JPS5918752B2 - 開平演算器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号の開平演算を行う開平演算器に関する
ものである。

本発明の目的は高精度で小形な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、Ａは平衡ビームである。

平衡ビームＡは第１ビームＡ１と第２ビームＡ２とから
構成されている。

第１ビームＡ１は一端が軸支されていて他端側かこの軸
支点０を中心に回転偏位する。

また第２ビームＡ２の右端は第１ビームＡ１に連結され
、左端が軸支点０を通る基準線Ｘ−Ｘ線上を変位できる
ように作られている。

いま、第２ビームＡ２の左端がＸｌからｘ２に移動する
と、連結点がｙｌからｙ２に回転偏位する。

ここで第１、第２ビームＡ、、Ａ２の長さをそれぞれＲ
，Ｌとし、両ビームＡ１．Ａ２とＸ−Ｘ線とのなす角を
θ、αとすると、次のような関係式が成立することにな
る。

Ｌ ｓｉｎ ａ＝Ｒｓｉｎθ −−−
−−・（１）また、 Ｘ２Ｘ１”Ｘ１３’ｌ Ｘ２Ｃ””Ｃ）’１ｘ２ｘ１
＝ｘ 、 Ｘ１ｙｌ＝Ｉ、 ｆ ｘ２Ｃ＝ＬｃｏｓαＣ
ｙ１＝Ｒ−Ｒｃｏｓθ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ）であるから ｘ ＋Ｌ−Ｌ ｃｏｓ ａ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ） −
−−−−・（２）（１） 、 （２）式を２乗して加え
る。

（１）式の２乗 Ｒ２５ｉｎ２θ−Ｌ２ｓｉｎα＝０ ・・・・
・・・・・（ト）（２）式の２乗 （（Ｘ＋Ｌ ） Ｒ（１−ｃｏｓθ））２−Ｌ２ＣＯ
５２α＝Ｏ・・・・・・・・七） （ト）＋（９） Ｒ２５ｉｎ２θ−Ｌ２Ｓｉｎ２α＋（ｘ＋Ｌ）２−２Ｒ
（ｘ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｒ”（１−ｃｏｓθ）２
−Ｌｃｏｓ α＝０ この式を整理すると ｘ２＋２ｘＬ−２Ｒ（１−ｃｏｓθ）（ｘ＋Ｌ Ｒ）
””０・・・・・・・・・（Ｃ） ”−” ５ｉｎ２θ＋ＣＯ５２θ二１ 一方、ｃｏｓθの展開式は、次のとおりである。

θ２ θ４ θ６ ｃｏｓθ＝１−−十−十− ２４６ θが小さいときは、第３項以下を無視することができる
ので、 １− ＣＯ５θ＝θ２／２ となるので、これを（０式に代入すると、２ｘ Ｌ＋
、ｘ／２ θ２＝−・□ Ｒｘ＋Ｌ−Ｒ Ｏ＝ −７ｘ）］四フ丁 （３） Ｒｘ＋Ｌ−Ｒ （３）式において、ＸがＬおよび（Ｌ−Ｒ）に比べて充
分小さい場合は θ＝ｋＪ７ ・・・・・・・・
・（４）ただし、ｋ：定数 となり、θはＸの開平値に比例する。

例えば、Ｒ＝５０龍、Ｌ＝１００ｇｍとしたときの（３
）式における計算値と理想的な開平曲線である（４）式
の計算値との差は下表のとおりである。

即ち、θが６度以内のときの誤差をｏ、ｏ５％以下に構
成できる。

本発明は上記の原理を利用して開平演算を行う開平演算
器を提供するものである。

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は入力ベロー、２は帰還ベロー、３
は平衡ビームである。

平衡ビーム３は前述したように第１と第２の腕枠３１と
３２を有し、これら両腕枠が連結部３３で連結されてい
る。

そして連結部３３が上方に張出していて、２つの腕枠３
１と３２が基準線と傾斜角θとαを形成する。

４は平衡ビーム３と交差する方向に配置された可動板で
ある。

可動板４は第１と第２の可動片４１と４２とからなりこ
れら両回動片４１と４２は同軸上の支点４３上に支持さ
れ、他端側か変位できるようになっている。

また第２可動片４２の途中は前記第２腕桿３２の端部に
連結されている。

そして可動片４１に入力ベロー１の可動端が固定され、
前記腕枠３１に帰還ベロー２がとりつけられている。

１１はスパン調バネ、１２は零調バネである。

５はノズルフラッパ機構である。ノズルフラッパ機構５
のノズル５１は可動片４１にとりつけられ、可動片４２
で構成するフラッパに対向する。

６はノズル５１の背圧を増幅する空気圧増幅器である。

ｒは絞り、Ａｌ６は供給空気圧、Ｐｉは入力圧、Ｐｏは
出力圧である。

このような構成の装置において、ベロー１に導入された
入力空気圧Ｐｉが増加すると、可動片４１が支点４３を
中心に回転する。

可動片４１が回転すると、ノズル５１とフラッパ５２と
の間が狭くなってノズル背圧が高くなる。

上昇したノズル背圧は増幅器６で増幅されてベロー２に
帰還され、第１腕桿３１を反時計方向に回転して傾斜角
θが大きくなる。

第１腕桿３１の回転につれて連結点３３が偏位し、フラ
ッパ５２をノズル５１から引離す。

また人力圧Ｐｉが減小すると、上記と逆にノズル背圧が
下ってθが小さくなって平衡する。

このようにして平衡ビーム３を入力信号Ｐｉの大きさに
対応して傾斜させ、新しい位置で平衡静止させる。

しかして第２腕桿３２、すなわち可動板４の変位量Ｘと
第１腕桿３１で作る角θとの間に前言α１）〜（４）式
のような関係が成立する。

よって出力端ｏｕｔから入力信号Ｐｉの開平値に比例し
た空気圧演算信号Ｐｏを取出すことができる。

第３図は本発明実施例装置の構成説明図、第４図はその
左側面図である。

第３図と第４図において、Ｂは基板である。

基板Ｂはに方に突出した保持部Ｂ０、柱状部Ｂ２、側面
部Ｂ３および平面部Ｂ４とよりなるほぼＬ字形に作られ
ている。

Ｂ５は柱状部Ｂ２を水平方向に貫通する貫通孔である。

１〜６等は既に説明した第２図と同じ素子で、同一記号
が用いられている。

そして入力ベロー１は側面部Ｂ３に、また帰還ベロー２
は平面部Ｂ４にとりつけられている。

基板Ｂにとりつけられた平衡ビーム３と可動板４とを第
５図に示す。

平衡ビーム３は腕枠３２とこの腕枠３２を対辺で囲んで
基辺に連結して変位できるように支持したコ字形の腕枠
３１と、この腕枠３１を第２腕桿３２と無関係に帰還ベ
ロー２に結合するための取付板３４とから構成されてい
る。

３５はスリ割で削り取って薄いバネ板状にした可撓部で
、この部分を自由に変位させるためのものである。

３６は腕枠３１の対辺上の当て板、３７は第２腕桿３２
の延長板である。

延長板３７は基板Ｂの孔Ｂ５を貫通する。３８は腕枠３
１の開放端を前記柱状部Ｂ２に固定するための孔、３９
はスパン調バネ１１の上端が係合する孔である。

第１可動片４１と第２可動片４２とよりなる可動板４は
、ここでは第５図に示されたようなものが用いられてい
る。

４５はこの可動板４に形成された可撓部で、前述のもの
と同じように作られていて支点４３を構成する。

１３と１４は基板Ｂにとりつけられたストッパで、それ
ぞれ可動片４１と腕枠３１の移動範囲を規制する。

１５は柱でバネ１１の下端が引掛けられている。

１６は回転ノブである。ノブ１６を回すと零調バネ１２
の初期張力が変化して零調整を行うことができる。

なお、空気圧増幅器６は基板Ｂの裏側（第３図の下面）
にガスケットを介してとりつけられ、固定によって自動
的に空気回路も接続される。

そして第３図〜第５図構成の装置も、第２図装置と同様
に動作するので、その動作説明を省略する。

以上説明した本発明によれば、次に述べるような効果が
期待できる。

（１）従来のこの種の演算器の力平衡機構に、ｊａｎθ
を利用するものがある。

そしてこのような装置はｊａｎθ−θの近似式を用いる
ため、基本的な誤差を生じるという問題点があった。

例えば、角度θが６度のときには、誤差が０．１４％に
も達する。

これに対し、本発明は前記第４項の表からも明らかのよ
うに、θを６度に選んだ場合でも誤差は０．０５％以内
になり、精度をほぼ３倍にすることができる。

（２）平衡ビームとこれに交差する方向に配置された可
動板とを組合わせてＬ字形のレバー機構を構成し、この
レバー機構の内部に入力ベローと帰還ベローを配置して
囲むようにしたので、全体装置を小形かつコンパクトに
構成できる。

したがって、本発明によれば精度が高＜、シかも小形で
コンパクトな開平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側面図、第
４図はその左側面図、第５図は第３図装置に用いられる
平衡ビームの説明図である。 Ａまたは３・・・・・・平衡ビーム、１・・・・・・入
力ベロー、２・・・・・・帰還ベロー、４・・・・・・
可動板、５・・・・・・ノズルフラッパ機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端が軸支され他端側かこの軸支点を中心に回転偏
   位する第１腕桿と該第１腕桿の偏位部に連結されて他端
   側か前記軸支点を通る基準線上を変位する第２腕桿とよ
   り構成された平衡ビームを備え、前記第１腕桿および第
   ２腕桿の長さをＲおよびＬとすると共に該第１腕桿およ
   び第２腕桿と前記基準線とのなす角をθおよびαとした
   ときの下記（１）式と（２）式から導かれた（３）式の
   原理を利用する開平演算器。 Ｌ ｓｉｎα＝Ｒｓｉｎθ ・・・・・・・・
   ・・・・・・・（１）ｘ＋Ｌ−Ｌｃｏｓα：Ｒ（１−ｃ
   ｏｓθ）＋３°（２）θ＝ｆ】■”７（３） Ｒｘ＋Ｌ−Ｒ Ｘ：第２腕桿の端部の変位量 ２ 開放端が軸支され他端側かこの軸支点を中心に回転
   偏位する第１腕桿と該第１腕桿の偏位部に連結されて他
   端側か前記軸支点を通る基準面上を変位する第２腕桿と
   より構成された平衡ビームと、該平衡ビームと交差する
   方向に平行に配置されて一端が同軸的に軸支された第１
   と第２の可動片で構成された可動板と、前記両回動片間
   に配置されたノズルフラッパ機構と、前記可動板に連結
   された入力ベローと、前記第１腕桿に連結された帰還ベ
   ローとより構成された開平演算器。