JPS6275103A - 電空ポジシヨナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は電空ポジショナの改良に関する。

〈従来技術〉 第４図の構成図により従来技術の一例を説明する。

１．１′は、調節計等の操作手段よりの電流出力１ｏを
入力信号として受ける入力端子、２はトルクモータで、
コイル２０１に入力電流ｔｏがＬｊえられる。３はトル
クモータで駆動されるレバーで、バネ４．５により基準
位置に規制されており、入力電流により一方の端部３０
１がフラッパーとして矢印六方向に駆動される。このフ
ラッパーにはノズル６が対向配置されており、その背圧
Ｐｂが増加する。

７は供給空気源ＰＳに対する絞りで、ノズルより噴出す
る空気を供給する。８はノズル背圧Ｐｂを増幅するパイ
ロットリレーで、その空気圧出力Ｐａはダイヤフラムバ
ルブ９の空気苗９０１に導かれてバネ９０２に抗してバ
ルブステム９０３を矢印Ｂ方向に駆動する。

このバルブステムの変位はクランプ９０４、クランプビ
ン９０５を介してレバー１０に伝えられ、このレバーに
よってシャフト１１が矢印Ｃ方向に回転駆動される。こ
のシャフトにはレバー１２が連動し、このレバーの回転
連動は、レンジアジャスタ機構１３を介してレバー１４
を矢印り方向に駆動する。

このレバー１４と板バネ３の他端部３０２はバネ１５で
連結されており、レバー１４のＤ方向の変位により、バ
ネ１５は矢印Ｅ方向の変位を受１ノ、その力により、入
力電流［ｏによるレバー３のへ方向への変位を引戻す様
に作用して系が平衡する。

この様な力平衡系によりバルブステム９０３の変位は入
力電流１ｏに対応して制御される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この様な力平衡計による電空ポジショナでは、入力電流
を力に変換する高精度のトルクモータが必要であり、更
にバルブステムの変位を力によるフィードバック信号に
変換する機構が必要となり、いずれも機械的な構成要素
で比較的大型になりやすく、連結機構も機械的なため（
Ｍ成が複雑でコストも高（なる欠点がある。

更に、バルブの開度信号を外部のｖ制御装置に伝送した
い場合には、開度発信装置を別に付加しなくてはならず
、装置が更に大型となるとともにコストがアップづる。

本発明はこの様な問題点を解決し、小型安価で安定性の
すぐれた電空ポジショナの提供を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の構成上の特徴は、空気圧で駆動されるバルブの
ステム位置を入力電流に対応させて制御するための電空
ポジショナにおいて、上記電流を電圧信号又はディジタ
ル信号に変換する入力処理手段と、この処理手段の出力
とフィードバック信号との差に基づいて上記バルブを駆
動するパイロットリレーのフラッパーを制御するアクチ
ュエータ手段と、上記パイロットリレーの弁に連動する
ステム変位を電気信号に変換して上記アクチュエータの
入力側にフィードバックする変位−電気信号変換手段と
、上記バルブのステム変位を入力して電圧信号又はディ
ジタル信号の形態で上記フィードバック信号を得る変位
−電気信号変換手段と、上記フィードバック信号又はこ
れに関連する信号を４−記バルブの開度信号として外部
に発信する伝送手段とを具備せしめた点にある。

く作用〉 本発明によれば、入力電流は入力処理手段によって電圧
信号又はディジタル信号に変換され、電圧信り又はディ
ジタル信号で与えられるフィードバック信号との差に基
づいてパイロットリレーが制御され、その出力でバルブ
が駆動される。バルブステムの変位は変位−電気信号変
換手段により電圧又はディジタル信号のフィードバック
信号に変換されて入力処理手段の出力と平衡すると共に
、パイロットリレーの弁に連動するステムの変位が電気
１８号に変換されてアクチュエータの入力側にフィード
バックされ、アクチュエータ駆動信号と平衡する。

そして、フィードバック信号又はこれに関連する信号が
伝送手段を介してバルブのＩＭ度倍信号して外部に発信
される。

〈実施例〉 第１図〜第３図により本発明の詳細な説明する。第１図
は入力１に流を電圧信号に変換する実施例を示し、第４
図と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略
する。

１６は入力処理手段であり、入力電流１ｏを電圧信号Ｖ
Ｌに変換する。１７は差動増幅器で、電圧信＠ｖｌとフ
ィードバック信号Ｖｆの差を増幅する。この増幅器の出
力とパイロットリレーのステム変位に関連したフィード
バック信号Ｖｐの差電圧Ｖｃにより、フラッパ３を変位
させる圧電アクチュエータ１８をＷＡ動する。ノズル６
よりパイロットリレーを介してバルブ９までの構成は従
来構成と同様である。

バルブステム９０３の変位は変位−電気信号変操ｉｆ！
３１９によりフィードバック信号Ｖｒに変換される。こ
の変換器は、振動式力センサ手段で構成されており、一
方の端部を固定された片持梁１９１のエツチングされた
振動部１９２に一対の圧電素子１９３．１９４を配置さ
せ、増幅器１９７と２個の圧電素子が閉ループを構成す
るうにして振動部１９２の固有周波数の自己発振を発生
させることができ、振動板の他端にバネ１９５を介して
バルブステム９０３の変位を力に変換して入力すること
により、バルブステムの変位に関連した周波数の振動出
力をｌｒＩることができる。信号処理回路１９５は発振
周波数を電圧信号Ｖｒに変換する機能を有する。

変位−電気信号変換器２０は、１９とまったく同一構成
の変換器であり、パイロットリレー８の弁に連動するス
テム８０１の変位にｒＩＡ連した電圧信号Ｖｐを発生さ
せ、差動増幅器の出力Ｖｏに負帰還する機能を有する。

このフィードバックループは系の安定性向上のためのも
ので、バルブの容量、構成要素の定数等より発生する不
安定要因を除く事が可能である。

この変位−電気信号変換器２０は、１９に比較して精度
の低いもので実現が可能である。

増幅器及び変位−電気信号変換器ηの駆動電源は、入力
処理手段のツェナーダイＡ−ド１６０１より得られる定
電圧Ｅｂを利用する事が可能であり、特別な電源を必要
としない。

２１は伝送手段で、フィードバック化ｆ；、；　Ｖ　、
を受けて、伝送出力端子２２．２２＝に■【のスパンに
対応した４〜２０ｍＡの電流出力Ｉｖを発信する。この
出力端子には２線式の伝送線２３，２３′が接続され、
外部の受信手段２４を介して電源２５が接続されている
。

第２図は、バルブ開度の伝送系統を独立させた実施例で
、１９と同一構成の変位−電気信号変換器２６を１９と
並列に設け、２６の出力Ｖｒ　′を伝送手段２１に入力
したちのである。この様な構成によれば、ポジショナの
制御ループ又はバルブ開度の伝送ループのいずれかが故
障した時に一方が残るの、でシステムの信頼性が向上す
る利点がある。

変位−電気信号変換器１９，２０．２６を実現する手段
は種々の変形が可能であり、磁歪ポテンショメータ、変
位磁気抵抗変換器、光又は容量変化を利用した変位変換
手段等が利用できる。

フラッパー３を駆動するアクチュエータ手段は）実施例
のごとき圧電素子のほかに、可動コイルや可動鉄片手段
で駆動する構成としても良い。

第３図は、ディジタル信号で平衡する系の実施例を示す
。電圧信号Ｖｉはアナログ・ディジタル。

変換器２７でディジタル信号Ｄ工に変換されてマイクロ
コンピュータ２８に入力される。一方、変位−電気信号
変換器１９′からは変位に関連した振動周波数信号Ｆが
直接出力され、周期カウンタ２９でクロックをカウント
することにより振動周期に対応したディジタルフィード
バック信号Ｏｒとしてマイクロコンピュータ２８に入力
される。

これらディジタル信号ＤＬ、Ｏｒの偏差はこのマイクロ
コンピュータ内で演算処理され、ディジタル信号で操作
出力Ｄｍが発信される。この信号Ｄｍは、ディジタル・
アナログ変換器３０により電圧信号ｖＯに変換され、パ
イロットリレーのステム変位に関連するフィードバック
信号Ｖｐと差引かれてアクチュエータ１８を駆動する増
幅器１７に入力される。マイクロコンピュータ２８より
発信される信号Ｄｖは、フィードバック信号Ｄｒ又はこ
れに関連したディジタル信号であり、ディジタル的な信
号伝送手段３１を介して外部にバルブ開度に関連したデ
ィジタル信号として発信される。このディジタル伝送信
号は光信号とすることも可能である。

変位−電気信号変換器の出力が周波数出力の場合には、
この様なディジタル信号による」Ｌ素糸及び伝送が実現
しやすく、また、マイク１コニ１ンピユータを導入する
事により入力ｋ　Ｎとバルブステム変位の関係を特定の
関数関係に演算する事も容易にできる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば従来ポジショナの
ごとく機械的な力平衡によらず、系は電気信号によって
平衡するので、レバーやベアリングの如き機械的部分が
減少すると共に高粘度で大形のトルクモータが不要とな
るために、小型、安価で組立て易く、ヒステリシス特性
、耐震性を向上させたポジショナを実現する事ができる
。

更に、バルブ開度の伝送機能を大型の付加装置を用いる
ことなく、電気的な回路手段としてポジショナの制御回
路中に組込むことができるので、装置を大型化させずに
電空ポジショナの機能を一層向士させることがでができ
る。

【図面の簡単な説明】

第４図は従来技術の一例を示す構成図である。 １．１′・・・入力端子　　３・・・フラッパー　　８
・・・パイロットリレー　　９・・・バルブ　　９０３
・・・バルブステム　　１６・・・入力処理手段　　１
７″°°増幅器　　１８・・・アクチュエータ　　１９
，２０゜２６・・・変位−電気信号変換器　　２１．３
１・・・伝第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気圧で駆動されるバルブのステム位置を入力電流に対
   応させて制御するための電空ポジショナにおいて、上記
   電流を電圧信号又はディジタル信号に変換する入力処理
   手段と、この処理手段の出力とフィードバック信号との
   差に基づいて上記バルブを駆動するパイロットリレーの
   フラッパーを制御するアクチュエータ手段と、上記パイ
   ロットリレーの弁に連動するステム変位を電気信号に変
   換して上記アクチュエータの入力側にフィードバックす
   る変位−電気信号変換手段と、上記バルブのステム変位
   を入力して電圧信号又はディジタル信号の形態で上記フ
   ィードバック信号を得る変位−電気信号変換手段と、上
   記フィードバック信号又はこれに関連する信号を上記バ
   ルブの開度信号として外部に発信する伝送手段とを具備
   した電空ポジショナ。