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JPH0445686B2 - - Google Patents
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JPH0445686B2 - - Google Patents

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JPH0445686B2
JPH0445686B2 JP60023095A JP2309585A JPH0445686B2 JP H0445686 B2 JPH0445686 B2 JP H0445686B2 JP 60023095 A JP60023095 A JP 60023095A JP 2309585 A JP2309585 A JP 2309585A JP H0445686 B2 JPH0445686 B2 JP H0445686B2
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JP
Japan
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pressure
output
diaphragm
nozzle
passage
Prior art date
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JP60023095A
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JPS61184206A (en
Inventor
Motonari Ikehata
Katsuhiko Odajima
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SMC Corp
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SMC Corp
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Publication date
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  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気信号を流体圧、特に空気圧に変
換する電気信号−空気圧変換ユニツトに関し、一
層詳細には、ノズルフラツパを用いた電気信号−
空気圧変換ユニツトにおいて、ノズル背圧に対
し、出力空気圧の比、すなわち、圧力ゲインを極
めて大きくとることが可能なように構成した電気
信号−空気圧変換ユニツトに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electrical signal-to-pneumatic conversion unit that converts an electrical signal into fluid pressure, particularly air pressure, and more particularly relates to an electrical signal-to-pneumatic conversion unit that converts an electrical signal into fluid pressure, particularly air pressure.
The present invention relates to an electrical signal-to-pneumatic pressure conversion unit configured so that the ratio of output air pressure to nozzle back pressure, that is, the pressure gain, can be extremely large.

従来、電気信号を空気圧に変換するために広汎
に用いられている装置にはトルクモータが組み込
まれてきた。すなわち、このトルクモータによれ
ば、モータを構成するコイルに電流を供給し、こ
の電流に対応する回転力を得てフラツパを変位さ
せ、これによつてノズル背圧を変化させてダイヤ
フラムを変位させ、このダイヤフラムに装着され
た弁体を介して流体通路の開閉を行い出力空気圧
を制御している。
Conventionally, torque motors have been incorporated into devices widely used to convert electrical signals into pneumatic pressure. That is, according to this torque motor, a current is supplied to the coil that constitutes the motor, a rotational force corresponding to this current is obtained to displace the flapper, and this changes the nozzle back pressure to displace the diaphragm. The output air pressure is controlled by opening and closing the fluid passage through a valve body attached to this diaphragm.

このような従来技術によれば、電気信号−空気
圧変換装置を構成する本体内部に比較的大きなト
ルクモータを組み込まなければならないために装
置全体としては大型化せざるを得ない。しかも、
このように組み込まれるトルクモータの可動コイ
ルは微弱な信号でも応動可能なように薄板状の板
ばねで支承されており、従つて、微少な振動が惹
起してもこの板ばねが共動し、ノズル背圧を変化
させる。このために出力圧が変動し精密な電気信
号−空気圧変換が達成されない不都合が存在し、
結局、機械的振動に対し弱いという欠点が露呈し
ている。また、従来技術に係る装置においては、
ノズル背圧に対する出力空気圧のゲインが低く、
加えて、ダイヤフラムの張力の影響等も受け易い
ことから、高精度な電気信号−空気圧変換が行わ
れない難点も指摘されている。さらにまた、構造
上、排気流量が大きくならないために、負荷側の
圧力が急激に大幅上昇する時、排気が追従出来な
い等の欠点が露呈している。
According to such conventional technology, a relatively large torque motor must be built into the main body of the electrical signal-to-pneumatic converter, which inevitably increases the size of the device as a whole. Moreover,
The movable coil of the torque motor incorporated in this way is supported by a thin leaf spring so that it can respond even to weak signals. Therefore, even if a minute vibration is caused, this leaf spring moves together. Vary the nozzle back pressure. For this reason, there is a problem that the output pressure fluctuates and precise electrical signal-pneumatic pressure conversion cannot be achieved.
As a result, the disadvantage of being weak against mechanical vibrations has been exposed. In addition, in the device according to the prior art,
The gain of output air pressure with respect to nozzle back pressure is low,
In addition, it has been pointed out that the system is susceptible to the effects of the tension of the diaphragm, and as a result, it is difficult to convert electrical signals to pneumatic pressure with high accuracy. Furthermore, due to the structure, the exhaust flow rate cannot be increased, so when the pressure on the load side suddenly increases significantly, the exhaust gas cannot follow it.

本発明は、このような不都合を克服すべくなさ
れたものであつて、フラツパを電歪素子で構成
し、並設された二枚のダイヤフラムの中、いずれ
か一方のダイヤフラムをノズル背圧が作用するよ
うに配設し、一方、前記二枚のダイヤフラムの間
には供給空気圧を作用するように構成し、前記他
方のダイヤフラム側には出力空気圧を作用させる
よう構成すると共に夫々のダイヤフラムの実効面
積差を可及的に大きく選択し、これによつて、ノ
ズル背圧に対する出力空気圧のゲインが大きくと
れ、さらに、小型軽量化が可能な電気信号−空気
圧変換ユニツトを提供することを目的とする。
The present invention has been made to overcome such inconveniences, and the flapper is composed of an electrostrictive element, and the nozzle back pressure acts on one of the two diaphragms arranged in parallel. On the other hand, supply air pressure is applied between the two diaphragms, and output air pressure is applied to the other diaphragm, and the effective area of each diaphragm is It is an object of the present invention to provide an electrical signal-pneumatic pressure conversion unit which can select a difference as large as possible, thereby achieving a large gain in output air pressure with respect to nozzle back pressure, and which can also be made smaller and lighter.

前記の目的を達成するために、本発明はフラツ
パの変位量に応じてノズル背圧を変化させるノズ
ルフラツパ機構と、前記ノズル背圧に応動するダ
イヤフラムにより供給ポートと出力ポートとを結
ぶ給気口に設けた内弁を開閉制御して出力空気圧
を制御するノンブリード型のパイロツト弁部を含
む電気信号−空気圧変換ユニツトにおいて、前記
フラツパは電気信号の変化に対応して変位する電
歪素子で構成し、ダイヤフラムを二枚の大小面積
の異なるダイヤフラムで構成し、一方のダイヤフ
ラムにノズルのを通孔を臨ませ、また、二枚のダ
イヤフラムの中間に供給空気圧を導入する通路を
臨ませると共に他方のダイヤフラムに出力空気圧
を導入する通路を臨ませ、前記出力空気圧を導入
する通路を分岐してユニツト本体内に内設された
圧力センサに連通し、前記圧力センサの出力を前
記電歪素子の制御に用いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a nozzle flapper mechanism that changes nozzle back pressure according to the amount of displacement of the flapper, and an air supply port that connects a supply port and an output port by a diaphragm that responds to the nozzle back pressure. In the electrical signal-pneumatic pressure conversion unit including a non-bleed type pilot valve section that controls the output air pressure by controlling the opening and closing of a provided inner valve, the flapper is composed of an electrostrictive element that is displaced in response to changes in the electrical signal. , the diaphragm is composed of two diaphragms with different sizes and areas, one diaphragm has a through hole for the nozzle facing, and a passage for introducing supply air pressure is facing between the two diaphragms, and the other diaphragm A passage for introducing the output air pressure is faced, the passage for introducing the output air pressure is branched and communicated with a pressure sensor installed inside the unit main body, and the output of the pressure sensor is used to control the electrostrictive element. It is characterized by

上記の如く構成される電気信号−空気圧変換ユ
ニツトでは、電歪素子で構成されるフラツパをノ
ズルに指向して変位させることによりノズル背圧
が変化し、このノズル背圧の作用下に一方のダイ
ヤフラムが変位する。
In the electrical signal-to-air pressure conversion unit configured as described above, the nozzle back pressure changes by displacing the flapper made of an electrostrictive element toward the nozzle, and under the action of this nozzle back pressure, one diaphragm is displaced.

前記ダイヤフラムの変位によつて供給空気圧を
導入する通路と出力空気圧を導入する通路とが開
成され、供給空気圧の一部が出力空気圧となつて
出力空気圧を導入する通路および圧力センサに供
給される。
By the displacement of the diaphragm, a passage for introducing supply air pressure and a passage for introducing output air pressure are opened, and a part of the supply air pressure becomes output air pressure and is supplied to the passage for introducing output air pressure and the pressure sensor.

この出力空気圧が前記ノズル背圧に相当する空
気圧に達したとき、出力空気圧によつて変位する
他方のダイヤフラムの作用下に前記供給空気圧を
導入する通路と出力空気圧を導入する通路とが閉
塞される。
When this output air pressure reaches an air pressure corresponding to the nozzle back pressure, the passage for introducing the supply air pressure and the passage for introducing the output air pressure are closed under the action of the other diaphragm that is displaced by the output air pressure. .

このとき、圧力センサに読み取られた出力空気
圧は電歪素子の制御に用いられるため、出力空気
圧の制御を精度良く行うことができる。
At this time, since the output air pressure read by the pressure sensor is used to control the electrostrictive element, the output air pressure can be controlled with high accuracy.

さらに、供給空気圧は二枚のダイヤフラムの中
間に供給されているため、ノズル背圧に対する出
力空気圧のゲインを大きくとることができる。
Furthermore, since the supply air pressure is supplied between the two diaphragms, it is possible to obtain a large gain in the output air pressure with respect to the nozzle back pressure.

次に本発明に係る電気信号−空気圧変換ユニツ
トについて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参
照しながら以下詳細に説明する。
Next, preferred embodiments of the electrical signal-pneumatic conversion unit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図において、参照符号10は本発明に係る
電気信号−空気圧変換ユニツト本体を示し、この
本体10はその内部上方に設けられたノズルフラ
ツパ機構12と内部下方に設けられたパイロツト
弁部14とを含む。
In FIG. 1, reference numeral 10 indicates the main body of the electrical signal-to-pneumatic conversion unit according to the present invention, and this main body 10 has a nozzle flapper mechanism 12 provided in the upper part of the interior thereof, and a pilot valve part 14 provided in the lower part of the interior thereof. include.

ノズルフラツパ機構12は後述するパイロツト
弁部14のノズル背圧室16に通路17を介して
連通する所定口径のノズル18と、基端部が変換
ユニツト本体10に螺子20によつて係止される
板状のフラツパ22とからなる。前記フラツパ2
2は、電極(図示せず)が施された二枚の圧電セ
ラミツク24,24と、これらの圧電セラミツク
24,24に挟まれた中間電極板26とからな
る、所謂、電歪素子で形成され、夫々の圧電セラ
ミツク24,24に結線されたリード線28,2
8を介して所定の電圧が印加されるように構成さ
れている。
The nozzle flapper mechanism 12 includes a nozzle 18 of a predetermined diameter that communicates with a nozzle back pressure chamber 16 of a pilot valve section 14 (described later) via a passage 17, and a plate whose base end is locked to the conversion unit main body 10 by a screw 20. It consists of a flapper 22 shaped like the above. Said flapper 2
2 is formed of a so-called electrostrictive element consisting of two piezoelectric ceramics 24, 24 provided with electrodes (not shown) and an intermediate electrode plate 26 sandwiched between these piezoelectric ceramics 24, 24. , lead wires 28, 2 connected to the piezoelectric ceramics 24, 24, respectively.
The configuration is such that a predetermined voltage is applied via the terminal 8.

一方、前記パイロツト弁部14は上下方向に並
設された二枚のダイヤフラム30,32と、これ
らのダイヤフラム30,32に連動する排気弁3
4および内弁36とを含む。図から容易に諒解さ
れるように、この場合、上部ダイヤフラム30は
下部ダイヤフラム32よりその実質的作動面積を
大きく選択しておく。
On the other hand, the pilot valve section 14 includes two diaphragms 30 and 32 arranged in parallel in the vertical direction, and an exhaust valve 3 interlocked with these diaphragms 30 and 32.
4 and an inner valve 36. As can be easily understood from the figure, in this case, the upper diaphragm 30 is selected to have a larger effective operating area than the lower diaphragm 32.

前記内弁36は前記ダイヤフラム30,32を
所定間隔離間して保持するダイヤフラムデイスク
33の下端部に螺子止めされており、シールリン
グ38を有する環体40の内部を気密に摺動可能
である。内弁36の先端部には下方に指向する砲
弾形の弁体42が形成され、この弁体42は排気
弁34の弁座44に着座するよう構成される。す
なわち、本体10にシールリング46を介して螺
入する支持体48には環状の凹溝50が画成さ
れ、さらにその中心軸を貫通して排気ポート52
が形成される。排気弁34はシールリング54を
介して前記排気ポート52を、図において、上下
方向に摺動自在である。実質的には、排気弁34
はその上端部にフランジ56を有し、このフラン
ジ56にはゴムパツキン58が嵌着されている。
従つて、凹溝50の内部に周回するように装着さ
れたコイルスプリング60が前記フランジ56に
弾発的に当接すれば、ゴムパツキン58は本体1
0の内部に突設された環状壁部62に圧接するこ
とが容易に諒解されよう。
The inner valve 36 is screwed to the lower end of a diaphragm disk 33 that holds the diaphragms 30 and 32 apart by a predetermined distance, and can slide airtight inside an annular body 40 having a seal ring 38. A downwardly directed bullet-shaped valve body 42 is formed at the tip of the inner valve 36 , and the valve body 42 is configured to sit on a valve seat 44 of the exhaust valve 34 . That is, an annular groove 50 is defined in the support body 48 that is screwed into the main body 10 via the seal ring 46, and an exhaust port 52 is formed through the central axis of the support body 48.
is formed. The exhaust valve 34 is slidable in the vertical direction in the figure through the exhaust port 52 via a seal ring 54. Substantially, the exhaust valve 34
has a flange 56 at its upper end, and a rubber packing 58 is fitted onto this flange 56.
Therefore, when the coil spring 60 mounted so as to revolve inside the concave groove 50 resiliently abuts on the flange 56, the rubber gasket 58 is moved against the main body 1.
It will be easily understood that the annular wall portion 62 is pressed into contact with the annular wall portion 62 protruding inside the 0.

一方、変換ユニツト本体10の一方の側部には
供給ポート66が画成され、この供給ポート66
の途上から通路68a,68b,68c,68d
および68eが互いに連通してノズル背圧室16
に延在している。なお、その際、供給ポート66
の下流側に位置する通路68dには固定オリフイ
ス70が介設されると共に通路68dからは通路
68fが分岐してダイヤフラム30と32との間
に画成される供給圧力室72に連通する。従つ
て、前記通路68fにより供給圧力室72に供給
圧を導入することが可能となる。弁体42は、ノ
ズル背圧が増加する時に下降変位して供給ポート
66と出力ポート78とを連通させ、一方、ノズ
ル背圧が減少する時に上昇変位して排気ポート5
2から出力圧を排気する必要がある。このため、
二枚のダイヤフラム30,32の中間に画成され
た供給圧力室72に供給圧を導入することによ
り、弁体42を、常に、上方向に指向して保持す
る力を発生させる必要があるからである。さら
に、ダイヤフラム32の下側には出力圧室74が
画成され、通路76を介して出力ポート78と連
通状態を確保するように構成されている。
On the other hand, a supply port 66 is defined on one side of the conversion unit main body 10.
Passages 68a, 68b, 68c, 68d from the middle of
and 68e communicate with each other so that the nozzle back pressure chamber 16
It extends to In addition, at that time, the supply port 66
A fixed orifice 70 is interposed in a passage 68d located downstream of the passage 68d, and a passage 68f branches from the passage 68d and communicates with a supply pressure chamber 72 defined between the diaphragms 30 and 32. Therefore, it becomes possible to introduce supply pressure into the supply pressure chamber 72 through the passage 68f. When the nozzle back pressure increases, the valve body 42 is displaced downward to connect the supply port 66 and the output port 78, and when the nozzle back pressure is decreased, the valve body 42 is displaced upward to connect the exhaust port 5.
It is necessary to exhaust the output pressure from 2. For this reason,
By introducing supply pressure into the supply pressure chamber 72 defined between the two diaphragms 30 and 32, it is necessary to generate a force that always holds the valve body 42 in an upward direction. It is. Further, an output pressure chamber 74 is defined below the diaphragm 32 and is configured to communicate with an output port 78 via a passage 76 .

この場合、内弁36は前記三つの圧力、すなわ
ち、ノズル背圧、供給圧、出力圧がバランスした
状態では供給ポート66と出力ポート78を結ぶ
通路80を閉塞するように配置され、前記の通
り、その際、内弁36を構成する弁体42は前記
排気弁34に形成された弁座44と係合し、しか
も、ゴムパツキン58に壁部62が当接密着する
ために、この弁座44を介して出力ポート78、
排気ポート52を閉塞するように構成されてい
る。従つて、このパイロツト弁部14は平衡時は
排気が行われないノンブリード型であることが容
易に諒解されよう。
In this case, the inner valve 36 is arranged so as to close the passage 80 connecting the supply port 66 and the output port 78 when the three pressures, that is, the nozzle back pressure, the supply pressure, and the output pressure are balanced, and as described above, At that time, the valve body 42 constituting the inner valve 36 engages with the valve seat 44 formed on the exhaust valve 34, and since the wall portion 62 comes into close contact with the rubber packing 58, this valve seat 44 via output port 78,
It is configured to close the exhaust port 52. Therefore, it is easily understood that this pilot valve section 14 is a non-bleed type in which exhaust is not performed during equilibrium.

一方、本体10の内部には圧力センサ82が配
設され、この圧力センサ82は通路83を介して
出力圧信号を出力ポート78から受ける。圧力セ
ンサ82は、図示しないが、その内部に半導体ダ
イヤフラムを含み、この半導体ダイヤフラムは前
記出力圧信号を電圧信号として変換する機能を達
成する。
On the other hand, a pressure sensor 82 is disposed inside the main body 10, and this pressure sensor 82 receives an output pressure signal from the output port 78 via a passage 83. Although not shown, the pressure sensor 82 includes a semiconductor diaphragm therein, and this semiconductor diaphragm achieves the function of converting the output pressure signal into a voltage signal.

すなわち、第2図に示すように、パイロツト弁
部14からの出力圧が前記圧力センサ82により
電気信号として検出されると、この検出信号は、
増幅回路84を介してコントローラ86にフイー
ドバツクされ、該コントローラ86では前記検出
信号と入力信号とが比較される。そして、該比較
後の偏差に係る電圧信号は増幅回路88で増幅さ
れてその偏差分に応じてフラツパ22に印加さ
れ、その結果、ノズル背圧室16のノズル背圧が
変化する。該ノズル背圧の変化は、ダイヤフラム
30,32の変位を生起する。
That is, as shown in FIG. 2, when the output pressure from the pilot valve section 14 is detected as an electrical signal by the pressure sensor 82, this detection signal is
The signal is fed back to the controller 86 via the amplifier circuit 84, and the controller 86 compares the detection signal with the input signal. The voltage signal related to the deviation after the comparison is amplified by the amplifier circuit 88 and applied to the flapper 22 according to the deviation, and as a result, the nozzle back pressure in the nozzle back pressure chamber 16 changes. The change in nozzle backpressure causes displacement of the diaphragms 30,32.

一方、パイロツト弁部14からの出力圧は通路
76を介して出力圧室74にも加えられる。すな
わち、ノズル背圧の変化による、例えば、ダイヤ
フラム30を下降させようとする圧力は出力圧室
74に印加されるフイードバツク圧に対抗するこ
とになる。従つて、前記ノズル背圧の変化分はマ
イナス要素として働く前記フイードバツク圧と加
算され、その実質的な差分だけ排気弁34を変位
させることになる。結局、出力ポート78からの
出力圧はダイヤフラム32に対するフイードバツ
ク系を構成し、パイロツト弁部14ではこのフイ
ードバツクのためのマイナーループが形成される
ことになる。
On the other hand, the output pressure from the pilot valve section 14 is also applied to the output pressure chamber 74 via the passage 76. That is, the pressure that tends to lower the diaphragm 30 due to a change in nozzle back pressure, for example, will oppose the feedback pressure applied to the output pressure chamber 74. Therefore, the change in the nozzle back pressure is added to the feedback pressure acting as a negative element, and the exhaust valve 34 is displaced by the substantial difference. As a result, the output pressure from the output port 78 constitutes a feedback system for the diaphragm 32, and a minor loop for this feedback is formed in the pilot valve section 14.

換言すれば、ノズルフラツパ機構12に対し
て、入力信号が急激に変化して与えられ、これに
よつて出力側が急激に変化しようとしても、出力
ポート78からの分岐した圧力が通路76を介し
て出力圧室74に供給されるために、前記入力信
号に応答してダイヤフラム30,32が急激に変
化することが短時間内に阻止されることになる。
従つて、安定した出力圧が得られることになる。
In other words, even if an input signal is applied to the nozzle flapper mechanism 12 with a sudden change and the output side is about to change suddenly, the branched pressure from the output port 78 is outputted via the passage 76. Because of the supply to pressure chamber 74, rapid changes in diaphragms 30, 32 in response to the input signal will be prevented within a short period of time.
Therefore, stable output pressure can be obtained.

次に、このように構成された本実施例の作用並
びに効果について説明する。
Next, the operation and effects of this embodiment configured as described above will be explained.

先ず、本発明者の知見によれば、ノズル背圧に
対する圧力ゲインは次のようにして大きく求める
ことが可能となる。すなわち、ノズル背圧に対す
る出力圧の関係は二枚のダイヤフラムの有効面積
の比、すなわち、 ダイヤフラム30の有効面積/ダイヤフラム32の
有効面積 で表される。従つて、ノズル背圧に対する出力圧
の圧力ゲインを大きくするためには二枚のダイヤ
フラムの有効面積差を大きく選択すればよい。
First, according to the findings of the present inventors, it is possible to obtain a large pressure gain with respect to the nozzle back pressure in the following manner. That is, the relationship between the output pressure and the nozzle back pressure is expressed as the ratio of the effective areas of the two diaphragms, that is, the effective area of the diaphragm 30/the effective area of the diaphragm 32. Therefore, in order to increase the pressure gain of the output pressure with respect to the nozzle back pressure, it is sufficient to select a large effective area difference between the two diaphragms.

そこで、今、第1図のように系が平衡している
状態で、電歪素子からなるフラツパ22に印加さ
れる電圧が増えると、フラツパ22の自由端はノ
ズル18を閉じる方向に変位する。これにより、
ノズル18から噴出する空気量が減少することか
らノズル背圧室16の圧力(ノズル背圧)が増大
し、該圧力は上部ダイヤフラム30の上面に作用
する。すなわち、上部ダイヤフラム30を下降さ
せる圧力として作用する。
Therefore, when the voltage applied to the flapper 22 made of an electrostrictive element increases while the system is in equilibrium as shown in FIG. 1, the free end of the flapper 22 is displaced in the direction of closing the nozzle 18. This results in
Since the amount of air ejected from the nozzle 18 decreases, the pressure in the nozzle back pressure chamber 16 (nozzle back pressure) increases, and this pressure acts on the upper surface of the upper diaphragm 30. That is, it acts as pressure to lower the upper diaphragm 30.

この結果、前記系の平衡状態がくずれ、上部ダ
イヤフラム30、下部ダイヤフラム32が一体的
に下降変位し、この下降作用に伴つて内弁36の
弁体42がスプリング60の弾発力に抗して排気
弁34を下降するに至る。このため、壁部62か
らゴムパツキン58が離間し、供給ポート66と
出力ポート78を連通する通路80を開成する。
結局、供給ポート66からの供給圧力の一部が出
力圧となつて出力ポート78に供給される。この
出力空気が図示しない負荷側に供給されて所期の
機能を奏する。
As a result, the equilibrium state of the system is disrupted, the upper diaphragm 30 and the lower diaphragm 32 are integrally displaced downward, and with this downward action, the valve body 42 of the inner valve 36 resists the elastic force of the spring 60. The exhaust valve 34 is then lowered. Therefore, the rubber gasket 58 is separated from the wall portion 62 to open a passage 80 that communicates the supply port 66 and the output port 78.
Eventually, a portion of the supply pressure from the supply port 66 becomes output pressure and is supplied to the output port 78. This output air is supplied to the load side (not shown) and performs the intended function.

その際、本実施例では、前記したように、内弁
36が摺動する環体40はシールリング38によ
り気密にシールされ、一方、通路76を介して出
力圧は下部ダイヤフラム32に及ぼされるように
構成している。しかも、供給ポート66からの供
給圧は通路68a乃至68eを介してノズル背圧
室16に供給されている。そこで、前記したよう
に、二枚のダイヤフラム30,32の有効面積差
を大きく選択しておけば、ノズル背圧対出力圧の
圧力ゲインを大きくとることが可能となり、ノズ
ル背圧が僅かに変化しただけで出力圧は大幅に変
化する。
At this time, in this embodiment, as described above, the ring body 40 on which the inner valve 36 slides is hermetically sealed by the seal ring 38, while the output pressure is applied to the lower diaphragm 32 via the passage 76. It is composed of Furthermore, the supply pressure from the supply port 66 is supplied to the nozzle back pressure chamber 16 via passages 68a to 68e. Therefore, as described above, if the effective area difference between the two diaphragms 30 and 32 is selected to be large, it is possible to obtain a large pressure gain between the nozzle back pressure and the output pressure, and the nozzle back pressure changes slightly. The output pressure will change significantly just by doing so.

そして、前述したように、圧力センサ82によ
り出力圧が電気信号として入力側にフイードバツ
クされる。従つて、入力信号に見合つた出力圧に
なると内弁36も元の状態に復帰して弁座44を
閉じて新しい平衡状態が得られる。一方、出力ポ
ート78側の圧力が高まると、内弁36は上昇し
て排気ポート52が開成される。従つて、出力ポ
ート側の圧力流体はこの排気ポート52からブリ
ードされる。
As described above, the pressure sensor 82 feeds back the output pressure to the input side as an electrical signal. Therefore, when the output pressure matches the input signal, the inner valve 36 also returns to its original state, closes the valve seat 44, and a new equilibrium state is obtained. On the other hand, when the pressure on the output port 78 side increases, the inner valve 36 rises and the exhaust port 52 is opened. Therefore, the pressure fluid on the output port side is bled from this exhaust port 52.

なお、以上の実施例では、いずれもノズルフラ
ツパ機構12とパイロツト弁部14とがユニツト
本体10に一体的に組み込まれているよう構成し
ているが、これらのノズルフラツパ機構12とパ
イロツト弁部14とを分離するようにして構成出
来ることは謂うまでもない。
In the above embodiments, the nozzle flapper mechanism 12 and the pilot valve part 14 are integrated into the unit body 10, but the nozzle flapper mechanism 12 and the pilot valve part 14 are Needless to say, they can be configured to be separated.

以上説明したように、本発明によれば、パイロ
ツト弁部において二枚のダイヤフラムの有効面積
差を大きくすることによつて圧力ゲインを大きく
することが出来、電歪素子の僅かな変位量でも大
きな出力圧力の変化が得ることが可能となる。し
かも、電歪素子のヒステリシス特性および非線形
性の影響を小さくして精度の高い変換ユニツトを
提供出来る利点がある。また、電歪素子の変位量
が小さくてすむので電歪素子自体の耐久性の面で
も有効である。
As explained above, according to the present invention, the pressure gain can be increased by increasing the effective area difference between the two diaphragms in the pilot valve part, and even a small amount of displacement of the electrostrictive element can cause a large It becomes possible to obtain a change in output pressure. Furthermore, there is an advantage that a highly accurate conversion unit can be provided by reducing the effects of hysteresis characteristics and nonlinearity of the electrostrictive element. Furthermore, since the amount of displacement of the electrostrictive element is small, it is also effective in terms of durability of the electrostrictive element itself.

加えて、パイロツト弁部をノンブリード型で構
成したため、高圧で使用しても空気消費量が少な
くてすむという利点もある。また、本発明によれ
ば、二枚のダイヤフラムの中間には供給圧を、小
さい面積のダイヤフラムの下側に出力圧をフイー
ドバツクするようにし、排気は下方より行うよう
に構成しているために圧力ゲインを一層高めるこ
とが可能となり、しかも出力の安定性が良くなる
利点が得られる。
In addition, since the pilot valve part is constructed as a non-bleed type, there is an advantage that air consumption is small even when used at high pressure. Further, according to the present invention, the supply pressure is fed back to the middle of the two diaphragms, and the output pressure is fed back to the bottom side of the diaphragm with a small area, and exhaust is performed from below, so that the pressure is reduced. It becomes possible to further increase the gain and has the advantage of improving the stability of the output.

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるもの
でなく、本発明ユニツトをパイロツトリレーとし
て使用し、コントロールバルブの変位量を制御す
る電気−空気圧式ポジシヨナーとして好適に応用
することも可能である等、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々の改良並びに設計の変更が
可能なことは勿論である。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention unit is used as a pilot relay to control the displacement of a control valve. Of course, various improvements and changes in design are possible without departing from the gist of the present invention, such as suitably applying it as a pneumatic positioner.

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

第1図は本発明に係る電気信号−空気圧変換ユ
ニツトの縦断説明図、第2図は本発明のユニツト
に用いられる制御系の説明図である。 10…ユニツト本体、12…ノズルフラツパ機
構、14…パイロツト弁部、16…ノズル背圧
室、18…ノズル、22…フラツパ、24…圧電
セラミツク、26…中間電極板、28…リード
線、30,32…ダイヤフラム、33…ダイヤフ
ラムデイスク、34…排気弁、36…内弁、38
…シールリング、42…弁体、44…弁座、46
…シールリング、48…支持体、52…排気ポー
ト、56…フランジ、58…ゴムパツキン、60
…スプリング、66…供給ポート、72…供給圧
力室、74…出力圧室、78…出力ポート、82
…圧力センサ、84…増幅回路、86…コントロ
ーラ、88…増幅回路。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electrical signal-to-pneumatic conversion unit according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of a control system used in the unit of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...Unit main body, 12...Nozzle flapper mechanism, 14...Pilot valve part, 16...Nozzle back pressure chamber, 18...Nozzle, 22...Flapper, 24...Piezoelectric ceramic, 26...Intermediate electrode plate, 28...Lead wire, 30, 32 ...Diaphragm, 33...Diaphragm disk, 34...Exhaust valve, 36...Inner valve, 38
...Seal ring, 42...Valve body, 44...Valve seat, 46
...Seal ring, 48...Support, 52...Exhaust port, 56...Flange, 58...Rubber packing, 60
... Spring, 66 ... Supply port, 72 ... Supply pressure chamber, 74 ... Output pressure chamber, 78 ... Output port, 82
...Pressure sensor, 84...Amplification circuit, 86...Controller, 88...Amplification circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フラツパの変位量に応じてノズル背圧を変化
させるノズルフラツパ機構と、前記ノズル背圧に
応動するダイヤフラムにより供給ポートと出力ポ
ートとを結ぶ給気口に設けた内弁を開閉制御して
出力空気圧を制御するノンブリード型のパイロツ
ト弁部を含む電気信号−空気圧変換ユニツトにお
いて、前記フラツパは電気信号の変化に対応して
変位する電歪素子で構成し、ダイヤフラムを二枚
の大小面積の異なるダイヤフラムで構成し、一方
のダイヤフラムにノズルの通孔を臨ませ、また、
二枚のダイヤフラムの中間に供給空気圧を導入す
る通路を臨ませると共に他方のダイヤフラムに出
力空気圧を導入する通路を臨ませ、前記出力空気
圧を導入する通路を分岐してユニツト本体に内設
された圧力センサに連通し、前記圧力センサの出
力を前記電歪素子の制御に用いることを特徴とす
る電気信号−空気圧変換ユニツト。 2 特許請求の範囲第1項記載のユニツトにおい
て、ダイヤフラムに結合された内弁は排気孔に係
合し、前記排気孔を前記内弁の変位作用下に開成
して出力側圧力流体をブリードさせるよう構成し
てなる電気信号−空気圧変換ユニツト。
[Scope of Claims] 1. A nozzle flapper mechanism that changes nozzle back pressure according to the amount of displacement of the flapper, and an inner valve provided at an air supply port that connects a supply port and an output port with a diaphragm that responds to the nozzle back pressure. In an electrical signal-pneumatic conversion unit that includes a non-bleed type pilot valve that controls output air pressure by opening and closing, the flapper is composed of an electrostrictive element that displaces in response to changes in the electrical signal, and has two diaphragms. It consists of diaphragms of different sizes, with one diaphragm facing the nozzle hole, and
A passage for introducing supply air pressure is made to face between the two diaphragms, and a passage for introducing output air pressure is made to face the other diaphragm, and the passage for introducing the output air pressure is branched to increase the pressure inside the unit body. An electrical signal-pneumatic conversion unit, characterized in that it communicates with a sensor and uses the output of the pressure sensor to control the electrostrictive element. 2. In the unit according to claim 1, the inner valve coupled to the diaphragm engages with the exhaust hole, and the exhaust hole is opened under the action of displacement of the inner valve to bleed the output side pressure fluid. An electric signal to pneumatic conversion unit configured as follows.
JP2309585A 1985-02-08 1985-02-08 Electric signal to air pressure conversion unit Granted JPS61184206A (en)

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JPS568537Y2 (en) * 1977-06-30 1981-02-24
JPS57112912U (en) * 1980-12-29 1982-07-13
JPS5830965U (en) * 1981-08-19 1983-02-28 富士通株式会社 magnetic disk device
JPS59178315A (en) * 1983-03-29 1984-10-09 Shimadzu Corp Pulse-pneumatic converter

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