described operation proceeds. With the increase in the magnetic force of the electromagnet 11 and the force of the bias spring 16, the gap between the nozzle 12 and the flapper 15 is narrowed, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 12 is decreased, and the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 is increased. The pressure balance between the relay spool pressure chamber 29 and the nozzle back pressure chamber 28 is lost, and the relay spool 25 moves to the relay spool pressure chamber 29 side. At this time, the relay spool 25 is separated from the valve port 30 and the exhaust passage 24 is opened, and the valve port 30 is moved and the passage between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 is closed. Thereby, the exhaust passage 24 and the output pipe 22 communicate with each other, the pressure of the gas introduced into the drive unit pressure chamber 34 is reduced, and the speed of the jet flow ejected from the feedback nozzle 17 is reduced. Therefore, the force applied to the movable piece 13 due to the jet collision from the feedback nozzle 17 is reduced, and the force given by the increase in the magnetic force is partially pulled back by the force of the bias spring 16, and the change in the output pressure and the magnetic force are caused by the feedback effect. The movable piece 13 stops at a position balanced with the change of.

比較演算増幅回路5による主フィードバックでは、駆動部3の駆動軸35位置は位置測定機構4によって電気信号に変換され、比較演算増幅回路5によって操作信号と比較演算増幅され、噴流によるフィードバック効果に比べて十分に大きいゲインをもって、出力空気圧にフィードバックされる。通常は、比較演算増幅回路5に積分性の増幅機能を持たせることができるので、さらに安定にして高ゲインの主ループゲインを維持することができる。この比較演算増幅回路5による主フィードバックは、操作信号と駆動軸35位置の信号の偏差がゼロになるよう、すなわち駆動軸35位置が操作信号によって指定した位置に追随するように機能する。   In the main feedback by the comparison operation amplification circuit 5, the position of the drive shaft 35 of the drive unit 3 is converted into an electric signal by the position measurement mechanism 4, and compared with the operation signal by the comparison operation amplification circuit 5, and compared with the feedback effect by the jet flow. With a sufficiently large gain, it is fed back to the output air pressure. Usually, the comparison operational amplifier circuit 5 can be provided with an integral amplification function, so that the main loop gain of high gain can be maintained more stably. The main feedback by the comparison operation amplification circuit 5 functions so that the deviation between the operation signal and the signal of the drive shaft 35 position becomes zero, that is, the position of the drive shaft 35 follows the position specified by the operation signal.

上述した様に、電磁石11に入力される電流が増加した場合にはフィードバックノズル17からの噴流衝突で可動片13に加わる力も減少し、電磁石11に入力される電流が減少した場合にはフィードバックノズル17からの噴流衝突で可動片13に加わる力も増加する。つまり、フィードバックノズル17から噴出する噴流は、可動片13の電気信号に応じた動作に対抗して増減することになる。本発明の噴流によるマイナーフィードバックの効果により、ノズルフラッパー機構やパイロットバルブ機構などの圧力調整部2での機械的要素に起因するヒステリシスなどの非線形性が改善され、その結果として生じていた見かけ上のパイロットバルブ機構の反応の遅れや歪みが改善される。これにより、主フィードバックループに期待されているフィードバック機能が正常に作動し、電子式電空ポジショナーは正常な作動を維持して理想的な追随動作を行うことができる。   As described above, when the current input to the electromagnet 11 increases, the force applied to the movable piece 13 due to the jet collision from the feedback nozzle 17 also decreases, and when the current input to the electromagnet 11 decreases, the feedback nozzle The force applied to the movable piece 13 by the jet collision from 17 also increases. That is, the jet flow ejected from the feedback nozzle 17 increases or decreases against the operation according to the electric signal of the movable piece 13. The effect of the minor feedback by the jet of the present invention improves the non-linearity such as hysteresis caused by mechanical elements in the pressure adjusting unit 2 such as the nozzle flapper mechanism and the pilot valve mechanism, and the apparent appearance that has occurred as a result. Response delay and distortion of the pilot valve mechanism are improved. As a result, the feedback function expected in the main feedback loop operates normally, and the electronic electropneumatic positioner can perform an ideal following operation while maintaining normal operation.

したがって、本発明の噴流によるフィードバックを用いることで、図7に示したノズル背圧とダイヤフラム変位とのヒステリシスを解消して、伝達特性を線形に近づけることが可能となる。その結果、主フィードバックの機能によるポジショナーとしての作動を理想的な追随動作に近づけることが可能となる。   Therefore, by using the feedback by the jet according to the present invention, it is possible to eliminate the hysteresis between the nozzle back pressure and the diaphragm displacement shown in FIG. As a result, the operation as a positioner by the main feedback function can be brought close to an ideal following operation.

本発明の噴流によるフィードバック効果は、後述するように、機械的要素に由来する静特性での多少の変動や可動片13の不確定性を生じても影響は軽微であり、静特性すなわち操作信号に対応した駆動部3の駆動軸35位置は、主フィードバックにより修正可能な範囲であり、正確に維持される。この噴流による小ループのフィードバック効果により、可動片13に電磁石11から与えられる磁力の変化に対して、圧力調整部2からの出力空気圧の変化は比例性が著しく改善され、課題として挙げた非線形性や、時間的な遅れは著しく軽減され、ポジショナーの作動の動特性改善が得られる。   As will be described later, the feedback effect by the jet flow of the present invention has a slight effect even if a slight variation in the static characteristics derived from mechanical elements and the uncertainty of the movable piece 13 occur. The position of the drive shaft 35 of the drive unit 3 corresponding to is within a range that can be corrected by the main feedback, and is accurately maintained. Due to the feedback effect of the small loop caused by the jet, the proportionality of the change in the output air pressure from the pressure adjusting unit 2 with respect to the change in the magnetic force applied to the movable piece 13 from the electromagnet 11 is remarkably improved, and the nonlinearity mentioned as a problem In addition, the time delay is remarkably reduced, and the dynamic characteristics of the operation of the positioner can be improved.

図1では、圧力調整部2はノズル背圧室28の圧力が上昇すると出力配管22から排出される気体の圧力が減少する逆作動型のものを例示しているが、ノズル背圧室28の圧力が上昇すると出力配管22から排出される気体の圧力が上昇する正作動型のものを使用する場合には、フィードバックノズル17の位置を、可動片13に対して反対側に設けることで、上記説明と同等の噴流によるフィードバックと、電磁石11の磁力の変化に略比例した出力変化を得ることができる。   In FIG. 1, the pressure adjusting unit 2 exemplifies a reverse operation type in which the pressure of gas discharged from the output pipe 22 decreases when the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 increases. In the case of using a forward operation type in which the pressure of the gas discharged from the output pipe 22 increases when the pressure rises, the position of the feedback nozzle 17 is provided on the opposite side with respect to the movable piece 13, thereby It is possible to obtain an output change substantially proportional to the feedback by the jet flow equivalent to the description and the change of the magnetic force of the electromagnet 11.

トルクモーター部1が作動する際に可動片に加わる力は微小であり、噴流によるフィードバック効果を得るために必要な噴流の流量も少なくてよい。したがって、フィードバックノズル17の先端に形成される小孔の径は非常に小さくてよく、フィードバックノズル17から噴出する気体の流量は、圧力調整部2内部で取り扱われる空気処理量に比べて極めて少ない。このため、フィードバックノズル17からの噴流の噴出によって、駆動部3の操作圧力に対する影響は非常に軽微であり無視することが可能である。また、従来から、圧力調整部2の作動を安定させるために出力配管22の一部に小孔を設け、少量の空気を大気にブリードさせる技術も実用に供されていることも考え合わせれば、噴流によるフィードバックに要する空気処理量の増加による影響は無視可能と言える。   The force applied to the movable piece when the torque motor unit 1 operates is very small, and the flow rate of the jet required to obtain the feedback effect by the jet may be small. Therefore, the diameter of the small hole formed at the tip of the feedback nozzle 17 may be very small, and the flow rate of the gas ejected from the feedback nozzle 17 is extremely small compared to the air processing amount handled inside the pressure adjusting unit 2. For this reason, the influence of the jet flow from the feedback nozzle 17 on the operating pressure of the drive unit 3 is very slight and can be ignored. In view of the fact that conventionally, a technique for providing a small hole in a part of the output pipe 22 in order to stabilize the operation of the pressure adjusting unit 2 and bleeding a small amount of air into the atmosphere is also practically used. It can be said that the influence of the increase in the air throughput required for feedback by the jet is negligible.

図2は、本発明のポジショナー装置でのフィードバックノズル17とその周辺の可動片13の構造例を拡大して示した部分拡大図である。可動片13のフィードバックノズル17と対向する位置に形成された噴流衝突部18は、通常は平面形状に形成されているが、凹面を有する噴流衝突部18が形成されているとしてもよい。噴流衝突部18は、フィードバックノズル17から噴出された気体の噴流が衝突し、衝突した噴流は噴流衝突部18の凹面形状に沿ってフィードバックノズル17方向へと反転していく。噴流衝突部18の噴流が衝突する面の形状を凹面とすることで、フィードバックノズル17から噴出された噴流の方向を反転させて、噴流の衝突による力を増加させることができる。   FIG. 2 is a partially enlarged view showing an example of the structure of the feedback nozzle 17 and the movable piece 13 around the feedback nozzle 17 in the positioner device of the present invention. The jet collision part 18 formed at a position facing the feedback nozzle 17 of the movable piece 13 is normally formed in a planar shape, but the jet collision part 18 having a concave surface may be formed. The jet collision unit 18 collides with the jet of gas ejected from the feedback nozzle 17, and the collided jet reverses in the direction of the feedback nozzle 17 along the concave shape of the jet collision unit 18. By making the shape of the surface of the jet collision portion 18 that the jet collides with the concave surface, the direction of the jet flow ejected from the feedback nozzle 17 can be reversed, and the force caused by the jet collision can be increased.

図3は、フィードバックノズル17と噴流衝突部18とが微小距離だけ離れた位置に配置された場合での、フィードバックノズル17と噴流衝突部18との距離と、噴流衝突部18に加わる力との関係を示す図であり、フィードバックノズル17の出力配管22側の空気圧を変化させて実験により確認した図である。図3(a)は、実験に用いたフィードバックノズル17の形状を示す断面図であり、円筒形状の筒の先端に直径1mmの孔を開口した形状のものを用いている。図3(b)は、実験に用いた噴流衝突部18の形状を示す断面図および平面図であり、略円盤形状で平坦な形状のものを用いている。図3(c)は、フィードバックノズル17と噴流衝突部18の間隔と、噴流衝突部18に働く力の関係を示すグラフである。図3(c)の横軸はフィードバックノズル17と噴流衝突部18との距離を示し、縦軸は噴流衝突部18に加わる力を示している。   FIG. 3 shows the distance between the feedback nozzle 17 and the jet collision portion 18 and the force applied to the jet collision portion 18 when the feedback nozzle 17 and the jet collision portion 18 are arranged at a position separated by a minute distance. It is a figure which shows a relationship, and is the figure confirmed by experiment, changing the air pressure by the side of the output piping 22 of the feedback nozzle 17. FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view showing the shape of the feedback nozzle 17 used in the experiment, and has a shape in which a hole having a diameter of 1 mm is opened at the tip of a cylindrical tube. FIG. 3B is a cross-sectional view and a plan view showing the shape of the jet impinging portion 18 used in the experiment, and a substantially disk shape and a flat shape are used. FIG. 3C is a graph showing the relationship between the distance between the feedback nozzle 17 and the jet collision part 18 and the force acting on the jet collision part 18. The horizontal axis of FIG. 3C indicates the distance between the feedback nozzle 17 and the jet collision part 18, and the vertical axis indicates the force applied to the jet collision part 18.

実験では、フィードバックノズル17と噴流衝突部18とを対向させ、一定の空気圧をフィードバックノズル17に供給しながら、フィードバックノズル17先端と噴流衝突部18との距離を変化させて、噴流衝突部18に加わる力を電子式荷重計で測定した。図3(c)に示すように、フィードバックノズル17に供給される気圧が約200kPaの場合には、間隔が0.10mm以上では0.90〜0.10N程度の力が噴流衝突部18に加わっている。また、フィードバックノズル17に供給される気圧が約400kPaの場合には、間隔が0.10mm以上では1.20〜1.50N程度の力が噴流衝突部18に加わっている。   In the experiment, the feedback nozzle 17 and the jet collision unit 18 are opposed to each other, and a constant air pressure is supplied to the feedback nozzle 17, and the distance between the tip of the feedback nozzle 17 and the jet collision unit 18 is changed to The applied force was measured with an electronic load cell. As shown in FIG. 3C, when the atmospheric pressure supplied to the feedback nozzle 17 is about 200 kPa, a force of about 0.90 to 0.10 N is applied to the jet collision portion 18 when the interval is 0.10 mm or more. ing. Further, when the atmospheric pressure supplied to the feedback nozzle 17 is about 400 kPa, a force of about 1.20 to 1.50 N is applied to the jet collision unit 18 when the interval is 0.10 mm or more.

図3(c)から、噴流衝突部18に加わる力の大きさは、フィードバックノズル17と噴流衝突部18との距離との相関が小さく略一定であり、供給される気圧によって変化することがわかる。したがって、フィードバックノズル17の小孔の径と、噴流衝突部18の距離の関係をある所定の範囲内に設計すれば、噴流が衝突して生じる力は出力配管22から供給される空気圧に依存し、距離の変動の影響は相対的に軽微であると言える。つまり、トルクモーター部1が動作や、機械的な微動により可動片13が微小距離だけ移動したとしても、フィードバックノズル17から噴出される噴流によって噴流衝突部18および可動片13が受ける力は略一定である。また、本発明の電空ポジショナーでは、駆動部3の駆動軸35位置は位置測定機構4によって電気信号に変換され、比較演算増幅回路5によって操作信号と比較演算増幅され、噴流によるフィードバック効果に比べて十分に大きいゲインをもって、出力空気圧にフィードバックされる。通常は、比較演算増幅回路5に積分性の増幅機能を持たせることができるので、さらに安定にして高ゲインの主ループゲインを維持することができる。この比較演算増幅回路5による主フィードバックは、噴流によるマイナーフィードバックに僅かな不確定性による誤差が生じても、すなわち駆動軸35位置が操作信号によって指定した位置に追随するように機能する。   From FIG. 3 (c), it can be seen that the magnitude of the force applied to the jet impinging portion 18 has a small correlation with the distance between the feedback nozzle 17 and the jet impinging portion 18 and is substantially constant and varies depending on the supplied atmospheric pressure. . Therefore, if the relationship between the diameter of the small hole of the feedback nozzle 17 and the distance of the jet collision part 18 is designed within a predetermined range, the force generated by the collision of the jet depends on the air pressure supplied from the output pipe 22. It can be said that the influence of the variation in distance is relatively small. That is, even when the movable piece 13 is moved by a minute distance due to the operation of the torque motor unit 1 or mechanical fine movement, the force received by the jet collision unit 18 and the movable piece 13 by the jet flow ejected from the feedback nozzle 17 is substantially constant. It is. Further, in the electropneumatic positioner of the present invention, the position of the drive shaft 35 of the drive unit 3 is converted into an electric signal by the position measuring mechanism 4, and compared with the operation signal by the comparison calculation amplification circuit 5, and compared with the feedback effect by the jet flow. With a sufficiently large gain, it is fed back to the output air pressure. Usually, the comparison operational amplifier circuit 5 can be provided with an integral amplification function, so that the main loop gain of high gain can be maintained more stably. The main feedback by the comparison operation amplification circuit 5 functions so that the minor feedback due to the jet has an error due to slight uncertainty, that is, the position of the drive shaft 35 follows the position specified by the operation signal.

図4は、上述して説明した本発明のポジショナー装置の構造を示すブロック図である。比較演算増幅回路5が操作信号と位置信号に基づいてトルクモーター部1に対して電流を供給し、ノズル12とフラッパー15で構成されるノズルフラッパー機構はトルクモーター部1が発生するトルクによって駆動される。ノズルフラッパー機構の動作に応じて圧力調整部2のノズル背圧が変化してバルブポート30が移動して、圧力調整部2から出力される空気圧が変化して駆動部3が作動して駆動軸35位置が変化する。位置測定機構4では、駆動部3の駆動軸35位置を検出して比較演算増幅回路5に対して位置信号を送出する。これらの一連の動作が電子式電空ポジショナーの主フィードバックループを構成している。   FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the positioner device of the present invention described above. The comparison operation amplification circuit 5 supplies current to the torque motor unit 1 based on the operation signal and the position signal, and the nozzle flapper mechanism composed of the nozzle 12 and the flapper 15 is driven by the torque generated by the torque motor unit 1. The The nozzle back pressure of the pressure adjusting unit 2 changes according to the operation of the nozzle flapper mechanism, the valve port 30 moves, the air pressure output from the pressure adjusting unit 2 changes, and the driving unit 3 operates to drive shaft. 35 position changes. In the position measurement mechanism 4, the position of the drive shaft 35 of the drive unit 3 is detected and a position signal is sent to the comparison operation amplification circuit 5. A series of these operations constitutes the main feedback loop of the electronic electropneumatic positioner.

一方、圧力調整部2から出力される空気圧の一部は分岐されて、フィードバックノズル17から噴流として噴出されてノズル12とフラッパー15で構成されるノズルフラッパー機構に作用する。フィードバックノズル17から噴出した噴流によって生じる力は、フラッパー15に加わっているトルクモーター部1にフィードバックされてノズルフラッパー機構の動作に影響を与え、圧力調整部2でのノズル背圧の変化によるバルブポート30の移動および出力空気圧に変化を生じさせる。また、圧力調整部2からの出力空気圧の変化によって、フィードバックノズル17から噴流として噴出される空気圧も変化することになる。この、フィードバックノズル17からの噴流とノズルフラッパー機構および圧力調整部2での一連の動作は、本発明の噴流によるマイナーフィードバック・ループを構成している。   On the other hand, a part of the air pressure output from the pressure adjusting unit 2 is branched and ejected as a jet flow from the feedback nozzle 17 to act on the nozzle flapper mechanism composed of the nozzle 12 and the flapper 15. The force generated by the jet ejected from the feedback nozzle 17 is fed back to the torque motor unit 1 applied to the flapper 15 to affect the operation of the nozzle flapper mechanism, and the valve port due to the change of the nozzle back pressure in the pressure adjusting unit 2 30 moves and changes in output air pressure. Moreover, the air pressure ejected as a jet flow from the feedback nozzle 17 also changes due to the change in the output air pressure from the pressure adjusting unit 2. The jet flow from the feedback nozzle 17 and a series of operations in the nozzle flapper mechanism and the pressure adjusting unit 2 constitute a minor feedback loop by the jet flow of the present invention.

本発明の電子式電空ポジショナーでは、位置測定機構4と比較演算増幅回路5とを用いた主フィードバックと、フィードバックノズル17からの噴流によるマイナーフィードバックを併用して、ノズル12とフラッパー15で構成されるノズルフラッパー機構を作動させ、駆動部3での駆動軸30の位置を制御している。噴流によるマイナーフィードバック制御は、ノズルフラッパー機構と圧力調整部に限定され、主フィードバック制御と比較すると著しく短い時定数で作動することが可能である。これにより、ふたつのフィードバックループは相互に干渉することなく、マイナーフィードバック機能はノズルフラッパー機構および圧力調整部2が有している非線形な動作特性を修正し、主フィードバック機能は駆動軸35位置を正確に操作信号に追随させて、電子式電空ポジショナーを適切に作動させることが可能となる。   The electronic electro-pneumatic positioner of the present invention is composed of a nozzle 12 and a flapper 15 by using a main feedback using the position measuring mechanism 4 and the comparison operation amplification circuit 5 and a minor feedback by a jet flow from the feedback nozzle 17 in combination. The position of the drive shaft 30 in the drive unit 3 is controlled by operating the nozzle flapper mechanism. The minor feedback control by the jet is limited to the nozzle flapper mechanism and the pressure adjustment unit, and can operate with a remarkably short time constant as compared with the main feedback control. As a result, the two feedback loops do not interfere with each other, the minor feedback function corrects the non-linear operating characteristics of the nozzle flapper mechanism and the pressure adjusting unit 2, and the main feedback function accurately determines the position of the drive shaft 35. The electronic electropneumatic positioner can be appropriately operated by following the operation signal.

この噴流によるフィードバックでは、出力配管22からフィードバックノズル17に供給される気体の圧力変化を流速の変化に変換し、その衝突による力に再変換している。したがって、可動片に密着した加圧部材でフィードバックの力を伝達する場合と比較すると、可動片13とフィードバックノズル17との間隔に多少のばらつきが生じても影響を受けにくい。また、フィードバックノズル17の位置を可動片13の所定の位置に保つための部品の寸法精度も容易であり装置加工が簡便である。また、従来技術とは異なり噴流を用いてフィードバックを行うため、空気圧漏洩を避ける構造としてのゴム製シール機能を有する受圧キャップや、金属製のキャップやピストン状の受圧機構などを必要としない。また、空気の漏洩によるフィードバックの力の変動を抑制するための機械加工精度や漏洩防止のためのグリースの塗布など、シールの向上に多くの注意を必要としない。したがって、本発明の噴流によるフィードバックを用いたポジショナー装置およびその駆動方法では、簡便な構成で良好なフィードバック効果を得られる。
[第二の実施の形態]
In the feedback by this jet flow, the pressure change of the gas supplied from the output pipe 22 to the feedback nozzle 17 is converted into the change of the flow velocity, and reconverted into the force due to the collision. Therefore, as compared with the case where the feedback force is transmitted by the pressurizing member in close contact with the movable piece, even if there is some variation in the distance between the movable piece 13 and the feedback nozzle 17, it is less affected. Further, the dimensional accuracy of parts for maintaining the position of the feedback nozzle 17 at a predetermined position of the movable piece 13 is easy, and the processing of the apparatus is simple. In addition, since feedback is performed using a jet unlike the prior art, there is no need for a pressure receiving cap having a rubber seal function, a metal cap, a piston-like pressure receiving mechanism, or the like as a structure that prevents air pressure leakage. In addition, it does not require much attention to improve the seal, such as machining accuracy to suppress fluctuations in feedback force due to air leakage and application of grease to prevent leakage. Therefore, in the positioner device using the feedback by the jet of the present invention and the driving method thereof, a good feedback effect can be obtained with a simple configuration.
[Second Embodiment]

次に、本発明のポジショナー装置およびその駆動方法の他の例として、複動シリンダ駆動部に組み合わせる複動用ポジショナー装置について図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態は、圧力調整部に複動型の機構を用いて、二つの圧力室の差圧で駆動部のピストンを駆動させる点と、噴流によるフィードバックを可動片の両面に機能させる点とが第一の実施の形態とは異なる。   Next, as another example of the positioner device and the driving method thereof according to the present invention, a double-action positioner device combined with a double-action cylinder drive unit will be described in detail with reference to the drawings. This embodiment uses a double-acting mechanism for the pressure adjustment unit, drives the piston of the drive unit with the differential pressure between the two pressure chambers, and makes the feedback by the jet function on both sides of the movable piece. However, this is different from the first embodiment.

図5は、第二の実施の形態に係るポジショナー装置の構造を示す模式図である。ポジショナー装置は、トルクモーター部100と、圧力調整部200と、駆動部300と、位置測定機構400と、比較演算増幅回路500とが組み合わされた構造を有している。トルクモーター部100は、電流が流れることで駆動軸の位置制御に必要なトルクを発生させる装置である。圧力調整部200は、トルクモーター部100で発生したトルクに応じて駆動部300に供給される気圧を調整する装置である。駆動部300は、圧力調整部200から供給される空気圧によって駆動軸の位置を動かす装置である。位置測定機構400は、駆動部300が駆動軸の位置を動かした際にその駆動軸の位置を測定して、その位置情報を比較演算増幅回路500に入力する装置である。比較演算増幅回路500は、位置測定機構400が測定した駆動軸の位置情報に応じて、トルクモーター部100に供給する電流値を制御する電気回路である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of the positioner device according to the second embodiment. The positioner device has a structure in which a torque motor unit 100, a pressure adjustment unit 200, a drive unit 300, a position measurement mechanism 400, and a comparison operation amplification circuit 500 are combined. The torque motor unit 100 is a device that generates torque necessary for position control of the drive shaft when current flows. The pressure adjustment unit 200 is a device that adjusts the atmospheric pressure supplied to the drive unit 300 according to the torque generated by the torque motor unit 100. The drive unit 300 is a device that moves the position of the drive shaft by the air pressure supplied from the pressure adjustment unit 200. The position measurement mechanism 400 is a device that measures the position of the drive shaft when the drive unit 300 moves the position of the drive shaft, and inputs the position information to the comparison operation amplification circuit 500. The comparison operation amplification circuit 500 is an electric circuit that controls a current value supplied to the torque motor unit 100 according to the position information of the drive shaft measured by the position measurement mechanism 400.

トルクモーター部100は、電磁石101と、電磁石101の中心軸位置に配置されたノズル102と、電磁石101の前部に設けられた強磁性体の棒状部材である可動片103とを配置した構造を有している。電磁石101に巻かれた導電材の両端は外部に延長されて電流の入力端子が形成されており、電流が入力端子に供給されることで、電磁石101に発生する磁力により磁化された可動片103と電磁石101の間で力が発生し、可動片103に図中矢印A方向やその逆方向へ微小量移動することになる。ここでは、ノズル102を電磁石101の中心軸位置に配置した例を示しているが、ノズル102と可動片103との接離状態を変化させることが出来る位置であれば、どの位置に配置しても構わない。また図5では、トルクモーター部1として電磁石を用いた例を示しているが、電気的な制御でトルクの制御や変位調整を行うことが可能な装置を用いることができ、例えば半導体素子や圧電素子などを用いることが可能である。   The torque motor unit 100 has a structure in which an electromagnet 101, a nozzle 102 disposed at the center axis position of the electromagnet 101, and a movable piece 103 which is a ferromagnetic rod-shaped member provided at the front of the electromagnet 101 are disposed. Have. Both ends of the conductive material wound around the electromagnet 101 are extended to the outside to form a current input terminal. When the current is supplied to the input terminal, the movable piece 103 magnetized by the magnetic force generated in the electromagnet 101. A force is generated between the electromagnet 101 and the electromagnet 101, and the movable piece 103 moves by a minute amount in the direction of arrow A in the figure or in the opposite direction. Here, an example is shown in which the nozzle 102 is arranged at the center axis position of the electromagnet 101. However, any position can be used as long as the contact state between the nozzle 102 and the movable piece 103 can be changed. It doesn't matter. FIG. 5 shows an example in which an electromagnet is used as the torque motor unit 1. However, a device capable of controlling torque and adjusting displacement by electrical control can be used. For example, a semiconductor element or a piezoelectric element can be used. An element or the like can be used.

可動片103の一端にはL字形状の弾性体である支点板バネ104が取り付けられており、支点板バネ104の一辺は電磁石101に対して固定して取り付けられている。また、可動片103のノズル102側にはフラッパー105が形成されている。可動片103にトルクが加わると、トルクに応じて支点板バネ104が弾性変形し、支点板バネ104の固定位置を回転中心として可動片103およびフラッパー105が回転する。また、フラッパー105には圧力調整部200から供給される気体が流出するノズル102が当接されており、可動片103にトルクが加わることでフラッパー105が動作して、ノズル102とフラッパー105との位置関係が変化し、ノズル102から流出する気体量が変化することになる。   A fulcrum leaf spring 104, which is an L-shaped elastic body, is attached to one end of the movable piece 103, and one side of the fulcrum leaf spring 104 is fixedly attached to the electromagnet 101. Further, a flapper 105 is formed on the nozzle 102 side of the movable piece 103. When torque is applied to the movable piece 103, the fulcrum leaf spring 104 is elastically deformed according to the torque, and the movable piece 103 and the flapper 105 rotate with the fixed position of the fulcrum leaf spring 104 as the rotation center. The flapper 105 is in contact with the nozzle 102 through which the gas supplied from the pressure adjusting unit 200 flows, and the flapper 105 operates by applying torque to the movable piece 103, so that the nozzle 102 and the flapper 105 The positional relationship changes, and the amount of gas flowing out from the nozzle 102 changes.

また、可動片103にはバイアススプリング106が取り付けられており、可動片103の回転運動によってバイアススプリング106に弾性力が発生して、可動片103に力が加わる。また、可動片103のノズル102と反対側には、圧力調整部200から供給される気体を噴出するフィードバックノズル107およびフィードバックノズル108が配されている。フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108の先端は、可動片103とは当接せずに微小距離をおいて可動片103に対向している。このため、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108から噴出した空気の流れは噴流として可動片103に衝突し、それぞれ可動片103に対して回転する力を加えることになる。図中では省略しているが、可動片103のフィードバックノズル107およびフィードバックノズル108が対向する位置には、噴流を衝突させるための噴流衝突部が形成されており、噴流の衝突によって効率的に力が可動片103に加わる構成としても良い。トルクモーター部100では、可動片103の動作によってノズル102から流出する気体の流量が変化し、圧力調整部200での圧力調整が行われるため、トルクモーター部100は作動制御部として機能することになる。   A bias spring 106 is attached to the movable piece 103, and an elastic force is generated in the bias spring 106 by the rotational movement of the movable piece 103, and a force is applied to the movable piece 103. In addition, a feedback nozzle 107 and a feedback nozzle 108 that eject gas supplied from the pressure adjusting unit 200 are disposed on the side of the movable piece 103 opposite to the nozzle 102. The tips of the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 are not in contact with the movable piece 103 and are opposed to the movable piece 103 at a minute distance. For this reason, the flow of air ejected from the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 collides with the movable piece 103 as a jet and applies a rotating force to each of the movable pieces 103. Although omitted in the drawing, a jet collision part for colliding the jet is formed at a position where the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 of the movable piece 103 are opposed to each other. May be added to the movable piece 103. In the torque motor unit 100, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 102 is changed by the operation of the movable piece 103, and the pressure adjustment in the pressure adjustment unit 200 is performed. Therefore, the torque motor unit 100 functions as an operation control unit. Become.

圧力調整部200は、外部から供給配管201を介して大気圧よりも高い気圧の気体が供給され、出力配管202aおよび出力配管202bを介して駆動部300との間で気体の授受を行うとともに、ノズル配管203を介してノズル102から気体が流出する。圧力調整部200は、外形を形成している筐体内部に摺動可能にリレースプール205が配置され、筐体内部に形成された気体の流路に気体が流れることで、気密を保持しながらリレースプール205の位置が変化する構造となっている。リレースプール205の内部には、中心軸付近に排気流路204が形成されており、排気流路204を介して圧力調整部200外部に排気が行われる。出力配管202aおよび出力配管202bは、駆動部300に対して気体の授受を行うだけではなく、それぞれ一部が分岐されて分岐配管202xおよび分岐配管202yとしてトルクモーター部100のフィードバックノズル107およびフィードバックノズル108に接続されており、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108に対しても気体を供給している。   The pressure adjusting unit 200 is supplied with a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure from the outside via the supply pipe 201, and exchanges gas with the drive unit 300 via the output pipe 202a and the output pipe 202b. A gas flows out from the nozzle 102 through the nozzle pipe 203. In the pressure adjusting unit 200, the relay spool 205 is slidably disposed inside the casing forming the outer shape, and the gas flows through the gas flow path formed inside the casing, thereby maintaining airtightness. The position of the relay spool 205 changes. An exhaust passage 204 is formed in the vicinity of the central axis inside the relay spool 205, and exhaust is performed outside the pressure adjustment unit 200 via the exhaust passage 204. The output pipe 202a and the output pipe 202b not only send and receive gas to and from the drive unit 300, but are partially branched to form the branch pipe 202x and the branch pipe 202y, respectively, as the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle of the torque motor unit 100. The gas is also supplied to the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108.

圧力調整部200の筐体内部には、リレースプール205を挟んで供給圧力室206aおよび供給圧力室206bが形成されるとともに、ノズル背圧室208、リレースプール圧力室209が形成されており、供給圧力室206a内にはバルブポート210aが配置され、供給圧力室206b内にはバルブポート210bが配置されている。供給圧力室206aと供給圧力室206bとリレースプール圧力室209には供給配管201が接続され、供給圧力室206aおよび供給圧力室206b内部とリレースプール圧力室209内部に加圧された気体が供給されている。ノズル背圧室208は、固定絞り207を介して供給圧力室206aと接続されるとともに、ノズル102と配管を介して接続されている。ノズル背圧室208とリレースプール圧力室209とは、変形可能な隔壁を隔てて隣接しており、ノズル背圧室208とリレースプール圧力室209に導入されている気体の圧力差に応じてリレースプール205が移動可能となっている。   A supply pressure chamber 206a and a supply pressure chamber 206b are formed inside the casing of the pressure adjusting unit 200 with the relay spool 205 interposed therebetween, and a nozzle back pressure chamber 208 and a relay spool pressure chamber 209 are formed. A valve port 210a is disposed in the pressure chamber 206a, and a valve port 210b is disposed in the supply pressure chamber 206b. A supply pipe 201 is connected to the supply pressure chamber 206a, the supply pressure chamber 206b, and the relay spool pressure chamber 209, and pressurized gas is supplied into the supply pressure chamber 206a, the supply pressure chamber 206b, and the relay spool pressure chamber 209. ing. The nozzle back pressure chamber 208 is connected to the supply pressure chamber 206a via a fixed throttle 207, and is connected to the nozzle 102 via a pipe. The nozzle back pressure chamber 208 and the relay spool pressure chamber 209 are adjacent to each other with a deformable partition wall, and the relay is operated according to the pressure difference between the gas introduced into the nozzle back pressure chamber 208 and the relay spool pressure chamber 209. The spool 205 is movable.

バルブポート210aは、リレースプール205の位置に応じて移動可能に配置されており、供給圧力室206aと出力配管202aとの間の流路を閉じているときには供給配管201と排気流路204との接続を開き、供給圧力室206aと出力配管202aとの間の流路が開いているときには供給配管201と排気流路204との接続を閉じる機能を実現している。また、バルブポート210bは、リレースプール205の位置に応じて移動可能に配置されており、供給圧力室206bと出力配管202bとの間の流路を閉じているときには供給配管201と排気流路204との接続を開き、供給圧力室206bと出力配管202bとの間の流路が開いているときには供給配管201と排気流路204との接続を閉じる機能を実現している。また、バルブポート210aとバルブポート210bとは、それぞれリレースプール205の排気流路204の両端に配されており、一方が排気流路204を閉じている場合には他方が開くように、排気流路204の開閉を行う。   The valve port 210a is arranged so as to be movable according to the position of the relay spool 205, and when the flow path between the supply pressure chamber 206a and the output pipe 202a is closed, the supply pipe 201 and the exhaust flow path 204 are closed. The function of closing the connection between the supply pipe 201 and the exhaust flow path 204 is realized when the connection is opened and the flow path between the supply pressure chamber 206a and the output pipe 202a is open. The valve port 210b is movably arranged according to the position of the relay spool 205. When the flow path between the supply pressure chamber 206b and the output pipe 202b is closed, the supply pipe 201 and the exhaust flow path 204 are disposed. When the flow path between the supply pressure chamber 206b and the output pipe 202b is open, the function of closing the connection between the supply pipe 201 and the exhaust flow path 204 is realized. Further, the valve port 210a and the valve port 210b are respectively arranged at both ends of the exhaust flow path 204 of the relay spool 205, and when one of the exhaust flow paths 204 is closed, the other is opened. The path 204 is opened and closed.

駆動部300は、駆動部筐体301内部に配されたピストン302が配置され、駆動部筐体301内部のピストン302によって仕切られた一方の空間が駆動部圧力室303として形成され、他方の空間が駆動部圧力室304として形成されている。駆動部圧力室303には、出力配管202aを介して圧力調整部200から気体が供給され、駆動部圧力室304には、出力配管202bを介して圧力調整部200から気体が供給される。ピストン302は、駆動部圧力室303内部の気圧と駆動部圧力室304内部の気圧によって受ける力の均衡によって位置が決定される。ピストン302には棒状の部材である駆動軸305が固定して取り付けられており、ピストン302の動作に追随して駆動軸305が移動する。また、ピストン302および駆動軸305は駆動部筐体301で摺動可能となっているが、駆動部筐体301の内壁との間にはOリングなどのシール部材が配されていることで、駆動部圧力室303と駆動部圧力室304との間での気体の移動や駆動部筐体301からの気体の漏洩を防止している。   In the drive unit 300, a piston 302 disposed inside the drive unit housing 301 is disposed, and one space partitioned by the piston 302 inside the drive unit housing 301 is formed as a drive unit pressure chamber 303, and the other space is formed. Is formed as a drive unit pressure chamber 304. Gas is supplied to the drive unit pressure chamber 303 from the pressure adjustment unit 200 via the output piping 202a, and gas is supplied to the drive unit pressure chamber 304 from the pressure adjustment unit 200 via the output piping 202b. The position of the piston 302 is determined by the balance of the force received by the atmospheric pressure inside the driving unit pressure chamber 303 and the atmospheric pressure inside the driving unit pressure chamber 304. A drive shaft 305 that is a rod-shaped member is fixedly attached to the piston 302, and the drive shaft 305 moves following the operation of the piston 302. In addition, the piston 302 and the drive shaft 305 are slidable by the drive unit housing 301, but a seal member such as an O-ring is disposed between the inner wall of the drive unit housing 301, Gas movement between the drive unit pressure chamber 303 and the drive unit pressure chamber 304 and gas leakage from the drive unit casing 301 are prevented.

位置測定機構400は、駆動部300が駆動軸305の位置を動かした際にその駆動軸305の位置を測定して、その位置情報を比較演算増幅回路500に入力する装置であり、駆動軸305の上下運動を回転運動に変換して回転角度に応じて位置情報を測定する。比較演算増幅回路500は、上述したように位置測定機構400が測定した駆動軸の位置情報と操作信号の偏差に応じて、トルクモーター部100に供給する電流値を制御する電気回路である。この比較演算増幅回路500は、ポジショナー装置を組み合わせる駆動部300の容量、作動速度、駆動部が操作すべき対象の負荷、摩擦力などの多様さに対して、増幅度あるいは積分性の増幅機能の積分ゲインなど、演算のパラメータを電子回路上あるいはソフトウェア上で、上位に変更できるものとする。比較演算増幅回路500では、位置測定機構400で測定した駆動軸305の位置情報に基づいて、電磁石101に供給される電流を制御するため、電気信号制御部として機能することになる。   The position measurement mechanism 400 is a device that measures the position of the drive shaft 305 when the drive unit 300 moves the position of the drive shaft 305, and inputs the position information to the comparison operation amplification circuit 500. The position information is measured according to the rotation angle by converting the vertical motion of the image into a rotational motion. The comparison operation amplification circuit 500 is an electric circuit that controls the current value supplied to the torque motor unit 100 in accordance with the deviation between the drive shaft position information and the operation signal measured by the position measurement mechanism 400 as described above. The comparison operation amplification circuit 500 has an amplification function or an integral amplification function with respect to various types such as the capacity of the drive unit 300 combined with the positioner device, the operation speed, the load to be operated by the drive unit, and the frictional force. It is assumed that calculation parameters such as integral gain can be changed to a higher level on an electronic circuit or software. The comparison operation amplification circuit 500 functions as an electric signal control unit in order to control the current supplied to the electromagnet 101 based on the position information of the drive shaft 305 measured by the position measurement mechanism 400.

次に、図5に示したポジショナー装置の動作と駆動軸の位置決めメカニズムを説明する。操作信号に対して位置信号に偏差が生じ、その結果としてポジショナー装置のトルクモーター部100に入力信号として流れる電流が減少すると、電磁石101に発生する磁力が減少し、可動片103が受ける電磁石101方向への力は減少し、支点板バネ104の弾性力およびバイアススプリング106の弾性力とのバランスが変化する。これにより、支点板バネ104を中心として図中矢印A方向に可動片103に働くトルクが増加する。この可動片103の動きによって、フラッパー105も図中矢印A方向に動き、フラッパー105とノズル102との間隔がわずかに拡がる。   Next, the operation of the positioner device shown in FIG. 5 and the drive shaft positioning mechanism will be described. When a deviation occurs in the position signal with respect to the operation signal and, as a result, the current flowing as an input signal to the torque motor unit 100 of the positioner device decreases, the magnetic force generated in the electromagnet 101 decreases, and the electromagnet 101 direction received by the movable piece 103 And the balance between the elastic force of the fulcrum leaf spring 104 and the elastic force of the bias spring 106 changes. As a result, the torque acting on the movable piece 103 increases in the direction of arrow A in the figure around the fulcrum leaf spring 104. Due to the movement of the movable piece 103, the flapper 105 also moves in the direction of the arrow A in the figure, and the interval between the flapper 105 and the nozzle 102 slightly increases.

フラッパー105とノズル102との間隔が拡がると、ノズル102から流出する気体の流量が増加してノズル背圧室208内の圧力が低下し、リレースプール圧力室209とノズル背圧室208の圧力バランスが崩れて、リレースプール205がノズル背圧室208側に移動する。このとき、リレースプール205はバルブポート210aと当接して排気流路204とバルブポート210aとの間が閉じられ、バルブポート210aが移動して供給圧力室206aと出力配管202aとの流路が開かれる。これにより、供給配管201、供給圧力室206aおよび出力配管202aが連通して、加圧された気体が駆動部300の駆動部圧力室303に導入される。   When the interval between the flapper 105 and the nozzle 102 is increased, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 102 is increased, the pressure in the nozzle back pressure chamber 208 is decreased, and the pressure balance between the relay spool pressure chamber 209 and the nozzle back pressure chamber 208 is increased. Collapses and the relay spool 205 moves to the nozzle back pressure chamber 208 side. At this time, the relay spool 205 abuts on the valve port 210a to close the space between the exhaust flow path 204 and the valve port 210a, and the valve port 210a moves to open the flow path between the supply pressure chamber 206a and the output pipe 202a. It is. As a result, the supply pipe 201, the supply pressure chamber 206a, and the output pipe 202a communicate with each other, and the pressurized gas is introduced into the drive unit pressure chamber 303 of the drive unit 300.

同時に、バルブポート210bが移動してリレースプール205はバルブポート210bから離れ、排気流路204とバルブポート210bとの間が開放されて、供給圧力室206bと出力配管202bとの流路が閉じる。これにより、供給配管201と供給圧力室206bとは遮断され、出力配管202bと排気流路204が連通して、駆動部300の駆動部圧力室304内の気体が排出流路から排出されて圧力が低下する。   At the same time, the valve port 210b moves and the relay spool 205 is separated from the valve port 210b, the space between the exhaust flow path 204 and the valve port 210b is opened, and the flow path between the supply pressure chamber 206b and the output pipe 202b is closed. As a result, the supply pipe 201 and the supply pressure chamber 206b are cut off, the output pipe 202b and the exhaust passage 204 communicate with each other, and the gas in the drive section pressure chamber 304 of the drive section 300 is discharged from the discharge passage and pressure. Decreases.

駆動部圧力室303の空気圧が上昇し、駆動部圧力室304の気圧が下がることで、ピストン302は図中矢印C方向へ移動し、バランスすることなく移動し続ける。比較演算増幅回路500は、位置測定機構400が検出する駆動軸305の位置を示す信号と、操作信号とが等しいと判断した場合には、電磁石101に対する出力を変化させて駆動部圧力室303の空気圧と駆動部圧力室304の気圧とが等しくなるように制御を行う。   As the air pressure in the drive unit pressure chamber 303 increases and the pressure in the drive unit pressure chamber 304 decreases, the piston 302 moves in the direction of arrow C in the figure and continues to move without being balanced. When the comparison operation amplification circuit 500 determines that the signal indicating the position of the drive shaft 305 detected by the position measurement mechanism 400 is equal to the operation signal, the comparison operation amplification circuit 500 changes the output to the electromagnet 101 to change the drive unit pressure chamber 303. Control is performed so that the air pressure and the air pressure in the drive unit pressure chamber 304 are equal.

逆にポジショナー装置のトルクモーター部100に入力信号として流れる電流が増加すると、電磁石101に発生する磁力が増加し、可動片103が受ける電磁石101方向への力は増加し、支点板バネ104の弾性力およびバイアススプリング106の弾性力とのバランスが変化する。これにより、支点板バネ104を中心として図中矢印A方向に働くトルクが減少する。この可動片103の動きによって、フラッパー105も図中矢印A方向と反対方向に動き、フラッパー105とノズル102との間隔がわずかに狭まる。以下、圧力調整部200、駆動部300、位置測定機構400、比較演算増幅回路500では上述した電流減少時と逆の動作が行われて、トルクモーター部100に流れる入力信号電流の変化量に対応して、駆動軸305の位置変化が得られる。   Conversely, when the current flowing as an input signal in the torque motor unit 100 of the positioner device increases, the magnetic force generated in the electromagnet 101 increases, the force in the direction of the electromagnet 101 received by the movable piece 103 increases, and the elasticity of the fulcrum leaf spring 104 increases. The balance between the force and the elastic force of the bias spring 106 changes. As a result, the torque acting in the direction of arrow A in the figure around the fulcrum leaf spring 104 is reduced. By the movement of the movable piece 103, the flapper 105 also moves in the direction opposite to the arrow A direction in the drawing, and the interval between the flapper 105 and the nozzle 102 is slightly narrowed. Hereinafter, the pressure adjustment unit 200, the drive unit 300, the position measurement mechanism 400, and the comparison operation amplification circuit 500 perform operations opposite to the above-described current decrease, and correspond to the amount of change in the input signal current flowing through the torque motor unit 100. Thus, a change in the position of the drive shaft 305 is obtained.

本発明のポジショナー装置では、位置測定機構400と比較演算増幅回路500での通常のフィードバック制御だけではなく、圧力調整部200の出力配管202aを分岐してフィードバックノズル107の小孔から少量の空気流を噴流として噴出させてマイナーフィードバック・ループを構成させる。また、出力配管202bを分岐してフィードバックノズル108の小孔から少量の空気流を噴流として噴出させてマイナーフィードバック・ループを構成させる。   In the positioner device of the present invention, not only the normal feedback control in the position measuring mechanism 400 and the comparison operation amplification circuit 500 but also a small amount of air flow from the small hole of the feedback nozzle 107 by branching the output pipe 202a of the pressure adjusting unit 200. To form a minor feedback loop. Further, a minor feedback loop is formed by branching the output pipe 202b and ejecting a small amount of air flow from the small hole of the feedback nozzle 108 as a jet.

出力配管202aから分岐されたフィードバックノズル107、および出力配管202bから分岐されたフィードバックノズル108からは、少量の気体が噴出され、トルクモーター部100の可動片103の両側に衝突する。気体が可動片103に衝突することで得られる力によって、可動片103に加わる力は電磁石101による磁力と、支点板バネ104の弾性力と、バイアススプリング106の弾性力と、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108からの空気噴流による圧力の5つとなる。本発明のポジショナー装置は、空気噴流をトルクモーター部100にフィードバックさせることで、低コストで簡便に、バックラッシュやヒステリシスなどの非線形性を減少させて、ポジショナー装置の動作を安定させる。   A small amount of gas is ejected from the feedback nozzle 107 branched from the output pipe 202a and the feedback nozzle 108 branched from the output pipe 202b, and collides with both sides of the movable piece 103 of the torque motor unit 100. Due to the force obtained by the gas colliding with the movable piece 103, the force applied to the movable piece 103 is the magnetic force by the electromagnet 101, the elastic force of the fulcrum leaf spring 104, the elastic force of the bias spring 106, the feedback nozzle 107 and the feedback. There are five pressures due to the air jet from the nozzle 108. The positioner device of the present invention feeds back an air jet to the torque motor unit 100, thereby reducing non-linearities such as backlash and hysteresis easily at low cost and stabilizing the operation of the positioner device.

図5に示した本発明のポジショナー装置では、トルクモーター部100の可動片103の両面に、一定の距離を保って小孔のあるフィードバックノズル107およびフィードバックノズル108をそれぞれ設け、圧力調整部200からの出力配管202aおよび出力配管202bを分岐して気体を噴出させ、この気体の噴流を可動片103の両側に衝突させて、ふたつのフィードバックノズルから噴出する気体の噴流衝突で生じる力の差によって、複動型駆動部のピストン両端に加えられる圧力の差に比例する力を可動片103およびフラッパー105の動きにフィードバックし、小ループのマイナーフィードバックを構成させている。以下、噴流による小ループのマイナーフィードバックの動作について説明する。   In the positioner device of the present invention shown in FIG. 5, the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 having small holes are respectively provided on both surfaces of the movable piece 103 of the torque motor unit 100 so as to maintain a certain distance. The output pipe 202a and the output pipe 202b are branched to jet gas, and the jet of gas collides with both sides of the movable piece 103, and the difference in force generated by jet collision of the gas jetted from the two feedback nozzles A force proportional to the difference in pressure applied to both ends of the piston of the double-acting drive unit is fed back to the movement of the movable piece 103 and the flapper 105 to constitute a small loop minor feedback. Hereinafter, the minor feedback operation of the small loop by the jet will be described.

例えばトルクモーター部100に入力される電流出力が減少した場合、バイアススプリング106の力で、ノズル102とフラッパー105の間隔が拡がると、ノズル102から流出する気体の流量が増加してノズル背圧室208内の圧力が低下し、リレースプール圧力室209とノズル背圧室208の圧力バランスが崩れて、リレースプール205がノズル背圧室208側に移動する。このとき、リレースプール205はバルブポート210aと当接して排気流路204のバルブポート210a側が閉じられ、バルブポート210aが移動して供給圧力室206aと出力配管202aとの流路が開かれる。これにより、供給配管201、供給圧力室206aおよび出力配管202aが連通して、加圧された気体が駆動部300の駆動部圧力室303に導入されるとともに、出力配管202aから分岐されたフィードバックノズル107から噴出する噴流の速度が増加する。   For example, when the current output input to the torque motor unit 100 decreases, if the gap between the nozzle 102 and the flapper 105 increases due to the force of the bias spring 106, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 102 increases and the nozzle back pressure chamber increases. The pressure in 208 decreases, the pressure balance between the relay spool pressure chamber 209 and the nozzle back pressure chamber 208 is lost, and the relay spool 205 moves to the nozzle back pressure chamber 208 side. At this time, the relay spool 205 comes into contact with the valve port 210a, the valve port 210a side of the exhaust flow path 204 is closed, and the valve port 210a moves to open the flow path between the supply pressure chamber 206a and the output pipe 202a. As a result, the supply pipe 201, the supply pressure chamber 206a, and the output pipe 202a communicate with each other, and the pressurized gas is introduced into the drive section pressure chamber 303 of the drive section 300 and the feedback nozzle branched from the output pipe 202a. The speed of the jet ejected from 107 increases.

同時に、リレースプール205はバルブポート210bから離れて排気流路204のバルブポート210b側が開放され、バルブポート210bが移動して供給圧力室206bと出力配管202bとの流路が開かれる。これにより、排気流路204、供給圧力室206bおよび出力配管202bが連通して、駆動部300の駆動部圧力室304に導入されるとともに、出力配管202bから分岐されたフィードバックノズル108から噴出する噴流の速度が減少する。   At the same time, the relay spool 205 is separated from the valve port 210b, the valve port 210b side of the exhaust flow path 204 is opened, and the valve port 210b moves to open the flow path between the supply pressure chamber 206b and the output pipe 202b. As a result, the exhaust flow path 204, the supply pressure chamber 206b, and the output pipe 202b communicate with each other and are introduced into the drive unit pressure chamber 304 of the drive unit 300, and jetted from the feedback nozzle 108 branched from the output pipe 202b. Speed decreases.

すると、フィードバックノズル107から噴出する噴流の衝突と、フィードバックノズル108から噴出する噴流の衝突のバランスが変化し、図中矢印Aと逆方向に可動片103に加わる力が増加し、電磁石101の磁力の減少で可動片103に与えられる力の変化に対抗して、ノズル背圧室208の圧力が上昇する方向に力が作用する。この噴流によるフィードバック力の働きにより、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108からの噴流衝突の力と、電磁石101の磁力の変化により可動片103に与えられる力とが平衡した位置で可動片103は静止する。これにより、本発明のポジショナー装置では電磁石101の磁力の変化に略比例した圧力差をもった二つの出力圧の変化を得ることができる。すなわち、ノズル102とフラッパー105で構成されるノズルフラッパー機構、及び圧力調整部200がもつ動作の非線形性およびヒステリシスを有する伝達特性を線形に近づけることができる。   Then, the balance between the collision of the jet flow ejected from the feedback nozzle 107 and the collision of the jet flow ejected from the feedback nozzle 108 changes, and the force applied to the movable piece 103 in the direction opposite to the arrow A in the figure increases, and the magnetic force of the electromagnet 101 is increased. The force acts in the direction in which the pressure in the nozzle back pressure chamber 208 rises against the change in the force applied to the movable piece 103 due to the decrease in. Due to the action of the feedback force by the jet flow, the movable piece 103 stops at a position where the force of the jet collision from the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 and the force applied to the movable piece 103 due to the change in the magnetic force of the electromagnet 101 are balanced. . Thereby, in the positioner device of the present invention, it is possible to obtain two changes in the output pressure having a pressure difference substantially proportional to the change in the magnetic force of the electromagnet 101. That is, the transfer characteristic having the nonlinearity and hysteresis of the operation of the nozzle flapper mechanism constituted by the nozzle 102 and the flapper 105 and the pressure adjusting unit 200 can be made close to linear.

反対にトルクモーター部100に入力される電流が増加した場合、上述した動作の逆が進行する。電磁石101の磁力の増加およびバイアススプリング106の力で、ノズル102とフラッパー105との間隙は狭くなり、ノズル102から流出する気体の流量が減少してノズル背圧室208内の圧力が増加し、リレースプール圧力室209とノズル背圧室208の圧力バランスが崩れて、リレースプール205がリレースプール圧力室209側に移動する。このとき、リレースプール205はバルブポート210aと離れて排気流路204が開放され、バルブポート210aが移動して供給圧力室206aと出力配管202aとの流路が閉じられる。これにより、排気流路204と出力配管202aが連通して、駆動部圧力室303に導入される気体の圧力が低下し、フィードバックノズル107から噴出する噴流の速度が減少する。   On the contrary, when the current input to the torque motor unit 100 increases, the reverse of the above-described operation proceeds. With the increase in the magnetic force of the electromagnet 101 and the force of the bias spring 106, the gap between the nozzle 102 and the flapper 105 becomes narrow, the flow rate of the gas flowing out from the nozzle 102 decreases, and the pressure in the nozzle back pressure chamber 208 increases. The pressure balance between the relay spool pressure chamber 209 and the nozzle back pressure chamber 208 is lost, and the relay spool 205 moves to the relay spool pressure chamber 209 side. At this time, the relay spool 205 is separated from the valve port 210a, the exhaust flow path 204 is opened, and the valve port 210a moves to close the flow path between the supply pressure chamber 206a and the output pipe 202a. As a result, the exhaust flow path 204 and the output pipe 202a communicate with each other, the pressure of the gas introduced into the drive unit pressure chamber 303 is reduced, and the velocity of the jet flow ejected from the feedback nozzle 107 is reduced.

同時に、リレースプール205はバルブポート210bと接触して排気流路204のバルブポート210b側が閉じられ、バルブポート210bが移動して供給圧力室206bと出力配管202bとの流路が開放される。これにより、排気流路204と出力配管202bとが遮断されて、駆動部300の駆動部圧力室304に供給される気体の圧力が増加するとともに、出力配管202bから分岐されたフィードバックノズル108から噴出する噴流の速度が増加する。   At the same time, the relay spool 205 comes into contact with the valve port 210b to close the valve port 210b side of the exhaust flow path 204, and the valve port 210b moves to open the flow path between the supply pressure chamber 206b and the output pipe 202b. As a result, the exhaust flow path 204 and the output pipe 202b are shut off, the pressure of the gas supplied to the drive part pressure chamber 304 of the drive part 300 increases, and the gas is ejected from the feedback nozzle 108 branched from the output pipe 202b. The speed of the jet is increased.

したがって、フィードバックノズル107からの噴流衝突によって可動片103に図中矢印Aと反対方向に加わる力が減少し、フィードバックノズル108からの噴流衝突によって可動片103に図中矢印A方向に加わる力が増加する。可動片103に加わる力は、電磁石101の磁力の増加と、バイアススプリング106の弾性力と、フィードバックノズル107からの噴流衝突による力と、フィードバックノズル108からの噴流衝突による力である。したがって、電磁石101の磁力の変化がフィードバックノズル107およびフィードバックノズル108からの噴流の流速として、可動片103にフィードバックされ、二つの出力圧の圧力差の変化と磁力の変化とが均衡した位置で可動片103は静止する。   Therefore, the force applied to the movable piece 103 in the direction opposite to the arrow A in the figure due to the jet collision from the feedback nozzle 107 decreases, and the force applied to the movable piece 103 in the direction indicated by the arrow A by the jet collision from the feedback nozzle 108 increases. To do. The force applied to the movable piece 103 includes an increase in the magnetic force of the electromagnet 101, an elastic force of the bias spring 106, a force caused by a jet collision from the feedback nozzle 107, and a force caused by a jet collision from the feedback nozzle 108. Therefore, the change in the magnetic force of the electromagnet 101 is fed back to the movable piece 103 as the flow velocity of the jet flow from the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 and is movable at a position where the change in the pressure difference between the two output pressures and the change in the magnetic force are balanced. The piece 103 is stationary.

上述した様に、電磁石101に入力される電流が増加して可動片103に加わる力が図中矢印A方向へ増加した場合には、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108からの噴流衝突で可動片103に加わる力も図中矢印A方向に増加する。また、電磁石101に入力される電流が減少して可動片103に加わる力が図中矢印A方向と反対側へ増加した場合には、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108からの噴流衝突で可動片103に加わる力も図中矢印A方向と反対側へ増加する。つまり、フィードバックノズル107から噴出する噴流は、可動片103の電気信号に応じた動作に対抗して増減することになる。   As described above, when the current input to the electromagnet 101 increases and the force applied to the movable piece 103 increases in the direction of arrow A in the figure, the movable piece 103 is caused by jet collision from the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108. The force applied to the arrow increases in the direction of arrow A in the figure. Further, when the current input to the electromagnet 101 decreases and the force applied to the movable piece 103 increases in the direction opposite to the direction of arrow A in the figure, the movable piece 103 is caused by jet collision from the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108. The force applied to the arrow increases in the direction opposite to the arrow A direction in the figure. That is, the jet flow ejected from the feedback nozzle 107 increases or decreases against the operation according to the electric signal of the movable piece 103.

圧力調整部から出力される気圧を分岐したフィードバックノズルから、出力気圧に対応した流速の噴流を可動片に対して衝突させることで、可動片に対して噴流によるマイナーフィードバックを作用させることができる。噴流によるマイナーフィードバックは、パイロットバルブ機構の出力圧変化に応じて可動片に作用するため、駆動部軸の位置変化と操作信号のずれを解消する主フィードバック機能に付加されて、その働きを補償する。この噴流によるマイナーフィードバックの作用により、ノズルフラッパー機構およびパイロットバルブ機構の機械的要素が内包しているヒステリシスやバックラッシュなどの非線形な特性を修正し、主フィードバック機能を目的どおりに作動させることが可能となる。   By causing a jet flow having a flow velocity corresponding to the output atmospheric pressure to collide with the movable piece from the feedback nozzle branched from the atmospheric pressure output from the pressure adjusting unit, minor feedback by the jet can be applied to the movable piece. Minor feedback due to the jet acts on the movable piece in response to changes in the output pressure of the pilot valve mechanism, so it is added to the main feedback function that eliminates deviations in the position of the drive shaft and operation signals to compensate for its action. . By the action of minor feedback by this jet flow, it is possible to correct the nonlinear characteristics such as hysteresis and backlash contained in the mechanical elements of the nozzle flapper mechanism and pilot valve mechanism, and to operate the main feedback function as intended. It becomes.

本実施の形態では、複動型の駆動部300に組み合わせる複動型ポジショナー装置に採用した例であり、フィードバックノズル107およびフィードバックノズル108を可動片103の両面に対抗して設けている。これにより、複動型の圧力調整部200の出力から分岐された噴流は、互いの衝突による力は一部が相殺されて、ふたつ出力の空気圧の差圧に比例した力を受けることになる。したがって、複動型の駆動部300のピストン302の双端に加わる気圧差を可動片103への力としてフィードバックし、トルクモーターや圧力調整部などの作動に含まれていた非線形性や、時間遅れによる動作性の不安定を、簡単な構造によって適切に改良し、僅かなコストでポジショナー装置の性能を向上させることができる。例えば、本発明によるポジショナー装置を産業用の自動調節弁と組み合わせた場合、弁開度は操作信号に対して安定で迅速に追随し、石油精製装置など大型のプラントを、より合理的に運転操業を行うことができる。   The present embodiment is an example employed in a double-action type positioner device combined with a double-action type drive unit 300, and the feedback nozzle 107 and the feedback nozzle 108 are provided against both surfaces of the movable piece 103. As a result, the jet flow branched from the output of the double-acting pressure adjusting unit 200 receives a force proportional to the differential pressure between the air pressures of the two outputs, with some of the forces caused by the collisions canceling each other out. Therefore, the pressure difference applied to the two ends of the piston 302 of the double-acting drive unit 300 is fed back as a force to the movable piece 103, and the nonlinearity and time delay included in the operation of the torque motor, the pressure adjusting unit, etc. The instability of operability due to the above can be appropriately improved by a simple structure, and the performance of the positioner device can be improved at a small cost. For example, when the positioner device according to the present invention is combined with an industrial automatic control valve, the valve opening follows the operation signal stably and quickly, and a large plant such as an oil refiner can be operated more rationally. It can be performed.

本発明の第一の実施の形態にかかる単動型のポジショナー装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the single acting type positioner apparatus concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第一の実施の形態にかかるポジショナー装置のフィードバックノズルと噴流衝突部とを拡大して示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which expand and show the feedback nozzle and jet collision part of a positioner device concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の噴流衝突によるフィードバックを説明するための図であり、図3(a)は実験に用いるフィードバックノズルの形状を示し、図3(b)は実験に用いるフィードバックノズルの形状を示し、図3(c)はフィードバックノズルと噴流衝突部の距離と噴流衝突部に加わる力の関係を示すグラフである。3A and 3B are views for explaining feedback by jet collision according to the present invention, in which FIG. 3A shows the shape of the feedback nozzle used in the experiment, FIG. 3B shows the shape of the feedback nozzle used in the experiment, and FIG. (C) is a graph which shows the relationship between the distance added to a feedback nozzle and a jet collision part, and the force added to a jet collision part. 本発明のポジショナー装置の構成と動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure and operation | movement of a positioner apparatus of this invention. 本発明の第二の実施の形態にかかる複動型のポジショナー装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the double acting type positioner apparatus concerning 2nd embodiment of this invention. 従来のポジショナー装置におけるノズル背圧とダイヤフラムの変位との時間的なずれを示すグラフである。It is a graph which shows the time shift | offset | difference of the nozzle back pressure and the displacement of a diaphragm in the conventional positioner apparatus. 従来のポジショナー装置におけるノズル背圧とダイヤフラムの変位とのヒステリシスを示すグラフである。It is a graph which shows the hysteresis of the nozzle back pressure in the conventional positioner apparatus, and the displacement of a diaphragm.

符号の説明Explanation of symbols

1,100 トルクモーター部
2,200 圧力調整部
3,300 駆動部
4,400 位置測定機構
5,500 比較演算増幅回路
11,101 電磁石
12,102 ノズル
13,103 可動片
14,104 支点板バネ
15,105 フラッパー
16,106 バイアススプリング
17,107,108 フィードバックノズル
18 噴流衝突部
21,201 供給配管
22,202a,202b 出力配管
23,203 ノズル配管
24,204 排気流路
25,205 リレースプール
26,206a,206b 供給圧力室
28,208 ノズル背圧室
29,209 リレースプール圧力室
30,210a,210b バルブポート
31,301 駆動部筐体
32 ダイヤフラム
33 駆動部スプリング
34,303,304 駆動部圧力室
35,305 駆動軸
302 ピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Torque motor part 2,200 Pressure adjustment part 3,300 Drive part 4,400 Position measuring mechanism 5,500 Comparative calculation amplification circuit 11,101 Electromagnet 12,102 Nozzle 13,103 Movable piece 14,104 Supporting leaf spring 15 , 105 Flapper 16, 106 Bias spring 17, 107, 108 Feedback nozzle 18 Jet impingement part 21, 201 Supply pipe 22, 202a, 202b Output pipe 23, 203 Nozzle pipe 24, 204 Exhaust flow path 25, 205 Relay spools 26, 206a 206b Supply pressure chambers 28, 208 Nozzle back pressure chambers 29, 209 Relay spool pressure chambers 30, 210a, 210b Valve ports 31, 301 Drive unit housing 32 Diaphragm 33 Drive unit springs 34, 303, 304 Drive unit pressure chambers 35, 305 Drive shaft 3 2 piston

Claims (2)

ノズル背圧室の圧力変化に基づいて出力される気体の圧力を調整する圧力調整部と、
電気信号に応じて動作する可動片を有し、前記ノズル背圧室から延長されたノズルと前記可動片の接離状態によって前記ノズル背圧室の圧力を制御する作動制御部と、
前記圧力調整部から出力される前記気体の圧力で動作する駆動部の状態を測定して、位置情報を得る位置測定部と、
前記位置情報に基づいて前記作動制御部に供給される前記電気信号を制御する電気信号制御部と、
前記圧力調整部から出力された気体の一部を噴流として前記可動片に対して衝突させるフィードバックノズルとを備え、
前記圧力調整部が2種類の気圧を出力する複動型であり、前記フィードバックノズルを二つ備えて、前記2種類それぞれの気圧に対応した気体を噴流として前記可動片の両側に衝突させること
を特徴とするポジショナー装置。
A pressure adjusting unit that adjusts the pressure of the gas output based on the pressure change in the nozzle back pressure chamber;
An operation control unit that has a movable piece that operates in response to an electrical signal, and that controls the pressure of the nozzle back pressure chamber according to the contact state of the movable piece with the nozzle extended from the nozzle back pressure chamber;
A position measuring unit that obtains position information by measuring a state of the driving unit that operates with the pressure of the gas output from the pressure adjusting unit;
An electric signal control unit for controlling the electric signal supplied to the operation control unit based on the position information;
A feedback nozzle that causes a part of the gas output from the pressure adjusting unit to collide against the movable piece as a jet ,
The pressure adjusting unit is a double-acting type that outputs two types of atmospheric pressure, includes two feedback nozzles, and causes gas corresponding to each of the two types of atmospheric pressure to collide with both sides of the movable piece as a jet. A featured positioner device.
前記フィードバックノズルと前記可動片とは所定の間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項1記載のポジショナー装置。 The positioner device according to claim 1, wherein the feedback nozzle and the movable piece are arranged at a predetermined interval .
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