JP5438559B2 - Feedback mechanism and valve positioner - Google Patents

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Description

本発明は、フィードバック機構およびこれを備えたバルブポジショナに関する。   The present invention relates to a feedback mechanism and a valve positioner including the feedback mechanism.

直動型の自動調節弁等に用いられるバルブポジショナは、入力信号(電気信号)を空気圧信号に変換する電空変換器と、この空気圧信号を増幅してバルブの操作器に出力空気圧として伝送する増幅器(パイロットリレー)と、バルブの実作動量を電気信号に変換しフィードバック信号として制御演算部にフィードバックするフィードバック機構等を備え、前記制御演算部でフィードバック信号と入力信号とを比較し、その差を電空変換器に送信して操作器を駆動し、バルブを開閉制御するものである(例えば、特許文献1参照)。   A valve positioner used for a direct-acting automatic control valve or the like is an electropneumatic converter that converts an input signal (electric signal) into a pneumatic signal, and amplifies the pneumatic signal and transmits it as an output pneumatic pressure to a valve operating device. An amplifier (pilot relay) and a feedback mechanism that converts the actual operation amount of the valve into an electric signal and feeds it back to the control calculation unit as a feedback signal. The control calculation unit compares the feedback signal with the input signal, and the difference Is transmitted to the electro-pneumatic converter to drive the operating device to control opening and closing of the valve (see, for example, Patent Document 1).

従来のフィードバック機構としては、例えば特許文献2に開示されたものが知られている。このフィードバック機構は、図9および図10に示すように、バルブ1の弁軸4にこれと直交するように突設された連結ピン12を有している。連結ピン12は、バルブポジショナ3のフィードバックレバー9に形成した長孔13に摺動可能に挿通され、かつピン押圧用ばね14によって長孔13の長辺側の一側壁13aに押し付けられることにより、垂直方向の遊動が阻止されている。フィードバックレバー9は、弁軸4の上下動により連結ピン12を介して上下方向に回動し、その回動角度をセンサが検出する。なお、図9において、2は空気圧によって作動軸6を上下動させる操作器、7は弁軸4と作動軸6を連結する連結部材、15はバルブ1の上部に固定された取付部材である。   As a conventional feedback mechanism, for example, the one disclosed in Patent Document 2 is known. As shown in FIGS. 9 and 10, this feedback mechanism has a connecting pin 12 that projects from the valve shaft 4 of the valve 1 so as to be orthogonal thereto. The connecting pin 12 is slidably inserted into a long hole 13 formed in the feedback lever 9 of the valve positioner 3 and pressed against one side wall 13a on the long side of the long hole 13 by a pin pressing spring 14. Vertical movement is prevented. The feedback lever 9 is rotated in the vertical direction via the connecting pin 12 by the vertical movement of the valve shaft 4, and the rotation angle is detected by the sensor. In FIG. 9, 2 is an operating device for moving the operating shaft 6 up and down by air pressure, 7 is a connecting member for connecting the valve shaft 4 and the operating shaft 6, and 15 is an attachment member fixed to the upper part of the valve 1.

このようなフィードバック機構5においては、バルブ1の内部を流れる流体の影響により弁軸4が振動すると、その振動による力をフィーバックレバー9、連結ピン12およびピン押圧用ばね14間の点状の接触部A、Bが受けることになる。   In such a feedback mechanism 5, when the valve shaft 4 vibrates due to the influence of the fluid flowing inside the valve 1, the force caused by the vibration is caused by a point-like shape between the feedback lever 9, the connecting pin 12 and the pin pressing spring 14. The contact portions A and B are received.

一般的に、バルブ1の開度制御ではバルブ1を所定角度に保つように制御することが多い。このため、フィードバックレバー9と連結ピン12、連結ピン12とピン押圧用ばね14はそれぞれ略同一点(接触部A、B)で長期間にわたって接触し続けることになり、振動による力がこれらの接触部A、Bに集中して加わることになる。この結果として、当該接触部A、Bが摩耗したり破損したりする。例えば、連結ピン12が摩耗するとピン自体の外径が小さくなるため、長孔13との間の隙間が大きくなり、弁軸4の実作動量を高精度に検出することができなくなる。また、最悪の場合は強度低下に伴って連結ピン12が破損するおそれもある。   In general, the opening degree of the valve 1 is often controlled to keep the valve 1 at a predetermined angle. For this reason, the feedback lever 9 and the connecting pin 12, and the connecting pin 12 and the pin pressing spring 14 are kept in contact with each other over a long period of time at substantially the same point (contact portions A and B). Participants will be concentrated on parts A and B. As a result, the contact portions A and B are worn or damaged. For example, when the connecting pin 12 is worn, the outer diameter of the pin itself is reduced, so that the gap between the elongated hole 13 is increased and the actual operation amount of the valve shaft 4 cannot be detected with high accuracy. In the worst case, the connecting pin 12 may be damaged as the strength decreases.

フィードバックレバー9については、長孔13の一側壁13aの連結ピン12が接触する接触部Aが摩耗して凹みができるため、この凹み部分に連結ピン12が入り込んで係止されると、弁軸4とフィードバックレバー9との円滑な作動が得られなくなる。したがって、フィードバックレバー9の摩耗によって同じく弁軸4の実作動量を高精度に検出することができなくなる。また、摩耗によって強度が低下するとレバー自体が破損することがある。   As for the feedback lever 9, since the contact portion A with which the connecting pin 12 of the one side wall 13a of the long hole 13 comes into contact is worn out to form a recess, when the connecting pin 12 enters and is locked in the recessed portion, the valve shaft 4 and the feedback lever 9 cannot be smoothly operated. Therefore, the actual operating amount of the valve shaft 4 cannot be detected with high accuracy due to wear of the feedback lever 9. In addition, when the strength decreases due to wear, the lever itself may be damaged.

ピン押圧用ばね14についても連結ピン12との接触により摩耗すると、連結ピン12やフィードバックレバー9と同様に破損するおそれがある。   If the pin pressing spring 14 is also worn by contact with the connecting pin 12, it may be damaged in the same manner as the connecting pin 12 and the feedback lever 9.

実開昭62−28118号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-28118 特開平11−125201号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-125201 特開2003−239901号公報JP 2003-239901 A

上記したフィードバック機構5を備えた従来のバルブポジショナ3においては、一定期間毎あるいは必要に応じて点検して摩耗した部品を交換する必要があり、交換作業が煩わしいという問題があった。また、交換作業の際にはその対象となるバルブが属するプラントやプロセスの運転を一時停止させなければならないという問題もあった。   In the conventional valve positioner 3 provided with the feedback mechanism 5 described above, there is a problem that it is necessary to replace the worn parts by checking at regular intervals or as necessary, and the replacement work is troublesome. In addition, there is a problem that the operation of the plant or process to which the target valve belongs must be temporarily stopped during the replacement work.

一方、このような問題を解決すべく、例えば特許文献3に開示されたフィードバック機構も知られている。このフィードバック機構は、図11に示すようにバルブの弁軸90に設けたフィードバックピン(連結ピン)32とフィードバックシャフト(レバー)33を連結部材35によって連結している。連結部材35は、フィードバックピン32が摺動自在に挿通される筒状の第1の軸受部37と、この第1の軸受部37と直交しフィードバックレバー33が同じく摺動自在に挿通される筒状の第2の軸受部38とを有している。   On the other hand, in order to solve such a problem, for example, a feedback mechanism disclosed in Patent Document 3 is also known. In this feedback mechanism, a feedback pin (connecting pin) 32 and a feedback shaft (lever) 33 provided on a valve shaft 90 of a valve are connected by a connecting member 35 as shown in FIG. The connecting member 35 includes a cylindrical first bearing portion 37 through which the feedback pin 32 is slidably inserted, and a cylinder orthogonal to the first bearing portion 37 and through which the feedback lever 33 is slidably inserted. And a second bearing portion 38 having a shape.

このようなフィードバック機構95においては、第1、第2の軸受部37、38が広い面積でフィードバックピン32、フィードバックレバー33をそれぞれ保持しているので、振動が発生しても力を分散させることができる。したがって、図9および図10に示したフィードバック機構5のように力が略同一点(A、B)に集中することがなく、フィードバックピン32、フィードバックレバー33の摩耗、破損等を軽減ないし防止することができる。また、ばねによるフィードバックピン32の付勢を必要としないという利点もある。なお、25はバルブポジショナ、34はフィードバックレバー33の回動角度を検出する角度センサである。   In such a feedback mechanism 95, since the first and second bearing portions 37 and 38 hold the feedback pin 32 and the feedback lever 33, respectively, in a wide area, the force is dispersed even if vibration occurs. Can do. Therefore, unlike the feedback mechanism 5 shown in FIGS. 9 and 10, the force does not concentrate at substantially the same point (A, B), and wear or breakage of the feedback pin 32 and the feedback lever 33 are reduced or prevented. be able to. Further, there is an advantage that it is not necessary to urge the feedback pin 32 by a spring. Reference numeral 25 denotes a valve positioner, and 34 denotes an angle sensor that detects the rotation angle of the feedback lever 33.

しかしながら、フィードバックピン32やフィードバックレバー33の耐摩耗性は向上するものの、フィードバックピン32、フィードバックレバー33、第1、第2の軸受部37、38等の取付精度、すなわちフィードバックピン32の弁軸90に対する取付角度、フィードバックレバー33と弁軸90との取付角度(平行度)、第1の軸受部37と第2の軸受部38との角度等が設計値と異なっていると、フィードバックピン32やフィードバックレバー33が第1、第2の軸受部37、38に対して円滑に動作せず、折れ曲がったり破損したりするので、要求される各部品の相互間に従来よりも高い加工ないし取付精度が要求され、加工や取付作業に時間を要するという問題があった。   However, although the wear resistance of the feedback pin 32 and the feedback lever 33 is improved, the mounting accuracy of the feedback pin 32, the feedback lever 33, the first and second bearing portions 37, 38, that is, the valve shaft 90 of the feedback pin 32. If the mounting angle with respect to the angle, the mounting angle (parallelism) between the feedback lever 33 and the valve shaft 90, the angle between the first bearing portion 37 and the second bearing portion 38, etc. are different from the design values, the feedback pin 32 or Since the feedback lever 33 does not operate smoothly with respect to the first and second bearing portions 37 and 38 and bends or breaks, the required processing or mounting accuracy is higher between the required parts than before. There was a problem that required time for processing and mounting work.

本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、部品相互の取付精度に影響されることがなく、フィードバックレバーの摩耗、折れ曲り、破損等を防止でき耐久性を向上させたフィードバック機構およびバルブポジショナを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to prevent the feedback lever from being worn, bent, damaged, etc. without being affected by the mutual mounting accuracy. An object of the present invention is to provide a feedback mechanism and a valve positioner that can be prevented and have improved durability.

請求項1に記載の発明に係るフィードバック機構は、駆動軸に取付けられ、前記駆動軸の移動方向において互いに対向する第1、第2の磁石保持部を有する磁石保持部材と、前記磁石保持部材の第1、第2の磁石保持部に互いに異極どうしを対向させて固定された第1、第2の永久磁石と、前記第1、第2の永久磁石間の空間にこれら磁石と非接触状態で挿入された揺動自在なフィードバックレバーと、前記フィードバックレバーに設けられ前記第1、第2の永久磁石と同極どうしが互いに対向する第3の永久磁石とを備えたことを特徴とするものである。   A feedback mechanism according to a first aspect of the present invention includes a magnet holding member that is attached to a drive shaft and has first and second magnet holding portions that face each other in the movement direction of the drive shaft, and the magnet holding member. The first and second permanent magnets fixed to the first and second magnet holding portions so that the opposite poles face each other, and the space between the first and second permanent magnets are not in contact with these magnets. And a swingable feedback lever inserted into the feedback lever, and a third permanent magnet provided on the feedback lever and having the same polarity as the first and second permanent magnets facing each other. It is.

請求項2に記載の発明に係るフィードバック機構は、請求項1に記載の発明において、前記磁石保持部材は、磁性材料によって形成され、垂直板部と、この垂直板部の上下端に一体に対設された第1、第2の磁石保持部とからなり、前記第1、第2の磁石保持部は、先端間が磁性材料からなる連結プレートによって連結され、前記磁石保持部材と前記連結プレートと第1、第2の永久磁石とにより閉磁路を形成することを特徴とするものである。   The feedback mechanism according to a second aspect of the present invention is the feedback mechanism according to the first aspect of the present invention, wherein the magnet holding member is formed of a magnetic material and is integrally coupled to the vertical plate portion and the upper and lower ends of the vertical plate portion. The first and second magnet holding portions are connected to each other by a connecting plate made of a magnetic material, and the magnet holding member and the connecting plate are connected to each other. A closed magnetic path is formed by the first and second permanent magnets.

請求項3に記載の発明に係るフィードバック機構は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石の各々の磁力が互いに異なることを特徴とするものである。   A feedback mechanism according to a third aspect of the present invention is the feedback mechanism according to the first or second aspect, wherein the magnetic forces of the first permanent magnet and the second permanent magnet are different from each other. It is.

請求項4に記載の発明に係るバルブポジショナは、制御演算部、電空変換器、パイロットリレー等を備え、バルブを駆動制御するバルブポジショナにおいて、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明に係るフィードバック機構を具備したことを特徴とするものである。   A valve positioner according to a fourth aspect of the present invention is a valve positioner that includes a control calculation unit, an electropneumatic converter, a pilot relay, and the like, and controls the drive of the valve. This feedback mechanism is provided.

請求項1に記載の発明によれば、第1の永久磁石と第3の永久磁石の各々の対向部位が同極性なので、両磁石間に斥力が生じ、両磁石の接触を阻止する。同様に第2、第3の永久磁石間にも斥力が生じ両磁石の接触を阻止する。これにより、フィードバックレバーは、第1、第2の永久磁石間で前記両斥力が釣り合い状態を保つ位置に磁気的に保持される。したがって、フィードバックレバーは、非接触状態で保持されているので、摩耗して折れ曲がったり破損したりすることがなく、耐久性を向上させることができる。磁石保持部材は駆動軸と一体に上下動し、フィードバックレバーを前記斥力により同方向に回動させる。   According to the first aspect of the present invention, since the opposing portions of the first permanent magnet and the third permanent magnet have the same polarity, a repulsive force is generated between the two magnets, thereby preventing the two magnets from contacting each other. Similarly, repulsive force is generated between the second and third permanent magnets to prevent contact between the two magnets. Thereby, the feedback lever is magnetically held at a position where the both repulsive forces keep a balanced state between the first and second permanent magnets. Therefore, since the feedback lever is held in a non-contact state, the feedback lever is not worn and bent or damaged, and the durability can be improved. The magnet holding member moves up and down integrally with the drive shaft, and rotates the feedback lever in the same direction by the repulsive force.

請求項2に記載の発明によれば、磁石保持部材および連結プレートが第1、第2の永久磁石の閉磁路を形成するので、漏れ磁束を少なくすることができ、金属ゴミの吸着を防ぐことができる。   According to invention of Claim 2, since a magnet holding member and a connection plate form the closed magnetic circuit of a 1st, 2nd permanent magnet, a leakage magnetic flux can be decreased and metal dust adsorption | suction can be prevented. Can do.

請求項3に記載の発明によれば、第1の永久磁石と第2の永久磁石の各々の磁力が異なるので、第1、第3の永久磁石間の斥力と、第2、第3の永久磁石間の斥力を異ならせることができる。これにより、第1、第3の永久磁石間の磁気ギャップと、第2、第3の永久磁石間の磁気ギャップとが異なり、フィードバックレバーに磁気ギャップが小さい方への復帰習性を与えているので、第1、第2の永久磁石の各々の磁力を等しくして、第1、第3の永久磁石間の磁気ギャップと、第2、第3の永久磁石間の磁気ギャップを等しくして、フィードバックレバーを第1、第2の永久磁石の中点位置に保持する場合に比べて、外部からの振動によりフィードバックレバーが遊動したり共振したりするのを防止することができる。   According to the invention described in claim 3, since the magnetic forces of the first permanent magnet and the second permanent magnet are different from each other, the repulsive force between the first and third permanent magnets and the second and third permanent magnets. The repulsive force between magnets can be varied. As a result, the magnetic gap between the first and third permanent magnets and the magnetic gap between the second and third permanent magnets are different, and the feedback lever is given a return behavior toward the smaller magnetic gap. The magnetic force of each of the first and second permanent magnets is made equal, and the magnetic gap between the first and third permanent magnets is made equal to the magnetic gap between the second and third permanent magnets. Compared with the case where the lever is held at the midpoint position of the first and second permanent magnets, it is possible to prevent the feedback lever from floating or resonating due to external vibration.

請求項4に記載の発明によれば、上記発明の効果を有するバルブポジショナが得られる。また、フィードバック機構が劣化し難く長持ちするので、ポジショナの制御性を長期間にわたって安定した状態に維持することができるとともに、フィードバック機構の部品交換によるポジショナの調整の機会を低減することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, a valve positioner having the above-described effects can be obtained. In addition, since the feedback mechanism hardly deteriorates and lasts long, the controllability of the positioner can be maintained in a stable state for a long period of time, and the opportunity for adjusting the positioner by replacing the parts of the feedback mechanism can be reduced.

本発明に係るバルブポジショナの一実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the valve positioner which concerns on this invention. 本発明に係るフィードバック機構の一実施の形態を示す正面図である。It is a front view which shows one Embodiment of the feedback mechanism which concerns on this invention. フィードバック機構の側断面図である。It is a sectional side view of a feedback mechanism. (a)はバルブの全閉時におけるフィードバック機構の状態、(b)はバルブの中間開度時におけるフィードバック機構の状態、(c)はバルブの全開時におけるフィードバック機構の状態を示す図である。(A) is a state of the feedback mechanism when the valve is fully closed, (b) is a state of the feedback mechanism when the valve is at an intermediate opening degree, and (c) is a diagram showing a state of the feedback mechanism when the valve is fully opened. フィードバック機構の他の実施の形態を示す正面図である。It is a front view which shows other embodiment of a feedback mechanism. フィードバック機構の側断面図である。It is a sectional side view of a feedback mechanism. フィードバック機構のさらに他の実施の形態を示す正面図である。It is a front view which shows other embodiment of a feedback mechanism. フィードバック機構の側断面図である。It is a sectional side view of a feedback mechanism. 従来のバルブポジショナの正面図である。It is a front view of the conventional valve positioner. フィードバック機構の正面図である。It is a front view of a feedback mechanism. 従来の他のフィードバック機構の平面図である。It is a top view of the other conventional feedback mechanism.

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1〜図4において、100はバルブポジショナ、101は操作器2によって上下動する作動軸、102はバルブ1の弁軸、103は作動軸101と弁軸102を連結する連結部材、104はバルブ1の上部に固定された取付部材、105はバルブポジショナ100を取付部材104に固定するためのブラケットである。なお、本発明においては、操作器2の作動軸101とバルブ1の弁軸102を総称して呼ぶときは、駆動軸Aと称する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
1 to 4, 100 is a valve positioner, 101 is an operating shaft that moves up and down by an operating device 2, 102 is a valve shaft of the valve 1, 103 is a connecting member that connects the operating shaft 101 and the valve shaft 102, and 104 is a valve Reference numeral 105 denotes an attachment member fixed to the upper portion of 1, and reference numeral 105 denotes a bracket for fixing the valve positioner 100 to the attachment member 104. In the present invention, the operation shaft 101 of the operating device 2 and the valve shaft 102 of the valve 1 are collectively referred to as a drive shaft A.

図1において、前記バルブポジショナ100は、筐体108から外部に突出して設けられ駆動軸Aの動きを検出するフィードバック機構106と、筐体108内に組み込まれた端子台107、角度センサ110、制御演算部111、電空変換器112、パイロットリレー113等を備えている。   In FIG. 1, the valve positioner 100 is provided so as to protrude from the casing 108 to the outside, and detects a movement of the drive shaft A, a terminal block 107 incorporated in the casing 108, an angle sensor 110, and a control. A calculation unit 111, an electropneumatic converter 112, a pilot relay 113, and the like are provided.

フィードバック機構106を構成するフィードバックレバー109は、角度センサ110の回転軸114に取付けられており、駆動軸Aに後述する磁石の磁力によって非接触状態で連結され、前記駆動軸Aの上下動に伴いこれと一体的に上下方向に回動するように構成されている。   A feedback lever 109 constituting the feedback mechanism 106 is attached to the rotating shaft 114 of the angle sensor 110 and is connected to the driving shaft A in a non-contact state by the magnetic force of a magnet described later. It is configured to rotate integrally with this in the vertical direction.

角度センサ110は、フィードバックレバー109が回動すると、その回転軸114の回動角度を検出して電気信号に変換し、フィードバック信号I1 として制御演算部111に送信する。制御演算部111は、ポジショナ100への入力信号I0 とフィードバック信号I1 とを比較しその差が零になるように電空変換器112にフィードバックする。電空変換器112は、供給電流(入力信号I0 )に比例した空気圧信号PN に変換するノズルフラッパ機構120を備えている。ノズルフラッパ機構120は、空気供給源より供給される供給空気圧Psup によりフラッパ121が揺動することにより、ノズル122とのギャップGが変化し、そのノズル背圧を空気圧信号PN としてパイロットリレー113に出力する。 Angle sensor 110, the feedback lever 109 is rotated, and converted into an electric signal by detecting a rotation angle of the rotary shaft 114, and transmits the feedback signal I 1 to the control arithmetic unit 111. The control calculation unit 111 compares the input signal I 0 to the positioner 100 and the feedback signal I 1 and feeds back to the electropneumatic converter 112 so that the difference becomes zero. Electropneumatic transducer 112 includes a nozzle flapper mechanism 120 that converts the pneumatic signal P N which is proportional to the supply current (input signal I 0). Nozzle flapper mechanism 120, output by the flapper 121 by a supply air pressure Psup supplied from the air supply source is swung, the gap G is changed to the nozzle 122, the pilot relay 113 the nozzle back pressure as the air pressure signal P N To do.

パイロットリレー113は、空気圧信号PN を増幅し、出力空気圧Pout として操作器2に出力する。なお、このようなバルブポジショナ100自体は、従来公知である(例えば、特許文献2、3参照)。 The pilot relay 113 amplifies the air pressure signal P N and outputs it to the controller 2 as the output air pressure Pout. In addition, such valve positioner 100 itself is conventionally well-known (for example, refer patent document 2, 3).

図2〜図4において、前記フィードバック機構106は、前述したフィードバックレバー109と、連結部材103に固定された磁石保持部材131とを備えている。磁石保持部材131は、側面視コ字状に形成されており、垂直板部131aと、この垂直板部131aの上下端に前方に向かって一体に対設された平行な一対の水平板部131b、131cとからなり、垂直板部131aの背面が連結部材103に固定されている。   2 to 4, the feedback mechanism 106 includes the above-described feedback lever 109 and a magnet holding member 131 fixed to the connecting member 103. The magnet holding member 131 is formed in a U-shape when viewed from the side, and includes a vertical plate portion 131a and a pair of parallel horizontal plate portions 131b that are integrally opposed to the upper and lower ends of the vertical plate portion 131a. 131c, and the back surface of the vertical plate portion 131a is fixed to the connecting member 103.

水平板部131b、31cは、第1、第2の磁石保持部を形成し、その互いに対向する内面に第1、第2の永久磁石133、134が異極どうし、例えばN極とS極が互いに対向するようにそれぞれ固定されている。これらの磁石133、134の磁力は等しい。また、第1の永久磁石133と第2の永久磁石134との間の空間には、フィードバックレバー109が挿入されている。フィードバックレバー109の前記第1、第2の永久磁石133、134に対応する部分には、第3の永久磁石135が埋設されている。第3の永久磁石135は、磁力が第1、第2の永久磁石133、134の磁力と等しく、N極が第1の永久磁石133のN極と対向し、S極が第2の永久磁石134のS極と対向するようにフィードバックレバー109に設けられている。すなわち、第3の永久磁石135は、第1、第2の永久磁石133、134に対して同極どうしが互いに対向するように設けられ、そのN極どうしの斥力とS極どうしの斥力とが釣り合う位置にフィードバックレバー109を保持している。この場合、本実施の形態においては、両斥力が等しいため、フィードバックレバー109を第1の永久磁石133と第2の永久磁石134の中点位置に保持している。   The horizontal plate portions 131b and 31c form first and second magnet holding portions, and the first and second permanent magnets 133 and 134 have different polarities on the inner surfaces facing each other, for example, N pole and S pole They are fixed so as to face each other. These magnets 133 and 134 have the same magnetic force. A feedback lever 109 is inserted in the space between the first permanent magnet 133 and the second permanent magnet 134. A third permanent magnet 135 is embedded in a portion of the feedback lever 109 corresponding to the first and second permanent magnets 133 and 134. The third permanent magnet 135 has a magnetic force equal to the magnetic force of the first and second permanent magnets 133 and 134, the north pole faces the north pole of the first permanent magnet 133, and the south pole is the second permanent magnet. The feedback lever 109 is provided so as to face the S pole of 134. That is, the third permanent magnet 135 is provided so that the same poles face each other with respect to the first and second permanent magnets 133 and 134, and the repulsive force between the N poles and the repulsive force between the S poles are generated. The feedback lever 109 is held at a balanced position. In this case, in the present embodiment, since the repulsive forces are equal, the feedback lever 109 is held at the midpoint position of the first permanent magnet 133 and the second permanent magnet 134.

このような構造からなるバルブポジショナ100において、バルブポジショナ100に入力信号10 が供給されていないとき、フラッパ121は電空変換器112の永久磁石136による磁気吸引力とフラッパ121を支持している支点ばね138のばね力がバランスする所定の位置に保持されている。このとき、供給空気圧Psup は、配管137を通ってノズル122に供給されているが、そのノズル背圧PN は、フラッパ121が揺動しないため一定に保持されている。そのため、パイロットリレー113の出力空気圧Pout も一定である。 In the valve positioner 100 having the above structure, when the input signal 1 0 to the valve positioner 100 is not supplied, the flapper 121 supports the magnetic attraction force and the flapper 121 by the permanent magnet 136 of the electropneumatic transducer 112 The fulcrum spring 138 is held at a predetermined position where the spring force is balanced. At this time, the supply air pressure Psup is supplied to the nozzle 122 through the pipe 137, but the nozzle back pressure P N is kept constant because the flapper 121 does not swing. Therefore, the output air pressure Pout of the pilot relay 113 is also constant.

バルブポジショナ100への入力信号I0 は、例えば4mAから20mAの範囲で変化し、4mAの時にバルブ1を全閉状態に保持し、20mAの時に全開状態に保持する。 The input signal I 0 to the valve positioner 100 changes, for example, in the range of 4 mA to 20 mA, and holds the valve 1 in a fully closed state at 4 mA and holds it in a fully open state at 20 mA.

図4(a)はバルブ1の全閉状態を示す。この状態において、駆動軸Aは最下位置に保持され、フィードバックレバー109は下方に最大角度回動した位置に保持されている。   FIG. 4A shows the fully closed state of the valve 1. In this state, the drive shaft A is held at the lowermost position, and the feedback lever 109 is held at a position rotated downward by the maximum angle.

この状態において、電空変換器112の励磁コイル139に電流(I0 )を流すと、フラッパ121には支点ばね138を中心として供給電流に比例した反時計方向回りの回転トルクが発生し、フラッパ121を傾けてノズル122に近づける。したがって、ノズルギャップGが減少してノズル背圧が増大し、電流信号に比例した空気圧信号PN を発生する。そして、この空気圧信号PN は、パイロットリレー113によって増幅された後、出力空気圧Pout として操作器2に出力され、これにより駆動軸Aが上方に移動してバルブ1を開く。 In this state, when a current (I 0 ) is passed through the exciting coil 139 of the electropneumatic converter 112, a counterclockwise rotational torque proportional to the supplied current is generated in the flapper 121 around the fulcrum spring 138. 121 is tilted closer to the nozzle 122. Thus, the nozzle back pressure increases nozzle gap G is decreased to generate a pneumatic signal P N which is proportional to the current signal. The air pressure signal P N is amplified by the pilot relay 113 and then output to the operating device 2 as the output air pressure Pout, whereby the drive shaft A moves upward to open the valve 1.

また、駆動軸Aの動きは、第1、第3の永久磁石133、135間の斥力と、第2、第3の永久磁石134、135間の斥力とによる保持力によってフィードバックレバー109を図4(b)、(c)に示すように上方へ回動させる。なお、同図(b)はバルブ1の中間開度時の状態、同図(c)はバルブの全開時の状態を示す。   Further, the movement of the drive shaft A causes the feedback lever 109 to move as shown in FIG. 4 by the holding force due to the repulsive force between the first and third permanent magnets 133 and 135 and the repulsive force between the second and third permanent magnets 134 and 135. As shown in (b) and (c), it is rotated upward. FIG. 2B shows a state when the valve 1 is at an intermediate opening, and FIG. 2C shows a state when the valve is fully opened.

フィードバックレバー109が回動すると、その回転軸114の回動角度を角度センサ110が検出して電気信号I1 に変換し、制御演算部111にフィードバック信号として入力する。制御演算部11は、電気信号I0 とフィードバック信号I1 とを比較しその差が零になるように電空変換器112にフィードバックすることにより、フラッパ121の動きを安定化させる。バルブ1が弁開状態から全閉状態に戻るときは、駆動軸Aの下降によりフィードバックレバー109が下方に回動するため、バルブポジショナ100は上記と反対の動作をする。したがって、バルブ1を入力信号I0 によって自動制御することができる。 If the feedback lever 109 is rotated, and converted into an electric signal I 1 by detecting the rotational angle of the rotating shaft 114 an angle sensor 110, and inputs to the control arithmetic unit 111 as a feedback signal. The control calculation unit 11 compares the electric signal I 0 and the feedback signal I 1 and feeds back to the electropneumatic converter 112 so that the difference becomes zero, thereby stabilizing the movement of the flapper 121. When the valve 1 returns from the valve open state to the fully closed state, the feedback lever 109 rotates downward by the lowering of the drive shaft A, so that the valve positioner 100 performs the operation opposite to the above. Therefore, the valve 1 can be automatically controlled by the input signal I 0 .

このようなフィードバック機構106を備えたバルブポジショナ100においては、第1、第3の永久磁石133、135間の斥力と、第2、第3の永久磁石134、135間の斥力とが釣り合い状態を保つ位置にフィードバックレバー109を保持しているので、フィードバックレバー109が第1、第2の永久磁石133、134さらには磁石取付部材131に対して接触することがなく、したがって接触による摩耗によってフィードバックレバー109が折れ曲がったり、破損したりすることがなく、バルブポジショナ100の耐久性を向上させるとともに、弁軸102の実作動量を高精度に検出でき、制御性を長期間にわたって安定した状態に維持することができる。また、フィードバックレバー109が非接触状態で摩耗しなければ、高い取付精度が要求されず、摩耗による部品交換やそれに伴う調整も不要である。   In the valve positioner 100 having such a feedback mechanism 106, the repulsive force between the first and third permanent magnets 133 and 135 and the repulsive force between the second and third permanent magnets 134 and 135 are balanced. Since the feedback lever 109 is held in the holding position, the feedback lever 109 does not contact the first and second permanent magnets 133 and 134 and the magnet mounting member 131. 109 is not bent or damaged, the durability of the valve positioner 100 is improved, the actual operating amount of the valve shaft 102 can be detected with high accuracy, and the controllability is maintained in a stable state over a long period of time. be able to. Further, if the feedback lever 109 does not wear in a non-contact state, high mounting accuracy is not required, and parts replacement due to wear and adjustments associated therewith are unnecessary.

図5および図6は、本発明に係るフィードバック機構の他の実施の形態を示す正面図および側断面図である。なお、図1〜図4と同一構成部品、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
磁石保持部材131は、磁性材料によって側面視コ字状に形成されており、垂直板部131aと、この垂直板部131aの上下端に一体に対設された駆動軸Aの移動方向において対向する一対の水平板部、言い換えれば第1、第2の磁石保持部131b、131cとを備え、連結プレート140と第1、第2の永久磁石133、134とにより閉磁路142を形成している。
5 and 6 are a front view and a side sectional view showing another embodiment of the feedback mechanism according to the present invention. The same components and parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
The magnet holding member 131 is formed of a magnetic material in a U-shape when viewed from the side, and is opposed to the vertical plate portion 131a in the moving direction of the drive shaft A integrally provided on the upper and lower ends of the vertical plate portion 131a. A pair of horizontal plate portions, in other words, first and second magnet holding portions 131b and 131c are provided, and a closed magnetic path 142 is formed by the connecting plate 140 and the first and second permanent magnets 133 and 134.

連結プレート140は、同じく磁性材料によって磁石保持部材131と同一幅の矩形に形成され、上下端が第1、第2の磁石保持部131b、131cの先端面に固定されることにより、磁石保持部材131の前面開放部を塞いでいる。   The coupling plate 140 is also formed in a rectangular shape having the same width as that of the magnet holding member 131 by the same magnetic material, and the upper and lower ends are fixed to the front end surfaces of the first and second magnet holding portions 131b and 131c. The front open part of 131 is blocked.

このような構造からなるフィードバック機構141においては、閉磁路142によって第1、第2、第3の永久磁石133、134、135の漏れ磁束を少なくすることができ、金属ゴミが磁石保持部材131や連結プレート140やフィードバックレバー109に吸着されるのを防ぐことができる。   In the feedback mechanism 141 having such a structure, the leakage magnetic flux of the first, second, and third permanent magnets 133, 134, and 135 can be reduced by the closed magnetic path 142, and the metal dust is removed from the magnet holding member 131 and Adsorption to the connecting plate 140 and the feedback lever 109 can be prevented.

図7および図8は、本発明に係るフィードバック機構のさらに他の実施の形態を示す正面図および側断面図である。
本実施の形態は、第1、第3の永久磁石133、135間の磁気ギャップG1 を第2、第3の永久磁石134、135間の磁気ギャップG2 よりも大きくしたものである。このため、第1の永久磁石133と第2の永久磁石134の各々の磁力を互いに異ならせ、第1の永久磁石133の磁力を第2の磁石134の磁力よりも大きくしている。第3の永久磁石135の磁力は、第2の磁石134の磁力と略等しく設定されている。これにより、第1の永久磁石133と第3の永久磁石135間の斥力が、第2の永久磁石134と第3の永久磁石135間の斥力よりも大きく、フィードバックレバー109を第1、第2の永久磁石133、134の中点位置より下方で、第2の永久磁石134と非接触状態で上方位置に保持している。
7 and 8 are a front view and a side cross-sectional view showing still another embodiment of the feedback mechanism according to the present invention.
In the present embodiment, the magnetic gap G 1 between the first and third permanent magnets 133 and 135 is made larger than the magnetic gap G 2 between the second and third permanent magnets 134 and 135. Therefore, the magnetic forces of the first permanent magnet 133 and the second permanent magnet 134 are made different from each other so that the magnetic force of the first permanent magnet 133 is larger than the magnetic force of the second magnet 134. The magnetic force of the third permanent magnet 135 is set substantially equal to the magnetic force of the second magnet 134. Thereby, the repulsive force between the first permanent magnet 133 and the third permanent magnet 135 is larger than the repulsive force between the second permanent magnet 134 and the third permanent magnet 135, and the feedback lever 109 is moved to the first and second. The permanent magnets 133 and 134 are held at the upper position below the middle position of the permanent magnets 133 and 134 in a non-contact state with the second permanent magnet 134.

このような構成からなるフィードバック機構145においては、フィードバックレバー109の遊動を防止することができる。すなわち、第1の永久磁石133と第3の永久磁石135間の斥力と、第2の永久磁石134と第3の永久磁石135間の斥力を同じにした図1および図5に示す実施の形態においては、フィードバックレバー109が外部振動によって遊動すると、慣性によって遊動し続けようとするため、共振したり中点位置に戻って停止するまでに時間がかかる。これに対して、第1の永久磁石133と第3の永久磁石135間の斥力を、第2の永久磁石134と第3の永久磁石135間の斥力より大きくしておくと、両斥力の差によりフィードバックレバー109を中点位置より下方の定められた位置に復帰させようとする力が働くため、慣性による遊動が少なく元の位置に速く復帰して停止する。したがって、共振したりすることがない。   In the feedback mechanism 145 having such a configuration, the feedback lever 109 can be prevented from floating. That is, the embodiment shown in FIGS. 1 and 5 in which the repulsive force between the first permanent magnet 133 and the third permanent magnet 135 and the repulsive force between the second permanent magnet 134 and the third permanent magnet 135 are the same. In this case, when the feedback lever 109 is idle due to external vibration, it tends to continue to idle due to inertia, so it takes time to resonate or return to the midpoint position and stop. On the other hand, if the repulsive force between the first permanent magnet 133 and the third permanent magnet 135 is made larger than the repulsive force between the second permanent magnet 134 and the third permanent magnet 135, the difference between the repulsive forces. As a result, a force is applied to return the feedback lever 109 to a predetermined position below the midpoint position, so that there is little play due to inertia and the original position returns quickly and stops. Therefore, it does not resonate.

なお、上記した実施の形態においては、いずれも作動軸101と弁軸102とを連結する連結部材103に磁石保持部材131を取付けた例を示したが、本発明は連結部材103に何ら特定されるものではなく、作動軸101または弁軸102に直接固定することも可能であり、要は、駆動軸Aのフィードバックレバー109に対応する箇所に取付ければよい。   In each of the above-described embodiments, the example in which the magnet holding member 131 is attached to the connecting member 103 that connects the operating shaft 101 and the valve shaft 102 has been shown, but the present invention is not limited to the connecting member 103. Instead, it can be directly fixed to the operating shaft 101 or the valve shaft 102. In short, it may be attached to a position corresponding to the feedback lever 109 of the drive shaft A.

また、図7および図8に示す実施の形態においては、第1の永久磁石133の磁力を第2の永久磁石134の磁力より大きくしたが、この逆であってもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the magnetic force of the first permanent magnet 133 is made larger than the magnetic force of the second permanent magnet 134, but this may be reversed.

1…バルブ、2…操作器、100…バルブポジショナ、101…作動軸、102…弁軸、106…フィードバック機構、109…フィードバックレバー、110…角度センサ、111…制御演算部、112…電空変換器、113…パイロットリレー、131…磁石保持部材、131a…垂直板部、131b…第1の磁石保持部、131c…第2の磁石保持部、133…第1の永久磁石、134…第2の永久磁石、135…第3の永久磁石、140…連結プレート、141、145…フィードバック機構、142…閉磁路、A…駆動軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Valve, 2 ... Actuator, 100 ... Valve positioner, 101 ... Actuating shaft, 102 ... Valve shaft, 106 ... Feedback mechanism, 109 ... Feedback lever, 110 ... Angle sensor, 111 ... Control calculating part, 112 ... Electropneumatic conversion 113 ... pilot relay, 131 ... magnet holding member, 131a ... vertical plate part, 131b ... first magnet holding part, 131c ... second magnet holding part, 133 ... first permanent magnet, 134 ... second Permanent magnet, 135 ... third permanent magnet, 140 ... connecting plate, 141, 145 ... feedback mechanism, 142 ... closed magnetic path, A ... drive shaft.

Claims (4)

駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の移動方向において互いに対向する第1、第2の磁石保持部を有する磁石保持部材と、
前記磁石保持部材の第1、第2の磁石保持部に互いに異極どうしを対向させて固定された第1、第2の永久磁石と、
前記第1、第2の永久磁石間の空間にこれら磁石と非接触状態で挿入された揺動自在なフィードバックレバーと、
前記フィードバックレバーに設けられ、前記第1、第2の永久磁石と同極どうしが互いに対向する第3の永久磁石とを備えたことを特徴とするフィードバック機構。
A magnet holding member attached to the drive shaft and having first and second magnet holding portions facing each other in the moving direction of the drive shaft;
First and second permanent magnets fixed to the first and second magnet holding portions of the magnet holding member with opposite polarities facing each other;
A swingable feedback lever inserted in a non-contact state with the magnets in the space between the first and second permanent magnets;
A feedback mechanism comprising a third permanent magnet provided on the feedback lever and having the same polarity as the first and second permanent magnets facing each other.
請求項1記載のフィードバック機構において、
前記磁石保持部材は、磁性材料によって形成され、垂直板部と、この垂直板部の上下端に一体に対設された第1、第2の磁石保持部とからなり、
前記第1、第2の磁石保持部は、先端間が磁性材料からなる連結プレートによって連結され、
前記磁石保持部材と前記連結プレートと第1、第2の永久磁石とにより閉磁路を形成することを特徴とするフィードバック機構。
The feedback mechanism of claim 1, wherein
The magnet holding member is formed of a magnetic material, and includes a vertical plate portion, and first and second magnet holding portions that are integrally opposed to upper and lower ends of the vertical plate portion,
The first and second magnet holding portions are connected by a connecting plate made of a magnetic material between the tips,
A feedback mechanism, wherein the magnet holding member, the connecting plate, and the first and second permanent magnets form a closed magnetic path.
請求項1または2記載のフィードバック機構において、
前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石の各々の磁力が互いに異なることを特徴とするフィードバック機構。
The feedback mechanism according to claim 1 or 2,
The feedback mechanism, wherein the magnetic forces of the first permanent magnet and the second permanent magnet are different from each other.
制御演算部、電空変換器、パイロットリレー等を備え、バルブを駆動制御するバルブポジショナにおいて、
請求項1ないし3のうちのいずれか一項記載のフィードバック機構を具備したことを特徴とするバルブポジショナ。
In a valve positioner equipped with a control calculation unit, electropneumatic converter, pilot relay, etc., and driving and controlling the valve,
A valve positioner comprising the feedback mechanism according to any one of claims 1 to 3.
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