JP2559919B2 - Electro-pneumatic regulator - Google Patents
Electro-pneumatic regulatorInfo
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- JP2559919B2 JP2559919B2 JP3143582A JP14358291A JP2559919B2 JP 2559919 B2 JP2559919 B2 JP 2559919B2 JP 3143582 A JP3143582 A JP 3143582A JP 14358291 A JP14358291 A JP 14358291A JP 2559919 B2 JP2559919 B2 JP 2559919B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は入力ポートと出力ポート
との間の連通遮断を行うバルブロッドに連結されたダイ
ヤフラム或いはピストンからなる受圧体に作用する制御
圧をノズルフラッパ駆動機構のノズルフラッパの変位に
より制御し、出力ポート側の検出圧力に基づきノズルフ
ラッパの変位を電気的に制御することで出力圧制御を行
う電空レギュレータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a displacement of a nozzle flapper of a nozzle flapper drive mechanism to apply a control pressure acting on a pressure receiving member consisting of a diaphragm or a piston connected to a valve rod for interrupting communication between an input port and an output port. The present invention relates to an electropneumatic regulator that controls the output pressure by electrically controlling the displacement of a nozzle flapper based on the detected pressure on the output port side.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の電空レギュレータとして、例え
ば、一対の圧電素子板間にノズルフラッパとなる金属薄
板を挟着したバイモルフ型圧電素子をノズルフラッパ駆
動機構として用いるものが提案されている。一対の圧電
素子板はそれらの厚み方向及びかつ同一向きに分極して
おり、両圧電素子板の厚み方向への電圧を互いに逆方向
に印加することにより一方の圧電素子板が伸長すると共
に、他方の圧電素子が収縮する。金属薄板はケーシング
に片持ち固定されており、その先端側が電圧印加によっ
て湾曲変位する。従って、検出出力圧情報に基づく通電
制御によって制御圧放出用のノズルと金属薄板との間隙
調整を行うことができ、受圧体を介して出力圧に対抗す
る制御圧の排気量調整がなされる。この排気調整によっ
て出力圧を一定に維持するための制御圧調整が行われ
る。2. Description of the Related Art As an electropneumatic regulator of this type, for example, one using a bimorph type piezoelectric element in which a thin metal plate serving as a nozzle flapper is sandwiched between a pair of piezoelectric element plates as a nozzle flapper drive mechanism has been proposed. The pair of piezoelectric element plates are polarized in the thickness direction and in the same direction, and by applying a voltage in the thickness direction of both piezoelectric element plates in opposite directions, one piezoelectric element plate expands and the other The piezoelectric element of contracts. The thin metal plate is cantilevered and fixed to the casing, and its tip end side is curvedly displaced by applying a voltage. Therefore, the gap between the control pressure discharge nozzle and the thin metal plate can be adjusted by energization control based on the detected output pressure information, and the exhaust amount of the control pressure that opposes the output pressure is adjusted via the pressure receiving body. By this exhaust adjustment, control pressure adjustment for maintaining the output pressure constant is performed.
【０００３】また、固定鉄芯に対して移動可能に配置さ
れたソレノイドコイルのボビンにノズルフラッパを止着
したノズルフラッパ駆動機構を用いた別の電空レギュレ
ータが提案されている。ノズルフラッパはコイルへの通
電制御により制御圧放出用のノズル方向へ変位し、これ
によって入力圧放出用のノズルとノズルフラッパとの間
隙調整が行われる。Another electro-pneumatic regulator using a nozzle flapper drive mechanism in which a nozzle flapper is fixed to a bobbin of a solenoid coil movably arranged with respect to a fixed iron core has been proposed. The nozzle flapper is displaced in the direction of the control pressure discharge nozzle by controlling the energization of the coil, whereby the gap between the input pressure discharge nozzle and the nozzle flapper is adjusted.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の２つ
の装置では制御圧として入力エアを用いるものであるた
め、入力圧が変動すると両者間の圧力対抗関係に影響を
及ぼしてしまう。出力圧制御を確実に行うには、例えば
出力圧より０．５kgf/in2 程度高いエア圧が用いられる
が、この程度の差圧では入力圧変動の影響は大きく、確
実な出力圧制御が達成されない。However, since the above two devices use the input air as the control pressure, the fluctuation of the input pressure affects the pressure opposing relationship between the two. For reliable output pressure control, for example, an air pressure higher than the output pressure by about 0.5 kgf / in 2 is used, but at this level of differential pressure, the effect of input pressure fluctuations is large and reliable output pressure control is achieved. Not done.
【０００５】また、バイモルフ圧電素子板の湾曲変位を
利用する前者のノズルフラッパ駆動機構及び通電制御に
よるムービングコイルの変位を利用する後者のノズルフ
ラッパ駆動機構では、完全なノズルの閉止状態になるこ
とはない。そのため、常にエアがノズルから漏洩し、エ
ア消費量が多くなるという問題がある。更に、後者のノ
ズルフラッパ駆動機構では、ムービングコイルの変位が
外部の振動に影響され易く、フラッパの微妙な変位制御
が困難である。また、バイモルフ圧電素子板に対し常時
電圧が印加されている前者のノズルフラッパ駆動機構で
は、電圧の印加状態が長期間にわたるとバイモルフ圧電
素子板が脱分極を起こし、圧電素子板の湾曲が元の状態
に復帰できなくなる。Further, in the former nozzle flapper drive mechanism which utilizes the curved displacement of the bimorph piezoelectric element plate and the latter nozzle flapper drive mechanism which utilizes the displacement of the moving coil by energization control, the nozzles are not completely closed. Therefore, there is a problem that air constantly leaks from the nozzle and the air consumption increases. Furthermore, in the latter nozzle flapper drive mechanism, the displacement of the moving coil is easily affected by external vibration, and it is difficult to control the displacement of the flapper delicately. In the former nozzle flapper drive mechanism, in which a voltage is constantly applied to the bimorph piezoelectric element plate, the bimorph piezoelectric element plate causes depolarization when the voltage is applied for a long period of time, and the bending of the piezoelectric element plate is in the original state. Will not be able to return to.
【０００６】本発明は上記の問題に鑑みて成されたもの
であり、その目的は入力圧変動の影響を受けることなく
確実に出力圧制御ができ、しかもエア消費量を低減する
ことも可能である電空レギュレータを提供することであ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reliably control output pressure without being affected by fluctuations in input pressure and to reduce air consumption. One is to provide an electropneumatic regulator.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
本発明はハウジングに設けられた入力ポート、出力ポー
ト及び排気ポートを互いに接続する接続通路内に供給用
弁体、排気用弁体及び変位伝達体を収納すると共に、変
位伝達体を受圧体に連結し、接続通路側には各弁体に対
する弁座を形成し、両弁体とそれらの弁座とを共に接合
する中立状態と、供給用弁体とその弁座とを接合する排
気状態と、排気用弁体とその弁座とを接合する供給状態
とに切換可能に変位伝達体と両弁体との間に変位伝達関
係を設定し、受圧体により区画される第１の制御圧室及
び第２の制御圧室を入力ポート側に連通し、第１の制御
圧室に第１のノズルを連通すると共に、第２の制御圧室
に第２のノズルを連通し、両ノズルの開閉を出力ポート
側の検出圧力に基づき電気的に制御するノズル開閉制御
機構を組み込んだ。[Means for Solving the Problems] To achieve the above object,
According to the present invention, a supply valve body, an exhaust valve body, and a displacement transmission body are housed in a connection passage that connects an input port, an output port, and an exhaust port provided in a housing, and the displacement transmission body is connected to a pressure receiving body. However, a valve seat for each valve body is formed on the side of the connection passage, a neutral state in which both valve bodies and their valve seats are joined together, and an exhaust state in which the supply valve body and its valve seat are joined together, A displacement control relationship is set between the displacement transmission body and both valve bodies so as to be switchable to a supply state in which the exhaust valve body and its valve seat are joined, and a first control pressure chamber defined by the pressure receiving body and The second control pressure chamber is communicated with the input port side, the first control pressure chamber is communicated with the first nozzle, and the second control pressure chamber is communicated with the second nozzle to open and close both nozzles. Incorporates a nozzle opening / closing control mechanism that electrically controls the pressure based on the pressure detected on the output port side.
【０００８】[0008]
【作用】第１及び第２の制御圧室にはそれぞれ制御圧と
して入力ポート側の圧力が導入されており、入力圧の変
動は受圧体を介する両制御圧の対抗により相殺される。
従って、圧力対抗関係は入力圧の影響を受けることがな
く、検出圧力に基づいたノズル開閉制御機構による両ノ
ズルの開閉操作により確実な出力圧制御がなされる。出
力圧が一定値に維持されているとき、即ち制御圧のバラ
ンス状態では両ノズルが閉止されており、このバランス
状態が崩れたときのみ入力圧の排気制御が行われること
でエア消費量の低減が実現される。The pressure on the input port side is introduced as a control pressure into each of the first and second control pressure chambers, and the fluctuation of the input pressure is canceled by the opposition of both control pressures via the pressure receiving body.
Therefore, the pressure opposing relationship is not affected by the input pressure, and the output pressure is reliably controlled by the opening / closing operation of both nozzles by the nozzle opening / closing control mechanism based on the detected pressure. Both the nozzles are closed when the output pressure is maintained at a constant value, that is, when the control pressure is in a balanced state, and exhaust control of the input pressure is performed only when this balanced state is lost, reducing air consumption. Is realized.
【０００９】[0009]
【実施例】以下に本発明を具体化した電空レギュレータ
の一実施例を図１〜図５に基づき説明する。図１に示さ
れるように１はバルブハウジングである。バルブハウジ
ング１には入力ポート２、出力ポート３及び排気ポート
４が設けられており、これら各ポート２，３，４が接続
通路Ｔによって互いに接続されている。接続通路Ｔ内に
は変位伝達体としてのロッド５がスライド可能に収容さ
れており、ロッド５には排気用弁体７が嵌合されてい
る。排気用弁体７の対向位置には供給用弁体６がロッド
５の先端と離接可能に収容されている。バルブハウジン
グ１の下端には弁収容体３２嵌入固定されており、弁収
容体３２には供給用弁体６がスライド可能に嵌入支持さ
れている。供給用弁体６と弁収容体３２の間の収容室３
２ａには復帰バネ１０が介在されており、収容室３２ａ
と接続通路Ｔとが通路６ａによって連通されている。バ
ルブハウジング１の上端には弁収容体３３が嵌入固定さ
れており、弁収容体３３には排気用弁体７がスライド可
能に嵌入支持されている。排気用弁体７と弁収容体３３
の間の収容室３３ａのは復帰バネ１１が介在されてお
り、収容室３３ａと接続通路Ｔとが通路７ａによって連
通されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of an electropneumatic regulator embodying the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, 1 is a valve housing. The valve housing 1 is provided with an input port 2, an output port 3 and an exhaust port 4, and these ports 2, 3 and 4 are connected to each other by a connection passage T. A rod 5 as a displacement transmitter is slidably accommodated in the connection passage T, and an exhaust valve body 7 is fitted to the rod 5. A supply valve body 6 is housed in a position facing the exhaust valve body 7 so as to be separable from and into contact with the tip of the rod 5. The valve housing 32 is fitted and fixed to the lower end of the valve housing 1, and the supply valve body 6 is slidably fitted and supported in the valve housing 32. Storage chamber 3 between the supply valve body 6 and the valve storage body 32
The return spring 10 is interposed in 2a, and the accommodation chamber 32a
And the connection passage T are connected by the passage 6a. The valve housing 33 is fitted and fixed to the upper end of the valve housing 1, and the exhaust valve body 7 is slidably fitted and supported in the valve housing 33. Exhaust valve body 7 and valve housing 33
The return spring 11 is interposed between the accommodation chamber 33a and the accommodation chamber 33a, and the accommodation chamber 33a and the connection passage T are communicated with each other by the passage 7a.
【００１０】バルブハウジング１には弁座８及び弁座９
が形成されており、供給用弁体６はバネ１０によって弁
座８と接合する方向に付勢され、排気用弁体７はバネ１
１によって弁座９と接合する方向に付勢されている。供
給用弁体６と弁座８との接合によって入力ポート２側と
出力ポート３側とが遮断されており、排気用弁体７と弁
座９との接合によって出力ポート３側と排気ポート４側
とが遮断されている。供給用弁体６及び排気用弁体７が
同時に弁座８，９に接合する図１の中立状態では、入力
ポート２、出力ポート３及び排気ポート４は互いに遮断
される。中立状態における供給用弁体６の接続通路Ｔ及
び収容室３２ａ側の受圧面積は同一に設定しており、同
様に排気用弁体７の接続通路Ｔ側及び収容室３３ａ側に
受圧面積も同一に設定してある。従って、両弁体６，７
と弁座８，９との接合は復帰バネ１０，１１のバネ力の
みによって行われる。The valve housing 1 includes a valve seat 8 and a valve seat 9.
Is formed, the supply valve body 6 is biased by the spring 10 in the direction of joining with the valve seat 8, and the exhaust valve body 7 is
It is urged in the direction of joining with the valve seat 9 by 1. The input port 2 side and the output port 3 side are shut off by the joining of the supply valve body 6 and the valve seat 8, and the output port 3 side and the exhaust port 4 are shut by the joining of the exhaust valve body 7 and the valve seat 9. The side is cut off. In the neutral state of FIG. 1 in which the supply valve body 6 and the exhaust valve body 7 are simultaneously joined to the valve seats 8 and 9, the input port 2, the output port 3 and the exhaust port 4 are cut off from each other. In the neutral state, the connection passage T of the supply valve body 6 and the pressure receiving area of the storage chamber 32a side are set to be the same, and similarly, the pressure receiving area of the connection passage T side of the exhaust valve body 7 and the storage chamber 33a side are also the same. Is set to. Therefore, both valve bodies 6, 7
And the valve seats 8 and 9 are joined only by the spring force of the return springs 10 and 11.
【００１１】弁収容体３３の上側にはノズル取付体１２
が接合固定されており、更にその上側にはカバー２１が
接合固定されている。カバー２１とノズル取付体１２と
の間の空間は放圧孔２２を介して大気圧領域と連通して
いる。弁収容体３３とノズル取付体１２との間の空間に
はダイヤフラム組付け体１３が収容されている。ダイヤ
フラム組付体１３を構成する受圧体としてのダイヤフラ
ム１３ａは弁収容体３３とノズル取付体１２との間に挟
持されており、弁収容体３３とノズル組付体１２との間
の空間がダイヤフラム１３ａによって第１の制御圧室Ｒ
1 と第２の制御圧室Ｒ2 とにそれぞれ区画されている。
接続通路Ｔ弁収容体３３から突出するロッド５の上端部
にはダイヤフラム組付け体１３がナット１４によって螺
合固定されており、ロッド５とダイヤフラム組付け体１
３とが上下方向に一体移動可能になっている。The nozzle mounting body 12 is provided above the valve housing body 33.
Are joined and fixed, and the cover 21 is joined and fixed on the upper side. The space between the cover 21 and the nozzle mounting body 12 communicates with the atmospheric pressure region via the pressure release hole 22. The diaphragm assembly 13 is housed in the space between the valve housing 33 and the nozzle mounting body 12. A diaphragm 13a as a pressure receiving body that constitutes the diaphragm assembly 13 is sandwiched between the valve housing 33 and the nozzle mounting body 12, and the space between the valve housing 33 and the nozzle assembly 12 is a diaphragm. The first control pressure chamber R by 13a
It is divided into 1 and the second control pressure chamber R2.
A diaphragm assembly 13 is screwed and fixed to an upper end portion of the rod 5 projecting from the connection passage T-valve housing 33 by a nut 14, and the rod 5 and the diaphragm assembly 1 are attached.
3 and 3 are vertically movable together.
【００１２】入力ポート２には連通路１５が接続してお
り、連通路１５には制御圧室Ｒ1 ，Ｒ2 が分岐通路１５
ａ，１５ｂを介して連通している。この連通路１５によ
り入力側圧力が制御圧として両制御圧室Ｒ1 ，Ｒ2内に
導入される。各分岐通路１５ａ，１５ｂ上にはオリフィ
ス１６，１７がそれぞれ設けられている。図１に示され
るように、ノズル取付体１２には一対のノズル１８，１
９が対向して横置きに螺合支持されており、それらの噴
射口１８ａ，１９ａがカバー２１内の空間部に突出して
いる。A communication passage 15 is connected to the input port 2, and control pressure chambers R1 and R2 are connected to the branch passage 15 in the communication passage 15.
It communicates via a and 15b. The pressure on the input side is introduced into both control pressure chambers R1 and R2 as a control pressure by this communication passage 15. Orifices 16 and 17 are provided on the respective branch passages 15a and 15b. As shown in FIG. 1, the nozzle mounting body 12 includes a pair of nozzles 18, 1.
9 are opposed to each other and horizontally supported by screwing, and their injection ports 18a and 19a project into a space inside the cover 21.
【００１３】第１のノズル１８は連通路２０ａを介して
第１の制御圧室Ｒ1 に連通しており、第２のノズル１９
は連通路２０ｂを介して第２の制御圧室Ｒ2 に連通して
いる。噴射口１８ａ，１９ａの内径はオリフィス１６，
１７の内径よりも若干大きく設定されており、単位時間
当たりに噴射口１８ａ，１９ａより流出可能なエア量は
オリフィス１６，１７を流出可能なエア量より多い。こ
のような通路断面積の設定関係により各制御圧室Ｒ1 ，
Ｒ2 内の圧力制御が円滑になされるようになっている。The first nozzle 18 communicates with the first control pressure chamber R1 through a communication passage 20a, and the second nozzle 19
Communicates with the second control pressure chamber R2 via the communication passage 20b. The inner diameter of the injection ports 18a, 19a is the orifice 16,
It is set to be slightly larger than the inner diameter of 17 and the amount of air that can flow out from the injection ports 18a and 19a per unit time is larger than the amount of air that can flow out from the orifices 16 and 17. Each control pressure chamber R1,
The pressure in R2 is smoothly controlled.
【００１４】図３及び図５に示すように、ノズル取付体
１２上の支柱３３ｂには板状圧電素子２６が片持ち支持
されており、その自由端は両ノズル１８，１９の噴射口
１８ａ，１９ａの対向間隙近くまで垂下している。この
板状圧電素子２６は電極板２７と、その両面に接合され
た一対の圧電素子板２８ａ，２８ｂと、各圧電素子２８
ａ，２８ｂの外面に接合された電極板２９ａ，２９ｂと
によって構成されるバイモルフ型圧電素子である。一対
の圧電素子板２８ａ，２８ｂはそれらの厚み方向及びか
つ同一向きに分極しており、両圧電素子板２８ａ，２８
ｂの厚み方向に対し電圧を互いに逆方向に印加すること
により、一方が伸長しかつ他方が収縮するという特性を
有している。電極板２９ａ，２９ｂは同極であり、電極
板２９ａ，２９ｂと電極板２７とは異極である。As shown in FIGS. 3 and 5, the plate-shaped piezoelectric element 26 is cantilevered on the support column 33b on the nozzle mounting body 12, and the free ends thereof are the injection ports 18a of both nozzles 18, 19. It hangs down near the facing gap of 19a. This plate-shaped piezoelectric element 26 includes an electrode plate 27, a pair of piezoelectric element plates 28a and 28b bonded to both surfaces thereof, and each piezoelectric element 28.
It is a bimorph type piezoelectric element composed of electrode plates 29a and 29b joined to the outer surfaces of a and 28b. The pair of piezoelectric element plates 28a, 28b are polarized in the thickness direction and in the same direction, and both piezoelectric element plates 28a, 28b are polarized.
By applying voltages in opposite directions to the thickness direction of b, one has a characteristic of being expanded and the other having a characteristic of contracting. The electrode plates 29a and 29b have the same polarity, and the electrode plates 29a and 29b and the electrode plate 27 have different polarities.
【００１５】板状圧電素子２６の先端には筒状体２３が
止着されている。筒状体２３は噴射口１８ａ，１９ａの
対向間隙に位置し、筒状体２３の両端開口２３ａ，２３
ｂが噴射口１８ａ，１９ａに対向している。筒状体２３
内には一対のシール体２４ａ．２４ｂがそれぞれスライ
ド可能に収容されている。両シール体２４ａ，２４ｂの
間にはバネ２５が介在されており、両シール体２４ａ，
２４ｂが互いに離間する方向に付勢されている。A cylindrical body 23 is fixed to the tip of the plate-shaped piezoelectric element 26. The tubular body 23 is located in the opposing gap between the injection ports 18a and 19a, and the openings 23a and 23 at both ends of the tubular body 23 are located.
b faces the injection ports 18a and 19a. Tubular body 23
A pair of seal bodies 24a. 24b are respectively slidably accommodated. A spring 25 is interposed between the two seal bodies 24a and 24b.
24b are urged in a direction away from each other.
【００１６】図３及び図５に示すように、筒状体２３の
内部長ｄ1 は噴射口１８ａ，１９ａの間隔ｄ2 よりもわ
ずかに長くしてあり、板状圧電素子２６に電圧印加が行
われていない図１の状態では、両噴射口１８ａ，１９ａ
はそれぞれシール体２４ａ，２４ｂと接合状態にあり、
両ノズル１８，１９は閉止される。電極板２７及び各圧
電素子板２８ａ，２８ｂは共に制御回路Ｃと電気的に接
続されている。制御回路Ｃには出力ポート３側に設けら
れた圧力センサＳが電気的に接続されており、制御回路
Ｃは圧力センサＳから得られる出力圧変化の情報に基づ
いて通電制御を行う。As shown in FIGS. 3 and 5, the inner length d1 of the cylindrical body 23 is slightly longer than the distance d2 between the injection ports 18a and 19a, and a voltage is applied to the plate-shaped piezoelectric element 26. Not in the state of FIG. 1, both injection ports 18a, 19a
Are in a joined state with the seal bodies 24a and 24b,
Both nozzles 18, 19 are closed. The electrode plate 27 and the piezoelectric element plates 28a and 28b are both electrically connected to the control circuit C. A pressure sensor S provided on the output port 3 side is electrically connected to the control circuit C, and the control circuit C performs energization control based on information on the output pressure change obtained from the pressure sensor S.
【００１７】出力圧が目標値より高くなると、制御回路
Ｃは電極板２７を正、電極板２９ａ，２９ｂを負とする
電圧印加を圧電素子板２８ａ，２８ｂに対して行う。こ
の通電制御により板状圧電素子２６は図４及び図５に示
されるように右方向へ湾曲変位し、筒状体２３が同方向
に移動する。この状態では第２の噴射口１９ａと第２の
シール体２４ｂとの接合が維持され、第１の噴射口１８
ａと第１のシール体２４ａとが離間する。従って、制御
圧室Ｒ1 は連通路２０ａを経由して大気圧領域に連通す
る。シール体２４ａと噴射口１８ａとの離間により制御
圧室Ｒ1 内のエアがノズル１８から噴射する。ノズル１
８の噴射流量はオリフィス１６を経由する制御圧室Ｒ1
内へのエア流入量よりも多く、制御圧室Ｒ1 内の圧力が
低下する。このときのダイヤフラム１３ａを介した圧力
対抗関係の変化に基づいてダイヤフラム１３ａが図４の
ように上動する。それに伴いロッド５も上動すると共
に、排気用弁体７が弁座９から離間し、排気ポート４と
出力ポート３とが連通される。従って、出力ポート３側
のエアが排気され、出力圧が目標値に向けて低下する。When the output pressure becomes higher than the target value, the control circuit C applies a voltage to the piezoelectric element plates 28a and 28b with the electrode plate 27 being positive and the electrode plates 29a and 29b being negative. By this energization control, the plate-shaped piezoelectric element 26 is curved and displaced rightward as shown in FIGS. 4 and 5, and the tubular body 23 moves in the same direction. In this state, the joint between the second injection port 19a and the second seal body 24b is maintained, and the first injection port 18
a and the first seal body 24a are separated from each other. Therefore, the control pressure chamber R1 communicates with the atmospheric pressure region via the communication passage 20a. The air in the control pressure chamber R1 is ejected from the nozzle 18 by the separation between the seal body 24a and the ejection port 18a. Nozzle 1
The injection flow rate of 8 is the control pressure chamber R1 passing through the orifice 16.
The pressure in the control pressure chamber R1 decreases because the amount of air inflow is larger than that in the inside. The diaphragm 13a moves upward as shown in FIG. 4 based on the change in the pressure opposing relationship via the diaphragm 13a at this time. Along with this, the rod 5 also moves upward, the exhaust valve body 7 separates from the valve seat 9, and the exhaust port 4 and the output port 3 are communicated. Therefore, the air on the output port 3 side is exhausted, and the output pressure decreases toward the target value.
【００１８】出力圧が目標値より低くなると、制御回路
Ｃは電極板２７を負、電極板２９ａ，２９ｂを正とする
電圧印加を圧電素子板２８ａ，２８ｂに対しておこな
う。この通電制御により板状圧電素子２６は図２及び図
３に示されるように左方向へ湾曲変位し、筒状体２３が
同方向に移動する。この状態では第１の噴射口１８ａと
第１のシール体２４ａとの接合が維持され、第２の噴射
口１９ａと第２のシール体２４ｂとが離間する。従っ
て、制御圧室Ｒ2 は連通路２０ｂを経由して大気圧領域
に連通する。シール体２４ｂと噴射口１９ａとの離間に
より制御圧室Ｒ2 内のエアがノズル１９から噴射する。
ノズル１９の噴射流量はオリフィス１７を経由する制御
圧室Ｒ2 内へのエア流入量よりも多く、制御圧室Ｒ2 内
の圧力が低下する。このときのダイヤフラム１３ａを介
した圧力対抗関係の変化に基づいてダイヤフラム１３ａ
が図２のように下動する。それに伴いロッド５も下動す
ると共に、供給用弁体６が弁座８から離間し、入力ポー
ト２と出力ポート３とが連通される。従って、出力ポー
ト３側にエアが供給され、出力圧が目標値に向けて上昇
する。When the output pressure becomes lower than the target value, the control circuit C applies a voltage to the piezoelectric element plates 28a and 28b with the electrode plate 27 being negative and the electrode plates 29a and 29b being positive. By this energization control, the plate-shaped piezoelectric element 26 is curvedly displaced leftward as shown in FIGS. 2 and 3, and the tubular body 23 is moved in the same direction. In this state, the bonding between the first injection port 18a and the first seal body 24a is maintained, and the second injection port 19a and the second seal body 24b are separated from each other. Therefore, the control pressure chamber R2 communicates with the atmospheric pressure region via the communication passage 20b. The air in the control pressure chamber R2 is jetted from the nozzle 19 by the separation of the seal body 24b and the jet port 19a.
The injection flow rate of the nozzle 19 is larger than the amount of air flowing into the control pressure chamber R2 via the orifice 17, and the pressure in the control pressure chamber R2 decreases. The diaphragm 13a is based on the change in the pressure opposing relationship via the diaphragm 13a at this time.
Moves down as shown in FIG. Along with this, the rod 5 also moves downward, the supply valve body 6 separates from the valve seat 8, and the input port 2 and the output port 3 are communicated. Therefore, air is supplied to the output port 3 side, and the output pressure rises toward the target value.
【００１９】このような出力圧制御はダイヤフラム１３
ａを介した各制御圧室Ｒ1 ，Ｒ2 内のエアの圧力対抗に
よって行われるものであり、上述したような板状圧電素
子２６への通電制御によって各制御圧室Ｒ1 ，Ｒ2内の
エア排気が制御される。制御圧として共に入力ポート２
側のエアが用いられるこの方式だと、たとえ入力圧が変
動してもその変動が互いに相殺されてしまうため、ダイ
ヤフラム１３ａに入力圧変動の影響が波及することがな
い。従って、従来より確実な出力圧制御を実現すること
が可能になる。Such output pressure control is performed by the diaphragm 13
The air is exhausted from inside the control pressure chambers R1 and R2 by controlling the energization of the plate-shaped piezoelectric element 26 as described above. Controlled. Both input ports for control pressure
With this method in which the side air is used, even if the input pressure fluctuates, the fluctuations cancel each other out, so that the diaphragm 13a is not affected by the fluctuation of the input pressure. Therefore, more reliable output pressure control than in the past can be realized.
【００２０】また、このような出力圧制御方式では、従
来装置のように出力圧より０．５kgf/in2 程度高いエア
圧を用いなければならないというような入力圧に対する
制約がない。出力圧より高いエア圧を制御圧として用い
なければならないという制約の解消により、例えば、従
来装置では不可能な真空圧制御が可能になる。即ち、入
力ポート２側から真空で引くことにより出力ポート３側
を大気圧以下にする場合に、出力ポート３側の圧力を容
易に目標値に制御することができるようになる。Further, in such an output pressure control system, there is no restriction on the input pressure such that the air pressure which is higher than the output pressure by about 0.5 kgf / in 2 must be used unlike the conventional device. By eliminating the restriction that the air pressure higher than the output pressure must be used as the control pressure, for example, vacuum pressure control, which is not possible with conventional devices, becomes possible. That is, when the pressure on the output port 3 side is reduced to atmospheric pressure or less by drawing a vacuum from the input port 2 side, the pressure on the output port 3 side can be easily controlled to the target value.
【００２１】出力圧が目標値に維持されているときには
制御回路Ｃからの通電制御は行われず、何れの圧電素子
板２８ａ，２８ｂに対しても電圧の印加がなされない。
図１に示されるこの無印加状態では板状圧電素子２６が
何れの方向にも湾曲変位することはなく、筒状体２３は
両ノズル１８，１９の中間に位置している。このときバ
ネ２５により付勢されている各シール体２４ａ，２４ｂ
によって両噴出口１８ａ，１９ａは共に完全に閉止され
る。従って、各制御圧室Ｒ1 ，Ｒ2 内のエアが大気圧領
域へ放出されることはなく、ダイヤフラム１３ａを介し
た制御圧同士のバランス状態は維持される。即ち、出力
圧が目標値となっている制御圧バランス状態ではノズル
１８，１９の完全閉止状態が維持されること、並びに入
力圧の排気制御は制御圧のバランス状態が崩れたときの
み行われることから、制御圧として用いられるエアの消
費量は従来よりも少なくて済み、無駄のない出力圧制御
を実現することができる。When the output pressure is maintained at the target value, the energization control from the control circuit C is not performed, and the voltage is not applied to any of the piezoelectric element plates 28a and 28b.
In this non-applied state shown in FIG. 1, the plate-shaped piezoelectric element 26 is not curved and displaced in any direction, and the tubular body 23 is positioned between the nozzles 18 and 19. At this time, the respective seal bodies 24a, 24b urged by the spring 25
Both jet outlets 18a and 19a are thereby completely closed. Therefore, the air in each of the control pressure chambers R1 and R2 is not discharged to the atmospheric pressure region, and the balance state between the control pressures via the diaphragm 13a is maintained. That is, in the control pressure balance state where the output pressure is the target value, the completely closed state of the nozzles 18 and 19 is maintained, and the exhaust control of the input pressure is performed only when the control pressure balance state is lost. Therefore, the consumption of the air used as the control pressure is smaller than in the conventional case, and the output pressure control without waste can be realized.
【００２２】更に、このバランス状態では両噴出口１８
ａ，１９ａが確実に閉止されるため、従来のムービング
コイル式のノズルフラッパ駆動機構のように、可動部分
が外部振動に影響されることがない。出力圧が変動した
時のみ通電制御を行うこの方式だと、長期間にわたって
板状圧電素子２６へ電圧が印加されるようなことがない
ため、圧電素子板２８ａ，２８ｂが脱分極して湾曲が復
帰不能になるというような問題が生じない。従って、板
状圧電素子２６の耐用年数が延びることにより、装置を
長期間にわたり安定して使用することが可能になる。Further, in this balanced state, both jet ports 18
Since a and 19a are reliably closed, the movable part is not affected by external vibration unlike the conventional moving coil type nozzle flapper drive mechanism. In this system in which the energization control is performed only when the output pressure fluctuates, no voltage is applied to the plate-shaped piezoelectric element 26 for a long period of time, so that the piezoelectric element plates 28a and 28b are depolarized and are not bent. There is no problem such as being unable to recover. Therefore, the life of the plate-shaped piezoelectric element 26 is extended, so that the device can be stably used for a long period of time.
【００２３】図６は別の実施例を示すものである。ダイ
ヤフラムハウジング３４上には一対のノズルブロック３
５，３６が対向配置されており、両ノズルブロック３
５，３６の対向面には噴射口３５ａ，３６ａが対向形成
されている。両噴射口３５ａ，３６ａ間の空間内には鉄
製の筒状体３０が左右方向へスライド可能に収容されて
おり、筒状体３０内には前記実施例と同様のシール体３
７ａ，３７ｂ及びバネ３８が収容されている。ノズルブ
ロック３５，３６の対向面上には一対のソレノイドコイ
ル３１ａ，３１ｂが噴射口３５ａ，３６ａ及び筒状体３
０を包囲するように取付けられている。ソレノイドコイ
ル３１ａ，３１ｂは制御回路Ｃの通電制御を受け、制御
回路Ｃは圧力センサＳからの出力圧情報に基づいてソレ
ノイドコイル３１ａ，３１ｂに対する通電制御を行う鉄
製の筒状体３０は可動鉄心としての役割を果たしてお
り、一方のソレノイドコイル３１ａに通電すればシール
体３７ｂと噴射口３６ａとが離間し、他方のソレノイド
コイル３１ｂに通電すればシール体３７ａと噴射口３５
ａとが離間する。このような通電制御によって前記実施
例と同様の出力圧制御が行われる。噴射口３５ａ，３６
ａからの放出エアは誘導体３９内の通路３９ａを経由し
て大気へでる。FIG. 6 shows another embodiment. A pair of nozzle blocks 3 are provided on the diaphragm housing 34.
5 and 36 are arranged to face each other, and both nozzle blocks 3
Injecting ports 35a and 36a are formed opposite to each other on the opposing surfaces of 5 and 36. An iron tubular body 30 is slidably accommodated in the space between the injection ports 35a and 36a in the left-right direction.
7a, 37b and a spring 38 are housed. A pair of solenoid coils 31a and 31b are provided on the facing surfaces of the nozzle blocks 35 and 36, and the injection ports 35a and 36a and the tubular body 3 are provided.
It is mounted so as to surround 0. The solenoid coils 31a and 31b are energized by the control circuit C, and the control circuit C controls energization of the solenoid coils 31a and 31b based on the output pressure information from the pressure sensor S. The iron tubular body 30 is a movable iron core. When one of the solenoid coils 31a is energized, the seal body 37b and the injection port 36a are separated from each other, and when the other solenoid coil 31b is energized, the seal body 37a and the injection port 35 are separated.
and a are separated from each other. With such energization control, output pressure control similar to that of the above-described embodiment is performed. Injection port 35a, 36
The air released from a exits to the atmosphere via a passage 39a in the dielectric 39.
【００２４】本発明は勿論前記の実施例に限定されるも
のではなく、例えば、受圧体としてダイヤフラム１３ａ
を用いる代わりにピストンを使用することも可能であ
る。また、第１の実施例におけるノズル１８，１９の噴
射口１８ａ，１９ａを別々の圧電素子板或いは電磁弁で
開閉するようにしてもよい。The present invention is, of course, not limited to the above-mentioned embodiment, but for example, the diaphragm 13a as a pressure receiving body.
It is also possible to use a piston instead of using. Further, the injection ports 18a and 19a of the nozzles 18 and 19 in the first embodiment may be opened and closed by separate piezoelectric element plates or electromagnetic valves.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の電空レギ
ュレータによれば入力圧変動の影響を受けることなく確
実に出力圧制御ができ、しかもエア消費量を低減するこ
とができるという優れた効果を奏する。As described above in detail, according to the electropneumatic regulator of the present invention, it is possible to surely control the output pressure without being influenced by the fluctuation of the input pressure and to reduce the air consumption. Produce the effect.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】 本発明を具体化した電空レギュレータを示す
一実施例であり、出力圧が目標値にある時の状態を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an electropneumatic regulator embodying the present invention and showing a state when an output pressure is at a target value.
【図２】 図１の電空レギュレータの出力圧が目標値以
下である時の状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state when the output pressure of the electropneumatic regulator shown in FIG. 1 is below a target value.
【図３】 図２の状態におけるノズル開閉制御機構を示
す部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a nozzle opening / closing control mechanism in the state of FIG.
【図４】 図１の電空レギュレータの出力圧が目標値以
上である時の状態を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a state when the output pressure of the electropneumatic regulator of FIG. 1 is equal to or higher than a target value.
【図５】 図４の状態におけるノズル開閉制御機構を示
す部分拡大断面図である。5 is a partially enlarged sectional view showing the nozzle opening / closing control mechanism in the state of FIG.
【図６】 別の実施例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment.
【符号の説明】 １ ハウジング、２ 入力ポート、３ 出力ポート、４
排気ポート、５ 変位伝達体としてのロッド、６
（供給用）弁体、７ （排気用）弁体、８，９弁座 １３ａ 受圧体としてのダイヤフラム、１８ （第１
の）ノズル、１９（第２の）ノズル、２３ ノズル開閉
制御機構を構成する筒状体、２４ａ ノズル開閉制御機
構を構成する（第１の）シール体、２４ｂ ノズル開閉
制御機構を構成する（第２の）シール体、２５ ノズル
開閉制御機構を構成するバネ、２６ノズル開閉制御機構
を構成する板状圧電素子、Ｔ 接続通路、Ｒ1 （第１
の）制御圧室、Ｒ2 （第２の）制御圧室、Ｓ ノズル
開閉制御機構を構成する圧力センサ、Ｃ ノズル開閉制
御機構を構成する制御回路。[Explanation of symbols] 1 housing, 2 input ports, 3 output ports, 4
Exhaust port, 5 Rod as displacement transmitter, 6
(For supply) valve body, 7 (for exhaust) valve body, 8, 9 valve seat 13a diaphragm as pressure receiving body, 18 (first)
Nozzle), 19 (second) nozzle, 23 Cylindrical body constituting the nozzle opening / closing control mechanism, 24a (First) sealing body constituting the nozzle opening / closing control mechanism, 24b Constituting the nozzle opening / closing control mechanism (first (2) Seal body, 25 springs constituting the nozzle opening / closing control mechanism, 26 plate-shaped piezoelectric elements constituting the 26 nozzle opening / closing control mechanism, T connection passage, R1 (first
No.) control pressure chamber, R2 (second) control pressure chamber, S pressure sensor constituting the nozzle opening / closing control mechanism, and C control circuit constituting the nozzle opening / closing control mechanism.
Claims (1)
ト（２）、出力ポート（３）及び排気ポート（４）を互
いに接続する接続通路（Ｔ）内に供給用弁体（６）、排
気用弁体（７）及び変位伝達体（５）を収納すると共
に、変位伝達体（５）を受圧体（１３ａ）に連結し、接
続通路（Ｔ）側には各弁体（６，７）に対する弁座
（８，９）を形成し、両弁体（６，７）とそれらの弁座
（８，９）とを共に接合する中立状態と、供給用弁体
（６）とその弁座（８）とを接合する排気状態と、排気
用弁体（７）とその弁座（９）とを接合する供給状態と
に切換可能に変位伝達体（５）と両弁体（６，７）との
間に変位伝達関係を設定し、受圧体（１３ａ）により区
画される第１の制御圧室（Ｒ1 ）及び第２の制御圧室
（Ｒ2 ）を入力ポート（２）側に連通し、第１の制御圧
室（Ｒ1 ）に第１のノズル（１８）を連通すると共に、
第２の制御圧室（Ｒ2 ）に第２のノズル（１９）を連通
し、両ノズル（１８，１９）の開閉を出力ポート（３）
側の検出圧力に基づき電気的に制御するノズル開閉制御
機構（２３，２４ａ，２４ｂ，２５，２６，Ｓ，Ｃ）を
組み込んだことを特徴とする電空レギュレータ。1. A supply valve body (6) and an exhaust gas in a connection passage (T) connecting an input port (2), an output port (3) and an exhaust port (4) provided in a housing (1) to each other. The valve body (7) and the displacement transmitting body (5) are housed, the displacement transmitting body (5) is connected to the pressure receiving body (13a), and the valve bodies (6, 7) are provided on the connection passage (T) side. Forming a valve seat (8, 9) for the valve body (6, 7) and the valve seats (8, 9) are joined together in a neutral state, and the supply valve body (6) and its valve seat The displacement transmitting body (5) and both valve bodies (6, 7) are switchably switchable between an exhaust state in which (8) is joined and a supply state in which the exhaust valve body (7) and its valve seat (9) are joined. ) And a displacement transmission relationship between the first control pressure chamber (R1) and the second control pressure chamber (R2) defined by the pressure receiving body (13a) are connected to the input port (2) side. Communicating, the first nozzle (18) communicates with the first control pressure chamber (R1),
The second control pressure chamber (R2) communicates with the second nozzle (19), and the opening and closing of both nozzles (18, 19) is output port (3).
An electropneumatic regulator characterized by incorporating a nozzle opening / closing control mechanism (23, 24a, 24b, 25, 26, S, C) electrically controlled based on the detected pressure on the side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143582A JP2559919B2 (en) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | Electro-pneumatic regulator |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP3143582A JP2559919B2 (en) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | Electro-pneumatic regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370401A JPH04370401A (en) | 1992-12-22 |
| JP2559919B2 true JP2559919B2 (en) | 1996-12-04 |
Family
ID=15342093
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| IL268254B1 (en) * | 2019-07-24 | 2024-06-01 | Ham Let Israel Canada Ltd | Fluid-flow control device |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3143582A patent/JP2559919B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04370401A (en) | 1992-12-22 |
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