JPH1037901A - Electro/pneumatic converter - Google Patents
Electro/pneumatic converterInfo
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- JPH1037901A JPH1037901A JP21493796A JP21493796A JPH1037901A JP H1037901 A JPH1037901 A JP H1037901A JP 21493796 A JP21493796 A JP 21493796A JP 21493796 A JP21493796 A JP 21493796A JP H1037901 A JPH1037901 A JP H1037901A
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電流を機械的変位に変
換し、この機械的変位をノズル・フラッパー機構によっ
て空気圧に変換することによって、入力電流を出力空気
圧に変換する電気/空気圧変換器に関するもので、特に
バルブポジショナー用に適した電気/空気圧変換器に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric / pneumatic converter for converting an input current into an output air pressure by converting a current into a mechanical displacement and converting the mechanical displacement into a pneumatic pressure by a nozzle / flapper mechanism. More particularly, it relates to an electric / pneumatic converter suitable for a valve positioner.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の電気/空気圧変換器は例えば図6
に示す如く、一対の空隙を保って対向配置された軟質磁
性材の一対のヨーク31と32、この一対のヨークを互
いに逆極性に磁化する永久磁石41、一対の前記空隙の
間に等間隔にして挿入されバネ材36の回りに回動可能
なように固定された軟質磁性材の可動片33、この可動
片33の一端に取りつけられたカウンタウエイト35、
前記可動片33を取り巻くように配置されたコイル3
4、及び前記可動片33の他端に対向して配置され供給
空気圧Psが絞り38を介して供給されるノズル37と
から概ね構成されている。なお、39は零調用ネジ、4
0は零調用バネである。2. Description of the Related Art A conventional electric / pneumatic converter is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a pair of soft magnetic materials yokes 31 and 32 which are arranged opposite to each other while maintaining a pair of gaps, a permanent magnet 41 magnetizing the pair of yokes with opposite polarities, and a regular interval between the pair of gaps. A movable piece 33 of a soft magnetic material fixedly inserted so as to be rotatable around a spring material 36, a counterweight 35 attached to one end of the movable piece 33,
Coil 3 arranged so as to surround movable piece 33
4 and a nozzle 37 which is disposed opposite to the other end of the movable piece 33 and is supplied with supply air pressure Ps via a throttle 38. 39 is a zero adjustment screw, 4
0 is a spring for zero adjustment.
【0003】このように構成された従来の電気/空気圧
変換器に於いて、コイル34に入力電流を流すと、その
大きさに対応した磁界が発生し、磁界方向が反対の2つ
の磁路、即ち時計回りの第1磁路と反時計回りの第2磁
路が図の細い点線で示すように形成される。より詳しく
言えば、ヨーク31、可動片33及びこれらの間の空隙
で第1磁路が形成され、同時にヨーク32、可動片33
及びこれらの間の空隙で第2磁路が形成される。ところ
で、ヨーク31、可動片33、ヨーク32及びこれらの
間の空隙には永久磁石41によって、磁界方向が共に時
計回りの2つの磁路が、太い点線で示すように形成され
ている。このため軟質磁性材の可動片33の左側と右側
でこれに作用する磁気吸引力に差が生じ、可動片33は
バネ材36を支点として回動し、可動片33のフラッパ
ー部とノズル37との間の間隙が変化する。ノズル37
には空気圧源から一定の圧力の供給空気圧Psが供給さ
れている。従って、ノズル37と可動片33のフラッパ
ー部との間の間隙が変化すると、これに対応してノズル
背圧Pn、即ち出力空気圧が変化する。このようにし
て、図6の電気/空気圧変換器は入力電流信号に対応し
た出力空気圧信号を得るよう機能する。In the conventional electric / pneumatic converter configured as described above, when an input current is applied to the coil 34, a magnetic field corresponding to the magnitude of the current is generated, and two magnetic paths having opposite magnetic field directions are formed. That is, the clockwise first magnetic path and the counterclockwise second magnetic path are formed as indicated by thin dotted lines in the figure. More specifically, the first magnetic path is formed by the yoke 31, the movable piece 33, and the gap therebetween, and at the same time, the yoke 32, the movable piece 33
And a gap between them forms a second magnetic path. The yoke 31, the movable piece 33, the yoke 32, and the gap between them are formed by a permanent magnet 41 with two magnetic paths both clockwise in the direction of the magnetic field, as indicated by thick dotted lines. For this reason, a difference is generated in the magnetic attraction force acting on the left and right sides of the movable piece 33 of the soft magnetic material, and the movable piece 33 rotates around the spring material 36 as a fulcrum, and the flapper portion of the movable piece 33 and the nozzle 37 The gap between changes. Nozzle 37
Is supplied with a constant supply air pressure Ps from an air pressure source. Therefore, when the gap between the nozzle 37 and the flapper portion of the movable piece 33 changes, the nozzle back pressure Pn, that is, the output air pressure changes correspondingly. Thus, the electrical / pneumatic converter of FIG. 6 functions to obtain an output pneumatic signal corresponding to the input current signal.
【0004】ところで、図6の電気/空気圧変換器にお
いて、カウンタウエイト35が一端に取りつけられた軟
質磁性材の可動片33はバネ材36によってヨーク31
に固着されている。このため、可動片33とカウンタウ
エイト35の結合体は振り子としての振動系を形成して
いる。振り子としての振動系の固有振動数は、振り子の
長さと質量以外の条件を一定とした場合には長さと質量
によって決まる。即ち、この場合の固有振動数は、振り
子の長さが長くなれば小さくなり、また質量が大きくな
っても小さくなる。軟質磁性材の可動片33は磁路形成
の主要部材であるから、磁気効率を高める必要からあま
り薄くできない。また、カウンタウエイト35は可動片
33に釣り合う重量でなければならないから、あまり軽
くできない。更に、一端にフラッパー部が形成され他端
にカウンタウエイト35が取り付けられる可動片33
は、ヨーク31、32の外にこれらの端部が延びている
から、その長さをヨーク31、32の長さ以下に短くす
ることはできない。それ故、可動片33とカウンタウエ
イト35の結合体は必然的にかなりの重量及び長さのも
のになっており、その固有振動数はかなり低く、50H
z以上にすることが出来ない。一般に電気/空気圧変換
器が設置さている現場で発生する各種の機械振動は50
Hz以下である。このため、図6の電気/空気圧変換器
はこの機械振動と共振を起こして、機器の破損その他の
不都合をもたらす事があった。要するに、耐振性が低い
という欠点があった。In the electric / pneumatic converter shown in FIG. 6, a movable piece 33 of a soft magnetic material having a counterweight 35 attached to one end thereof is connected to a yoke 31 by a spring material 36.
It is stuck to. Therefore, the combined body of the movable piece 33 and the counterweight 35 forms a vibration system as a pendulum. The natural frequency of the vibration system as a pendulum is determined by the length and the mass when conditions other than the length and the mass of the pendulum are fixed. In other words, the natural frequency in this case decreases as the pendulum length increases, and decreases as the mass increases. Since the movable piece 33 made of a soft magnetic material is a main member for forming a magnetic path, the movable piece 33 cannot be made too thin to increase the magnetic efficiency. In addition, the counterweight 35 must be of a weight that balances with the movable piece 33, so that it cannot be made too light. Further, a movable piece 33 having a flapper portion formed at one end and a counterweight 35 attached to the other end.
Since these ends extend outside the yokes 31, 32, their lengths cannot be shortened below the lengths of the yokes 31, 32. Therefore, the combination of the movable piece 33 and the counterweight 35 is necessarily of a considerable weight and length, and its natural frequency is quite low, and 50H
Cannot be more than z. Generally, various mechanical vibrations generated at the site where the electric / pneumatic converter is installed are 50
Hz or less. For this reason, the electric / pneumatic converter shown in FIG. 6 may cause resonance with the mechanical vibration, resulting in breakage of equipment and other inconveniences. In short, there is a disadvantage that the vibration resistance is low.
【0005】上記の耐振性が低いという欠点を解消する
ために発明されたのが図7の電気/空気圧変換器であっ
て、これは特開平4−119202号公報に開示されて
いるものである。図7において、ヨーク21は断面形状
がE字状のヨークで、底部21Dと3本の脚部21A、
21B及び21Cを有する。ヨーク21の脚部21Bに
はコイル16が嵌装され、脚部21Aと21Cの先端面
には磁極を反対向きにした永久磁石20Aと20Bがそ
れぞれ配設され、更に脚部21Bの先端面と永久磁石2
0Aと20Bに対向するように可動片22が配設されて
いる。この可動片22はヨーク21の底部21Dと長さ
が略等しく、その長手方向中央部が支点バネ17によっ
て上下方向に揺動自在に支持されている。支点バネ17
は、その一端がヨーク21に取り付けられたブラケット
23に固着され、他端が可動片22の上面に止めネジ2
4によって固定されている。ヨーク21の脚部21Aの
先端部にはさらにノズル18が、可動片22の一端部
(図の左端)の下面に近接対向して配設されている。こ
のノズル18には供給空気源から所定圧の空気圧Psが
絞り25、配管26及び空気通路27を経て供給されて
いる。この可動片22の一端部はフラッパーとして機能
する。ヨーク21の脚部21Cの先端部にはストッパー
28が、可動片22の他端部(図の右端)の下面に対向
して配設されている。更に、可動片22の他端部には零
調整機構を構成する零調用ネジ29と零調用バネ30が
設けられている。An electric / pneumatic converter shown in FIG. 7 was invented in order to solve the above-mentioned disadvantage of low vibration resistance, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-119202. . In FIG. 7, a yoke 21 is a yoke having an E-shaped cross section, and has a bottom 21D and three legs 21A.
21B and 21C. The coil 16 is fitted on the leg 21B of the yoke 21, and permanent magnets 20A and 20B whose magnetic poles are opposite to each other are disposed on the tip surfaces of the legs 21A and 21C. Permanent magnet 2
A movable piece 22 is provided so as to face 0A and 20B. The movable piece 22 has substantially the same length as the bottom portion 21D of the yoke 21, and its longitudinal center portion is supported by a fulcrum spring 17 so as to be vertically swingable. Support spring 17
Has one end fixed to a bracket 23 attached to a yoke 21 and the other end attached to the upper surface of the movable piece 22 with a set screw 2.
4 fixed. A nozzle 18 is further provided at the tip of the leg 21A of the yoke 21 so as to be closely opposed to the lower surface of one end (the left end in the figure) of the movable piece 22. The nozzle 18 is supplied with a predetermined air pressure Ps from a supply air source via a throttle 25, a pipe 26, and an air passage 27. One end of the movable piece 22 functions as a flapper. A stopper 28 is provided at the distal end of the leg 21C of the yoke 21 so as to face the lower surface of the other end (the right end in the figure) of the movable piece 22. Further, the other end of the movable piece 22 is provided with a zero adjustment screw 29 and a zero adjustment spring 30 which constitute a zero adjustment mechanism.
【0006】上記ように構成された従来の電気/空気圧
変換器に於いて、コイル16に入力電流を流すと、その
大きさに対応した磁界が発生し、磁界方向が反対の2つ
の磁路、即ち時計回りの第1磁路と反時計回りの第2磁
路が形成される。より詳しく言えば、ヨーク21の脚部
21B、可動片22の右側部分、永久磁石20B、ヨー
ク21の脚部21Cと底部21D及びこれらの間の空隙
で第1磁路が形成され、同時にヨーク21の脚部21
B、可動片22の左側部分、永久磁石20A、ヨーク2
1の脚部21Aと底部21D及びこれらの間の空隙で第
2磁路が形成される。ところで、ヨーク21と可動片2
2には、永久磁石20Aと20Bの固定磁界によって反
時計回りの磁路が形成されている。即ち、永久磁石20
A、ヨーク21の脚部21A、底部21Dと脚部21
C、永久磁石20B、可動片22及びこれらの間の空隙
からなる磁路が形成されている。このため、コイル16
による磁界と永久磁石20Aと20Bによる磁界は、可
動片22の支点の左側部分では同方向で強め合い、右側
部分では逆方向で減殺し合うことになる。従って、磁気
吸引力は可動片22の支点の左側では強まり右側では弱
まるので、左側と右側で差が生じ、可動片22は支点バ
ネ17を支点として回動し、従って可動片22のフラッ
パー部とノズル18との間の間隙が変化する。ノズル1
8は空気圧源から一定の圧力の供給空気圧Psが供給さ
れているから、ノズル18と可動片22のフラッパー部
との間の間隙が変化すると、これに対応してノズル背圧
Pn、即ち出力空気圧信号が変化する。このようにし
て、図7の電気/空気圧変換器は入力電流信号に対応し
た出力空気圧信号を発生させる。In the conventional electric / pneumatic converter configured as described above, when an input current is applied to the coil 16, a magnetic field corresponding to the magnitude of the input current is generated, and two magnetic paths having opposite magnetic field directions are generated. That is, a clockwise first magnetic path and a counterclockwise second magnetic path are formed. More specifically, the first magnetic path is formed by the leg portion 21B of the yoke 21, the right portion of the movable piece 22, the permanent magnet 20B, the leg portion 21C and the bottom portion 21D of the yoke 21, and the gap therebetween. Legs 21
B, left part of movable piece 22, permanent magnet 20A, yoke 2
A second magnetic path is formed by the first leg 21A and the bottom 21D and the gap between them. By the way, the yoke 21 and the movable piece 2
2, a counterclockwise magnetic path is formed by the fixed magnetic field of the permanent magnets 20A and 20B. That is, the permanent magnet 20
A, leg 21A, bottom 21D and leg 21 of yoke 21
C, a permanent magnet 20B, a movable piece 22, and a magnetic path including a gap therebetween are formed. For this reason, the coil 16
And the magnetic field generated by the permanent magnets 20A and 20B reinforce each other in the same direction on the left side of the fulcrum of the movable piece 22, and decrease in the opposite direction on the right side. Therefore, the magnetic attraction force increases on the left side of the fulcrum of the movable piece 22 and weakens on the right side, so that a difference is generated between the left side and the right side, and the movable piece 22 rotates about the fulcrum spring 17 as a fulcrum. The gap between the nozzle 18 changes. Nozzle 1
8 is supplied with a constant supply air pressure Ps from an air pressure source, and when the gap between the nozzle 18 and the flapper portion of the movable piece 22 changes, the nozzle back pressure Pn, that is, the output air pressure The signal changes. Thus, the electrical / pneumatic converter of FIG. 7 generates an output pneumatic signal corresponding to the input current signal.
【0007】図7の電気/空気圧変換器においては、フ
ラッパー部を有する可動片22の支点と装置本体の重心
軸とを完全に一致させた対称構造にしているため、振動
が加わっても回転モーメントが発生することはない。図
7の装置における可動部は薄い鉄片の可動片22のみで
あるから、図6の装置における可動部即ち可動片33と
カウンタウエイト35の結合体と比較すると重量が半分
以下になって、可動部の固有振動数は高くなっている。
また、支点バネ7には板ばねを2枚組み合わせた構造の
クロススプリングを採用し、回転方向には曲げが働き剛
性が小さく、他の方向には剛性を非常に大きくしてあ
る。これらの構造上の特徴により、図7の電気/空気圧
変換器は図6の装置に比較して耐振性が大幅に改善され
ている。The electric / pneumatic converter shown in FIG. 7 has a symmetrical structure in which the fulcrum of the movable piece 22 having the flapper and the center of gravity of the apparatus main body are completely coincident with each other. Does not occur. Since the movable part in the apparatus of FIG. 7 is only the movable piece 22 made of a thin iron piece, the weight is less than half compared to the movable part in the apparatus of FIG. 6, that is, the combined body of the movable piece 33 and the counterweight 35. Has a higher natural frequency.
Further, a cross spring having a structure in which two leaf springs are combined is employed as the fulcrum spring 7, and bending works in the rotating direction to reduce rigidity, and rigidity is extremely increased in other directions. Due to these structural features, the electric / pneumatic converter of FIG. 7 has greatly improved vibration resistance compared to the device of FIG.
【0008】しかしながら、図7の電気/空気圧変換器
における可動片22は薄い鉄片とは言え、磁路形成の主
要部材であるから、磁気効率を高める必要からあまり薄
くできない。また、可動片22はヨーク21の底部21
Dと略等しい長さにしなければならない。このため、図
7の装置における可動部即ち可動片22は、図6の装置
における可動部即ち可動片33とカウンタウエイト35
の結合体と比較して、重量でおよそ半分になるが、長さ
は多少短くなるだけであり、固有振動数もあまり高くす
ることができないという欠点がある。更に、図7の電気
/空気圧変換器においては、可動片22の支点は、クロ
ススプリングと取り付け用ブラッケト23によって構成
されるので、支点構造が複雑且つ取り付け作業が面倒と
いう欠点がある。However, although the movable piece 22 in the electric / pneumatic converter shown in FIG. 7 is a thin iron piece, it is a main member for forming a magnetic path, so that it cannot be made too thin because magnetic efficiency needs to be increased. The movable piece 22 is located at the bottom 21 of the yoke 21.
The length must be approximately equal to D. For this reason, the movable part or movable piece 22 in the apparatus of FIG. 7 is different from the movable part or movable piece 33 and the counterweight 35 in the apparatus of FIG.
Although the weight is reduced to about half as compared with the combined body, there is a disadvantage that the length is only slightly shortened and the natural frequency cannot be too high. Further, in the electric / pneumatic converter shown in FIG. 7, since the fulcrum of the movable piece 22 is constituted by the cross spring and the mounting bracket 23, there is a disadvantage that the fulcrum structure is complicated and the mounting operation is troublesome.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、フラッパー部が形成された可動部の固有振動数を大
幅に高めて、装置が設置されている場所の機械振動の影
響を受けない耐振性のよい電気/空気圧変換器を提供す
ることであり、更にその可動部の支点を簡単な構造と
し、且つ取り付け作業を容易にすることである。解決し
ようとする第2の課題は、電気/空気圧変換器のノズル
の清掃を容易にすることである。An object of the present invention is to substantially increase the natural frequency of a movable portion having a flapper formed thereon so that the movable portion on which the apparatus is installed is not affected by mechanical vibration. An object of the present invention is to provide a good electric / pneumatic converter, and to provide a simple structure for a fulcrum of a movable portion thereof and to facilitate an attaching operation. A second problem to be solved is to facilitate cleaning of the nozzle of the electric / pneumatic converter.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、入力電流に対
応する可変磁界を発生する固定鉄心付コイルと、可変磁
界による2つの磁路のそれぞれの構成要素の一部となる
ように配置された一対のヨークと、永久磁石の固定磁界
による磁路と可変磁界による2つの磁路が部分的に共通
するように一対のヨーク間に配置された永久磁石と、こ
れら固定磁界と可変磁界の中に配置されて可変磁界の強
さに対応して変位する可動片と、この可動片の機械的変
位をノズル背圧に変換するノズル・フラッパー機構とを
具備する電気/空気圧変換器において、可動片をフラッ
パー部と一対の支持部が形成され更にその中央部両側に
強磁性材片の可動鉄心が接着された薄い金属板バネと
し、、一対のヨークの間に所定の空隙を設けて挿入配置
し且つ前記支持部がヨークに固定された片持ち梁構造と
することによって、可動部の重量の大幅な減少と長さの
縮小を達成し、従ってその固有振動数を大幅に高めた。
換言すれば、耐振性に優れた電気/空気圧変換器を実現
した。According to the present invention, there is provided a coil with a fixed iron core for generating a variable magnetic field corresponding to an input current, and arranged so as to be part of respective components of two magnetic paths by the variable magnetic field. A pair of yokes, a permanent magnet disposed between the pair of yokes such that the magnetic path of the permanent magnet and the two magnetic paths of the variable magnetic field are partially common. And a nozzle and a flapper mechanism for converting a mechanical displacement of the movable piece into a nozzle back pressure. A thin metal leaf spring in which a flapper portion and a pair of support portions are formed and a movable iron core of a ferromagnetic material piece is bonded to both sides of the center portion thereof, and a predetermined gap is provided between a pair of yokes and inserted and arranged. And the support is By the fixed cantilever structure over click to achieve a reduction of the significant reduction and length of the weight of the movable part, thus greatly increasing the natural frequency.
In other words, an electric / pneumatic converter excellent in vibration resistance has been realized.
【0011】第2発明は、ヨーク又はハウジングを直線
的に貫通して設けられ且つ一方の開口端部にノズルの固
着部が挿入配置された貫通孔と、この貫通孔から分路し
た空気通路と、この貫通孔の他方の開口端部に空気シー
ルを施して挿入される取り外し可能な蓋と、及びこの蓋
をヨークに保持する止め具とからなるノズル部を有する
ことようにしたもので、装置の外部からノズルの清掃が
容易にできる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a through-hole provided linearly penetrating through a yoke or a housing and having a nozzle fixing portion inserted at one open end, an air passage shunted from the through-hole. A device having a removable lid inserted with an air seal at the other open end of the through-hole, and a stopper for holding the lid on the yoke; The nozzle can be easily cleaned from outside.
【0012】[0012]
【実施例】図1に示す本発明の1実施例である電気/空
気圧変換器は、同一の形状と寸法の一対の軟磁性材のヨ
ーク1と2を有する。ヨーク1には中央部と下部に脚部
1Aと1Bが形成され、またヨーク2には中央部と下部
に脚部2Aと2Bが形成される。これらのヨークを相対
して配置したとき、対向する脚部1Aと2Aとの間と1
Bと2Bとの間には、それぞれ一定の巾の間隔が形成さ
れる。また、ヨーク1の中央部の脚部1Aと下部の脚部
1Bとの間と、ヨーク2の中央部の脚部2Aと下部の脚
部2Bとの間にはそれぞれ凹部が形成される。これらの
凹部にはコイル4が収納配置される。永久磁石10はヨ
ーク1と2のそれぞれの上端に接するように配置されて
いる。固定鉄心5は図3に例示する如く、一端に矩形の
鉄心部が他端に支持部が形成された強磁性材の厚い板で
ある。この固定鉄心5は、その鉄心部がコイル4の中に
位置するようにして、その支持部の端部をヨーク1と2
の脚部1Bと2Bとに挟持されて固定される。固定鉄心
を上述の如く配置したことにより、コイル4は固定鉄心
付コイルとなっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electric / pneumatic converter according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a pair of soft magnetic yokes 1 and 2 having the same shape and dimensions. The yoke 1 has legs 1A and 1B at the center and lower part, and the yoke 2 has legs 2A and 2B at the center and lower part. When these yokes are arranged facing each other, the distance between the opposing legs 1A and 2A is 1
An interval having a constant width is formed between B and 2B. Also, recesses are formed between the center leg 1A and the lower leg 1B of the yoke 1 and between the center leg 2A and the lower leg 2B of the yoke 2, respectively. The coils 4 are housed and arranged in these recesses. The permanent magnet 10 is arranged so as to be in contact with the upper end of each of the yokes 1 and 2. As illustrated in FIG. 3, the fixed core 5 is a thick plate made of a ferromagnetic material having a rectangular core at one end and a support at the other end. The fixed iron core 5 has its core part located in the coil 4 and the ends of its support part are connected to the yokes 1 and 2.
Are fixed between the legs 1B and 2B. By arranging the fixed core as described above, the coil 4 is a coil with a fixed core.
【0013】可動片3は図3に例示する如く、一端に矩
形のフラッパー部3Cが他端に一対の細長い支持部3A
と3Bが形成された金属板バネであって、その中央部の
両側に矩形の強磁性材の可動鉄心6Aと6Bが接着され
ている。この可動片3は、そのフラッパー部3Cを固定
鉄心5と同一平面にして且つその可動鉄心6Aと6Bの
端部を固定鉄心の端部に近接して一対のヨーク1と2の
間に配置されている。更にこの可動片3は、その一対の
支持部3Aと3Bが固定鉄心5の矩形の鉄心部を跨いだ
状態でコイル4を貫通し且つその端部がヨーク1と2の
脚部1Bと2Bとに挟まれて固定されており、片持ち梁
構造となっている。可動片3は図3においては細長い凹
字形であるが、Y字形にしてもよい。また、可動片3は
片持ち梁構造にするために、その一対の支持部3Aと3
Bを図3においてはヨーク1と2に固定しているが、装
置のハウジングに固定してもよい。図示していない供給
空気圧源から絞りを介して供給空気圧が供給されるノズ
ル8は、その先端部を前記フラッパー部3Cに近接して
対向配置してヨーク1に固着される。ノズル8と可動片
3のフラッパー部3Cは、変位を空気圧に変換するノズ
ル・フラッパー機構の主要部を構成する。ノズル8と外
観形状を同一にしたストッパー9は、その先端部を前記
フラッパー部3Cに近接して対向配置し、ヨーク2に固
着される。As shown in FIG. 3, the movable piece 3 has a rectangular flapper portion 3C at one end and a pair of elongated support portions 3A at the other end.
And 3B are formed, and movable iron cores 6A and 6B made of a rectangular ferromagnetic material are adhered to both sides of the center of the metal leaf spring. The movable piece 3 is disposed between the pair of yokes 1 and 2 with its flapper portion 3C flush with the fixed core 5 and the ends of the movable cores 6A and 6B close to the ends of the fixed core. ing. Further, the movable piece 3 penetrates through the coil 4 with the pair of support portions 3A and 3B straddling the rectangular core portion of the fixed iron core 5 and its ends are formed by the legs 1B and 2B of the yokes 1 and 2. It is sandwiched between and fixed, and has a cantilever structure. The movable piece 3 has an elongated concave shape in FIG. 3, but may have a Y-shape. The movable piece 3 has a pair of support portions 3A and 3
Although B is fixed to the yokes 1 and 2 in FIG. 3, it may be fixed to the housing of the apparatus. The nozzle 8 to which the supply air pressure is supplied from a supply air pressure source (not shown) via a restrictor is fixed to the yoke 1 with its distal end disposed close to and opposed to the flapper section 3C. The nozzle 8 and the flapper section 3C of the movable piece 3 constitute a main part of a nozzle / flapper mechanism for converting displacement into air pressure. A stopper 9 having the same external shape as the nozzle 8 is disposed with its tip end facing the flapper portion 3C and opposed thereto, and is fixed to the yoke 2.
【0014】固定鉄心5の上端部の先端は、可動鉄心6
Aと6Bの下端部の先端に近接しており、この間に磁路
となる空隙が形成されている。この空隙に、図4に示す
如く磁性流体15を施すと、固定鉄心5と可動鉄心6A
と6Bとが磁気的に結合されて磁気効率が向上する。こ
の場合、磁性流体15は可動片3の変位には何ら障害と
はならない。なお、磁性流体は液体中に高濃度のマグネ
タイト等に強磁性超微粒子が安定に分散したもので、媒
体となる液体、磁性微粒子及び界面活性材の3成分から
構成されたものであり、現に市販されている。前記界面
活性材は、磁性粒子の表面に吸着した粒子同士の凝集を
防ぎ安定な分散状態を保たせるためものである。また、
可動鉄心6Aと6Bは、ヨーク1の脚部1Aと1Bの先
端にそれぞれ対向して近接配置されているから、ヨーク
1の脚部1Aの先端と可動鉄心6Aとの間と、並びにヨ
ーク2の脚部2Aの先端と可動鉄心6Bとの間にも磁路
となる空隙がそれぞれ形成されている。An end of the upper end of the fixed core 5 is
A and 6B are close to the distal ends of the lower end portions, and a gap serving as a magnetic path is formed therebetween. When the magnetic fluid 15 is applied to this gap as shown in FIG. 4, the fixed iron core 5 and the movable iron core 6A
And 6B are magnetically coupled to each other to improve magnetic efficiency. In this case, the magnetic fluid 15 does not hinder the displacement of the movable piece 3 at all. The magnetic fluid is a liquid in which ferromagnetic ultra-fine particles are stably dispersed in a high-concentration magnetite or the like in a liquid, and is composed of three components: a liquid serving as a medium, magnetic fine particles, and a surfactant. Have been. The surfactant is for preventing aggregation of the particles adsorbed on the surface of the magnetic particles and for maintaining a stable dispersion state. Also,
Since the movable iron cores 6A and 6B are disposed close to and opposed to the distal ends of the legs 1A and 1B of the yoke 1, respectively, the movable iron cores 6A and 6B are located between the distal ends of the legs 1A of the yoke 1 and the movable iron core 6A, and of the yoke 2. Air gaps serving as magnetic paths are also formed between the tip of the leg 2A and the movable core 6B.
【0015】上述の如く構成した本発明の電気/空気圧
変換器において、永久磁石10の固定磁界によって、永
久磁石10、ヨーク1、可動鉄心6Aと6B、ヨーク2
及びこれらの間の空隙で構成される磁路Fcが形成され
る。この固定磁界による磁路Fcの方向は図2に太い点
線で示す如く反時計回りである。コイル4に入力電流が
流れると、コイル4には入力電流の大きさに対応した可
変磁界が発生し、図2に点線で示す如く、ヨーク1を磁
路の構成要素の一部とする時計回りの第1磁路Faとヨ
ーク2を磁路の構成要素の一部とする反時計回りの第2
磁路Fbが形成される。即ちヨーク1、可動鉄心6A、
固定鉄心5、間挿部材14A及びこれらの間の空隙で構
成される時計回りの第1磁路Faと、及びヨーク2、可
動鉄心6B、固定鉄心5、間挿部材14B及びこれらの
間の空隙で構成される反時計回りの第2磁路Fbとが形
成される。このため、固定磁界による磁路Fcと可変磁
界による2つの磁路FaとFbが、ヨーク1の中央部脚
部1Aと可動鉄心6Aの部分、並びにヨーク2の中央部
脚部2Aと可動鉄心6Bの部分を共通の磁路構成要素と
するようになっている。上述のような磁路の形成によっ
て、ヨーク1と可動鉄心6Aとの間の空隙の磁界は、固
定磁界による磁路Fcと可変磁界による第1磁路Faが
同方向のために強められる。また上述のような磁路の形
成によって、ヨーク2と可動鉄心6Bとの間の空隙の磁
界は、固定磁界による磁路Fcと可変磁界による第2磁
路Fbが逆同方向のために弱められる。すると可動片3
の左側と右側の磁気吸引力に差が生じて、可動片3は図
の左方に変位する。可動片3の機械的変位量は可変磁界
の強さに対応したものである。このようにして、入力電
流が機械的変位に変換される。In the electric / pneumatic converter of the present invention constructed as described above, the permanent magnet 10, the yoke 1, the movable iron cores 6A and 6B, the yoke 2
And a magnetic path Fc formed by a gap therebetween. The direction of the magnetic path Fc due to the fixed magnetic field is counterclockwise as shown by the thick dotted line in FIG. When an input current flows through the coil 4, a variable magnetic field corresponding to the magnitude of the input current is generated in the coil 4, and as shown by a dotted line in FIG. The first magnetic path Fa and the yoke 2 are part of the components of the magnetic path.
A magnetic path Fb is formed. That is, the yoke 1, the movable core 6A,
A clockwise first magnetic path Fa composed of the fixed core 5, the interposed member 14A and the gap therebetween, and the yoke 2, the movable core 6B, the fixed core 5, the interposed member 14B, and the gap therebetween. And a counterclockwise second magnetic path Fb. Therefore, the magnetic path Fc due to the fixed magnetic field and the two magnetic paths Fa and Fb due to the variable magnetic field are formed by the central leg 1A and the movable core 6A of the yoke 1, and the central leg 2A and the movable core 6B of the yoke 2. Is used as a common magnetic path component. Due to the formation of the magnetic path as described above, the magnetic field in the gap between the yoke 1 and the movable core 6A is strengthened because the magnetic path Fc by the fixed magnetic field and the first magnetic path Fa by the variable magnetic field are in the same direction. Further, due to the formation of the magnetic path as described above, the magnetic field in the gap between the yoke 2 and the movable iron core 6B is weakened because the magnetic path Fc due to the fixed magnetic field and the second magnetic path Fb due to the variable magnetic field are in the opposite direction. . Then the movable piece 3
The movable piece 3 is displaced leftward in the figure due to the difference between the magnetic attraction forces on the left side and right side of FIG. The mechanical displacement of the movable piece 3 corresponds to the strength of the variable magnetic field. In this way, the input current is converted to a mechanical displacement.
【0016】次に、この機械的変位がノズル・フラッパ
ー機構によって空気圧出力に変換されることを説明す
る。可動片3は、上述の如く、その可動端にフラッパー
部3Cが形成された片持ち梁構造の薄い金属板バネであ
る。従って、可動片3の機械的変位はフラッパー部3C
の変位となって表れ、フラッパー部3Cとノズル8の先
端との間の間隙、即ちノズル・フラッパー間隙を変化さ
せる。ノズル8には、図6や図7と同様に、図示してい
ない供給空気圧源からの供給空気圧Psが絞りを経て、
空気通路7を通って供給されている。従ってノズル・フ
ラッパー間隙が変化すると、これに対応してノズル背圧
Pnが変化する。ノズル背圧Pnは、ノズル・フラッパ
ーの間隙が小さくなれば増加し、この間隙が大きくなれ
ば減少するが、その増減の度合いはこの間隙の大きさ、
即ち可動片3の機械的変位に比例する。そして、このノ
ズル背圧Pnが電気/空気圧変換器の空気圧出力として
取り出される。このようにして、入力電流は空気圧出力
に変換される。Next, how the mechanical displacement is converted into a pneumatic output by the nozzle / flapper mechanism will be described. As described above, the movable piece 3 is a thin metal leaf spring having a cantilever structure in which the flapper portion 3C is formed at the movable end. Therefore, the mechanical displacement of the movable piece 3 is the flapper 3C.
And changes the gap between the flapper section 3C and the tip of the nozzle 8, that is, the nozzle-flapper gap. 6 and 7, the supply air pressure Ps from a supply air pressure source (not shown) passes through a throttle,
It is supplied through an air passage 7. Therefore, when the nozzle-flapper gap changes, the nozzle back pressure Pn changes correspondingly. The nozzle back pressure Pn increases as the gap between the nozzle and the flapper decreases, and decreases as the gap increases. The degree of the increase or decrease depends on the size of the gap,
That is, it is proportional to the mechanical displacement of the movable piece 3. Then, the nozzle back pressure Pn is extracted as the pneumatic output of the electric / pneumatic converter. In this way, the input current is converted to a pneumatic output.
【0017】図5は図1のノズル部を拡大した断面図
で、ヨーク1に設けられた貫通孔14は、その一方の開
口端部にはノズル8の固着部が挿入され、他方の開口端
部には蓋11がOリングの如き空気シール13を施して
嵌装されている。止めネジ12は蓋11を通常時には所
定の位置に保持し、ノズル8を清掃時には取り外される
ものである。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle portion of FIG. 1. In the through hole 14 provided in the yoke 1, a fixing portion of the nozzle 8 is inserted into one opening end, and the other opening end. A lid 11 is fitted to the portion with an air seal 13 such as an O-ring. The set screw 12 holds the lid 11 at a predetermined position during normal operation, and is removed when cleaning the nozzle 8.
【0018】電気/空気圧変換器はエアダンパー上に乗
せて設置されてもよい。こうすれば振動の吸収力を更に
増し、従って耐振性を更に高めることができる。また、
ノズル8の先端と、フラッパー部3Cのノズル対向面に
テフロンコーティングを施すと、これら部分への汚れの
付着を大幅に軽減することができる。The electric / pneumatic converter may be mounted on an air damper. In this way, the vibration absorbing power can be further increased, and thus the vibration resistance can be further increased. Also,
If Teflon coating is applied to the tip of the nozzle 8 and the nozzle-facing surface of the flapper portion 3C, the adhesion of dirt to these portions can be greatly reduced.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明は電流を機械
的変位に変換し、この機械的変位をノズル・フラッパー
機構によって空気圧に変換することによって、入力電流
を出力空気圧に変換する電気/空気圧変換器において、
入力電流による可変磁界の作用を受けて機械的に変位す
る可動部の重量を大幅に減少させたものである。即ち、
本発明における可動部3は、フラッパー部3Cと一対の
支持部3Aと3Bが形成された略凹字形または略Y字形
の薄い金属板バネであって、その中央部両側には強磁性
材の可動鉄心6Aと6Bがが接着され、且つ前記支持部
3Aと3Bをヨーク等の固定部に固定された片持ち梁構
造としたものである。このような構造であるため、本発
明における可動部は従来のものに比べて重量を半減し且
つ長さも短縮したものとなった。従って本発明において
は、その可動部の固有振動数は200Hz以上と大幅に
高くなったから、耐振性にすぐれた電気/空気圧変換器
が実現した。しかも、可動部をヨークまたはハウジング
に固定するのにブラケット等の特別な取り付け手段を必
要としないし、取り付け作業も簡単である。As described above, the present invention converts an electric current into a mechanical displacement and converts the mechanical displacement into a pneumatic pressure by a nozzle / flapper mechanism, thereby converting an input current into an output pneumatic pressure. In the converter,
The weight of the movable portion that is mechanically displaced by the action of the variable magnetic field due to the input current is greatly reduced. That is,
The movable portion 3 in the present invention is a thin metal leaf spring having a substantially concave shape or a substantially Y shape in which a flapper portion 3C and a pair of support portions 3A and 3B are formed. The cores 6A and 6B are adhered to each other, and the support portions 3A and 3B have a cantilever structure fixed to a fixed portion such as a yoke. Due to such a structure, the movable portion in the present invention has a weight reduced by half and a length reduced as compared with the conventional one. Therefore, in the present invention, the natural frequency of the movable part is significantly increased to 200 Hz or more, so that an electric / pneumatic converter excellent in vibration resistance is realized. Moreover, no special mounting means such as a bracket is required for fixing the movable portion to the yoke or the housing, and the mounting operation is simple.
【0020】ところで本発明においてはノズル8は一対
のヨークと永久磁石10とで作る空間内に配置されるた
め、その清掃を容易にすることが要求される。この要求
に応えるのが、図4から明らかな如く、ノズル8に直線
的に連通する貫通孔14をヨーク1に設け、この貫通孔
14を空気シール13を施した取り外し可能な蓋11で
閉塞したものである。従って、清掃時にこの蓋11を取
り外し、清掃用のエアー又は針を用いてノズル8を簡単
に清掃できるようになった。In the present invention, since the nozzle 8 is disposed in the space formed by the pair of yokes and the permanent magnets 10, it is required that the nozzle 8 be easily cleaned. In response to this demand, as is apparent from FIG. 4, a through hole 14 linearly communicating with the nozzle 8 is provided in the yoke 1, and the through hole 14 is closed with a removable lid 11 provided with an air seal 13. Things. Therefore, it is possible to easily remove the nozzle 8 by removing the lid 11 at the time of cleaning and using air or needles for cleaning.
【図1】本発明の1実施例の電気/空気圧変換器の構成
を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric / pneumatic converter according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1の本発明の1実施例の電気/空気圧変換器
の磁路の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of a magnetic path of the electric / pneumatic converter according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1;
【図3】本発明の1実施例の電気/空気圧変換器の可動
部、固定鉄心、コイル及びヨークの構造と配置関係の一
例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a structure and an arrangement relationship of a movable part, a fixed iron core, a coil, and a yoke of the electric / pneumatic converter according to one embodiment of the present invention.
【図4】可動鉄心と固定鉄心との空隙に施された磁性流
体を示す。FIG. 4 shows a magnetic fluid provided in a gap between a movable iron core and a fixed iron core.
【図5】図1の本発明電気/空気圧変換器の拡大したノ
ズル部の概要図である。FIG. 5 is a schematic view of an enlarged nozzle portion of the electric / pneumatic converter of the present invention of FIG. 1;
【図6】従来の1例の電気/空気圧変換器の構成を示す
概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional example of an electric / pneumatic converter.
【図7】従来の他の1例の電気/空気圧変換器の構成を
示す概要図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of another example of the conventional electric / pneumatic converter.
1 ヨーク 1A 脚部 1B 脚部 2 ヨーク 2A 脚部 2B 脚部 3 可動片 3A 支持部 3B 支持部 3C フラッパー部 4 コイル 5 固定鉄心 6A 可動鉄心 6B 可動鉄心 7 空気通路 8 ノズル 9 ストッパー 10 永久磁石 11 蓋 12 止め具 13 空気シール 14 貫通孔 15 磁性流体 Fa コイルの可変磁界による第1磁路 Fb コイルの可変磁界による第2磁路 Fc 永久磁石の固定磁界による磁路 16 コイル 17 支点バネ 18 ノズル 20A 永久磁石 20B 永久磁石 21 ヨーク 21A 脚部 21B 脚部 21C 脚部 21D 底部 22 可動片 23 ブラケット 24 止めネジ 25 絞り 26 配管 27 空気通路 28 ストッパー 29 零調用ネジ 30 零調用バネ 31 ヨーク 32 ヨーク 33 可動片 34 コイル 35 カウンタウエイト 36 バネ材 37 ノズル 38 絞り 39 零調用ネジ 40 零調用バネ 41 永久磁石 Reference Signs List 1 yoke 1A leg 1B leg 2 yoke 2A leg 2B leg 3 movable piece 3A support 3B support 3C flapper 4 coil 5 fixed iron 6A movable iron 6B movable iron 7 air passage 8 nozzle 9 stopper 10 permanent magnet Lid 12 Stopper 13 Air seal 14 Through hole 15 Magnetic fluid Fa First magnetic path due to variable magnetic field of coil Fb Second magnetic path due to variable magnetic field of coil Fc Magnetic path due to fixed magnetic field of permanent magnet 16 Coil 17 Support spring 18 Nozzle 20A Permanent magnet 20B Permanent magnet 21 Yoke 21A Leg 21B Leg 21C Leg 21D Bottom 22 Movable piece 23 Bracket 24 Set screw 25 Throttle 26 Pipe 27 Air passage 28 Stopper 29 Zero adjustment screw 30 Zero adjustment spring 31 Yoke 32 Yoke 33 Movable piece 34 Coil 35 Counterway DOO 36 spring member 37 nozzle 38 aperture 39 zero-adjustment screw 40 zero-adjustment spring 41 permanent magnet
Claims (2)
固定鉄心付コイルと、可変磁界による2つの磁路のそれ
ぞれの構成要素の一部となるように配置された一対のヨ
ークと、永久磁石の固定磁界による磁路と可変磁界によ
る2つの磁路が部分的に共通するように一対のヨーク間
に配置された永久磁石と、これら固定磁界と可変磁界の
中に配置されて可変磁界の強さに対応して変位する可動
片と、この可動片の機械的変位をノズル背圧に変換する
ノズル・フラッパー機構とを具備する電気/空気圧変換
器において、可動片はフラッパー部と一対の支持部が形
成され更にその中央部両側に強磁性材片の可動鉄心が接
着された薄い金属板バネであって、一対のヨークの間に
所定の空隙を設けて挿入配置され且つ前記支持部がヨー
クに固定された片持ち梁構造の可動片であることを特徴
とする電気/空気圧変換器1. A coil with a fixed iron core for generating a variable magnetic field corresponding to an input current, a pair of yokes arranged to be part of respective components of two magnetic paths by the variable magnetic field, and a permanent magnet A permanent magnet disposed between a pair of yokes such that the magnetic path of the fixed magnetic field and the two magnetic paths of the variable magnetic field are partially common to each other; In the electric / pneumatic converter including a movable piece that is displaced correspondingly and a nozzle / flapper mechanism that converts a mechanical displacement of the movable piece into a nozzle back pressure, the movable piece has a flapper portion and a pair of support portions. And a thin metal plate spring having a movable iron core of a ferromagnetic material piece adhered to both sides of a central portion thereof, wherein the thin metal leaf spring is inserted and arranged with a predetermined gap between a pair of yokes, and the support portion is attached to the yoke. Fixed cantilever Electric / pneumatic converter characterized by a movable piece having a beam structure
一方の開口端部にノズルの固着部が挿入配置された貫通
孔と、この貫通孔から分路した空気通路と、この貫通孔
の他方の開口端部に空気シールを施して挿入される取り
外し可能な蓋と、及びこの蓋をヨークに保持する止め具
とからなるノズル部を有することを特徴とする請求項1
記載の電気/空気圧変換器2. A through-hole, which is provided so as to penetrate the yoke linearly and has a fixed portion of the nozzle inserted at one opening end, an air passage shunted from the through-hole, and a through-hole of the through-hole. 2. A nozzle comprising a removable lid inserted with an air seal at the other open end and a stopper for holding the lid on a yoke.
Electrical / pneumatic converter as described
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21493796A JPH1037901A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Electro/pneumatic converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21493796A JPH1037901A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Electro/pneumatic converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1037901A true JPH1037901A (en) | 1998-02-13 |
Family
ID=16664050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21493796A Pending JPH1037901A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Electro/pneumatic converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1037901A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103166398A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 株式会社永泰 | An electro pneumatic converter with low hysteresis characteristic |
-
1996
- 1996-07-29 JP JP21493796A patent/JPH1037901A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103166398A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 株式会社永泰 | An electro pneumatic converter with low hysteresis characteristic |
JP2013128087A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Young Tech Co Ltd | Electro-pneumatic converter with low hysteresis characteristics |
KR101337287B1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-12-06 | 주식회사 영텍 | A electro pneumatic converter with low hysteresis characteristic |
CN103166398B (en) * | 2011-12-19 | 2016-06-01 | 株式会社永泰 | There is the electro pneumatic converter of low hysteresis characteristic |
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