JPH0440001Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来公知の入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器は、例えば第３図に
示すように、入力信号をコントロールするコント
ローラ１と、該コントローラ１から出力される信
号電流によつて駆動するトルクモータ２と、トル
クモータ２の駆動によつて揺動するフラツパ３及
び該フラツパ３に対向して開口するノズル４より
なるノズルフラツパ機構５と、ノズル４の出力空
気圧によつて動作するコントロールバルブ６の位
置をフラツパ３にフイードバツクするフイードバ
ツク機構７とを備え、該フイードバツク機構７
は、コントロールバルブ６と一体的に動作するバ
ルブレバー１０により回動するフイードバツクレ
バー１１、軸１２、伝達アーム１３、及びレバー
１４を有し、レバー１４と上記フラツパ３はフイ
ードバツクスプリング１５で連結されている。

上記空気圧機器は、ノズルフラツパ機構５が平
衡状態にあるときに、トルクモータ２にコントロ
ーラ１からの信号電流が入力すると、トルクモー
タ２に電流と磁界との方向に直角な力が生じ、こ
れによつてフラツパ３が支点３ａを中心に揺動し
てノズル４を開放するので、低下したノズルの背
圧がパイロツト弁８で増幅されてコントロールバ
ルブ６を駆動し、これと一体に駆動するバルブレ
バー１０がフイードバツク１１、軸１２及び伝達
アーム１３を図において時計方向に回動させる。
伝達アーム１３の時計方向への回動により、レバ
ー１４が反時計方向に回動し、フイードバツクス
プリング１５がフラツパ３に作用する力と、入力
電気信号がトルクモータ２を介してフラツパ３に
作用する力とが等しくなると、新たな平衡状態に
なつてノズルフラツパ機構５が安定する。

しかしながら、上記公知の空気圧機器は、入力
電気信号に比例する空気圧を出力させる電空変換
部に、コイル、ヨーク、アーマチユア、マグネツ
ト等で構成されるトルクモータを使用するため
に、電空変換部の容積の重量が大きいので、電空
変換部を小形で軽量にすることが困難である。ま
た、ヨークやアーマチユアには、通常ニツケル含
有率の高いパーマロイ等の素材を使用するので、
製品コストに占めるトルクモータの割合が大きく
なつて、電空変換部を安価にすることが難しいと
いう問題もある。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案き、入力電気信号に比例する出力空気圧
により動作する空気圧機器におるける電空変換部
を、小形、軽量でかつ安価にすることを、解決し
ようとする問題点とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、入力電気信号に比例する出力空気圧
によつて動作する空気圧機器において、上記空気
圧機器は、入力電気信号を該入力電気信号に比例
する信号空気圧に変換して出力する電空変換部
と、該電空変換部からの信号空気圧によつて動作
する空気圧動作部を備え、上記電空変換部を、上
記入力電気信号と、上記信号空気圧を電気信号に
変換する圧力センサからフイードバツクされるフ
イードバツク電気信号との大小を比較し、これら
の電気信号の大小によつて制御電圧を出力するコ
ントローラと、圧力電気源に連通する供給オリフ
イス、外部に連通する排気オリフイス、上記空気
圧動作部にアナログ的な信号空気圧を出力する出
力ポート、及び上記コントローラからの制御電圧
により歪曲して出力ポートを２つのオリフイスの
いずれか一方に切換えて連通させる電歪素子を有
する方向切換弁とで構成したことによつて、上記
問題点を解決したものである。

［作用］ 入力電気信号がコントローラに入力されると、
コントローラにおいて、入力電気信号と圧力セン
サからの信号空気圧が変換されたフイードバツク
電気信号との大小が比較され、入力電気信号がフ
イードバツク電気信号より大きい場合には、コン
トローラが、圧電素子が供給オリフイスを開放し
て排気オリフイスを閉鎖する方向に歪曲する制御
電圧を出力して信号空気圧が上昇する。これによ
つて入力電気信号がフイードバツク電気信号より
小さくなると、コントローラが、圧電素子が供給
オリフイスを閉鎖して排気オリフイスを開放する
方向に歪曲する制御電圧を出力して信号空気圧が
降下し、入力電気信号が入力されている間はこの
動作を繰返す。

したがつて、方向切換弁の出力ポートから入力
電気信号に比例したアナログ的な信号空気圧が出
力され、電気圧動作部はこの信号空気圧によつて
動作する。

上記方向切換弁は、入力電気信号とフイードバ
ツク電気信号との間に僅かな差ができてもその差
に応じて高頻度で動作を反復するので、感度が非
常に優れて信号空気圧の精度がよく、しかも電気
信号の大小の比較のみで動作するので、コントロ
ーラの回路が簡単である。また、大きさ及び重量
が大きく、かつ高価な素材を必要とするトルクモ
ータを使用しないので、電空変換部を小型、軽量
でかつ安価なものとすることができる。

［実施例］ 第１図は空気圧動作部を空気式ポジシヨナとし
た本考案の第１実施例を示し、この空気圧機器
は、電空変換部２１と空気式ポジシヨナ２２で構
成されている。

上記電空変換部２１は、信号電流が入力される
コントローラ２４、電歪素子を利用した方向切換
弁２５、該方向切換弁２５から出力される信号空
気圧を空気式ポジシヨナに伝達する信号空気管路
２６、及び該信号空気管路２６の信号空気圧をフ
イードバツク電気信号に変換してコントローラ２
４にフイードバツクする圧力センサ２７を備え、
上記コントローラ２４は、入力電気信号と上記フ
イードバツク電気信号との大小を比較して、方向
切換弁２５の電歪素子に制御電圧を印加する。

方向切換弁２５における弁本体２９は、圧力空
気源に連通する供給オリフイス３０、外部に連通
する排気オリフイス３１及び空気管路２６に連通
する出力ポート３２を有し、コントローラ２４か
ら印加される制御電圧によつて歪曲する電歪素子
３３の自由端には、オリフイス３０，３１を開閉
する弁部材３４，３４が取付けられている。上記
電歪素子３３は、電極の両面に電圧の印加極性に
よつて互いに伸縮する板状の圧電セラミツクを張
合わせて構成されるバイモルフ型等の電歪素子
で、所定の極性の電圧が印加されると一方向に歪
曲し、これと逆極性の電圧を印加しまたは上記電
圧の印加を解除すると、反対方向に歪曲し、また
は元の状態に復帰する。

一方、空気式ポジシヨナ２２は、上記信号空気
管路２６から入力される信号空気圧によつて変位
する入圧ダイヤフラム３７、該ダイヤフラム３７
の変位によつて揺動するフラツパ３８と該フラツ
パ３８に対向して開口するノズル３９よりなるノ
ズルフラツパ機構４０、上記ノズル３９の背圧の
昇降によつて変位する背圧ダイヤフラム４１、該
背圧ダイヤフラム４１と一体に変位する弁棒４
２、弁棒４２の変位と復帰ばね４３の付勢力の大
小によつて圧力空気の供給ポートＰと出力ポート
Ａの連通路を通断する弁体４４、出力ポートＡと
ダイヤフラムバルブ４５とを連通させる空気管路
４６、及び該ダイヤフラムバルブ４５の駆動を入
圧ダイヤフラム３７にフイードバツクするフイー
ドバツク機構４７を有し、該フイードバツク機構
４７は、上記ダイヤフラムバルブ４５と一体的に
駆動するバルブレバー５０により回動するフイー
ドバツクレバー５１、軸５２、伝達アーム５３及
びレバー５４を備え、該レバー５４と上記入圧ダ
イヤフラム３７との間にフイードバツクスプリン
グ５５を設けたものとして構成されている。

第１図中の符号５７は、信号空気管路２６に設
けた絞りで、方向切換弁２５の動作による圧力変
動を減少させて信号空気圧をアナログ的にするも
のである。

次に、上記第１実施例の動作を説明する。

コントローラ２４に信号電流が入力されると、
コントローラ２４が、該入力電気信号と圧力セン
サ２７からフイードバツクされる信号空気圧を変
換したフイードバツク電気信号との大小を比較
し、フイードバツク電気信号が入力電気信号より
も小さい場合には、コントローラ２４が、電歪素
子３３に供給オリフイス３０を開放して排気オリ
フイス３１を閉鎖する方向に歪曲する極性の制御
電圧を印加するので、圧力空気源からの圧力空気
が出力ポート３２を通つて信号空気管路２６に供
給されて信号空気圧が上昇し、これによつてフイ
ードバツク電気信号が入力電気信号よりも大きく
なると、コントローラ２４が、電歪素子３３に上
記と逆極性の制御電圧を印加するか或いは上記電
圧の印加を解除して、電歪素子３３を供給オリフ
イス３０を閉鎖して排気オリフイス３１を開放す
る方向に復帰させ、これによつて信号空気管路２
６の信号空気圧が低下してフイードバツク電気信
号が入力電気信号よりも小さくなり、電気信号が
コントローラ２４に入力されている間は、方向切
換弁２５は上述の動作を繰返えしている。

この場合、オリフイス３０，３１を開閉する周
波数を適切な大きさにすることにより、信号空気
圧の変動を実用上影響のない状態にできることが
実験によつて確認されており、開閉動作を高頻度
で行うことによつて、出力ポート３２から、入力
電気信号に比例するアオログ的な信号空気圧が出
力される。

上記実施例は、入力電気信号とフイードバツク
電気信号の間に僅かの差があつても、コントロー
ラ２４が方向切換弁２５の電歪素子３３に制御電
圧を印加して開閉動作を高頻度で繰返すので、感
度が非常に良く、信号空気圧を高精度に維持する
ことができる。また、方向切換弁２５は開閉動作
を行うのみなので、コントローラ２４の回路構成
が簡単で安価なものにすることができる。

また、大きさや重量が大きいトルクモータを省
略できるので、電空変換部２１を小形で軽量なも
のにすることができる。

上記空気式ポジシヨナ２２は、入圧ダイヤフラ
ム３７及びノズルフラツパ機構４０が平衡状態に
あるときに、入力電気信号によつて信号空気管路
２６の信号空気圧が上昇すると、入圧ダイヤフラ
ム３７が図において左方に変位してフラツパ３８
が揺動し、ノズル３９が開放してその背圧が低下
するので、圧力空気源に連通している背圧ダイヤ
フラム４１及び弁棒４２が図において右動し、弁
体４４が供給ポートＰと出力ポートＡを連通させ
る。

したがつて、圧力空気が空気管路４６を通つて
ダイヤフラムバルブ４５に供給されて該バルブ４
５が駆動し、バルブ４５の駆動はフイードバツク
機構４７によつて入圧ダイヤフラム３７にフイー
ドバツクされる。このようにして、フイードバツ
クスプリング５５が入圧ダイヤフラム３７に作用
する力と、信号空気圧が入圧ダイヤフラム３７に
作用する力とが等しくなると、新たな平衡状態に
なつて入圧ダイヤフラム３７及びノズルフラツパ
機構４０が安定する。

第２図は空気圧動作部をブースタリレー６０と
した本考案の第２実施例を示し、リレー本体６１
の上方には、連結部材６２により連結されて一体
に変位する一対のダイヤフラム６３，６３よりな
るダイヤフラム弁６４、及び該ダイヤフラム弁６
４を覆うカバー６６が一体的に取付けられてお
り、リレー本体６１に圧力空気の供給ポートＰと
出力ポートＡが、ダイヤフラム弁６４のダイヤフ
ラム６３，６３間に排気ポートＲがそれぞれ開口
されており、出力ポートＡはダイヤフラム弁６４
の下方に連通している。

また、ポートＰとＡを連通する通路中には供給
弁座６７が、下方のダイヤフラム６３の中心部分
にはダイヤフラム弁６４と一体に変位する排気弁
座６８がそれぞれ形設されており、弁座６７，６
８を開閉するポペツト形の弁部材６９は、復帰ば
ね７０の付勢力によつて供給弁座６７を閉鎖する
方向に付勢されている。第２実施例における電空
変換部２１は第１実施例と同一の構成を有し、信
号電気管路２６は、カバー６６に開設したポート
７１によつてダイヤフラム弁６４上方の受圧室７
２に連通している。

上記ブースタリレー６０は、出力ポートＡの空
気圧が受圧室７２の信号空気圧よりも高い場合に
は、ダイヤフラム弁６４を図において上動させる
ので、排気弁座６８が開放して出力ポートＡの空
気が排気ポートＲに流出して出力ポートＡの空気
圧が低下する。また、出力ポートＡの空気圧が受
圧室７２の信号空気圧よりも低い場合には、ダイ
ヤフラム弁６４及び弁棒６９が図において下動し
て供給弁座６７が開放するので、供給ポートｐの
圧力空気が出力ポートＡに流出して出力ポートＡ
の空気圧が上昇し、ポートＡと受圧室７２の圧力
が等しくなると、ダイヤフラム弁６５が図示の状
態に停止して弁座６７，６８が閉鎖される。

なお、図示を省略しているが、電空変換部２１
を小形で軽量なものにできるので、空気式ポジシ
ヨナ２２やブースタリレー６０等の空気圧機器と
一体化することができる。

［考案の効果］ 本考案は、入力電気信号を該入力信号に比例す
る信号空気圧に変換して出力する電空変換部を、
入力電気信号と、信号空気圧を電気信号に変換す
る圧電センサからフイードバツクされるフイード
バツク電気信号との大小を比較し、これらの電気
信号の大小によつて制御電圧を出力するコントロ
ーラと、該コントローラからの制御電圧により歪
曲して信号空気圧の出力ポートを供給または排気
オリフイスのいずれかに切換えて連通させる電歪
素子を有する方向切換弁とで構成したことによ
り、大きさや重量が大きく、しかも高価な素材を
必要とするトルクモータを省略できるので、電空
変換部を小形、軽量でかつ安価にすることができ
る。

また、上記電空変換部は、入力電気信号とフイ
ードバツク電気信号との間に差が生じるとその差
に応じて方向切換弁を動作させるので、感度が非
常に優れて精度がよく、しかもコントローラの回
路が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の概略構成図、第
２図は同上第２実施例の概略構成図、第３図は従
来公知の空気圧機器の概略構成図である。 ２１……電空変換部、２４……コントローラ、
２５……方向切換弁、２７……圧力センサ、３０
……供給オリフイス、３１……排気オリフイス、
３２……出力ポート、３３……電歪素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力電気信号に比例する出力空気圧によつて動
   作する空気圧機器において、 上記空気圧機器は、入力電気信号を該入力電気
   信号に比例する信号空気圧に変換して出力する電
   空変換部と、該電空変換部からの信号空気圧によ
   つて動作する空気圧動作部を備え、 上記電空変換部を、 上記入力電気信号と、上記信号空気圧を電気信
   号に変換する圧力をセンサからフイードバツクさ
   れるフイードバツク電気信号との大小を比較し、
   これらの電気信号の大小によつて制御電圧を出力
   するコントローラと、 圧力電気源に連通する供給オリフイス、外部に
   連通する排気オリフイス、上記空気圧動作部にア
   ナログ的な信号空気圧を出力する出力ポート、及
   び上記コントローラからの制御電圧により歪曲し
   て上記出力ポートを２つのオリフイスのいずれか
   一方に切換えて連通させる電歪素子を有する方向
   切換弁、 とで構成したことを特徴とする空気圧機器。