JPS588446B2 - 電流↓−空気圧変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気信号を電気信号に変換する変換器に関する
ものである。

更に詳述すれば、入力電流信号を出力空気圧信号に変換
する電流一空気圧変換器に関するものである。

従来、この種の計器として、入力電流をフォースコイル
を用いて力に変換し、この力と、出力空気圧が帰還され
るフイドバツクベローに発生する力とを、剛体ビームを
介してバランスさせ、出力空気圧信号を得るものが一般
に用いられている。

このような計器において、小型化をはかろうとすると以
下の問題点がある。

（１）フォースコイルにおいて、小型化により出力が小
さくなると、フォースコイル自体の自重の影響が大きく
現われ、姿勢誤差等が大きくなり、かつ、振動に弱くな
る。

したがって、フォースコイルの小型化には限度がある。

（２）ベローが小型化されると、直径が小さくなりばね
定数が大きなベローとなる。

山数を増せば、はね定数は小さくなるが、バックリング
を起しやすくなり安定なベローにならない。

また、壁厚を薄くしても、ばね定数は小さくなるが、耐
圧の点で制約がある。

したがって、比較的小さな入力、たとえば、４〜２０ｍ
Ａ：に対し、０．２〜１．０ｋｇ／ｃｍ２のスパンの出
力空気圧を得ようとすれば、フォースコイルの出力は小
さいので、大きなレバー比を実現しなければならない。

このために、従来の装置においてはレバー比を２段に分
割したり、ベクトルレバーを用いたりする手段が用いら
れたが、構造的に複雑となり高価なりのとなる。

本発明は上記の問題点を解決したものである。

本発明の目的は、簡単な構成により、小型で安価、かつ
高精度の電流−空気圧変換機構を提供するにある。

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図は第１
図の要部の具体例、第３図は第１図のブロック線図であ
る。

図において、１はフォースモークで、この場合は入力４
〜２０ｍＡＤＣの電流人力■ｉｎを力に変換するムーピ
ングコイルが使用されている。

１１はフォースモーク１に設けられたスパン調整用のね
じである。

２はフィードバックベローで、２１はベローエンド２２
．２３を連結する板状のフレクシャで、べ口−２の中心
軸よりわずかｌ１偏心している。

第２図に具体的構造の一例を示す３は剛体のビームで、
一端にはフォースモーク１が連結され、途中には、フィ
ートパツクベ口−２の自由端が連結されている。

４はノズルで、ビーム３の他端側の一部とノズルフラッ
パ機構を構成している。

５は空気圧増幅器で、ノズル４の背圧を増幅するもので
、その出力はフィードバックベロー２に供給されると共
に、出力Ｐｏｕｔとして取り出される。

６は零調製用スプリングで、ビーム３と筐体等との間に
設けられている。

７はビーム３に取付けられたバランスウェイトである。

Ｋ１，Ｋ２，ＩＫ３はフォースモータ１、ノズルラッパ
機構３，４および空気圧増幅器５のそれぞれの伝達函数
、ＡＢ，Ａｎはフィードバックベローおよびノズル４の
有効面積、ｌ１．ｌ２，ｌｎ，ｌｚはそれぞれ、フレク
シャ２１からフィードバックベロー２、フォースモーク
１、ノズル３および零調整用スプリング６の中心までの
距離を表わす。

以上構成において、その動作を説明する。

今、たとえば、フォースモーク１に入力電流■１ｏが流
れて、上向きの力Ｆｉを生じたとすると、フレクシャ２
１を支点としてビーム３は反時計方向に回動する。

ビーム３の回動により、ビーム３とノズル４のギャップ
が小さくなり、ノズル４の背圧が上昇する。

この背圧の変化は空気圧増幅器５により増幅されて、出
力空気圧Ｐｏｕｔとして出力されると共に、フィードバ
ックベロー２に加えられる。

加えられた出力空気圧Ｐｏｕｔにより、フィードバック
ベロー２はフレクシャ２１に対し、時計方向のモーメン
トを生じ、力Ｆｉによるモーメントとバランスする。

この場合、フレクシャ２１を内蔵したべロー２を用いた
ので、支点をベロー２内の中心軸近く、極めて接近して
配置できるので、大きなレバー比を得ることができる。

したがって、レバー比を２段に分割した機構あるいはベ
クトルレバー等の複雑な機構を用いる必要はなく、きわ
めて簡単な構成でよく、小型、安価で、しかも精度のよ
いものが得られる。

本願出願者の実験によれば１対３０のレバー比を構成し
、±０．１％の精度のものが得られた。

第４図は本発明の他の実施例の構成説明図である。

本実施例においては、図に示すごとく、べ口−エンド２
２とフレクシャ２１を一体構成とし、凹部２４を設けて
可撓性をもたせたものである。

この結果、一体構成でない場合に、フレクシャ２１の両
端をベローエンド２２，２３に、たとえば溶接等により
固定する場合に、フレクシャ２１の取付部に応力の不均
一が生じ、ヒステリシス誤差、温度誤差、非直線性誤差
等が生ずるのを防ぐことができる。

上述の誤差は、特に小型化をはかり、器内の伝達信号が
小さくなると、大きな悪影響を及ぼす。

また、本実施例においては、２重管ノズル４′を使用し
て、ループゲインを上げるようにした。

一般に使用されている、通常のノズルのものにおいては
、ノズル噴射力のために第３図に点線で示すごとく負帰
還がかかり、大きなループゲインが得難い。

本実施例においては、外管４１′より、内管４２′をわ
ずか内側にｄ寸法さげた２重管ノスル４′を用い上述の
問題点を解決するようにしたものである。

なお、前述の実施例においては、フレクシャ２１はベロ
ー２の内部に設けられていると説明したが、構造はやや
複雑になるが、ベロー２の外部からベローエンド２２，
２３を、たとえばコの字状に支持したものでよいことは
勿論である。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によ
り、小型で安価な、高精度の電流一空気圧変換機構を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図な本発明の一実施例の構成説明図、第２図は第１
図の要部の具体的構成例、第３図は第１図のブロック線
図、第４図は本発明の他の実施例の構成説明図である。 １……フォースモーク、２……フィードバックベロー、
２１……フレクシャ、２２，２３……べ口−エンド、３
……剛体のビーム、４……ノズル、５……空気圧増幅器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 剛体ビームと、該剛体ビームの一端に入力電流に対
   応した力を加える電流変換部と、前記剛体ビームの途中
   にその自由端が係止されるベローと該ベローの両端部を
   ベローの中心軸より偏心した位置で連結する板状のフレ
   クシャとからなるワイードパツクベローと、前記剛体ビ
   ームの他端側の一部とノズルフラッパ機構を構成するノ
   ズルと、該ノズルの背圧を増幅し前記フィードバックベ
   ローに供給すると共に出力空気圧信号として出力する空
   気圧増幅部とを具備してなる電流一空気圧変換器。