JPH0416645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般には電空変換器に関し、詳しくい
うと、電空変換器の速度、特定とするとモータの
速度を調整するために使用できる可変速度抵抗回
路を使用する新規なかつ有用なサーボ装置に関す
る。

従来の技術 電空変換器は空気式（圧気）装置の動作を制御
するモータを使用する。しかし、可変速度手段を
一体部分として有する電空変換器は知られていな
い。若干の製造業者は異なる速度の電空変換器を
提供するために、電空変換器に種々のサーボモー
ター歯車箱構成体を使用している。すなわち、各
電空変換器の所望とする速度に適合したサーボモ
ーター歯車箱構成体を使用し、速度の異なる種々
のモデルの電空変換器を提供している。

発明が解決しようとする課題 このことは製造業者は異なる速度ごとに異なる
モデルの電空変換器を供給しなければならないと
いうことを意味する。従つて、製造効率が悪く、
高価になる。また、各モデルの電空変換器は特定
の１つのモータ速度のみを供給できるだけであ
り、融通性が全くない。

課題を解決するための手段 本発明によれば、電空変換器は、そのモータと
一緒に使用できかつこのモータの速度を変化させ
るための抵抗回路を具備する。本発明の抵抗回路
は電空変換器のDC（直流）サーボモータに供給さ
れる電流および電圧を制限するのに使用される。

かかる本発明による電空変換器は、電力を受け
入れるための第１の端子および第２の端子、なら
びに２つの反対の方向に回転可能なシヤフトを有
する可逆DCサーボモータと、前記シヤフトの位
置に比例するガス圧を供給するために前記シヤフ
トと協働する空気式手段と、前記第１の端子に接
続された圧力上昇ラインと、前記第２の端子に接
続された圧力降下ラインと、前記圧力上昇ライン
および前記圧力降下ラインの一方に選択的に接続
可能な共通の端子および該共通端子とは異なる電
圧の電力端子を有する電力供給源とを具備してお
り、抵抗が前記上昇および降下の各ライン中に接
続されており、そして可変抵抗手段が電力供給源
の電力端子と上昇および降下ラインを一緒に接続
する接続点との間に接続されている。

可変抵抗手段は多位置スイツチまたは複数のス
イツチの形式にあり、各スイツチの一側が電力端
子に接続され、その他側が複数の抵抗の一側に接
続され、これら抵抗の他側が上昇および降下ライ
ンを一緒に接続する接続点に接続された形式のも
のでよい。可変抵抗手段として可変抵抗を使用す
ることもできる。

作 用 かかる可変抵抗手段の抵抗値を変化させること
により、（後述するように）ライン端子に種々の
電圧レベルが提供できる。その結果、電空変換器
のモータの速度を可変とすることができる。

また分路抵抗を圧力上昇ラインと圧力降下ライ
ンとの間に接続してもよい。かかる分路抵抗を設
けることにより、モータに供給されるサージ電圧
（電流）が抑制できる。

実施例 本発明の十分な理解のために、以下添付図面を
参照して本発明の好ましい実施例について詳細に
説明する。

添付図面を参照すると、総括的に参照番号１０
で指示された空気式位置決め装置（ポジシヨナ
ー）に使用できる本発明によるモータの速度を可
変とすることができる電空変換器（以下、単に可
変速度電空変換器と呼ぶ）が参照番号１２で総括
的に示されている。この空気式位置決め装置１０
は機械的作動子（アクチユエータ）に接続され、
出力を提供するためのカムシヤフト１６を有する
既知の位置決め装置本体１４を含む。位置決め装
置本体１４は加圧ガスを空気式位置決め装置に供
給するための静圧力供給ライン１８に接続されて
いる。ガスは一般には空気である。かかる位置決
め装置本体１４は、空気式制御装置からの入力信
号に応答して（回転または直線運動を行なうたと
えばシリンダやダイヤフラムなどの）機械的作動
子の迅速かつ正確な位置決めを与えるものであ
り、通常は、制御装置と機械的作動子との間の制
御ループに配置されるものである。

位置決め装置１０は位置伝送器２０を含み、こ
の位置伝送器２０は破線２４で示すようにシヤフ
ト１６に機械的に接続された摺動子を有する可変
抵抗２２を含む。可変抵抗２２の摺動子を動かす
ことによつて、位置伝送器２０はシヤフト１６の
位置を表わす４〜20mA（ミリアンペア）ライン
２６に信号を発生する。位置伝送器は＋24VDC
ライン２８を通じて電力を受け入れる。かかる位
置伝送器２０は、機械的作動子の機械的な位置を
入力信号として受け入れ、かかる機械的位置に対
してあらかじめ決められた関係を有しかつ位置制
御または位置指示用に使用できる４〜20mAの出
力信号を発生する。

モーター空気変換器（Ｍ／Ｐ変換器）の形式に
ある電空変換器１２は静圧力供給ライン１８に接
続されたライン３０を介して加圧ガスを受け入
れ、また＋24VDCライン３２を介して電力を受
け入れる。電空変換器１２はまた、共通端子（第
２図参照）に選択的に接続可能な上昇ライン３４
および降下ライン３６に接続されている。上昇ラ
イン３４を共通端子６４に接続することによつ
て、変換器１２のモータは一方向に回転し、ライ
ン３８を介して変換器１２から出て行くガスの圧
力を増大させる。降下ライン３６を共通端子６４
に接続することによつて、モータのシヤフトは反
対方向に回転し、ライン３８の圧力を減少させ
る。ライン３８の圧力は一般には３ないし15psi
の範囲であり、変換器１２のモータの位置に比例
する。このモータの位置はモータに供給される電
気信号に比例する。

第４図を参照すると、電空変換器１２のモータ
４０は可逆DCサーボモータの形式にある。モー
タ４０のシヤフトはギヤ４２に接続されており、
ギヤ４２はカム４６に接続された出力シヤフト４
４を有する。カム４６はノズル４８のオリフイス
と対面している。ノズル４８はスプリングバイア
スされたベロー５０に接続されており、ベロー５
０はこのベロー５０の内部ならびにノズル４８の
内部と連通する入力ライン５２を有する。制御さ
れた圧力で加圧ガスを供給するためのライン３８
はライン５２に接続されている。ライン３８およ
び５２は22psi±2psiの一定の低圧のガス（一般
には空気）を調整器５４から受け入れる。調整器
５４はポンプまたは他のガス供給源５６から加圧
ガスを受け入れる。

ギヤ（減速装置）４２によつて制御されるシヤ
フト４４の回転位置は最終的にモータ４０のシヤ
フトによつて制御される。モータ４０のシヤフト
は、ライン５８および６０を介してこのモータに
供給される電力によつて決定される選択された速
度で、一方向または反対方向に回転する。

第２図を参照すると、モータ４０に対する抵抗
速度制御器が示されており、この速度制御器は圧
力上昇ラインの形式にある上昇ライン３４および
圧力降下ラインの形式にある降下ライン３６を含
む。これら２つのラインは総括的に参照番号６２
で指示されたスイツチ手段によつて共通端子６４
に選択的に接続される。共通端子６４は＋
24VDCライン３２とは異なる電圧（一般には接
地電圧）にある。モータ４０の端子５８′はライ
ン５８を介して上昇ライン３４に接続され、モー
タ４０の端子６０′はライン６０を介して降下ラ
イン３６に接続される。

第１の抵抗６６がライン３４中に接続されてお
り、第２の抵抗６８がライン３６中に接続されて
いる。これら抵抗６６，６８は例えば両方とも
1000オームの抵抗でよい。例えば56.2オームの分
路抵抗７０がライン３４と３６の間に、モータ４
０と並列に接続されている。この抵抗７０はモー
タに生じるかつギヤ４２における摩擦によつて生
じる動抵抗の変化のために必要であるDCモータ
の両端間の電圧降下の安定化を行なう。

一般的には電空変換器１２の速度を変えるこ
と、特定するとモータ４０の速度を変えることは
総括的に参照番号７２で指示した可変抵抗手段に
よつて達成される。可変抵抗手段７２は４つの別
個の抵抗７４を含み、これら抵抗７４は４位置デ
イツプ（DIP）スイツチ７６の４つのスイツチに
それぞれ接続されている。各スイツチの他側は＋
24VDCライン３２に接続されている。４位置ス
イツチ７６のスイツチの１つ以上を閉成して１つ
以上の抵抗７４を選択することによつて、抵抗６
６，６８を一緒に接続する共通のライン端子７８
に種々の電圧レベルが提供できる。

第３図の実施例は第２図の実施例と実質的に同
じであり、従つて同じ参照番号が同じまたは類似
の部品を指示するのに使用されている。それ故、
これら部品についての説明は省略する。第３図の
実施例が第２図の実施例と相違する点は可変抵抗
手段７２が複数の別個の抵抗からなるのではなく
て単一の可変抵抗８０からなり、この可変抵抗８
０の摺動子が＋24VDCライン３２に接続され、
抵抗本体が上昇ライン３４と降下ライン３６とを
一緒に接続する接続点、すなわちライン端子７８
に接続されていることである。勿論、可変抵抗８
０の抵抗本体をライン３２に接続し、摺動子をラ
イン端子７８に接続してもよい。

次に、本発明の可変速度電空変換器の動作につ
いて説明する。

初めに、第２図の抵抗手段７２または第３図の
可変抵抗８０の抵抗値が選択される。次に、第４
図のライン３８の圧力を上昇させることが望まれ
る場合には、スイツチ手段６２を適当な位置に置
くことによつて上昇ライン３４が共通端子６４に
接続される。電圧および電流がライン３２から抵
抗手段７２または可変抵抗８０を介してライン端
子７８に供給される。電流は抵抗６８、ライン６
０、モータ４０、ライン５８およびライン３４を
通つて共通端子６４へと流れる。これによつてモ
ータ４０のシヤフトは選択された速度で一方向に
回転し、ライン３８の圧力を調整する。モータ４
０のシヤフトはライン３４と共通端子６４間の接
続を断ち、共通端子６４とライン３６間を接続す
ることによつて逆回転する。電流はDCサーボモ
ータ４０を逆方向に流れ、シヤフトは逆回転す
る。

本発明のさらに他の実施例においては、可変抵
抗手段７２または可変抵抗８０で電圧を調整する
のではなくて、ライン３２の電力供給源を調整す
る。

第４図に示すライン３８の圧力はカム４６の回
転位置によつて調整され、カム４６の回転位置は
ギヤ４２のシヤフト４４によつて決定される。調
整器５４によつてライン５２に供給されるガスは
ベロー５０をそのスプリングによるバイアスに抗
して膨脹させ、ノズル４８をカム４６の頂部の方
へ移動させる。ノズル４８がカム４６の頂部に接
近するある点で動的平衡状態に達する。これはベ
ロー５０にライン３８の圧力を決定する背圧を確
立する。カム４６の位置を変えることによつてラ
イン３８の圧力はモータ４０にその端子５８′，
６０′を介して供給された電力に比例して変化さ
れる。かかる動的平衡状態に達する機構について
さらに詳しく説明する。電空変換器１２は上述の
ようにモーター空気変換器の形式にあり、ギヤ４
２を通じてカム４６をその回転可能な位置間で駆
動するモータ４０を備えている。またノズル４８
はカム４６の縁部に沿う方向で平衡位置を捜し求
めるノズルである。かくして、カム４６がノズル
４８の出力を捕捉する位置へ回転されると、ノズ
ル４８はカム面に沿つて移動してその縁部に到達
し、この時に平衡状態が達成される。このような
状態を動的平衡状態と呼んでいる。これはノズル
４８がカム面に沿つて動的に移動することにより
カム縁部に沿つて一連の複数の平衡点を有するこ
とを意味しており、各平衡点でベロー５０に確立
される背圧における差がライン３８を通じて位置
決め装置本体１４に賦与される。

発明の効果 本発明の第１の重要な利点は異なる所望のモー
タ速度を提供するための種々のサーボモータ／ギ
ヤ機構および変換器モデルを購入あるいは在庫す
る必要がなくなり、従つてコストが大巾に減少す
る。第２図または第３図の抵抗回路により唯１つ
のサーボモータ／ギヤ機構を必要とするだけであ
る。抵抗を購入し、在庫する費用は種々のサーボ
モータを購入し、在庫する費用と比較すると微々
たるものである。

本発明の第２の利点はモータ速度が現場で調整
できることである。必要とするモータ速度が変換
器に初めに特定されたモータ速度と相違する場合
（たとえば、位置決め装置本体１４は、大きな質
量の機械的作動子を作動しなければならない場合
がある。そのため位置決め装置本体１４はライン
３８の背圧信号の変化に対して、電空変換器１２
がこの背圧信号の変化を発生できるほどには迅速
に応答することができない場合があり得る。これ
は、さらに大きな変化が必要であることを電空変
換器１２に合図し得るフイードバツク信号を摺動
子２４を通じて位置伝送器２０へ与えるが、実際
に必要とされるものは、別途の変化ではなく、位
置決め装置本体１４が電空変換器１２からの信号
変化に対して応答するのが許容される時間であ
る。したがつて、電空変換器１２のモータ４０の
速度は位置決め装置本体１４が背圧信号の変化を
受け入れる能力と均衡されねばならない。したが
つて可変抵抗回路を設け、モータの速度が変えら
れるようにして、電空変換器１２からの背圧信号
の変化を速くしたり遅くしたりする必要がある。
このような場合）に、異なるモータ速度を提供す
るための異なる変換器を注文する必要は全くなく
なる。

最後に、本発明による可変速度電空変換器は、
設計が簡単で、頑強な構成を有し、かつ経済的に
製造することができる。

本発明の原理の応用例を示すために本発明の特
定の実施例を詳細に記載し、図示したけれど、本
発明はその原理を逸脱することなしにその他の態
様で実施できることは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変速度電空変換器を組込ん
だ位置決め装置を示す構成図、第２図は本発明の
電空変換器に使用されるサーボモータおよび抵抗
器を用いるモータ制御装置の回路接続図、第３図
は本発明の他の実施例を示す第２図と類似の回路
接続図、第４図は本発明の電空変換器に使用され
るモータおよび空気式手段の概略構成図である。 １０：空気式位置決め装置、１２：可変速度電
空変換器、１４：位置決め装置本体、１６：カム
シヤフト、１８：静圧力供給ライン、２０：位置
伝送器、２２：可変抵抗、３２：＋24VDCライ
ン、３４：上昇ライン、３６：降下ライン、４
０：モータ、４２：ギヤ、４４：出力シヤフト、
４６：カム、４８：ノズル、５０：ベロー、５
２：入力ライン、５４：調整器、５６：ガス供給
源、６２：スイツチ手段、６４：共通端子、７
２：可変抵抗手段、７６：４位置デイツプスイツ
チ、７８：ライン端子、８０：可変抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力を受け入れるための第１の端子および第
   ２の端子と２つの反対の方向に回転可能なシヤフ
   トとを有する可逆DCサーボモータと、 前記シヤフトと協働して前記シヤフトの回転に
   比例する圧力でガスを供給するための空気式手段
   と、 前記第１の端子に接続された圧力上昇ライン
   と、 前記第２の端子に接続された圧力降下ライン
   と、 共通端子と該共通端子とは異なる電圧の電力端
   子とを有する電力供給源と、 前記圧力上昇ラインおよび前記圧力降下ライン
   の一方に前記共通端子を選択的に接続するスイツ
   チ手段と、 前記圧力上昇ライン中の第１の抵抗と、 前記圧力降下ライン中の第２の抵抗と、 前記第１および第２の抵抗の前記第１および第
   ２のモータ端子とは反対側で前記圧力上昇ライン
   および前記圧力降下ライン間に接続されたライン
   端子と、 該ライン端子と前記電力端子との間に接続さ
   れ、前記電力端子とライン端子との間に選択され
   た抵抗を供給して前記モータシヤフトを、前記共
   通端子に前記圧力上昇および圧力降下ラインの一
   方を接続することによつて一方向に駆動し、前記
   圧力上昇および圧力降下ラインの他方を前記共通
   端子に接続することによつて反対方向に駆動する
   ための可変抵抗手段 とを具備することを特徴とする可変速度電空変換
   器。 ２ 前記第１および第２の抵抗の前記第１および
   第２のモータ端子に隣接する側で、前記モータと
   並列に、前記圧力上昇ラインと前記圧力降下ライ
   ンとの間に分路抵抗が接続されている特許請求の
   範囲第１項記載の変換器。 ３ 前記空気式手段が、前記モータシヤフトに接
   続されかつギヤシヤフトを有する減速歯車と、該
   ギヤシヤフトに接続されたカムと、該カムに接近
   して取付けられかつ前記ギヤシヤフトの方へおよ
   びこれから離れる方向へ移動可能なノズルと、該
   ノズルに接続され、該ノズルを移動させるための
   ベローと、該ベローに接続され、該ベローに選択
   された一定の圧力を供給するためのガス圧力供給
   源と、前記ベローに接続され、選択された圧力の
   ガスを供給するための圧力供給ラインとからな
   り、前記ノズルを介して供給されるガスが前記カ
   ムによつて選択的に制限されて前記ベローの位置
   を調整し、前記ベローに背圧を生じさせるように
   構成されている特許請求の範囲第２項記載の変換
   器。 ４ 前記可変抵抗手段が、前記ライン端子に各一
   側が接続された複数の別個の抵抗と、該別個の抵
   抗の各反対側に接続され、かつ前記電力端子に接
   続された別個のスイツチとからなる特許請求の範
   囲第２項記載の変換器。 ５ 前記可変抵抗手段が前記電力端子と前記ライ
   ン端子との間に接続された可変抵抗からなる特許
   請求の範囲第２項記載の変換器。