JPH0440007Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、電流信号が入力されてこれに対応し
た空気圧に変換する電気／圧力変換機構に関す
る。

特に、この電気／圧力変換機構は電空ポジシヨ
ナ或いは電空変換器に適用することができる。

〈従来技術〉 入力電流に対応した空気圧を出力する電気／圧
力変換機構として実願昭61−87128号「電空ポジ
シヨナ」或いは実願昭61−87131号「電空変換器」
等が提案されている。前者は電気／圧力変換機構
を電空ポジシヨナに、後者は電空変換器にそれぞ
れ適用したものである。

これ等に用いられる電気／圧力変換機構は例え
ば４〜20ｍＡの統一電流信号が入力され、この電
流の一部を用いて回路の電源を取り出すと共に、
ノズルフラツパ機構のフラツパの上下に固定さ
れ、電流信号に対応して差動的に動作する一対の
圧電アクチユーエータによりフラツパとノズルの
間隔を制御して、ノズル背圧に対応した空気圧を
パイロツトリレーの出力として得る構成が解除さ
れている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この電気／圧力変換機構を電空
ポジシヨナ或いは電空変換器に応用しようとする
と以下に記載するような不便が生じる。

一般に、入力信号が増加したときに出力が増加
するものを正動作、入力信号が増加したときに出
力が減少するものを逆動作というが、これ等に対
応するためには動作の種類に応じていちいちフラ
ツパへのアクチユーエタの取り付けを上下逆に付
け変えなければならないという問題がある。

〈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に、
入力電流に対応した空気圧を出力する電気／圧力
変換機構において、先の入力電流を電圧信号ある
いはデイジタル信号に変換する信号変換素子とこ
の信号変換素子に直列に接続され先の入力電流を
用いて定電圧を作る定電圧回路を有し先の定電圧
をこの電気／圧力変換機構で使用される電気回路
の電源電圧として使用する入力処理手段と、この
電源電圧で付勢されこの入力処理手段の出力とフ
イードバツク信号との差を演算する差動増幅手段
と、この差動増幅手段の出力に関連する互に逆の
変化傾向を示す一対の駆動信号を切り替える切替
手段と、この切替手段の出力に基づいて互に差動
的に動作してノズルフラツパ機構のフラツパを駆
動するアクチユエータ手段と、先のノズルフラツ
パ機構のノズル背圧に対応する先の空気圧を出力
するパイロツトリレーとを具備し、先の空気圧に
対応する電圧信号あるいはデジタル信号を先のフ
イードバツク信号として帰還するように構成した
もである。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例に付いて図面に基づいて
説明する。第１図は本考案を電空ポジシヨナに適
用した場合の１実施例を示すブロツク図である。

１６は入力処理手段であり、入力電流I_pを電圧
信号V_iに変換する。１７は差動増幅器であり、電
圧信号V_iとフイードバツク信号V_f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V_pの差電圧V_cを発生させる。駆動回
路４にはこの差電圧V_cが入力され、フラツパ３
を変位される圧電アクチユエータ１８ａ，１８ｂ
の互いに反対の変化傾向を示す駆動電圧V_a，V_b
を発生させる。

この駆動電圧V_a，V_bは切替スイツチ５で切り
替えられて圧電アクチユエータ１８ａ，１８ｂに
供給される。

正動作のときは、切替スイツチ５で実線のごと
く接続し、圧電アクチユエータ１８ａには駆動電
圧V_aが、圧電アクチユエータ１８ｂには駆動電
圧V_bがそれぞれ印加される。入力電流I_pが増加す
るとV_aが減少し、V_bが増加する。この結果、圧
電アクチユエータ１８ａは縮み、圧電アクチユエ
ータ１８ｂは伸びるので、フラツパ３はノズル６
に近付き、ノズル背圧P_bが増加して出力空気圧
P_pが増加する。

一方、逆動作のときは、切替スイツチ５で点線
のごとく接続し、圧電アクチユエータ１８ａには
駆動電圧V_bが、圧電アクチユエータ１８ｂには
駆動電圧V_aがそれぞれ印加される。入力電流I_pが
増加するとV_aが減少し、V_bが増加する。この結
果、圧電アクチユエータ１８ａは伸び、圧電アク
チユエータ１８ｂは縮むので、フラツパ３はノズ
ル６から離れ、ノズル背圧P_bが減少して出力空
気圧P_pが減少する。

従つて、切替スイツチ５を切り替えるだけで正
動作と逆動作とを簡単に切替えることができる。
なお、切り替え手段としては、ジヤンパによる接
続、或いはコネクタを逆に接続することなどが考
えられる。

給気圧SUPが供給されたノズル６のノズル背
圧P_bは給気圧PSが供給されたパイロツトリレー
８に供給されている。パイロツトリレー８はノズ
ル背圧P_bに対応した空気圧出力P_pを出力し、こ
の空気圧出力P_pでバルブ９を駆動してバルブステ
ム９０３を変位させる。

バルブステム９０３の変位は変位−電気信号変
換器１９によりフイードバツク信号V_fに変換さ
れる。この変位−電気信号変換器１９は振動式力
センサで構成されており、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１９７と２個の圧電素子１９３，１９４が閉
ループを構成するようにして振動部１９２の固有
周波数の自己発振が発生する。

片持梁１９１の他端には、バネ１９６を介して
バルブステム９０３の変位を力に変換して入力す
ることにより、バルブステム９０３の変位に関連
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は発振周波数をフイードバツク信
号V_fに変換する機能を持つ。

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、磁気抵抗素子２
１２，２１３及び抵抗２１４，２１５はブリツジ
回路の各辺をなし、磁気抵抗素子２１２と抵抗２
１４の一端及び磁気抵抗素子２１３と抵抗２１５
の一端にはそれぞれ定電圧E_bが印加され、これ
により磁気抵抗素子２１２と２１３の他端、抵抗
２１４と２１５の他端に変位ｘに対応した偏差電
圧V_dが得られるようになつている。この偏差電
圧V_dは増幅器２１６で変位の中点に対応した電
圧が減算されて電圧信号V_pとして差動増幅器１
７の出力V_pに対して負帰還される。

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

また、このフイードバツクルーブは系の安定性
を向上させるものであり、バルブの容量、構成要
素の定数等より発生する不安定要因を除くことが
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E_bを利用することが可能であ
り、特別な電源を必要としない。

第２図は本考案の構成の一部である圧力−電気
信号変換器の構成を示す構成図である。

第１図における変位−電気信号変換器１９の代
わりに第２図に示す圧力−電気信号変換器２２を
設け、これによりパイロツトリレー８の出力であ
る空気圧出力P_pをバルブ９を介在させずに直接に
フイードバツク信号V_fに変換して差動増幅器１
７に帰還するようにしたものである。その他の構
成は、第１図に示す構成と同じである。

圧力−電気信号変換器２２は、その片持梁１９
１の他端にベローズ２２１を介して空気圧出力P_p
を力に変換して入力し、変位−電気信号変換器１
９と同じ様にして空気圧出力を周波数出力に変換
する。

第３図はデジタル信号で平衡する系の実施例を
示す。電圧信号V_iはアナログ／デジタル変換器２
８でデジタル信号D_i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、変位−電気信号変換器１９′からは変位
に比例した周波数信号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
周波数Ｆの周期に対応したデジタルフイードバツ
ク信号D_fとしてマイクロコンピユータ３０に入
力される。

これ等のデジタル信号D_i，D_fの偏差はこのマイ
クロコンピユータ内で演算処理され、デジタル信
号で操作出力D_nが発信される。この操作出力D_n
は、デジタル／アナログ変換器３１により電圧信
号V_p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V_pと差引
かれて差信号V_cとして駆動回路４に供給される。

変位−電気信号変換器１９′の出力が周波数出
力の場合には、この様なデジタル信号による平衡
系が実現し易く、またマイクロコンピユータ３０
を導入することにより入力信号と出力空気圧P_pと
の関係を特定の関数関係に演算することも容易に
できる。

第４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は電気信号V_iを周波数信号ω₁に変換する
電圧／周波数変換器である。

３３は位相比較検波器でバルブステムの変位に
関連する変位−電圧変換器１９′の周波数信号出
力ω₂と周波数信号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V_pに変換し
て出力する。この位相比較検波器３３はPLLIC
として市販されているものを使用することができ
る。

この電圧信号V_p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V_pの差
が差信号V_cとして駆動回路４に入力される。

〈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、一対の圧電アクチユエータへの互
いに反対方向に変化する駆動電圧を切替手段で切
り替えるようにしたので正動作でも逆動作でも簡
単に切換えることができる。そして、入力処理手
段はこの電気／圧力変換機構の出力空気圧を制御
する電気信号を検出すると共に変換機構で必要と
する回路電源を全て作るので、入力電流用のライ
ンの他に改めて電源ラインを作る必要はなく、回
路構成が簡単になり小形化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を電空ポジシヨナに適用した場
合の１実施例を示すブロツク図、第２図は本考案
の構成の一部である圧力−電気信号変換器の構成
を示す構成図、第３図はデジタル信号で平衡する
系の実施例を示すブロツク図、第４図は周波数信
号の位相比較によつて系の平衡が実現される実施
例を示すブロツク図である。 １，１′……入力端子、３……フラツパ、４…
…駆動回路、５……切替スイツチ、６……ノズ
ル、８……パイロツトリレー、１６……入力処理
手段、１７……差動増幅器、１８ａ，１８ｂ……
圧電アクチユエータ、１９……変位−電気信号変
換器、２１……変位−電気信号変換器、２２……
圧力−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. 入力電流に対応した空気圧を出力する電気／圧
   力変換機構において、前記入力電流を電圧信号あ
   るいはデイジタル信号に変換する信号変換素子と
   この信号変換素子に直列に接続され前記入力電流
   を用いて定電圧を作る定電圧回路を有し前記定電
   圧をこの電気／圧力変換機構で使用される電気回
   路の電源電圧として使用する入力処理手段と、こ
   の電源電圧で付勢されこの入力処理手段の出力と
   フイードバツク信号との差を演算する差動増幅手
   段と、この差動増幅手段の出力に関連する互に逆
   の変化傾向を示す一対の駆動信号を切り替える切
   替手段と、この切替手段の出力に基づいて互に差
   動的に動作してノズルフラツパ機構のフラツパを
   駆動するアクチユエータ手段と、前記ノズルフラ
   ツパ機構のノズル背圧に対応する前記空気圧を出
   力するパイロツトリレーとを具備し、前記空気圧
   に対応する電圧信号あるいはデジタル信号を前記
   フイードバツク信号として帰還することを特徴と
   する電気／圧力変換機構。