JPS6112121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は入力を圧力に変換する圧力設定機構に
関するものである。更に詳述すれば、入力された
力をベローを使用して圧力として出力する圧力設
定機構に関するものである。

（従来の技術） 第１図は、従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図であ
る。

図において、１はＬ字形のベース、２はベース
１に一端が固定されたベロー、３はＬ字形の可動
板である。可動板３はその屈曲部３１がベース１
に十字ばね４により回転自由に支持されている。
而して、可動板３の途中にベロー２の自由端が係
止されている。５はベース１に固定され、可動板
３の一端に対向して配置され、可動板３の一部と
ノズル−フラツパ機構を構成するノズルである。
６は可動板３の他端にその一端が接続され、入力
変位Ｄ_ioに対応して可動板３に力Ｆ_ioを加えるス
プリングである。７は空気源の供給管８に設けら
れた絞りである。供給管８はノズル５に接続され
ている。而して、供給管８より分岐された分岐管
８１より出力が取り出されると共に、その一部は
ベロー２に導入されるように構成されている。

このようなものにおいては、入力変位Ｄ_ioがス
プリング６を介して入力されると、可動板３が支
点４を中心に変位し、ノズル５の背圧が変化す
る。この背圧はベロー２に加えられ、入力トルク
と平衡を保つ。而して、この平衡時のノズル背圧
が空気出力Ｐ_putとして得られる。

（発明が解決しようとする問題点） このようなものにおいては、ベロー２の自由端
２１は360度の方向に曲り得るので、自由端２１
の運動方向を所要方向に規制する必要がある。こ
のため、たとえば、図示の如き長さｌの線状の支
点が必要となる。また、可動片３に対して支点４
をベース１に設ける必要があり、構造が複雑化
し、大型化する。したがつて、安価、小形にでき
ない。

本発明はこ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、安価で、
小型化のはかれる特性の良好な圧力設定機構を提
供するにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本願は、ベローと
該ベローの両端部を該ベローの中心軸より偏心し
た位置で連結する連結板とを具えるベローユニツ
トと、該ベローユニツトの自由端にその長手方向
の中間で直接取付けられたビームと、該ビームの
一端に入力に対応した力を加える入力変換部と、
前記ビームの他端側とノズルフラツパ機構を構成
するノズルと、該ノズルの背圧を装置の出力とし
て取り出すと共に該背圧の一部を前記ベローユニ
ツトに加えるようにされてなる圧力設定機構を構
成したものである。

（作用） 以上の構成において、入力変換部に入力を加え
ると、入力変換部によりビームの一端に入力に対
応した力が加えられる。ビームの一端はベローの
連結板を中心にして変位する。ビームの他端はビ
ームの一端に変位につれて変位するので、ノズル
の背圧は変化する。この背圧はベローに加わり、
入力に基づく入力トルクと平衡を保つまでベロー
は変位する。この平衡時のノズル背圧が、空気出
力として出力される。

以下、実施例について説明する。

（実施例） 第２図は本発明の一実施例の構成説明図であ
る。

図において、１はベロー、２，３はベロー１の
両端にそれぞれ固定された、ほぼ円板状のベロー
エンドである。４は板状の弾性材よりなる連結板
で、ベロー１の中心軸よりわずか（本実施例では
ｅだけ）偏心して、一端はベローエンド２に、他
端はベローエンド３に固定されている。５はベー
スで、ベローエンド３が固定されている。６はそ
の途中がベロー１の自由端１１に固定されたビー
ムである。７はビーム６に一端が固定されたスプ
リングである。而して、スプリング７の他端には
入力変位Ｄ_ioが加えられる。８はベース５に固定
され、ビーム６の一端側に対向して配置され、ビ
ーム６の一部とノズルフラツパ機構を構成するノ
ズルである。ノズル８は、この場合は、２重管ノ
ズルが使用されている。２重管ノズル８は図示の
如く、外管８１と、外管８１よりわずか内側に、
この場合は、ｄ寸法さげられた内管８２よりな
る。而して、内管８２は空気供給源（図示せず）
に接続され、外管８１はベロー１に接続されてい
る。一方、外管８１より分岐された分岐管８３よ
り出力が取り出されるように構成されている。

以上の構成において、その動作を説明する。

入力変位Ｄ_ioがスプリング７を介して入力され
ると、ビーム６は連結板４を中心にして変位し、
ノズル８の背圧が変化する。この背圧はベロー１
に加わり、入力Ｄ_ioにより入力トルクと平衡を保
つ、この平衡時のノズル背圧が分岐管８３より空
気出力Ｐ_putとして得られる。

この場合、ベロー１内に連結板４を設けるよう
にしたので、ベロー１の外部に従来例の如く線状
の支点を設ける必要がなく、小型化できる。ま
た、従来例における十字ばねの機能を連結板４が
果すので、十字ばねが必要なくなり構造が簡単に
なる、即ち、十字ばねの構造は、２枚を１組とし
て２組、計４枚の薄い板ばねをそれぞれ十字に組
み合わせて、ねじ止め、あるいは、点溶接しなけ
ればならない。この場合は、１枚の薄い板ばねか
らなる連結板を点溶接によつて固定しているの
で、構造が簡単である。と同時に安価にできる。
また、十字ばねを支持するためのベース構造も必
要なくなり、ベース５を小型化することができ
る。而も、支点はベロー１の直径より内側に配置
することができるのでレバー比を容易に大きくす
ることができる。

また、ベロー１の自由端をビーム６に直接取付
け、入力変位による力と直接対抗するようにした
ので、ベローユニツトの変位は、実質的に零とみ
なしてよく、出力圧力は直線性特性の良好なもの
が得られる。即ち、ベロー１は圧力を力に変換す
る受圧素子であるが、その有効面積はベローの先
端（自由端）が変化しないときに一定である。先
端が変位すると有効面積が変化する。有効面積が
変化すると入力と平衡するのに要する空気圧は入
力と比例的でなくなり、リニアリテイが悪くな
る。

入力変位Ｄ_ioに対する出力空気圧Ｐ_putの関係
は、理想的には一次にしたい。ここで、リニアリ
テイ特性とは完全な一次式で表わされる特性曲線
のずれの大きさをいう。

なお、ノズル８として、実施例の如く２重管ノ
ズルを使用すると、出力Ｐ_putとして負圧まで得
ることができるので、たとえば、圧力発生器に用
いて好適なものが得られる。

第３図は第２図のブロツク線図である。

図においてksはスプリング７のばね定数、l₁は
連結板４からスプリング７の作用点までの距離、
Ｋは総ばね定数、lnは連結板４からノズル８まで
の距離、Gnはノズル・フラツパ機構のゲイン、
Ａ_Bはベロー１の有効面積、ｅは連結板４の偏心
量を表わす。

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、ノズル８の背圧を空気増
幅器１０を通して増幅するようにしたもので、パ
ワーの大きなものが得られる。したがつて、パワ
ーを必要とする、たとえば、プロセス制御用の手
動操作器等に用いて好適である。

なお、第２図の実施例においては、２重管ノズ
ル８を用いたものについて説明したが、第４図に
示す如く、一重管ノズル８を使用してもよいこと
は勿論である。

また、前述の実施例においては、スプリング７
に入力変位Ｄ_ioを加えて、この変位に対応する力
Ｆ_ioをビーム６の一端に加えるようにしたが、こ
れに限ることはなく、たとえば、スプリング７の
替わりにベローを設けて、入力圧力によりビーム
６に力Ｆ_ioを加えるようにしても良い、要する
に、入力に対応して、ビーム６の端部に入力Ｆ_io
を加えるものであればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、簡単な
構成により、安価で、小型化のはかれ特性の良好
な圧力設定機構を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図、第
２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図は
第２図のブロツク線図、第４図は本発明の他の実
施例の構成説明図であ。 １……ベロー、２，３……ベローエンド、４…
…連結板、６……ビーム、７……スプリング、８
……ノズル、８１……外管、８２……内管、８３
……分岐管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベローと該ベローの両端部を該ベローの中心
   軸より偏心した位置で連結する連結板とを具える
   ベローユニツトと、該ベローユニツトの自由端に
   その長手方向の中間で直接取付けられたビーム
   と、該ビームの一端に入力に対応した力を加える
   入力変換部と、前記ビームの他端側とノズルフラ
   ツパ機構を構成するノズルと、該ノズルの背圧を
   装置の出力として取り出すと共に該背圧の一部を
   前記ベローユニツトに加えるようにされてなる圧
   力設定機構。