JPH11252829A - 球面体座金を用いたトルクモーターのアーマチュア固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクモーターのアヘマチュア固定装置とし
て、初心者でも簡単に且つ適確にアーマチュアを固定し
得るものを達成する。 【構成】 ポジショナーのトルクモーターに於いて、ア
ーマチュアを支持する支点板バネを固定するトルクモー
ターの座の部分に皿状の球面座を穿設し、該皿状の球面
座と整合する球面体と反対側の面は平面状をした座金を
前記支点板バネとの間に挿入して固定されてなるトルク
モーターのアーマチュア固定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブ駆動制御、
プロセスオートメション、その他一般産業用機器の駆動
制御に利用するポジショナー装置（位置制御装置）に関
し、特に電空ポジショナーのトルクモーターに於けるア
ーマチュア固定装置に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】ポジショナー装置の製造に当り、最もコ
ストがかかり、最も熟練度を要する難しい箇所は電空ポ
ジショナーのトルクモーター部分である。このトルクモ
ーター部分に使用される支点板バネは、性能を高くしよ
うとして高価な熱処理材が使用される。熱処理材は、曲
げ加工や孔穿け加工後に加熱して硬度を上げて使用す
る。加工後に加熱処理することにより、熱歪みで加熱処
理前の精度が狂い、この補正に多大の熟練度と労力が必
要であり、コストの増大化をもたらしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題点は二つ
あり、その一つは（支点板バネの熱歪みを無くすことは
不可能なので）、熱歪みのある支点板バネをそのまま使
用できるようにしようとする点である。二つ目は、支点
板バネ部分は１ミクロンで２％の誤差が生じるくらい精
度が要求される箇所で、僅かなずれも許されないので、
衝撃や振動にも十分対処出来る構造となすことが、もう
一つの課題点である。

【０００４】支点板バネ１０の熱歪みは、曲げ加工や、
孔穿け時の残留応力と、板材料の厚みのばらつきが起因
する。特に曲げ加工したものは角度の精度が悪く、トル
クモーターのアーマチュアの位置決めに大きな困難のあ
ることを免れ得なかった。本発明に於いては、支点板バ
ネ１０の狂った角度θａ，θｂを吸収するために、球面
体座金１１または１２を挿架してこの問題点を解決しよ
うとするものである。即ち、

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポジショナー
のトルクモーターに於いて、アーマチュアを支持する支
点板バネを固定するトルクモータの座の部分に皿状の球
面座を穿設し、該皿状の球面座と整合する球面体と反対
側の面は平面状をした座金を前記支点板バネとの間に挿
入して固定されてなる構成となしたのである。

【０００６】而して、皿状の球面座金の平面部側を歯付
座金の外径とほぼ同一で、厚みのほぼ半分の座ぐり部
（凹んだ平坦穴）を配設し、該座ぐり部に歯付座金の歯
の方を外側に向けて挿架し、該歯付座金の上に支点バネ
を乗座して固定されてなるよいうにする。

【０００７】更に、皿状の球面座金の平面部側に配設し
た座ぐり部に、該座ぐり深さより少許厚めの弾性部材の
薄板を挿架し、該弾性部材の薄板の上に支点板バネを乗
座して固定されてなるうようにする。

【０００８】図示のように、弾性部材の皿状の球面座金
を支点板バネの間に挿入して固定されてなるものであ
る。

【０００９】図示のように、支点板バネを挟むように皿
状の球面座金を対向して固定されてなるようにするので
ある。

【００１０】図示のように、支点板バネを挟むように、
歯付座金を配設した皿状の球面座金を対向して固定され
てなるようにするのである。

【００１１】而して、支点板バネを挟むように、弾性部
材の薄板を配設した皿状の球面座金を対向して固定され
てなるようにするのである。

【００１２】更に、支点板バネを挟むように、弾性部材
の皿状の球面座金を対向して固定されてなるようにする
のである。

【００１３】

【作用】本発明は、前記のような構成であって、請求項
１乃至８に記載の球面体座金を用いることにより、電空
ポジショナーのトルクモーターに於けるアーマチュア固
定を適確且つ容易に行うものである。

【００１４】

【実施例】ポジショナー装置については、その一例とし
て図１０を参照してその作動を次の通り説明する。ポジ
ショナーのトルクモーター２１に入力信号電流２０が印
加されると、アーマチュア２２が支点バネ２３を中心に
矢印Ａ方向に動く。このアーマチュア２２の動きによっ
て、フラッパー２４はノズル２５から引き離され、ノズ
ル背圧室２７の圧力が低下し、圧力室２６とのバランス
がくずれて、リレースプール２９がポート２０を押し開
き、供給圧力４２は出力口２８を通過し駆動部圧力室３
５へ導入され、弁軸３６の動きはフィードバックレバー
３７，３８を介してカム３９を矢印Ｃのように回転さ
せ、カム３９の変位量をレンジ調整アーム３１に矢印Ｄ
方向に伝達し、ベアリング軸３２を介してゼロ調整アー
ム３４を矢印Ｅへ動作させる。ゼロ調整アーム３４の先
端とフラッパーアーム４１の間にフィードバックスプリ
ング４０が装架され、該スプリング４０の張力とトルク
モーター２１の吸引力が平衡するまで動く。このように
して、入力信号電流２０に比例した弁軸３６の変化が得
られる。本説明中のトルクモーター２１が本発明の課題
とする対象である。

【００１５】図９のトルクモーターは従来の実施例に係
わるものである。コイルケース４６にコイル４８を挿架
して、充填剤４９で固着され、コイルケースカバー４７
を挿架して、一体化されている。コイルケース４６及び
コイルケースカバー４７の真ん中をアーマチュア５２が
貫挿され、該アーマチュア５２に支点板バネ５３、金具
５４ａ，５４ｂ等でヨーク５１ｃに装架される。二つの
ヨーク５１ａ、５１ｂはアーマチュア５２を挟むように
対向して配列され、マグネット５０ａ、５０ｂが、該ヨ
ーク５１ａ，５１ｂを跨ぐように装架され、ネジ５６
で、コイルケース４６の座面４６ａ，４６ｂに緊着され
る。支点板バネ５３の角度が規定値からずれている時
は、アーマチュア５２はストッパー５８に配設されたガ
イド壁５８ａ， ５８ｂの中央より偏る。角度補正のた
め、ヨーク５１ｅ、５１ｆと支点板バネ ５３の間に極
薄の帯板を固定ネジ５６の前後に挿架して調整した。角
度が鈍角の時は座面５１ｅに、鋭角の時は座面５１ｆに
極薄の帯板を挿架して固定される。

【００１６】支点板バネ１０の熱歪みによって角度がば
らつくものであり、而かもこのばらつき分布状態の幅は
広く、許容範囲を超えたものを不良品として処分すると
採算がとれなくなるのが実情である。

【００１７】図１に示すトルクモーターは本発明の一実
施例である。コイルケース１にコイル３を挿架して、充
填剤４で固着され、コイルケースカバー２を挿架して、
一体化されている。コイルケース１及びコイルケースカ
バー２の眞中をアーマチュア９が貫挿され、該アーマチ
ュア９に支点板バネ１０、金具１７ａ，１７ｂ等でコイ
ルケースに配設した台座１３に装架される。二つのヨー
ク７，８はアーマチュア９を挟むように対向して配列さ
れ、マグネット５ａ，５ｂが、該ヨーク７，８を跨ぐよ
うに装架され、ネジ１８で、コイルケース１の座面１
ａ，１ｂに緊着される。

【００１８】二つのヨーク７，８が対向して配列される
端末部７ａ，８ａ間及び７ｂ，８ｂは各々ヨークの位置
決めの役目をし、ヨークはこの位置に固定される。

【００１９】ヨークの端末部７ａ，８ａは、トルクター
の動作に重要なもので、この位置が広すぎるとトルクが
不足し、狭いとトルク過剰でアーマチュア９は二つのヨ
ークの端末部７ａ，８ａのいずれかに完全に張り付いて
動作出来なくなる。アーマチュア９の動作範囲は、ガイ
ド壁２ａから２ｂのほんの僅かな距離でしかない。した
がって、この間に配設する隔壁は張り付き防止のストッ
パー役を務めることになる。この僅かな間隔、ガイド壁
２ａら２ｂ間の中央部にアーマチュア９を設定しなけれ
ばならないが、該アーマチュア９に装架された支点板バ
ネ１０は角度の精度が必ずしも良くない。支点板バネ１
０は熱処理材のため熱処理での変形が発生するためであ
る。図２ａに示すような理想的な直角が良いのである
が、図２ｂのように鋭角や、図２ｃのように鈍角のよう
な変形が発生する。

【００１９】本発明は、図２ａ，２ｂ，２ｃに示すよう
に支点板バネの角度が正確で無くても、アーマチュア９
の位置を正確に設定出来るように支点板バネ１０の固定
座面１３に皿状の球面座１３ａを穿設し、該皿状の球面
座と整合する球面体座金１１を支点板バネ１０の裏面に
配設するものである。球面体座金１１の反対側の面は平
面状１１ａをなしていて、この面に支点板バネが乗座す
る。

【００２０】図３及び図４の球面体座金１１，１２の中
心に穿孔した穴径１１ｃ，１２ｃは、球面体座金が傾斜
してもネジ径が通過するように、球面体座金１１，１２
の両側を大きくしてある。該穴径が大きいと、球面体座
金１１，１２はかなりの角度で傾斜させることが可能で
あるが、支点板バネ１０を締付けるネジ１５の頭部下面
１５ａは平面のため角度補正には限界がある。

【００２１】支点板バネ１０の曲げ角度θ（図２ａ〜２
ｃ参照）が僅かな時は、図５に示すように、球面体座金
１１は支点板バネ１０の下部に配設するだけでよい。

【００２２】支点板バネ１０の曲げ角度θ（図２ａ〜２
ｃ参照）が著しくずれている時は、図６に示すように、
球面体座金１１は支点板バネ１０の上下に対向する状態
で緊着すれば、ネジ１５の頭部下面１５ａの影響を受け
ずに角度補正の限界値（許容範囲）を大幅に拡大する事
が可能である。

【００２３】図４に示す球面体座金１２は、衝撃や振動
に耐えるようにしたもので、該球面体座金１２の平坦部
に座ぐり１２ａを穿設し、該座ぐり部１２ａ，１２ｂに
弾性部材１６を嵌め込めば、支点板バネ１０との間で摩
擦が増し効果的である。勿論、角度補正は図２ａ〜図２
ｃと効果は同じである。

【００２４】図７に示す球面体座金１２の平坦部の座ぐ
り部１２ａに、歯付座金１４の鋭利な歯１４ａの方を支
点板バネ１０に向けて緊着すると、該歯付座金１４の鋭
利な歯１４ａは支点板バネ１０に食込む。球面体座金１
２の平坦部の座ぐり部の内径端１２ｂは、歯付座金１４
の外径端１４ｂと係合するようになるので、歯付座金１
４は球面体座金１２との間での滑動は無い。歯付座金１
４は、プレスで打抜いた歯付座金１４であって、その両
面は同一ではない。片面は鋭利な歯１４ａが付いていて
相手部材に食込むが、反対側は丸みがあって食込めな
い。したがって丸みがある側を、球面体座金１２に穿設
した座ぐり部１２ｂに係合させるようにすると支点板バ
ネ部材の緊着度は著しく上昇して効果は大きい。本実施
例も角度補正は図２ａ〜図２ｃと効果は同じである。

【００２５】図８は、支点板バネ１０の曲げ角度θ（図
２ａ〜２ｃ参照）が著しくずれている時で、衝撃や振動
に耐えるように球面体座金１２に歯付座金１４または弾
性部材１６を挿架し、支点板バネ１０の上下に対向する
状態で緊着した実施例である。

【００２６】支点板バネの角度誤差は図示の様な大きな
角度ではないが（±１゜以内であるが）、このトルクモ
ーターでは±１°と云う角度誤差は許容範囲を逸脱し使
用できない数値である。（このような厳しい精密度を要
求されているものである。）

【００２７】図５の実施例は球面体座金１１を支点板バ
ネ１０の座面下部１３に配設したものである。支点板バ
ネ１０の角度誤差が小さい時に利用され、アーマチュア
９は理想的な中央部に設定可能である。

【００２８】図６の実施例は、球面体座金１１を支点板
バネ１０の座面の上下に配設したもので、支点板バネ１
０の角度誤差が大きい時に利用され、アーマチュア９は
理想的な中央部に設定可能である。勿論、支点板バネ１
０の角度誤差が小さい時に利用しても問題はない。

【００２９】図７の実施例は、球面体座金１２の平面側
１２ａに座ぐり加工し、該座ぐり部に歯付座金１４の歯
１４ａを外側に向けて装着したもので、歯１４ａが支点
板バネ１０に食込むため衝撃や振動に強い。支点板バネ
１０の角度誤差が小さい時に利用され、アーマチュア９
は理想的な中央部に設定可能である。

【００３０】図８の実施例は、球面体座金１２の平面側
１２ａに座ぐり加工し、該座ぐり部に歯付座金１４の歯
１４ａを支点板バネ１０側に向けて、該支点板バネ１０
を挟むように上下に装着したもので、歯１４ａが支点板
バネ１０に食込むため衝撃や振動に強い。本実施例は支
点板バネ１０の角度誤差が大きい時に利用されるもので
あるが、角度誤差が小さい時にも利用出来る。この実施
例でも、アーマチュア９は理想的な中央部に設定可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】球面体座金１２の平面側に装架した歯付
座金１４を使用したものは、衝撃や、振動の大きなもの
用として利用する。しかし、歯付座金１４を併用しない
球面体座金１１の場合でも、球面体部分が取付け座面の
球面座１３に嵌まり込んでいるため横滑りの発生が防止
されて衝撃や振動に強い。

【００３２】また、球面体座金の平面部の座ぐり部１２
ａの弾性部材１６を挿架して緊着すれば接合面に抵抗が
増し、衝撃や振動に強くなる。

【００３３】支点板バネ１０の角度の誤差が小さい場合
は、球面体座金１１は支点板バネ１０の下方のみの配設
で修正が可能だが、支点板バネ１０の角度の誤差が大き
い場合は、支点板バネ１０の上下に球面体座金１１を配
設すればかなり広い範囲で修正が可能である。歯付座金
１４を挿架した球面体座金や弾性部材１６を挿架した球
面体座金の場合も同様の効果がある。

【００３４】球面体座金１１の材質を硬度の高い樹脂材
を使用すれば、球面体座金１２に弾性部材を併用する必
要は無くなるのでコスト面で非常に有効である。

【００３５】前記のようにして、本発明は電空ポジショ
ナーのトルクモーターに於けるアーマチュア固定装置と
して優れたものを達成し得たのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】球面体座金を装架した電空ポジショナーのトル
クモーター装置の縦正面断面図

【図２ａ】支点板バネ角度が理想的な角度の場合のアー
マチュア位置説明図

【図２ｂ】支点板バネ角度が鋭角の場合のアーマチュア
位置説明図

【図２ｃ】支点板バネ角度が鈍角の場合のアーマチュア
位置説明図

【図３ａ】球面体座金の平面図。

【図３ｂ】同上の断面正面図。

【図４ａ】座ぐり加工された球面体座金の平面図。

【図４ｂ】同上の断面正面図。

【図５】支点板バネ角度が鈍角の場合で、球面体座金を
取付けた状態の部分断面図

【図６】支点板バネ角度が鈍角の場合で、球面体座金を
両面に取付けた状態の部分断面図

【図７】座ぐり加工された球面体座金に、歯付座金を組
込んだ状態の部分断面図

【図８】座ぐり加工された球面体座金に、弾性部材また
は歯付座金を組込んで、支点板バネの両側に取付けた状
態の部分断面図

【図９】従来のトルクモーターの縦正面断面図

【図１０】電空ポジショナーの動作説明図

【符号の説明】

１ コイルケース １ａ，１ｂ 座面 １ｃ，１ｄ 指示桿 ２ コイルケースカバー ３ コイル ４ 充填材 ５ａ，５ｂ マグネット ７ ヨーク ７ａ ヨークの端末部 ８ ヨーク ８ａ ヨークの端末部 ９ アーマチュア １０ 支点板バネ １１ 球面体座金 １１ｃ 球面体座金の中心部の曲面穴 １２ 座ぐりされた球面体座金 １２ａ 球面体座金の座ぐり部 １２ｂ 座ぐり部の内径端 １２ｃ 球面体座金の中心部の曲面穴 １３ 球面体座金が挿入架される台座 １３ａ 球面体座金と係合する球面座 １４ 歯付座金 １４ａ 歯付座金の歯 １４ｂ 歯付座金の外径端 １５ 支点板バネ固定ネジ １５ａ ネジ頭部の平面部 １６ 弾性部材 １７ａ，１７ｂ 金具 １８ ネジ １９ ネジ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポジショナーのトルクモーターに於い
   て、アーマチュアを支持する支点板バネを固定するトル
   クモーターの座の部分に皿状の球面座を穿設し、該皿状
   の球面座と整合する球面体と反対側の面は平面状をした
   座金を前記支点板バネとの間に挿入して固定されてなる
   ことを特徴とするトルクモーターのアーマチュア固定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１のトルクモーターのアーマチュ
   ア固定装置に於いて、皿状の球面座金の平面部側を歯付
   座金の外径とほぼ同一で、厚みのほぼ半分の座ぐり部
   （凹んだ平坦穴）を配設し、該座ぐり部に歯付座金の歯
   の方を外側に向けて挿架し、該歯付座金の上に支点バネ
   を乗座して固定されてなることを特徴とするトルクモー
   ターのアーマチュア固定装置。
3. 【請求項３】 請求項２のトルクモーターのアーマチュ
   ア固定装置に於いて、皿状の球面座金の平面部側に配設
   した座ぐり部に、該座ぐり深さより少許厚めの弾性部材
   の薄板を挿架し、該弾性部材の薄板の上に支点板バネを
   乗座して固定されてなることを特徴とするトルクモータ
   ーのアーマチュア固定装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２のトルクモーターのアー
   マチュア固定装置に於いて、弾性部材の皿状の球面座金
   を支点板バネの間に挿入して固定されてなることを特徴
   とするトルクモーターのアーマチュア固定装置。
5. 【請求項５】 請求項１のトルクモーターのアーマチュ
   ア固定装置に於いて、支点板バネを挟むように皿状の球
   面座金を対向して固定されてなることを特徴とするトル
   クモーターのアーマチュア固定装置。
6. 【請求項６】 請求項２のトルクモーターのアーマチュ
   ア固定装置に於いて、支点板バネを挟むように、歯付座
   金を配設した皿状の球面座金を対向して固定されてなる
   ことを特徴とするトルクモーターのアーマチュア固定装
   置。
7. 【請求項７】 請求項３のトルクモーターのアーマチュ
   ア固定装置に於いて、支点板バネを挟むように、弾性部
   材の薄板を配設した皿状の球面座金を対向して固定され
   てなることを特徴とするトルクモーターのアーマチュア
   固定装置。
8. 【請求項８】 請求項５又は６のトルクモーターのアー
   マチュア固定装置に於いて、支点板ばねを挟むように、
   弾性部材の皿状の球面座金を対向して固定されてなるこ
   とを特徴とするトルクモーターのアーマチュア固定装
   置。