JPH031521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気信号に応じた圧力の圧気出力を
生ずる電気・圧力変換器に関するものである。

〔従来の技術〕

かゝる電気・圧力変換器は、各種プロセスの自
動制御等に用いられており、一般に第１図に示す
構成が用いられている。

すなわち、支点１により揺動自在に支持された
フラツパ２の一端には、永久磁石３を固定してあ
ると共に、これと対応して巻線４ａを有するヨー
ク４が設けてあり、フラツパ２の他端には、絞り
弁５を介する給気源ASからの圧気が噴出するノ
ズル６がフラツパ２と対向して設けられ、フラツ
パ２の支点１とノズル６との間には、ベローズ７
の先端が固定されている。

また、フラツパ２とノズル６との間隙に応じて
定まるノズル６の背圧は、リレー弁等の空気式増
幅器AAにより増幅され、圧気出力AOとして送
出されるが、増幅器AAの出力はベローズ７にも
与えられている。

このため、巻線４へ４〜20mA等の電流Iinを通
ずれば、永久磁石３が反発して上方へ移動し、こ
れに応じてフラツパ２が右方へ回動することによ
りフラツパ２とノズル６との間隙が減少し、ノズ
ル６の背圧が上昇する。

すると圧気出力AOが増大し、これがベローズ
７へ与えられ、ベローズ７が伸長してフラツパ２
の回動を阻止する作用を呈するため、電流Iinに
応ずる永久磁石３の反発力とベローズ７の伸長力
とが平衡した状態においてフラツパ２が停止し、
電流Iinの値に応じた圧力の圧気出力AOが送出さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第１図の構造による場合には、４〜
20mA等の微少電流によりフラツパ２を駆動して
いるため、フラツパ２の回動量が少なく、フラツ
パ２とノズル６との間隙変化もわずかであり、外
部からの振動によりフラツパ２とノズル６との間
隙が平衡状態から容易に変化し、これによつて圧
気出力AOが不安定となる欠点を生じている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来のかかる欠点を根本的に排除す
る目的を有し、可動範囲をストツパにより規正さ
れた板状のフラツパと、このフラツパを面に垂直
な特定方向へ付勢する付勢部材と、フラツパを付
勢する方向と反対側のフラツパの面に対向するノ
ズルと、デユーテイ比が変化するパルス状の電気
信号が供給され、この電気信号のパルス面積に比
例した力でフラツパを付勢方向と反対方向に吸引
してノズルに接近する方向に駆動する駆動部材
と、ノズルの背圧に応じた圧力を電気信号に変換
する変換手段と、パルス状の電気信号を出力する
とともに、圧力に応じた電気信号を負帰還して両
信号で減算作用を行なう制御手段とから構成した
ものである。

〔作用〕

制御手段（プロセツサCPU）からデユーテイ
比が変化するパルス信号ａが駆動部材（巻線１
４）に供給されると、このパルス信号のパルス面
積に比例した力でフラツパ１２がノズル６側に吸
引され、フラツパはノズルとストツパの間をパル
ス周期で往復運動する。このため、フラツパはパ
ルス面積に応じた時間ノズルを閉じることにな
る。この結果、ノズルの背圧が平滑・増幅等され
て入力信号であるパルス信号ａに比例した圧気出
力AOとして送出される。そして、圧力出力は同
時に、電気信号に変換されて制御手段に負帰還さ
れ、制御手段内でパルス信号との間で減算がなさ
れる。これによりフラツパの運動状況が安定化さ
れる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す第２図以降により本発明の
詳細を説明する。

第２図においては、コの字状の非磁性体からな
るストツパ１１が設けられ、これによつて可動範
囲の規正された磁性体からなる円板状のフラツパ
１２が設けてあると共に、ストツパ１１の上方に
は、付勢部材としての永久磁石１３が設けてあ
り、これによつてフラツパ１２が特定方向として
の上方へ付勢され、ストツパ１１の上端部へ押当
するものとなつている。

また、フラツパ１２の付勢された方向と反対側
の面には、ノズル６が対向して設けてあると共
に、これの周囲には駆動部材としての電磁石に用
いる巻線１４が巻回されており、これには、マイ
クロプロセツサ等のプロセツサCPUからデユー
テイ比の変化するパルス電流が通ずるものとなつ
ている。

一方、絞り弁５を介する給気源ASからの圧気
が噴出するノズル６の背圧は、空気式積分器AI
を経てから増幅器AAへ与えられ、これによつて
増幅されたうえ圧気出力AOとして送出される
が、圧気出力AOは圧力・電圧変換器Ｐ／Ｖにも
与えられており、これによつて電圧へ変換された
うえアナログ・デイジタル変換器（以下、ADC）
Ａ／Ｄへ与えられ、デイジタル信号となつてから
プロセツサCPUへ負帰還用の信号として与えら
れるものとなつている。

こゝにおいて、第２図における各部の波形を示
す第３図のとおり、プロセツサCPUから周波数
は一定であるが入力信号に応じてデユーテイ比の
変化するパルス電流ａを巻線１４へ通ずれば、こ
のパルス信号のパルス面積に比例した力でフラツ
パ１２はノズル６の方向に吸引される。そして、
パルス信号の周期でフラツパ１２は往復運動を行
なう。このため、フラツパ１２がノズル６を閉じ
る時間はパルス面積に比例することになる。した
がつて、パルス信号ａのパルス面積の変化に応じ
て、第３図に示すとおりの背圧ｂが生じ、これを
積分器AIにより平滑化すれば平滑出力ｃが得ら
れ、これが増幅器AAにより増幅されてから圧気
出力AOとして送出されるため、入力信号に比例
した圧力の圧気出力AOが得られる。

なお、フラツパ１２は、動作中は常にノズル６
とストツパ１１の間を往復運動しており、定常状
態ではデユーテイ比が50％となる。フラツパ１２
は移動時間は短いのでノズル６かストツパ１１に
当接している時間が相対的に長くなり、外部から
の振動による影響を受けることがなくなり、安定
な圧気出力AOを得ることができる。

また、圧力・電圧変換器Ｐ／ＶおよびADC・
Ａ／Ｄにより負帰還が施され、プロセツサCPU
内においてADC・Ａ／Ｄの出力とパルス信号ａ
との間の減算作用が行なわれているため、第１図
におけるベローズ７を省略してもフラツパ１２の
運動状況が安定化される。

第４図乃至第６図は他の実施例を示し、第４図
および第５図においては、フラツパ２１の一端を
軸２２により回動自在に支持すると共に、フラツ
パ２１の他端をストツパ１１内へ収容し、これに
よつて可動範囲を規正しており、第４図において
は付勢部材として永久磁石１３を用いているのに
対し、第５図においては、付勢部材としてスプリ
ング２３を用いている。

なお、ノズル６および巻線１４のフラツパ２１
に対する関係は、第２図と同様なものになつてい
る。

第６図においては、フラツパ２１の他端へ磁性
体からなる重錘２４を固定し、これを下方への付
勢部材としており、ストツパ１１により重錘２４
の定常位置を規正すると共に、これの可動範囲を
規正している。

また、この例では、ノズル６および巻線１４が
重錘２４の上面側に配されており、巻線１４に通
ずるパルス電流ａにより重錘２４が吸引され、断
続的に浮上するため、これによつてノズル６と重
錘２４との間隙が変化するものとなつている。

したがつて、第４図乃至第６図においても、周
辺を第２図と同様に構成すれば、第２図と全く同
一の結果が得られる。

たゞし、第２図において、プロセツサCPUを
用いずに電圧・デユーテイ比変換器を用い、これ
によつて入力信号をパルス信号ａとしたうえ巻線
１４へ与えるものとし、かつ、ADC・Ａ／Ｄを
用いずに、圧力・電圧変換器Ｐ／Ｖの出力を電
圧・デユーテイ比変換器の入力側へ直接帰還して
もよく、本発明の周辺構成は種々の選定が可能で
あると共に、第２図乃至第５図においては、永久
磁石１３またはスプリング２３、フラツパ１２，
２１等と、ノズル６および巻線１４との関係を上
下反対とし、あるいは、これらを垂直に用いるも
のとしても同様であり、これらの形状および配置
関係は、同一の機能を実現する範囲内において選
定が任意である等、本発明は種々の変形が自在で
ある。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなとおり本発明によれ
ば、フラツパがパルス信号に応じて断続的に運動
すると共に、このフラツパは中間状態に止まるこ
とがなく往復運動を行なつてノズルかストツパに
当接するので、外部から与えられる振動の影響が
なく、常に安定な圧気出力が得られるものとな
り、かつ、構造が簡単であり、各種用途の電気・
圧力変換器として顕著な効果が得られる。また、
従来のビーム式はスパンが長くなるので装置が大
型化するが、本願考案ではビームを用いていない
ので小型化が可能である。また、従来のものはハ
ウジングにビームを含むリンク機構が設けられて
いるので、温度差による熱膨張の影響でノズルと
フラツパの位置が変化して出力がシフトするよう
なことがあるが、本願考案ではノズルとフラツパ
の間隔が多少変化しても、フラツパは常時ノズル
に対して往復運動をしているので、殆どその影響
は受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す構成図、第２図は本発明
の実施例を示す構成図、第３図は第２図における
各部の波形を示す図、第４図乃至第６図は他の実
施例を示す図である。 ６……ノズル、１１……ストツパ、１２，２１
……フラツパ、１３……永久磁石、１４……巻線
（電磁石）、２３……スプリング、２４……重錘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動範囲をストツパにより規正された板状の
   フラツパと、 該フラツパを面に垂直な特定方向へ付勢する付
   勢部材と、 前記フラツパを付勢する方向と反対側のフラツ
   パの面に対向するノズルと、 デユーテイ比が変化するパルス状の電気信号が
   供給され、この電気信号のパルス面積に比例した
   力で前記フラツパを付勢方向と反対方向に吸引し
   て前記ノズルへ接近する方向に駆動する駆動部材
   と、 前記ノズルの背圧に応じた圧力を電気信号に変
   換する変換手段と、 前記パルス状の電気信号を出力するとともに、
   前記圧力に応じた電気信号を負帰還して両信号で
   減算作用を行なう制御手段と を備えたことを特徴とする電気・圧力変換器。 ２ 駆動部材としてデユーテイ比の変化するパル
   ス電流が通ずる電磁石を用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電気・圧力変換器。