JPH0430407Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、空気圧出力に入力電流に対応させて
変換するための電空変換器に係り、特にその制御
ループの制御特性を改良した電空変換器に関す
る。

〈従来技術〉 第６図に従来の電空変換器の構成を示す。１，
１′は調節計などから出力される電流出力を入力
電流I_Oとして受ける入力端子、２はトルクモータ
でそのコイル２０１に入力電流I_Oが流される。３
はトルクモータ２で駆動されるレバーであり、支
点３０１を中心として回動する。４はレバー３を
基準位置に規制するためのバネである。レバー３
は入力電流Ioによりレバー３の一方の端部３０２
がフラツパーとして矢印Ａ方向に駆動される。フ
ラツパー３の端部３０２にはノズル６が対向して
配置されている。

８はノンブリード形のパイロツトリレーであ
り、ステム８０１はケース８０２にダイヤフラム
８０３，８０４を介して固定されている。ステム
８０１には可動端８０５が伸延されており、この
可動端８０５に固定されたバネ５を介してレバー
３にフイードバツクされている。入力電流Ioに対
応してレバー３がＡ方向に移動するとノズル６の
ノズル背圧Pbが増加しステム８０１を下方に押
しこれに伴い可動端８０５が下方に変位ｘされバ
ネ５を介してフラツパ３を押し下げノズル背圧
Pbを下げて負帰還をかける。これにより制御ル
ープの安定化を図る。

ステム８０１の下端は、下方に形成された給気
弁と上方に形成された排気弁を有する弁棒８０７
の排気弁と当接され、ケース８０２に固定された
バネ８０６を介して押圧されている。

ケース８０２とダイヤフラム８０３との間には
絞り７を介して供給空気圧Psが印加され、ダイ
ヤフラム８０３と８０４の間および弁棒８０７の
給気弁側にはそれぞれ供給空気圧Psが印加され
ている。

ノズル背圧Pbが増加するとステム８０１を下
方に押し下げ、ステム８０１の下端と弁棒８０７
の排気弁が当接した状態で弁棒８０７を下方に移
動させ給気弁の開度を変え空気圧出力Poを増加
させる。

空気圧出力Poはベローズ９を介してレバー３
にＢ方向の力を与え、入力電流Ioによるレバー３
のＡ方向への変位を引戻す様に作用して系が平衡
する。

この様な力平衡系により入力電流Ioをこれに対
応した空気圧出力Poに変換する。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な従来の電空変換器は入
力電流を力に変換する高精度のトルクモータが必
要であり、これは機械的な構成要素なので比較的
大形になりやすく、その構成も複雑でコストも高
くなる欠点がある。

更に、構成要素が機械的なのでこれ等の定数な
どにより発生する不安定要因を除きにくいという
問題点がある。

〈問題点を解決するための手段〉 この考案は、以上の問題点を解決するため、空
気圧出力を入力電流に対応させて制御するための
電空変換器において、先の入力電流を電圧信号あ
るいはデジタル信号に変換するとともに先の入力
電流を用いてこの電空変換器で使用される全電気
回路の電源電圧となる定電圧を作る入力処理手段
と、この入力処理手段の出力とフイードバツク信
号との差に基づいて先の空気圧出力を出力するパ
イロツトリレーのフラツパを制御するアクチユエ
ータ手段と、先のパイロツトリレーの弁に連動す
るステム変位を非接触磁気センサにより電気信号
に変換して先のアクチユエータ手段の入力側にフ
イードバツクする変位／電気信号変換手段と、先
の空気圧出力を入力して電圧信号あるいはデジタ
ル信号の形として先のフイードバツク信号を得る
圧力／電気信号変換手段とを具備するようにした
ものである。

〈作用〉 本考案によれば、入力電流は入力処理手段によ
り電圧信号あるいはデジタル信号に変換され、電
圧信号あるいはデジタル信号で与えられるフイー
ドバツク信号との差電圧によりパイロツトリレー
が制御され、空気圧出力に変換される。この空気
圧出力は圧力／電気信号変換手段により電圧ある
いはデジタル信号のフイードバツク信号に変換さ
れて入力処理手段の出力と平衡する。パイロツト
リレーの弁に連動するステムの変位は非接触磁気
センサで構成された変位／電気信号変換手段によ
り電気信号に変換されてアクチユエータの入力側
にフイードバツクされ、系の安定化が図られる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づき説
明する。第１図は本考案の一実施例を示す回路図
である。尚、第６図と同一の機能を有する部分に
は同一の符号を付し適宜にその説明を省略する。

１６は入力処理手段であり、入力電流Ioを電圧
信号Viに変換する。１７は差動増幅器で、電圧
信号Viとフイードバツク信号Vfの差を増幅する。
この差動増幅器１７の出力とパイロツトリレー８
のステム８０１の変位ｘに関連したフイードバツ
ク信号Vpの差電圧Vcにより、フラツパ８を変位
させる圧電アクチユエータ１８を駆動する。ノズ
ル６よりパイロツトリレー８を介して空気圧出力
Poを得るまでの構成は従来構成と同様である。

空気圧出力Ｐは圧力−電気信号変換器１９によ
りフイードバツク信号Vfに変換される。この圧
力−電気信号変換器１９は、振動式力センサ手段
で構成されており、一方の端部を固定された片持
梁１９１のエツチングされた振動部１９２に一対
の圧電素子１９３，１９４を配置させ、増幅器１
９７と２個の圧電素子が閉ループを構成するよう
にして振動部１９２の固有周波数の自己発振を発
生させることができ、片持梁１９１の他端にベロ
ーズ１９６を介して空気圧出力Poを力に変換し
て入力する事により、空気圧出力Poに関連した
周波数の振動出力を得ることができる。信号処理
回路１９５は発振周波数を電圧信号Vfに変換す
る機能を有する。

変位−電気信号変換器２１はパイロツトリレー
８の弁に連動するステム８０１に磁石２１１が固
着され磁石２１１に対向して磁気抵抗素子２１
２，２１３が非接触に配置された構成を持ち、磁
気抵抗素子２１２，２１３および抵抗２１４，２
１５はブリツジ回路の各辺をなし、磁気抵抗素子
２１２と抵抗２１４の一端および磁気抵抗素子２
１３と抵抗２１５の一端にはそれぞれ定電圧Eb
が印加され、これにより磁気抵抗素子２１２と２
１３の他端、および抵抗２１４と２１５の他端に
変位ｘに対応した偏差電圧Vdが得られるように
なつている。第２図に変位ｘとこれに対応する偏
差電圧Vdとの関係を示す。この偏差電圧Vdは増
幅器２１６で第２図における中点に対応した偏差
電圧Vdが減算され電圧信号Vpとして作動増幅器
１７の出力Voに対して負帰還する。

なお、非接触磁気センサとしては、磁気抵抗素
子の代りにホール素子などを用いるようにしても
良い。

このフイードバツクループは、例えば電空変換
器の出力端から空気配管を介して小さい容量を持
つバルブ等の負荷に空気圧出力Poを伝送する場
合にこの空気配管の長さが短くなりすぎると系が
発振現象を起こすことがあるが、このような場合
の不安定要因を除去出来る効果を持つ。

そして、この不安定要因は出力端に接続される
バルブの容量、配管の直径などの各種の要素があ
り実際には複雑である。

この変位−電気信号変換器２１は、１９に比較
して精度の低いもので実現が可能である。

増幅器及び変位−電気信号変換器等の駆動電源
は、入力処理手段のツエナーダイオード１６１よ
り得られる定電圧Ebを利用する事が可能であり、
特別な電源を必要としない。

第３図は第１図に示す構成を理解しやすくする
ためにブロツク図として示したものである。

第４図は、デイジタル信号で平衡する系の実施
例を示す。電圧信号Viはアナログ・デイジタル
変換器２８でデイジタル信号Diに変換されてマ
イクロコンピユータ３０に入力される。一方、圧
力−電気信号変換器１９′からは空気圧出力Poに
関連した振動周波数信号Ｆが直接出力され、周期
カウンタ２９でクロツクをカウントすることによ
り振動周期に対応したデイジタルフイードバツク
信号Dfとしてマイクロコンピユータ３０に入力
される。

これらデイジタル信号Di，Dfの偏差はこのマ
イクロコンピユータ３０内で演算処理され、デイ
ジタル信号で操作出力Dmが発信される。この操
作出力Dmは、デイジタル・アナログ変換器３１
により電圧信号Voに変換され、パイロツトリレ
ー８のステム変位ｘに関連するフイードバツク信
号Vpと差引かれてアクチユエータ１８を駆動す
る差動増幅器１７に入力される。

圧力−電気信号変換器１９′の出力が周波数出
力の場合には、この様なデイジタル信号による平
衡系が実現しやすく、また、マイクロコンピユー
タ３０を導入する事により入力電流Ioと空気圧出
力Poの関係を特定の関数関係に演算する事も容
易にできる。

第５図の実施例は、周波数信号の位相比較によ
つて系の平衡が実現される構成を示す。３２は電
圧信号Viを周波数信号ω₁に変換する電圧−周波
数変換器、３３は位相比較検波器で、空気圧出力
Poに関連する圧力−電圧変換器１９′の周波数信
号出力ω₂とω₁とを比較し、位相差に関連した信
号φを演算すると共に電圧信号Voに変換して出
力する。

この出力Voとパイロツトリレー８のステム変
位ｘに関連したフイードバツク信号Vpの差が増
幅器１７に入力される。

位相比較検波器３３はPLLICとして市販され
ているものを使用する事が可能である。

この実施例でも、空気圧出力Poを検出する手
段が周波数信号を出力する場合に有効である。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本
考案によれば、従来の電空変換器のように力平衡
によらず電気信号によつて平衡する構成であり、
しかもこの電空変換器で用いる回路電源は全て入
力電流で賄うので小形で安価であり、かつ組み立
てやすくヒステリシス特性、耐震性などを向上さ
せた電空変換器を実現できる。

特に、非接触磁気センサによれば、パイロツト
リレーの弁に連動するステムのわずかな力による
変位を非接触で検出することができるので応答性
が良くかつ周波数特性がよくなり、発振などの不
安定除去に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図はその主要部の特性を示す特性図、第３図は第
１図に示す構成のブロツク線図、第４図は本考案
の第２の実施例を示す構成図、第５図は本考案の
第３の実施例を示す構成図、第６図は従来の電空
変換器の構成を示す構成図である。 １，１′……入力端子、２……トルクモータ、
３……レバー、６……ノズル、８……パイロツト
リレー、９……ベローズ、１６……入力処理手
段、１７……差動増幅器、１８……アクチユエー
タ、１９，１９′……圧力−電気信号変換器、２
１……変位−電気信号変換器、３０……マイクロ
コンピユータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気圧出力を入力電流に対応させて制御するた
   めの電空変換器において、前記入力電流を電圧信
   号あるいはデジタル信号に交換するとともに前記
   入力電流を用いてこの電空変換器で使用される全
   電気回路の電源電圧となる定電圧を作る入力処理
   手段と、この入力処理手段の出力とフイードバツ
   ク信号との差に基づいて前記空気圧出力を出力す
   るパイロツトリレーのフラツパを制御するアクチ
   ユエータ手段と、前記パイロツトリレーの弁に連
   動するステム変位を非接触磁気センサにより電気
   信号に変換して前記アクチユエータ手段の入力側
   にフイードバツクする変位／電気信号変換手段
   と、前記空気圧出力を入力して電圧信号あるいは
   デジタル信号の形として前記フイードバツク信号
   を得る圧力／電気信号変換手段とを具備した電空
   変換器。