JPS5945930B2 - 圧力−変位変換機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力を変位に変換する機構に関するものであ
る。

更に詳述すれば、流体圧力をベローを用いて変位に変換
する機構に関するものである。

圧力を変位に変換する機構としては、第１図に示すごと
（、先に、本願出願人によって出願された、特願昭５３
−３８２０６ （特開昭５４−１２８７７９号）圧力
変換機構がある。

第１図において、１は入力圧の導入されるベロー、２．
３はベロー１の両端にそれぞれ固定された、はぼ円板
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、ベローの中心軸よ
りわずか（本例では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は導入口で、入力圧力Ｐｉｎはこの穴を通して、ベロ
ー１内に導入される。

このようなものにおいて、入力圧力Ｐｉｎがベロー１に
導入されると、ベロー１にはベロー１の有効面積に応じ
た力がベロー１の軸方向に生ずる。

この力はベロー１を軸線方向に沖ばそうとするが、ベロ
ーエンド２，３間は連結板４によって軸線より偏心して
相互に連結されているので、ベローエンド２はほぼ連結
板４上の中央の一点を支点にして軸線に対し、偏心方向
に傾く。

この傾きによる変位を利用すれば圧力→変位変換機構が
得られる。

今、ベローの傾斜角をθとすれば、入力圧Ｐｉｎとの関
係は下式の如くなる。

−ｅ θζ□・Ｐｉｎ Ｋｆ十ＫＢ 但し、θ：出力傾斜角 Ａ：ベロー１の有効面積 ｅ：偏心量 Ｋｆ ：連結板４の回転ばね定数 ＫＢ：ベロー１の回転ばね定数 Ｐｉｎ：入力圧力 このようなものでは、ベロー１内において、ベローエン
ド２，３間をベロー１の中心軸より偏心して連結板４で
連結したので、はぼ連結板４上の中央の一点に支点が構
成され、即ち、ベロー１の内側に支点を配置できるよう
にしたので、全体構成を簡単にでき、装置が安価、小型
化できる。

しかしながら、その圧カー変位角特性＆ム第２図の如き
特性を系し、直線性が悪い。

これは、出力類射角θが増すにつれて、ベロー１の有効
面積が減少することによる。

ベローは微小変位においては有効面積の減少は無視でき
る。

しかし、一般に、ダイアフラムにおいてをよ、変位する
と有効面積は減少することは知られている。

而して、ベローはダイアフラムのいわば積み重ねともい
えるので、変位が大きくなると、あるいは、高精度を問
題にすると、有効面積の減少の影響を考慮しなげればな
らな（なることによる。

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、精度が良好で、安
価、小型化のはかれる圧力−変位変換機構を提供するに
ある。

以下図面により本発明を説明する。

第３図は、本発明の一実施例の構成説明図である。

図において、第１図と同一記号は同一機能を表わす。

４はベロー１の中心軸方向に凸の弓状をなした板状の弾
性材よりなる連結板である。

連結板４は、ベロー１の中心軸よりわずか（本実施例で
はｅだケ）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。

この連結板４はベロー１に入力圧Ｐｉｎが導入され内圧
が増加すると、ベロー１の軸方向に坤びる。

この結果、弓状部の曲率が小さくなり、連結板に加わる
曲げモーメントが増加する。

即ち、第４図Ａに示すごとく、第１図、従来例において
は、人力圧Ｐｉｎの導入によって、ベロー１に作用する
力Ｆにより連結板４が受ける曲げモーメントＭは、連結
板４の全面にわたって等しく、 −Ｆ−ｅ である。

一方、第４図Ｂに示す如（、本実施例におし・ては、連
結板４の凸部分に働（曲げモーメントＭは、第４図Ａの
従来例に比して小さ１．・。

即ち、連結板４は曲がりに（い。

次に、力Ｆにより連結板４の凸部分の曲率が小さくなる
と、第４図Ｃに示すごとく７部分だけ連結板４に作用す
る曲げモーメン）Ｍが増加する。

即ち、連結板４は曲がりやす（なる。

したがって、今、阪りにベロー１の有効面積が一定とす
れば、圧力−変位角特性は、入力圧Ｐｉｎの増加に伴っ
て微係数が増大する第５図の如き特性を有する。

したがって、ベロー１の有効面積の変化による特性（＝
第２図）を考慮に入れると、第６図に示す如く、ベロー
１の有効面積Ａの変化（減少）を補正し、非直線性の小
さい、即ち、精度のよい圧力−変位変換機構を得ること
ができる。

したがって、使用される種々のベローに対して、その有
効面積変化の特性を補償するように、連結板４の曲線の
形状、連結板４の材質、連結板４の断面形状等を適切に
選択することにより、全体としての非直線性の小さな、
精度のよいものを得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、精度が良好で、
安価、小型化のはかれる圧力−変位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図は特願昭５３−３８２０６装置の構成説明図、第
２図は第１図の特性説明図、第３図は本発明の一実施例
の構成説明図、第４図Ａ、 Ｂ、 Ｃ１第５図は第３図
の動作説明図、第６図は第３図の特性説明図である。 １・・・ベロー、２，３・・・ベローエンド、４・・・
連結板。

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内において
   該ベローの中心軸より偏心した位置で連結し中心軸方向
   に凸の曲線状をなす連結板とを具備してなる圧力−変位
   変換機構。