JPS6053912B2 - pneumatic calculator - Google Patents

pneumatic calculator

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JPS6053912B2
JPS6053912B2 JP8844878A JP8844878A JPS6053912B2 JP S6053912 B2 JPS6053912 B2 JP S6053912B2 JP 8844878 A JP8844878 A JP 8844878A JP 8844878 A JP8844878 A JP 8844878A JP S6053912 B2 JPS6053912 B2 JP S6053912B2
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JP
Japan
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beams
force
sets
balanced
bellows
Prior art date
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Expired
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JP8844878A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5515563A (en
Inventor
良一 南雲
信之 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6053912B2 publication Critical patent/JPS6053912B2/en
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  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気圧を信号とする空気式演算器に係り、特に
、摺動部を有することなく乗除算を行うに最適な空気式
演算器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pneumatic arithmetic unit that uses air pressure as a signal, and more particularly to a pneumatic arithmetic unit that is optimal for performing multiplication and division without having any sliding parts.

従来より乗除算を行う空気式演算器を実現する方法とし
ては、次の2方法が考えられている。
Conventionally, the following two methods have been considered for realizing a pneumatic arithmetic unit that performs multiplication and division.

1)力平衡方式で、力の支点を摺動的に変える方法。1) A method of slidingly changing the fulcrum of force using a force balance method.

(2)力平衡方式と正接法則機構を組合せた無摺動の方
法。
(2) A non-sliding method that combines a force balance method and a tangent law mechanism.

前者においては、摺動部の摩擦及び摩耗による演算精度
の低下と短寿命の欠点がある。
The former has disadvantages of reduced calculation accuracy and short life due to friction and wear of the sliding parts.

後者においては、乗除算を同時に演算できないという欠
点がある。第1図に無摺動の乗算器の例を示す。入力P
1はベローズ1に、入力P2はベローズ2にそれぞれ導
かれている。ベローズ3には平衡ビーム4の変位を検出
するノズル5の背圧を増幅するパイロットバルブ6の出
力Poが導かれる。入力P2によりベローズ2はバネ7
に抗し、フォースビーム8を角度Θだけ変位させる。パ
イロットバルブ6には供給空気Psが供給され、ノズル
5にも絞り9を介して供給空気Psが供給されている。
このような構成における力点10のまわりの力の釣合い
を第2図に示す。F、及びF。はそれぞれP、及びPo
に比例した力のベクトルであり、FはF、とFoの合成
ベクトルである。力点10が変位しないためには、合成
ベクトルFの方向がフォースビーム8の方向と一致して
いればよい。すなわち、tanΘ=F0/F1=に−P
0/P、・・・(1)ここにに■定数また、ΘccP、
(2) であり、Θが小さい範囲で 従つて、(1)〜(3)式より次式を得る。
The latter has the disadvantage that multiplication and division cannot be performed simultaneously. FIG. 1 shows an example of a non-sliding multiplier. Input P
1 is guided to bellows 1, and input P2 is guided to bellows 2. An output Po of a pilot valve 6 that amplifies the back pressure of a nozzle 5 that detects the displacement of the balanced beam 4 is led to the bellows 3 . Bellows 2 is activated by spring 7 due to input P2.
, and displaces the force beam 8 by an angle Θ. The pilot valve 6 is supplied with supply air Ps, and the nozzle 5 is also supplied with the supply air Ps via the throttle 9.
The balance of forces around the force point 10 in such a configuration is shown in FIG. F, and F. are P and Po, respectively.
is a force vector proportional to , and F is a composite vector of F and Fo. In order for the point of force 10 to not be displaced, the direction of the resultant vector F only needs to match the direction of the force beam 8. That is, tanΘ=F0/F1=−P
0/P,...(1) Here is a ■constant, and ΘccP,
(2), and in a small range Θ, the following equation is obtained from equations (1) to (3).

ここにK″=定数よつて乗算演算が行われるものである
Here, a multiplication operation is performed with K''=constant.

同様な方法による除算器の原理を第3図に、その力のベ
クトルの釣合いを第4図にそれぞれ示す。
FIG. 3 shows the principle of a divider using a similar method, and FIG. 4 shows the balance of the force vectors.

除算器の構成は第1図に示した乗算器と同様であるが、
ノズル5の位置およびベローズ1と3への入出力を逆に
することにより実現できる。この場合には下記の演算と
なる。ここにK″″=定数 上記乗・除算器は乗算あるいは除算の単機能演算器であ
るため、流量測定の場合の圧力・温度補正などの乗除算
に対しては、乗算及び除算の2台の演算器を直列に連結
しなければならない。
The configuration of the divider is similar to the multiplier shown in Figure 1, but
This can be realized by reversing the position of the nozzle 5 and the input and output to the bellows 1 and 3. In this case, the calculation is as follows. Here, K″″=constant The above multiplier/divider is a single-function calculator for multiplication or division, so for multiplication and division such as pressure/temperature correction in the case of flow measurement, two units for multiplication and division are required. Arithmetic units must be connected in series.

これは、演算精度の低下とコストアップを引起すことに
なる。本発明の目的は、無摺動方式で、乗除算同時演算
できる空気式演算器を提供するにある。
This causes a decrease in calculation accuracy and an increase in cost. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pneumatic calculator that can perform multiplication and division operations simultaneously in a non-sliding manner.

本発明は、力平衡一正接法則機構2組の正接法則機構部
分を連動させることにより、乗除算同時演算を可能にし
たものである。
The present invention enables simultaneous multiplication and division operations by interlocking the tangent law mechanism parts of two sets of force balance and tangent law mechanisms.

第5図は本発明の実施例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.

固定されたベローズ11及び12には夫々平衡ビーム1
3,14が接続されている。これら所定長の平衡ビーム
13,14の先端には力点15,16が設けられ、さら
にフォースビーム17,18の各々が連結されている。
各フォースビーム17,18の所定長の部位間は連結桿
19で連結される。また、連結桿19の延長点にベロー
ズ20が接続されており、フォースビーム17の先端と
ベローズ20の固定部との間にばね21が掛けられ、ベ
ローズ20方向にフォースビーム17を引.張つている
。また、平衡ビーム13,14の各々に連結してベロー
ズ22,23が設けられ、ベローズ22に入力P1が導
入され、ベローズ23に入力P3が導入されている。一
方、ベローズ22,23と逆の方向で且つ力点15,1
6に近い部位に・ノズル24,25が設けられた各々絞
り26,27を介して供給空気P,が供給されている。
さらに、供給空気Psはパイロットバルブ28を介して
ベローズ11に導入され、この変化は出力P。として用
いられる。また、ベローズ11にはノズル24の背圧を
パイロットバルブ28で増幅した後の出力P。が導かれ
ている。平衡ビーム13,14の各変位はノズル24,
25の各々により検出される。平衡ビーム13,14の
背圧はベローズ20に導かれ、ばね21に抗し、フォー
スビーム17及び18を同一角度θだけ傾斜させる。力
点15の回りの力の釣合いは前述の(1)式と同様に、
ここにA=定数 また、力点16の回りの力の釣合いは同様に、ここにA
″=定数となり、(6)及び(7)式より ここにB=定数 の関係が得られ、よつて、乗除算同時演算が可能となる
Fixed bellows 11 and 12 each have a balanced beam 1
3 and 14 are connected. Force points 15 and 16 are provided at the tips of these balanced beams 13 and 14 having a predetermined length, and force beams 17 and 18 are connected to each other.
A connecting rod 19 connects portions of each force beam 17 and 18 with a predetermined length. Further, a bellows 20 is connected to the extension point of the connecting rod 19, and a spring 21 is applied between the tip of the force beam 17 and the fixed part of the bellows 20, and the force beam 17 is pulled in the direction of the bellows 20. It's tense. Further, bellows 22 and 23 are provided connected to each of the balanced beams 13 and 14, and an input P1 is introduced into the bellows 22, and an input P3 is introduced into the bellows 23. On the other hand, in the opposite direction to the bellows 22, 23 and at the force points 15, 1
Supply air P is supplied through throttles 26 and 27, which are provided with nozzles 24 and 25, respectively, at locations close to 6.
Furthermore, the supply air Ps is introduced into the bellows 11 via the pilot valve 28, and this change results in an output P. used as. Further, the bellows 11 receives an output P after amplifying the back pressure of the nozzle 24 with the pilot valve 28 . is being guided. Each displacement of the balanced beams 13, 14 is determined by the nozzle 24,
25. The back pressure in the balance beams 13, 14 is directed into the bellows 20 and resists the spring 21, causing the force beams 17 and 18 to tilt by the same angle θ. The balance of forces around the force point 15 is similar to the above equation (1),
where A=constant Also, the balance of forces around the force point 16 is similarly expressed as here A
''=constant, and from equations (6) and (7), the relationship B=constant is obtained here, and therefore simultaneous multiplication and division operations are possible.

上記実施例においては、ノズル25の背圧をベローズ2
0に導いたが、平衡ビーム13及び14の変位の検出方
向を適当に選ぶことにより、これを、ベローズ22と2
3あるいはベローズ12と11へ、それぞれ並列に導く
ことによつても同様な演算が可能である。
In the above embodiment, the back pressure of the nozzle 25 is controlled by the bellows 2.
However, by appropriately selecting the detection direction of the displacement of the balanced beams 13 and 14, this can be changed to the bellows 22 and 2.
3 or bellows 12 and 11 in parallel, similar calculations are possible.

ノズル25の背圧が導かれない他の4ケのベローズには
、異なる三つの入力とフィードバックとしての出力が導
入されることになる。第6図は本発明の他の実施例を示
す概略図てある。
Three different inputs and an output as feedback will be introduced to the other four bellows to which the back pressure of the nozzle 25 is not introduced. FIG. 6 is a schematic diagram showing another embodiment of the invention.

第6図の実施例が第5図の実施例と異なる点は、ベロー
ズ22及び11により発生する力、あるいはベローズ2
3及び12により発生する力が平衡ビーム30,31に
夫々側面から作用するよう構成したことにある。
The embodiment of FIG. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 in that the force generated by the bellows 22 and 11 or
The structure is such that the forces generated by 3 and 12 act on the balance beams 30 and 31 from the sides, respectively.

すなわち、平衡ビーム30,31の一端を固定面に接し
、これらに所定の間隔で且つ90度の角度差を持つて連
結されている。また、ノズル24,25の夫々は平衡ビ
ーム30,31の他端部に設置されている。さらに、力
点15,16の各々はベローズ11,12と平衡ビーム
30,31との連結点に設けられ、これら力点にフォー
スビーム32,33が連結されている。フォースビーム
32,33の他端は連結桿34で連結され、フォースビ
ーム32,33は同一角度で振れる。以上のように配置
上の違いはあるが、その動作原理は第5図の場合と同様
に(8)式の関係が成立する。第7図は本発明の第3の
実施例を示す概略図である。
That is, one ends of the balance beams 30 and 31 are in contact with a fixed surface, and are connected to these at a predetermined interval and with an angular difference of 90 degrees. Further, the nozzles 24 and 25 are installed at the other ends of the balanced beams 30 and 31, respectively. Further, each of the force points 15, 16 is provided at a connection point between the bellows 11, 12 and the balance beams 30, 31, and force beams 32, 33 are connected to these force points. The other ends of the force beams 32, 33 are connected by a connecting rod 34, and the force beams 32, 33 swing at the same angle. Although there is a difference in arrangement as described above, the principle of operation is the same as in the case of FIG. 5, and the relationship of equation (8) holds. FIG. 7 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention.

第7図に示す実施例は、第5図のベローズ11及びベロ
ーズ12の各々に該当するベローズ35,36を設け、
これらにより発生する力が各々第5図に示すフォースビ
ーム17,18に該当する37,38と平行になるよう
に構成したものである。
In the embodiment shown in FIG. 7, bellows 35 and 36 corresponding to the bellows 11 and 12 in FIG. 5 are provided,
The structure is such that the forces generated by these are parallel to force beams 37 and 38 corresponding to force beams 17 and 18 shown in FIG. 5, respectively.

ベローズ35,36はダブルベローズのものが用いられ
、フォースビーム37,38の先端に取付けられており
、更に別のフォースビーム39と40がベローズ端に取
付けられている。フォースビーム39,40は連結桿4
1で連結され、この連結桿41はベローズ20に連結さ
れている。平衡ビーム13,14の一端は力点15,1
6に連結され、他端は固定面に接している。また、第5
図の楊合と同様に、ベローズ22,23及びノズル24
,25が設けられている。本実施例においても力点にお
ける力の釣合いは第5図の場合と同一であり、(8)式
の関係が成立する。以上、実施例として三例を示したが
原理的には、第1図と第3図に示したベローズ2の入力
P2を連結してP,を供給すると共に、第1図のノズル
5を反対側に設置し、さらに、第1図のベローズ1の入
力P1の代りに入力P2を導入し、同ベローズ3の出力
POの代りに入力P3を導入すれば、ベローズ数が増加
するだけで機能的には第5図の実施例と同じものが得ら
れる。更に、第5図の実施例において、ベローズ11,
12,22,23の各々はダイアフラム等他の空気圧−
力変換要素で置きかえ、ベローズ20を多重ダイアフラ
ムなど、他の空気圧一変位要素で置換えても本発明の効
果は変らない。
The bellows 35, 36 are double bellows, and are attached to the tips of force beams 37, 38, and further force beams 39 and 40 are attached to the ends of the bellows. Force beams 39 and 40 are connecting rods 4
1, and this connecting rod 41 is connected to the bellows 20. One end of the balance beams 13, 14 is a force point 15, 1
6, and the other end is in contact with the fixed surface. Also, the fifth
Bellows 22, 23 and nozzle 24 as shown in the figure.
, 25 are provided. In this embodiment as well, the balance of forces at the point of effort is the same as in the case of FIG. 5, and the relationship of equation (8) holds true. Above, three examples have been shown as examples, but in principle, the input P2 of the bellows 2 shown in FIGS. 1 and 3 is connected to supply P, and the nozzle 5 of FIG. If the input P2 is introduced in place of the input P1 of the bellows 1 in Fig. 1, and the input P3 is introduced in place of the output PO of the bellows 3 in Fig. 1, the number of bellows will increase, but the functionality will be improved. The same result as in the embodiment shown in FIG. 5 is obtained. Furthermore, in the embodiment of FIG. 5, the bellows 11,
Each of 12, 22, and 23 is connected to other air pressure such as a diaphragm.
The effect of the present invention remains the same even if the bellows 20 is replaced by a force transducing element and other pneumatic displacement elements, such as multiple diaphragms.

以上より明らかなように本発明によれば、無摺動方式に
よる乗除算同時演算が可能である。
As is clear from the above, according to the present invention, simultaneous multiplication and division operations can be performed using a non-sliding method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の乗算器の概略図、第2図は第1図の乗算
器の力の釣合い説明図、第3図は従来の除算器の概略図
、第4図は第3図の除算器の力の釣合い説明図、第5図
は本発明の第1の実施例の概略図、第6図は本発明の第
2の実施例の概略図、第7図は本発明の第3の実施例の
概略図であ“る。 11,12,20,22,23,37,38・・・ベロ
ーズ、13,14,30,31・・・平衡ビーム、15
,16・・・力点、17,18,32,33,37,3
8,39,40・・・フォースビーム、19,34,4
1・・・連結桿、24,25・・・ノズル、28・・・
パイロットバルブ。
Figure 1 is a schematic diagram of a conventional multiplier, Figure 2 is an explanatory diagram of the force balance of the multiplier in Figure 1, Figure 3 is a schematic diagram of a conventional divider, and Figure 4 is the division diagram in Figure 3. 5 is a schematic diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram of the third embodiment of the present invention. 11, 12, 20, 22, 23, 37, 38... bellows, 13, 14, 30, 31... balanced beam, 15
, 16... emphasis, 17, 18, 32, 33, 37, 3
8, 39, 40... force beam, 19, 34, 4
1... Connecting rod, 24, 25... Nozzle, 28...
pilot valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 互いに異なる向きの力を受ける2組の平衡ビームと
、該各平衡ビームの一端に連結された2組のフォースビ
ームと、該フォースビームの上記平衡ビームに対する傾
斜角を等しく変位させる変位手段と、上記各平衡ビーム
の変位を検出する2組の検出手段とを備えて、該検出手
段のうち一方の検出々力を上記変位手段に加え他方の検
出々力を演算出力として取り出すと共に乗除算演算入力
、演算出力に対応する力を夫々上記2組の平衡ビームに
加えることを特徴とする空気式演算器。 2 2つの空気圧一力変換要素に互いに異なる向きの力
を受ける2組の平衡ビームと、該各平衡ビームの一端に
連結された2組のフォースビームと、該各フォースビー
ムを互いに連結する連結桿と、該連結桿を介して上記各
平衡ビームに対する上記各フォースビームの傾斜角度を
変える空気圧−変位変換要素と、上記各平衡ビームの変
位を検出する2組の検出手段とを備えて、該検出手段の
うち一方の検出々力を上記空気圧−変位変換要素に加え
他方の検出々力を演算出力として取り出すと共に乗除算
演算入力、演算出力に対応する力を夫々上記2組の平衡
ビームに加えることを特徴とする空気式演算器。
[Claims] 1. Two sets of balanced beams that receive forces in different directions, two sets of force beams connected to one end of each balanced beam, and the force beams have equal inclination angles with respect to the balanced beams. It is equipped with a displacement means for displacing the beams, and two sets of detection means for detecting the displacement of each of the balanced beams, the detection force of one of the detection means is applied to the displacement means, and the detection force of the other is used as a calculation output. A pneumatic computing device characterized in that, at the same time as taking out the output, forces corresponding to the multiplication/division operation input and the operation output are applied to the two sets of balanced beams, respectively. 2. Two sets of balance beams that receive forces in different directions from two pneumatic force conversion elements, two sets of force beams connected to one end of each of the balance beams, and a connecting rod that connects the force beams to each other. , an air pressure-displacement conversion element that changes the inclination angle of each of the force beams with respect to each of the balance beams via the connecting rod, and two sets of detection means for detecting the displacement of each of the balance beams, the detection means Adding the detected force of one of the means to the air pressure-displacement conversion element and taking out the detected force of the other as a calculation output, and applying forces corresponding to the multiplication/division calculation input and calculation output to the two sets of balanced beams, respectively. A pneumatic calculator featuring:
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