JPH05313740A

JPH05313740A - 電空変換器

Info

Publication number: JPH05313740A
Application number: JP14374892A
Authority: JP
Inventors: Hideshige Kinoshita; 秀栄木下; Shinichi Akano; 信一赤野
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-11-26
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2722035B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フラッパとは非接触で調整することにより、
摩擦によるヒステリシスの発生を防ぎ、また耐振性を向
上させることができるようにする。【構成】断面Ｅ字型ヨーク２１の中央脚部２１Ｂに永
久磁石４を配置し、両側の脚部４Ａ、４Ｂにコイル６
Ａ、６Ｂを配置する。またヨーク２１に中央部をブラケ
ット２３によって揺動自在に支持されたフラッパ８を配
置し、その一端にノズル１１を近接対向させる。さらに
ヨーク２１に貫通孔２９を形成し、この中に磁石３０を
回転可能に配設する。ゼロ点調整時に磁石３０を回転さ
せてヨーク左側と右側の磁界の強さを変化させ、フラッ
パ８を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電空ポジショナ等に適
用して好適な電空変換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からバルブポジショナ等に用いられ
電気信号を空気圧信号に変換して出力するこの種の電空
変換器としては、一般に図９および図１０に示すように
構成されたものが知られている。すなわち、図９はバル
ブポジショナの動作原理を示すブロック図で、１はＣＰ
Ｕ等を備えた演算部、２は電空変換器、３は電空変換器
２の出力（制御量）を検出するフィードバックセンサで
ある。

【０００３】電空変換器２は、図１０（ｂ）に示すよう
に平面視コ字状に形成された永久磁石４と、永久磁石４
の上下面両端部に一端部を対向させてそれぞれ取り付け
られた上下一対からなるヨーク５、５と、上下のヨーク
５、５間に配設されたコイル６と、上下のヨーク５、５
の対向面間に適宜な隙間を保って配設されることにより
前記コイル６の中心を貫通し、その下端部が下側のヨー
ク５の一方に支点ばね７によって揺動自在に支持された
鉄等の磁性体からなるフラッパ８と、フラッパ８の下端
に設けられたカウンタウエイト９と、上側のヨーク５の
一方に設けられたゼロ点調整用ばね１０等で構成され、
フラッパ８の上端部にはノズル１１が近接対向して配設
されている。そして、このノズル１１には空気供給源よ
り所定圧の空気圧ＳＵＰが供給されている。

【０００４】このような構成からなるバルブポジショナ
において、演算部１に入力信号Ｉo（４〜２０ｍＡ）が
入力されると、フィードバックセンサ３からのフィード
バック信号Ｉ1 と比較してその偏差が零の場合は電空変
換器２に対する補正信号の送出は行われない。入力信号
Ｉo が設定値に応じて変化し、演算部１においてフィー
ドバックセンサ３からの電気信号Ｉ1 と偏差が生じる
と、それに応じた補正信号を電空変換器２に出力する。
この補正信号はコイル６に入力されてその磁界の強さを
変化させるため、フラッパ８がノズル１１方向もしくは
反ノズル方向に揺動する。このため、ノズル・フラッパ
距離ｄが変化し、ノズル１１の背圧ＰN を変化させる。
ノズル背圧ＰN は、不図示のパイロットリレー等によっ
て増幅された後、調節弁の弁軸を駆動する操作器に出力
圧Ｐout として供給され、これによって調節弁が自動的
に開閉制御される。また、出力圧Ｐout はフィードバッ
クセンサ３によって検出され、演算部１にフィードバッ
ク信号として入力されるため、弁はＩo とＩ1 の偏差が
零になるところで安定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の電空変換器２においては、ゼロ点調整機構として
一端がフラッパ８に接続されたコイルばね（または板ば
ね）１０を用いているため、ゼロ点調整を行なう場合、
フラッパ８とばね１０の取付部や接触部でどうしても摩
擦やズレが発生し、出力空気圧にヒステリシスが生じる
という問題があった。また、振動等により調整ねじやば
ねがガタ付くと動作点の変動原因となり、安定性が悪い
という問題もあった。

【０００６】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、フラッパとは非接触で調整することにより、摩擦
によるヒステリシスの発生を防ぎ、また耐振性を向上さ
せることができるようにした電空変換器を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、断面形
状がＥ字状のヨークにコイルと永久磁石を配設し、前記
ヨークの一端側脚部にノズルを設け、フラッパをその一
端がノズルに近接対向するよう前記ヨークにブラケット
を介して揺動自在に配設し、前記ヨークの一部に磁石を
回動可能に嵌挿したものである。

【０００８】第２の発明は、断面形状がＥ字状のヨーク
にコイルと永久磁石を配設し、前記ヨークの一端側脚部
にノズルを設け、フラッパをその一端がノズルに近接対
向するよう前記ヨークにブラケットを介して揺動自在に
配設し、前記ヨークの一部に空隙部を設け、この空隙部
内に磁性体をフラッパの長軸方向に移動自在に嵌挿した
ものである。

【０００９】第３の発明は、断面形状がＥ字状のヨーク
にコイルと永久磁石を配設し、前記ヨークの両端脚部に
ノズルをそれぞれ設け、両端が各ノズルに近接対向する
フラッパを前記ヨークにブラケットを介して揺動自在に
配設してなり、一方のノズルは前記ヨークに周囲を密閉
されて形成され供給空気圧通路に連通する凹部内に、前
記フラッパの長軸方向に移動自在に配設され、ゼロ調整
用に用いられるものである。

【００１０】

【作用】第１の発明において、磁石は回動することでヨ
ークの両側における磁界を変化させ、この磁界の変化に
よりフラッパに回転モーメントを与え、ゼロ点の調整が
行われる。第２の発明において、磁性体は移動すること
でヨーク両側における磁界を変化させ、この磁界の変化
によりフラッパに回転モーメントを与え、ゼロ点の調整
が行われる。第３の発明において、一方のノズルはフラ
ッパの長手方向に移動調整自在で、フラッパの支点側に
移動すると、フラッパに小さな回転モーメントを与え、
支点から遠ざかると大きな回転モーメントを与える。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る電空変換器の第１
実施例を示す断面図である。図２は同変換器の平面図で
ある。これらの図において、電空変換器２０はヨーク２
１を備えている。ヨーク２１は断面形状がＥ字状に形成
されることにより３つの脚部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを
一体に有し、そのうち中央の脚部２１Ｂには永久磁石４
が例えばＮ極を上に、Ｓ極を下にして配設され、左右両
側の脚部２１Ａ、２１Ｃにはコイル６Ａ、６Ｂがそれぞ
れ嵌装されている。コイル６Ａ、６Ｂは磁極が互いに反
対になるように励磁される。この場合、本実施例では左
側のコイル６Ａは、上側がＳ極、下側がＮ極になり、右
側のコイル６Ｂは上側がＮ極に、下側がＳ極になるよう
通電される。

【００１２】フラッパ８はヨーク２１の上方に長手方向
中間部を支点ばね７によって上下方向に揺動自在に支持
されて略水平に配設されている。支点ばね７は、自由端
部が前記ヨーク２１に取り付けられたブラケット２３に
固着され、基部がフラッパ８の上面に止めねじ２４によ
って固定されている。前記脚部２１Ａの上面にはノズル
１１が配設されており、このノズル１１はフラッパ８の
支点部より左方側下面と近接対向し、不図示の供給空気
源から所定圧の空気圧ＳＵＰが空気供給通路２６により
絞り２５を介して供給されている。前記脚部２１Ａの内
部にはノズル１１と空気供給通路２６を接続する空気通
路２７が形成されている。一方、他方の脚部２１Ｃの上
面にはストッパピン２８がフラッパ８の右端部下面に近
接対向して設けられている。

【００１３】前記ヨーク２１の内部下方で脚部２１Ｂと
２１Ｃとの間の部分にはフラッパ８と長軸（長手）方向
と直交する貫通孔２９が形成されており、この貫通孔２
９にゼロ調整機構としての磁石３０が回転自在に嵌挿さ
れている。磁石３０は軸線方向と直交する方向に着磁さ
れることにより、周面がＮ極とＳ極に着磁されており、
ヨーク２１の外部から回転操作されるように構成されて
いる。

【００１４】図３は電空変換器２０の動作原理を示す図
である。同図において、３４はフラッパ８の支点、実線
による矢視線３５はコイル６Ａ、６Ｂによる磁界の方
向、点線による矢視線３６は磁石４による磁界の方向を
示す。コイル６Ａ、６Ｂに電流を流すと、左側のコイル
６Ａ側では永久磁石４の磁界の方向と同方向の磁界が発
生し、反対に右側のコイル６Ｂ側では永久磁石４の磁界
の強さを打ち消す向きに磁界が発生する。このため、左
側ではフラッパ８を引きつける力Ｆが強まり、右側では
力Ｆが弱まるので、フラッパ８には支点３４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８をノズル１１に近づける。したがっ
て、ノズル・フラップ距離（ｄ）が減少してノズル背圧
が増大し、もって電流信号に比例した空気圧信号を発生
する。

【００１５】図４はノズル・フラッパ特性を示す図で、
圧力ＰLとＰ0間の直線部分が実際に使用される範囲であ
る。すなわち、４ｍｍ〜２０ｍｍＡの信号範囲に対して
出力はＰ0〜ＰLとなる。ここで、電空変換器２０のゼロ
点調整を行う場合は貫通孔２９に嵌挿されている磁石３
０を外部から回転させてその磁極の向きを変えればよ
い。すなわち、例えば図３に示すようにＮ極を右側に向
け、Ｓ極を左側に向けると、ヨーク右側においては永久
磁石４による磁界と磁石３０による磁界が互いに打ち消
し合うため、フラッパ８を引きつける力Ｆが弱まり、ヨ
ーク左側では永久磁石４による磁界に磁石３０による磁
界が重畳されるため、フラッパ８を引きつける力Ｆが強
くなる。したがって、フラッパ８は反時計方向回りの回
転トルクが発生し、ノズル・フラップ距離ｄを減少させ
る。反対に磁石３０のＮ極を左に、Ｓ極を右に向ける
と、フラッパ８に時計方向回りの回転トルクを発生させ
ることができる。そこで、磁石３０の回転によってこの
回転トルクを変化させてノズル・フラップ距離ｄをｄ＝
ｄ0 にし、空気圧ＳＵＰとフラッパ８をバランスさせる
ことでゼロ点を調整することができる。

【００１６】かくしてこのようなゼロ点調整機構にあっ
ては磁石３０の回転によって磁界の強さを変化させるこ
とにより、フラッパ８を非接触で変位させゼロ点調整を
行うものであるため、ヒステリシスの発生や動作点の変
動原因となる調整ねじやばねを一切必要とせず、電空変
換器の安定性および耐振性を向上させることができる。

【００１７】図５は本発明の第２実施例を示す断面図で
ある。この実施例は上記した実施例における磁石３０の
代わりにヨーク２１の内部下方に設けた左右方向に長い
空隙部４０内に磁性体４１を移動自在に挿入配置し、こ
の磁性体４１をヨーク外部から左右方向に移動させるこ
とでゼロ点を調整するようにしたものである。すなわ
ち、磁性体４１を左右に移動させると、磁性体４１の両
側に形成されている磁気ギャップ４３ａ、４３ｂが変化
する。今、磁性体４１を左側に移動させると、左側の磁
気ギャップ４３ａが小さくなり、反対に右側の磁気ギャ
ップ４３ｂが大きくなる。この結果、左側を通る磁束が
増加し、右側を通る磁束が減少するため、フラッパ８に
反時計方向回りの回転トルクを発生させることができ
る。反対に磁性体４１を右側に移動させると、左側を通
る磁束が減少し、右側を通る磁束が増加するため、フラ
ッパ８に時計方向回りの回転トルクを発生させることが
できる。したがって、このような構成においても、上記
した第１実施例と同様にゼロ点調整を行うことができる
ものである。

【００１８】図６は本発明の第３実施例を示す断面図で
ある。この実施例はヨーク２１の内部下方にフラッパ８
の長手方向と直交する方向の丸孔からなる貫通孔４４を
形成し、この貫通孔４４に平坦部４５ａを全長に亙って
有する円柱状の磁性体４５を回転可能に嵌挿し、ヨーク
外部からこの磁性体４５を回転させることでゼロ点調整
を行うようにしたものである。すなわち、磁性体４５の
回転によって平坦部４５ａと貫通孔４４の内周面との間
に形成されている磁気ギャップ４６の位置を変化させる
と、ヨーク２１の左側と右側を通る磁束が変化するた
め、上記第１、第２実施例と同様、フラッパ８に時計ま
たは反時計方向の回転トルクを発生させることができ、
これによってゼロ点を調整することができるものであ
る。なお、本実施例は中央の脚部２１Ｂにコイル６を嵌
装し、両側の脚部２１Ａ、２１Ｃに永久磁石４Ａ、４Ｂ
を配設した例を示す。

【００１９】図７は本発明の第４実施例を示す断面図、
図８は一部破断平面図である。この実施例はストッパピ
ン２８（図１参照）の代わりにゼロ点調整用ノズル５０
をヨーク２１の脚部２１Ｃの先端面に配設したものであ
る。ノズル５０は、永久磁石４Ｂの下面中央部に凹設さ
れた凹部５１内にＯリング５２を介して左右方向に移動
自在に配設されており、細径化したノズル部５０ａが永
久磁石４Ｂの上方に突出してフラッパ８の右側端部下面
に近接対向されている。また、ノズル５０は図８に示す
ように永久磁石４Ｂに回転のみ許容されて配設されたね
じ５３に螺合されており、このねじ５３を回転させる
と、左右方向に移動調整されるように構成されている。
そして、ノズル５０にも脚部２１Ｃに形成された供給空
気圧通路５６を介して供給空気圧ＳＵＰが供給されるよ
うに構成されている。

【００２０】このような構成において、ゼロ点を調整す
る場合は、ねじ５３を回転させてノズル５０を左右方向
に移動させればよい。ノズル５０が移動すると、フラッ
パ８の回動支点３４（図３参照）からノズル５０までの
距離が変化し、ノズル５０を支点側に移動させた場合は
この距離が小さくなるため、ノズル５０に供給される供
給空気圧によるフラッパ８の反時計方向回りの回転トル
クは小さくなる。反対にノズル５０を支点とは反対側に
移動させると、距離が大きくなるため、フラッパ８の反
時計方向回りの回転トルクは大きくなる。したがって、
このような構成においても、上記した第１〜第３実施例
と同様にゼロ点を調整することができるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電空変
換器においては、磁気的変化または空気圧を利用するこ
とによりフラッパを非接触で変位させるように構成した
ので、フラッパを直接変位させるねじ、ばね等を一切必
要とせず、その結果摩擦によるヒステリシスの発生が無
く、また振動によってゼロ点がずれたりするがなく、電
空変換器の安定性および耐振性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電空変換器の一実施例を示す断面
図である。

【図２】同変換器の平面図である。

【図３】電空変換器の動作原理を示す図である。

【図４】ノズル・フラッパ特性を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す断面図である。

【図８】要部の一部破断平面図である。

【図９】バルブポジショナの動作原理図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ）は電空変換器の従来例を示す
断面図および平面図である。

【符号の説明】

４、４Ａ、４Ｂ永久磁石５ヨーク６、６Ａ、６Ｂコイル８フラッパ１１ノズル２０電空変換器２１ヨーク２１Ａ〜２１Ｃ脚部２３ブラケット２７空気供給通路３０貫通孔３１磁石４０空隙部４１磁性体４４貫通孔４５磁性体４６磁気ギャップ５０ノズル５２凹部５６空気供給通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状がＥ字状のヨークにコイルと永
久磁石を配設し、前記ヨークの一端側脚部にノズルを設
け、フラッパをその一端がノズルに近接対向するよう前
記ヨークにブラケットを介して揺動自在に配設し、前記
ヨークの一部に磁石を回転可能に嵌挿したことを特徴と
する電空変換器。
【請求項２】断面形状がＥ字状のヨークにコイルと永
久磁石を配設し、前記ヨークの一端側脚部にノズルを設
け、フラッパをその一端がノズルに近接対向するよう前
記ヨークにブラケットを介して揺動自在に配設し、前記
ヨークの一部に空隙部を設け、この空隙部内に磁性体を
フラッパの長軸方向に移動自在に嵌挿したことを特徴と
する電空変換器。
【請求項３】断面形状がＥ字状のヨークにコイルと永
久磁石を配設し、前記ヨークの両端脚部にノズルをそれ
ぞれ設け、両端が各ノズルに近接対向するフラッパを前
記ヨークにブラケットを介して揺動自在に配設してな
り、一方のノズルは前記ヨークに周囲を密閉されて形成
され供給空気圧通路に連通する凹部内に、前記フラッパ
の長軸方向に移動自在に配設され、ゼロ調整用に用いら
れることを特徴とする電空変換器。