JPS5819106B2

JPS5819106B2 - 空気式演算器

Info

Publication number: JPS5819106B2
Application number: JP5183077A
Authority: JP
Inventors: 謹爾原田; 俊明三好; 透丹澤
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1977-05-06
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1983-04-16
Also published as: JPS53137383A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は空気圧信号相互間の乗除算、開平算および２乗
算を行う辛気式演算器の改良に関するものである。

本発明の１的は精度が高く、小形で安価なこの種の装置
を提供するにある。

第１図は本発明の詳細な説明図である。

第１図において、Ｂは本発明の力平衡機構を構成する平
衡ビームである。

平衡ビームＢは４つの腕枠ｂ１〜ｂ４よりなり、各腕枠
は連結部ｂ５〜ｂ７で従属的に連結されている。

第２腕桿ｂ２と第３腕桿ｂ３とは等しい長さｔに選ばれ
ている。

そしてこれらの腕枠ｂ２とｂ３の連結部ｂ６は幾分上に
張り出していて図示のように０−０線と等しい底角θを
もつ２等辺三角形を形成している。

ここで上記平衡ビームにおける第１腕桿と第２腕桿を対
象にして、図のように第１腕桿に縦方向の力Ｆ１と横方
向の力Ｆ２とを与えて平衡状態にあるとすれば、下式が
成立する。

Ｆ２＝Ｆ、ｔａｎθ 同様に第４腕桿ｂ４に力Ｆ３とＦ４を与えたときはＦ３
＝Ｆ４ｔａｎθ となる。

上記の２式は常に成立するので、これら両式から次式が
導かれる。

Ｆ１Ｆ３−Ｆ２Ｆ４この式のＦ１＝１とするとＦ、−Ｆ２×Ｆ４（乗算）・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（１）Ｆ４＝Ｆ３÷Ｆ２（除り・・・・
・・・・曲・・曲（２）また、Ｆ４−Ｆ２とすると、次
式が成り立つ。

Ｆ３−（Ｆ２）２（２乗算）・・・・・・・・・・
・・・・・（３）Ｆ２＝７７′；″ （開平算）・
・・・（４）即ち、本発明は上記各式の原理を利用して
、空気圧信号相互間の乗除、開平および２乗の各演算を
行うようにしたものである。

第２図は本発明実施例の構成説明図である。

第２図において、１〜４は第１乃至第４ベロー、５は平
衡ビーム、６は外側に力を与える拡張バネである。

平衡ビーム５は前述したように腕枠５１〜５４が連結部
５５．５６．５７で連結され、連結部５６が僅かに上方
に張出していて内側の２つの腕枠５２と５３がくの字状
になって、前述と同じように傾斜角θを形成する。

そしてこの平衡ビーム５の両端はバネ６と第３ベロー３
に結合され、第１と第４の煕桿５１と５４の途中にベロ
ー１と２が固定されると共に連結部５６には第４ベロー
４の可動端が連結されている。

７と８は第１と第２のノズルフラッパー機構である。

ノズルフラッパー機構７と８のノズル７１と８１は前記
腕枠５１と５４で構成するフラッパー７２と８２に対向
する。

９はノズル８の背圧を増巾する空気圧増巾器である。

γ１とγ２は絞り、Ａ／Ｓは供給圧、Ｐ１〜Ｐ２は入力
圧、Ｐｏは出力圧である。

上述構成の装置において、第１腕桿５１にはバネ６によ
る縦方向の力と第１ベロー１による横方向の力が与えら
れる。

第１ベロー１に導入される空気圧Ｐ１が増加すると腕枠
５１が上に押され、第１ノズルフラッパー機構７のノズ
ル７１を塞ぐ。

ノズル７１が塞がれると背圧が高くなり、上昇した空気
圧が第４ベロー４に送られて傾斜角θが大きくなる。

また、空気圧Ｐ１が下がると、それにつれて傾斜角θも
小さくなる。

よって空気圧Ｐ１と傾斜角θとの間に、前記第１図の場
合と同様な次の；関係式が成立する。

Ｐ１＝Ｋｔａｎθ ただし、上式におけるＫはスケールファクタで、その値
はバネ６によって定まる。

また第２と第３ベロー２と３の空気圧Ｐ２またはＦ３が
増減すると腕枠５４が移動してノズル８１の背圧が変化
し、この背圧が増巾器９を介して第３または第２のベロ
ー３または２に供給される。

一方、第３腕桿の傾斜角θは前述の第４ベロー４によっ
て与えられている。

よってＰまたはＦ３を供給すると他方のＦ３またはＦ２
が下式を成立させるように変化する。

Ｐ２＝Ｐ３ｔａｎθ 上記の２式から、次のＰ１Ｐ３＝ＫＰ２という前記の原理と同一の式が成りたつ。

したがって空気圧増巾器９の出力端に生じるＰ。

所定の演算出力として取出すことができる。

なお、第３ベロー３に入力信号を供給する場合は、第２
図の破線に示すような接続が構成される。

また、Ｐｌ−Ｆ３を構成する場合は、２点鎖線に示す帰
還回路を設ければよい。

第３図は本発明実施例装置の上面図、第４図はその側面
図である。

第３図と第４図において、Ｂは基板である。

基板Ｂは上面に突出した保持部Ｂ１、第１平面部Ｂ２、
支持部Ｂ３および第２平面部Ｂ４とを備えた断面はぼＦ
字状に作られている。

１〜８は前述した第２図の場合と同じ素子で、同一記号
が用いられている。

そして第１ベロー１と第２ベロー２は第１平面部Ｂ２に
並んでとりつけられ、第４ベロー４は第２平面部Ｂ４の
中央部に配置されている。

また、第３ベロー３とバネ６は法持部Ｂ１の側面部に設
けられている。

基板Ｂ上に設けられた平衡ビーム５を第５図のイ〜ハに
示す。

このビーム５は並列に設けられた腕枠５１．５２および
５３．５４と、腕枠５２，５３を対辺で囲んで基辺に連
結してこの両腕枠を変位できるように支持したコ字形の
連結杵５８と、この連結杵５８を両腕枠５２，５３から
無関係に第４ベロー４に結合するためにビーム５の裏側
に４本のネジで固定された取付板５９とから構成されて
いる。

即ち、平衡ビーム５は４つの腕枠を従属的に連結してい
て原理的には共通しているが、第１、第２の腕枠と第３
、第４の腕枠を連結杵５８を介して折返えした、いわゆ
る“折返し形″に構成されている。

そして各腕枠の連結部５５．５６．５７（５６は腕枠５
２，５３と連結杵５８との連結部）は可撓性をもたせる
ために、スリ割で削り取って薄くした可撓部が形成され
ている。

６１〜６３はベロー１゜２．４の可動端を連結するため
の孔、６４．６５は連結杵５８の両開放端を前記支持部
Ｂ２に固定するための孔である。

また、６６は後で述べるスパン調バネ１６の係合する孔
、６７．６８はバネ６と第３ベロー３との連結用の孔、
６９は零調ネジの通る孔である。

第３，４図の１１はバネ６のバネ圧を変えて前出のスケ
ールファクタＫを調整する調整機構である。

１２と１３は結合板で、これらは共に前述したと同様の
可撓部を介して第１平面部Ｂ２の段部に固定され、一方
の結合板１２はバネ６と腕枠５１とを結合し、他方１３
はベロー２と第４腕桿５４とを直列的に連結する。

１４と１５は腕枠５１と５４の零調ネジ、１６は基板１
と連結杵５８との間に配置されたバネである。

バネ１６の上端部付近は連結杵５８に設けられた９字状
の孔６６の円孔内にあって端部が溝孔に挿し込まれて回
り止めされている。

１７はストッパーでこのストッパーにはバネ１６の下
端が引掛けられている。

１８はバネ１６の調整機構である。この機構１８は上か
ら回せるネジ１９と下から回すことのできるネジ２０が
設けられ、ネジ１９によってバネ１６の有効ターン数が
変えられ、下のネジ２０によってバネ１６が伸縮する。

そしてこレラのネジ１９と２０によってスパン調整と零
調整を行うことができる。

２１は連結部５８の変位範囲を規制するストッパーであ
る。

３１，３２（３２は明示されていない）は２つ並べられ
た絞り機構で、ネジを回して絞り機構を取出して清掃す
ることができる。

なお空気圧増巾器９は基板Ｂの裏側（第４図の下側）に
ガスケットを介してとりつけられる。

このほか空気回路の切換えも、この基板Ｂの裏面にとり
つけられる切換え回路板とガスケットにより実施できる
ように構成されている。

そして第３〜５図構成の装置は、第１図に示した原理を
利用していて第２図説明と同様に動作するので、その動
作説明は省略する。

以上説明した本発明によれば、次に述べるような効果が
ある。

（１）従来のこの種の演算器の力平衡機構に、ｓｉｎθ
或はｔａｎθを利用するものがある。

そしてｓｉｎθキθ或はｔａｎθキθの近似式を用いる
ため、基本的に誤差を生じるという問題点があった。

しかもこの原理上の誤差に更に構造上の許容誤差が加っ
て出力信号に大きな誤差を生じるという欠点があった。

これに対し、本発明は前記（１）〜（４）式から明らか
のようにｔａｎθは完全に消去されており式中θが含ま
れていないので原理的には誤差は全く生じない。

（２）力平衡作用を司る平衡ビームを連結杵を介して中
央部から折返えす”折返し形′”にしたので、原理的に
装置の大きさを１／２に作ることができ、全体構成を小
形に構成できる。

また、上記の゛′折返し形パによって支点間の距離は２
倍に拡大でき駆動トルク１／２で済み、ベローやバネ等
の材料費を安（することができ、る。

したがって、本発明によれば高精度で、小形にできる等
の利点を有する空気式演算器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明実施例
の構成説明図、第３図は本発明実施例装置の上面図、第
４図は第３図の側面図、第５図イ。口、ハは第３，４図装置に用いられる平衡ビームの説明
図である。Ｂまたは５・・・・・・平衡ビーム、１〜４・・・・・
・ベロー、６・・・・・・バネ、７．８・・・・・・ノ
ズルフラッパ機構、９・・・・・・空気圧増巾器。

Claims

【特許請求の範囲】１等長の第２および第３腕桿を含む第１乃至第４腕桿
からなり前記第２と第３腕桿の連結部が第１と第４腕桿
より張り出して２等辺３角形状を構成する平衡ビームを
備え、前記第１と第２の腕枠に加える縦方向および横方
向の力をＦｌとＦ４およびＦ２とＦ３とし前記第３と第
４の腕枠で作る底角をそれぞれθとしたときに下記の（
１）式と（２）式から導いた（３）式の原理を利用する
空気式演算器。Ｆ２＝Ｆ１ｔａｎθ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（１）Ｆ＝Ｆｔａｎθ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２）４ＦＦ＝ＦＦ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（３）１３２４２等長の第２および第３腕桿を含む第１乃至第４腕桿
とコ字形の連結桿とからなり前記第１および第２腕桿と
第３および第４腕桿とを並列に設けて第２腕桿と第３腕
綽を前記連結桿で囲んで基辺に連結してこの連結桿が第
１と第４腕桿より張出して傾斜角θを設けて配置された
折返し形の平衡ビームを具備した空気式演算器。３等長の第２および第３腕桿を含む第１乃至第４腕桿
とコ字形の連結桿とからなり前記第１および第２腕桿と
第３および第４腕桿とを並列に設けて第２腕桿と第３腕
桿を前記連結桿で囲んで基辺に連結してこの連結桿が第
１と第４腕桿より張り出して傾斜角θを設けて配置され
た折返し形の平衡ビームと、前記第１および第４腕桿の
外端部に連結され該各腕枠に縦方向の力を与えるバネお
よび第３ベローと、前記第１腕桿および第４腕桿の側面
部に連結され該各腕枠に横方向の力を与える第１および
第２ベローと、前記第１腕桿と第４腕桿の変化を検出し
て該変位に対応する空気圧信号を発生する第１と第２の
ノズルフラッパー機構と、前記連結桿に連結され第１ノ
ズルフラッパー機構から供給される空気圧信号によって
前記傾斜角θを変化させる第４ベローと、前記第２ノズ
ルフラッパー機構のノズル背圧を増巾してこの増巾した
空気圧信号を第１、第２または第３ベローに供給する空
気圧増巾器とを具備し、前記第１乃至第３ベローのうち
の２つのベローに演算すべき空気圧信号を導入して前記
空気圧増巾器の出力信号を所定の演算信号とする空気式
演算器。