(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉作動させる浮動ピストンと；上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有するノズル体と；このノズル体のノズル通路の開口端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパと；このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ入力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；を有する電空変換式空気レギュレータにおいて、
上記フラッパに、フラッパの振動時にケーシングの固定位置にあるストッパ部材に当接して上記フラッパの振幅を制限する振幅制限部材を固着したことを特徴とする電空変換式空気レギュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の電空変換式空気レギュレータにおいて、上記共振周波数調整部材は、ゲルからなる電空変換式空気レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、アナログ入力信号（電気入力量）の大小に応じて空圧出力を変化させる電空変換式空気レギュレータに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来の電空変換式空気レギュレータとしては、一次圧力導入口と、二次圧力取出口と、一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と、二次圧力取出口とパイロット圧室との圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉作動させるとともに二次圧力取出口を大気に連通させる浮動ピストンと、パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有するノズル体と、このノズル体のノズル通路の開口端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパと、このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ入力信号（例えば電流）の大小に応じて変化させる電磁駆動装置とを備えるものがある。
【０００３】
このような電空変換式空気レギュレータにおいてパイロット圧室と大気の連通面積が一定である場合、二次圧力の変動によって、浮動ピストンが二次圧力取出口側に移動すると、主弁が一次圧力導入口と二次圧力取出口の間を開き、一次圧力導入口の空気が二次圧力取出口に流れて二次圧力取出口内の圧力が高まる。一方、浮動ピストンがパイロット圧室側に移動すると二次圧力取出口の空気が大気側に流れ、二次圧力取出口の圧力が低下する。このような動作により、二次圧力取出口の圧力がほぼ一定に保たれる。
【０００４】
一方、電磁駆動装置に与える電流量を変化させると、その電流量の大小に応じて、板ばねからなるフラッパが弾性変形して、フラッパとノズル体のノズル通路の開口端との距離が変化し、パイロット圧室と大気の連通面積が変化する。その結果、パイロット圧室から大気側に排出される空気量が変化し、パイロット圧室の圧力が変化するので、二次圧力取出口の圧力を調整することができる。
【０００５】
しかし、板ばねからなるフラッパは、電磁駆動装置に与えられる電流量に対応してスムーズに弾性変形しうる応答性の良好な材料により成形されているため、フラッパ自体の共振周波数は低い。そのため、例えば電空変換式空気レギュレータを他の被制御装置に組み付けて、この被制御装置の空気圧を制御しようとする場合、被制御装置が低い周波数で振動する場合にフラッパが共振して、フラッパが大きく弾性変形してしまうため、電空変換式空気レギュレータを安定した状態で作動させることができず、被制御装置の空気圧を正確に制御できない。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、二次圧力取出口の圧力を調整するための部材である板ばねからなるフラッパが低い周波数で共振するのを防止し、また共振時のフラッパの振幅を制限することにより、低い周波数で振動する被制御装置と組み合わせて使用した場合においても、安定した状態で作動できる電空変換式空気レギュレータを提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉作動させる浮動ピストンと；上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有するノズル体と；このノズル体のノズル通路の開口端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパと；このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ入力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；を有する電空変換式空気レギュレータにおいて、上記フラッパに、フラッパの振動時にケーシングの固定位置にあるストッパ部材に当接して上記フラッパの振幅を制限する振幅制限部材を固着したことを特徴としている。
【０００９】
上記共振周波数調整部材は、例えばゲルから構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
図１は電空変換式空気レギュレータ１０の縦断正面図を示している。
ハウジング１１は、図１の上方から順に、カップ状のアッパハウジング１１ａ、筒状のミドルハウジング１１ｂ及び流路ブロックを構成するロアハウジング１１ｃの３部材からなっており、ロアハウジング１１ｃには、同一軸線上の一対の一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３とが開口している。一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３の間は、通路１４によって連通しており、この通路１４が主弁１５によって開閉される。主弁１５は圧縮ばね１６の力によって常時通路１４を閉じている。ロアハウジング１１ｃ内には、二次圧力取出口１３及び通路１４に連通する二次圧力取出室１７が形成されている。
【００１１】
アッパハウジング１１ａとミドルハウジング１１ｂの間、及びミドルハウジング１１ｂとロアハウジング１１ｃの間にはそれぞれ、浮動ピストン２０のパイロットダイアフラム２１及びコントロールダイアフラム２２の周縁部が気密に挟着されている。浮動ピストン２０は、パイロットダイアフラム２１とコントロールダイアフラム２２の間にリリーフ室２３を有し、中心部にスペーサブロック２４を有している。このスペーサブロック２４には、二次圧力取出室１７とリリーフ室２３とを連通させる連通穴２５が形成されており、リリーフ室２３はミドルハウジング１１ｂに形成した大気連通穴２６によって大気と連通している。
【００１２】
連通穴２５は、軸方向通路２５ａと径方向通路２５ｂからなり、軸方向通路２５ａが主弁１５と一体に設けたリリーフ弁１８によって開閉される。すなわち、リリーフ弁１８が連通穴２５を閉じているときは二次圧力取出室１７内の空気がリリーフ室２３に流れることはなく、主弁１５（リリーフ弁１８）と浮動ピストン２０との相対位置が離隔してリリーフ弁１８が軸方向通路２５ａを開くと、二次圧力取出室１７内の空気は、連通穴２５、リリーフ室２３、大気連通穴２６を介して大気に開放される（リリーフされる）。
【００１３】
アッパハウジング１１ａと浮動ピストン２０のパイロットダイアフラム２１との間には、パイロット圧室３０が形成されている。このパイロット圧室３０は、ハウジング内通路３１及び絞弁３２を介して、二次圧力取出室１７に連通している。絞弁３２は、二次圧力取出室１７内の圧力に対応した所定の圧力をパイロット圧室３０に生じさせる。また、浮動ピストン２０は、アッパハウジング１１ａと浮動ピストン２０との間に挿入した圧縮コイルばね３３により図１の下方、つまりスペーサブロック２４の連通穴２５がリリーフ弁１８に当接してリリーフ通路を閉じる方向に移動付勢されている。
【００１４】
以上の構成により、二次圧力取出口１３側の圧力（二次圧力取出室１７内の圧力）が急に上がり、圧縮コイルばね３３の力に打ち勝って浮動ピストン２０を押し上げる程高くなると、軸方向通路２５ａがリリーフ弁１８から離れて二次圧力取出室１７内の空気を大気にリリーフする。つまり、二次圧力取出室１７（二次圧力取出口１３）側の圧力が下がる。逆に、二次圧力取出室１７の圧力が急に下降し、パイロットダイアフラム２１と圧縮コイルばね３３による下向きの力がコントロールダイアフラム２２による上向きの力よりも大きくなると、浮動ピストン２０は下降してリリーフ弁１８を介して主弁１５を圧縮ばね１６の力に抗して押し下げ、通路１４を開く。従って、一次圧力導入口１２側の一次圧力が二次圧力取出室１７（二次圧力取出口１３）側に導かれ、二次圧力取出室１７（二次圧力取出口１３）の圧力が上昇する。二次圧力取出室１７の圧力変動に応じて以上の動作が繰り返される結果、一次圧力導入口１２からの一次圧力に拘わらず、二次圧力取出口１３に一定の二次圧力を取り出すことができる。
【００１５】
アッパハウジング１１ａには、浮動ピストン２０の軸部に位置させて、ノズル体４０が昇降可能に支持されている。このノズル体４０には、軸部に、パイロット圧室３０に連通するノズル通路４１が形成されており、その上端部は、ノズル体４０の先端部に形成した円錐状部４０ａの頂点において開口している。
【００１６】
アッパハウジング１１ａの上端部には、筒状ヨーク４２との間に、平板状で弾性変形可能な板ばねからなるフラッパ４３の周縁部が挟着支持されていて、フラッパ４３とアッパハウジング１１ａとの間に第一大気室Ｒ１が形成されている。フラッパ４３は、ノズル体４０のノズル通路４１の開口端に対向し、ノズル体４０との相対距離を変えることにより、ノズル通路４１から第一大気室Ｒ１へ排出される空気量を変化させる。
【００１７】
フラッパ４３と筒状ヨーク４２との間には第二大気室Ｒ２が形成されている。筒状ヨーク４２の外側には筒状部材４４が被せられており、筒状ヨーク４２と筒状部材４４の間に形成された隙間Ａは大気と連通している。筒状ヨーク４２には大気連通穴４２ａが穿設されており、この大気連通穴４２ａを介して第二大気室Ｒ２と隙間Ａが連通している。
【００１８】
フラッパ４３の上面には、フラッパ４３よりも共振周波数の高い部材である環状のゴムシート（共振周波数調整部材）Ｓが貼着されている。図２に示すように、フラッパ４３とゴムシートＳには互いに連通する２つの通孔４３ａ、Ｓ１が穿設されおり、この通孔４３ａ、Ｓ１を介して、第一大気室Ｒ１と第二大気室Ｒ２が互いに連通している。
【００１９】
フラッパ４３の中心部上には、ノズル体４０と同心で環状のムービングコイル４６が固定されており、このムービングコイル４６は、筒状ヨーク４２に固定した円柱状永久磁石４７と筒状ヨーク４２との間の環状空間に位置している。このムービングコイル４６、円柱状永久磁石４７及び筒状ヨーク４２からなる電磁駆動装置は、フラッパ４３と、信号線４８およびコントロール基板４９を介してムービングコイル４６に電流を流すと、フラッパ４３が昇降し、ノズル体４０の円錐状部４０ａ（ノズル通路４１の開口端）との距離が変化し、その変化量は電流（または電圧）（アナログ電気入力信号）の大きさに比例する。フラッパ４３と円錐状部４０ａとの距離が大きくなると、パイロット圧室３０から逃げる空気の量が多くなり、小さくなると少なくなるから、二次圧力取出口１３での取出二次圧力を、ムービングコイル４６に流す電流の大小によって変化させることができる。以上が空気リレーを用いた電空変換器の原理である。
【００２０】
そして本実施形態では、フラッパ４３自体の共振周波数が低い（例えば１７０Ｈｚ）ものの、フラッパ４３に、フラッパ４３よりも共振周波数の高いゴムシートＳを貼着してあるので、フラッパ４３が、フラッパ４３自体の共振周波数で共振することはなく、さらに高い周波数（例えば５００Ｈｚ）で共振するように改良されている。
従って、例えば電空変換式空気レギュレータ１０を他の被制御装置（図示略）に組み付けて、この被制御装置の空気圧を制御する場合、この被制御装置が低い周波数で振動してもフラッパ４３が共振することはなく、電空変換式空気レギュレータ１を安定した状態で作動させて、被制御装置の空気圧を正確に制御することができる。
【００２１】
なお、ゴムシートＳの代わりに、ゴム以外の材料からなるフィルムシートをフラッパ４３に貼着しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。
なお、第１の実施形態と同様の部材には同じ符号を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
本実施形態では、フラッパ４３にゴムシートＳを貼着しておらず、その代わりに、フラッパ４３の上面中心部に、ゴムシートＳより厚みのある円柱ゲル状の接触部材（振幅制限部材）５０を固着している。
【００２４】
このような本実施形態では、フラッパ４３に厚みのある接触部材５０を固着してあるので、フラッパ４３が共振して大きく弾性変形しようとすると、接触部材５０が永久磁石（ストッパ部材）４７の下面と接触して、フラッパ４３の共振時の振幅を制限する。
従って、例えば電空変換式空気レギュレータ１０を他の被制御装置（図示略）に組み付けて、この被制御装置の空気圧を制御する場合、この被制御装置の振動による周波数がフラッパ４３の共振周波数と同じであっても、フラッパ４３が共振して上下方向に大きく弾性変形することはなく、電空変換式空気レギュレータ１を安定した状態で作動させて、この被制御装置の空気圧を正確に制御することができる。
また、接触部材５０を固着したフラッパ４３の共振周波数は、フラッパ４３自体の共振周波数より高くなるので、被制御装置がフラッパ４３自体の共振周波数と同じ周波数で振動しても電空変換式空気レギュレータ１が共振することはない。
【００２５】
なお、接触部材５０は円柱ゲル状のものに限られず、フラッパ４３の振動時に永久磁石４７の下面と接触するものであればよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、共振時のフラッパの振幅を制限することにより、低い周波数で振動する装置と組み合わせて使用した場合においても、安定した状態で作動できる電空変換式空気レギュレータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の縦断正面図である。
【図２】同じく、フラッパ、ゴムシート、ムービングコイルの平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の縦断正面図である。
【符号の説明】
１０    電空変換式空気レギュレータ
１１    ハウジング
１１ａ  アッパハウジング
１１ｂ  ミドルハウジング
１１ｃ  ロアハウジング
１２    一次圧力導入口
１３    二次圧力取出口
１４    通路
１５    主弁
１６    圧縮ばね
１７    二次圧力取出室
２０    浮動ピストン
２１    パイロットダイアフラム
２２    コントロールダイアフラム
２３    リリーフ室
２４    スペーサブロック
２５    連通穴
２５ａ  軸方向通路
２５ｂ  径方向通路
２６    大気連通穴
３０    パイロット圧室
３１    ハウジング内通路
３２    絞弁
３３    圧縮コイルばね
４０    ノズル体
４０ａ  円錐状部
４１    ノズル通路
４２    筒状ヨーク
４２ａ  大気連通穴
４３    フラッパ
４３ａ  通孔
４４    筒状部材
４６    ムービングコイル
４７    永久磁石（ストッパ部材）
４８    信号線
４９    コントロール基板
５０    接触部材（共振周波数調整部材）
Ａ      隙間
Ｒ１    第一大気室
Ｒ２    第二大気室
Ｓ      ゴムシート（共振周波数調整部材）
Ｓ１    通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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