(57)【要約】      （修正有）【課題】高周波振動による悪影響を有効に防止可能とする、ポジショナーに用いるゼロ調整アームを提供する。【解決手段】バルブが連結される駆動部５１にエアーを供給して駆動部を駆動させるパイロット弁２１と、パイロット弁を作動させるための入力部２と、駆動部の駆動にフィードバックを加えるための、フィードバックレバー４２、４３を介して駆動部に連結されるカム４４とカムに先端部が当接されるレンジ調整アーム４５とレンジ調整アームに装着されたベアリング軸４６とベアリング軸が当接したゼロ調整アーム４７を有する駆動制御機構４１を備えたポジショナーにおける前記ゼロ調整アームであって、前記ベアリング軸が当接する箇所を硬度の高い素材で形成したことを特徴とする。【選択図】図３
2006316949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブが連結される駆動部（５１）にエアーを供給することにより駆動部（５１）を駆動させるパイロット弁（２１）と、該パイロット弁（２１）を作動させるための入力部（２）と、前記駆動部（５１）の駆動にフィードバックを加えるための、フィードバックレバー（４２、４３）を介して前記駆動部（５１）に連結されるカム（４４）と該カム（４４）に先端部が当接されるレンジ調整アーム（４５）と該レンジ調整アームに装着されたベアリング軸（４６）と該ベアリング軸（４６）が当接したゼロ調整アーム（４７）とを有する駆動制御機構（４１）とを備え、前記駆動制御機構（４１）によりフィードバックを加えつつ前記駆動部（５１）を駆動させてバルブの制御を可能としたポジショナーにおける前記ゼロ調整アーム（４７）であって、
前記ベアリング軸（４６）が当接する箇所を硬度の高い素材で形成したことを特徴とするポジショナーに用いられるゼロ調整アーム。
【請求項２】
ゼロ調整アーム本体（４７０１）と、該ゼロ調整アーム本体（４７０１）における前記ベアリング軸（４６）が当接する箇所に形成した嵌合孔（４７０２）と、該嵌合孔（４７０２）に嵌合させた、硬度の高い素材で形成したプレート（４７０３）と、備えたことを特徴とする請求項１に記載のポジショナーに用いられるゼロ調整アーム。
【請求項３】
前記プレート（４７０３）をステンレスにより形成したことを特徴とする請求項２に記載のポジショナーに用いられるゼロ調整アーム。
【請求項４】
前記プレート（４７０３）をセラミックにより形成したことを特徴とする請求項２に記載のポジショナーに用いられるゼロ調整アーム。
【請求項５】
前記プレート（４７０３）をＳＫ材により形成したことを特徴とする請求項２に記載のポジショナーに用いられるゼロ調整アーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポジショナーに用いるゼロ調整アームに係り、より詳しくは、バルブを介してポジショナーに伝わる高周波振動による悪影響を防止可能としたゼロ調整アームに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バルブの駆動に際しては、バルブが連結されるステムを備えた駆動部を用いて、前記ステムを可動させることによりバルブの駆動を行う。そして、従来から、バルブ駆動制御、プロセスオートメーション、その他一般産業用機器の駆動制御に際しては、ポジショナーを用いて、このポジショナーによって駆動部におけるステムの可動を制御することによりバルブの自動制御等を行っている。
【０００３】
即ち、一般的にポジショナーは、駆動部へエアーを供給するためのパイロット弁と、このパイロット弁の駆動を作動させるための、トルクモーター等の入力部を用いて、入力部の作用によってパイロット弁から駆動部へエアーを供給し、これによりステムを駆動させてバルブの制御を行うとともに、ステムに連結された駆動制御機構によってステムの移動にフィードバックを加え、これによりバルブの正確な制御を行っている。
【０００４】
この作用を説明すると、図３は電空式単動型ポジショナー装置の一例を説明するためのブロック図であり、図において５１は、バルブが連結される駆動部である。そして、この駆動部５１は、可動壁５３を備えており、この可動壁５３により仕切られる配置で駆動部圧力室５２が形成され、この駆動部圧力室５２には導通管７１が連通されている。また、可動壁５３における反駆動部圧力室側にはステム５４が連結され、このステム５４の先端部分にバルブが連結される。そしてこの構成により、導通管７１を介して駆動部圧力室５２内にエアーを供給することにより、前記可動壁５３をステム５４側に膨張させ、これにより、ステム５４に連結されたバルブを駆動可能としている。
【０００５】
一方、図において２点鎖線で示した部分はポジショナーであり、このポジショナーは、導通管７１を介して前記駆動部５１に連結されるパイロット弁２１と、エアー管１０を介してパイロット弁２１に連結されるトルクモーター等の入力部２を有するとともに、駆動部５１におけるステム５４が連結されるとともにフィードバックスプリング４８を介して前記入力部２に連結される駆動制御機構４１を有している。
【０００６】
そして、この構成により、入力部２の作用によってパイロット弁２１より駆動部５１にエアーを供給し、これによってステム５４を駆動するとともにステムに連結されるバルブ（図示せず）を移動させ、それとともに、ステム５４の移動により作用する駆動制御機構４１によって、ステム５４の移動にフィードバックを加え、これによりバルブの自動制御を可能としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ポジショナーで制御するバルブは、パイプ内を流体が流れることにより発生する高周波の振動を常に受けているが、このバルブを制御するポジショナーもまた、バルブに連結されたステムを介して、常に高周波の振動を受けている。そのために、従来のポジショナーでは、駆動制御機構４１を構成するゼロ調整アーム４７が磨耗してしまい、バルブの自動制御に狂いが生じてしまうという問題点があった。
【０００８】
ここで、この関係を説明すると、図４は前記駆動制御機構４１を示す概略斜視図であり、一般的にポジショナーに用いられる駆動制御機構４１は、駆動部におけるステム５４の任意の個所に連結されるフィードバックレバー４２、４３を備えている。そして、フィードバックレバー４３にはカム４４が連結され、ステム５４が移動することにより、フィードバックレバー４３を介してカム４４が回転するような機構としている。
【０００９】
また、カム４４にはレンジ調整アーム４５の先端部が当接しており、カム４４が回転するとレンジ調整アーム４５は、支点４５０１を中心として、反時計回り方向（図３におけるＤ方向）へ回転する。
【００１０】
更に、レンジ調整アーム４５にはベアリング軸４６が連結されるとともに、このベアリング軸４６はゼロ調整アーム４７に当接され、カム４４の回転に伴ってレンジ調整アーム４５が反時計回り方向へ回転すると、ゼロ調整アーム４７は、ベアリング軸４６に押されることにより、ベアリング軸４６上をすべりながら、支点４７０５を中心として時計回り（図３におけるＥ方向）に回転するようにしている。
【００１１】
そして、ゼロ調整アーム４７の先端部（支点と反対側）には、他端が前記入力部２に連結されたフィードバックスプリング４８の一端が連結され、カム４４の回転に伴ってゼロ調整アーム４７が時計回りに回転することにより、フィードバックスプリング４８は上側に引き上げられ、これによりパイロット弁２１より駆動部５１に供給されるエアー量が調整されて、ステム５４の移動にフィードバックが加えられることとしている。
【００１２】
そして、このとき、ポジショナーにおける駆動制御機構４１では、ベアリング軸４６が常にゼロ調整アーム４７に当接しているとともに、このベアリング軸４６は、高周波振動の影響で振動しているため、ベアリング軸４６は常に、ゼロ調整アーム４７に対する微小な衝突を繰り返している。
【００１３】
そのために、長期間の使用によって、ゼロ調整アーム４７におけるベアリング軸４６が当接する箇所が磨耗していき、それにより、フィードバックスプリング４８によるフィードバックに狂いが生じてきてしまう。
【００１４】
この点、ゼロ調整アーム４７の磨耗を防止する方法として、ゼロ調整アーム４７の全体をステンレス等の硬い素材により形成することも考えられはするが、この場合はゼロ調整アームの全体が重くなってしまい、これにより低周波振動の影響を受けて誤差が生じてしまうという問題点が考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は、高周波振動及び低周波振動による悪影響を有効に防止可能とするゼロ調整アームを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のポジショナーに用いるゼロ調整アームは、バルブが連結される駆動部にエアーを供給することにより駆動部を駆動させるパイロット弁と、該パイロット弁を作動させるための入力部と、前記駆動部の駆動にフィードバックを加えるための、フィードバックレバーを介して前記駆動部に連結されるカムと該カムに先端部が当接されるレンジ調整アームと該レンジ調整アームに装着されたベアリング軸と該ベアリング軸が当接したゼロ調整アームとを有する駆動制御機構とを備え、前記駆動制御機構によりフィードバックを加えつつ前記駆動部を駆動させてバルブの制御を可能としたポジショナーにおける前記ゼロ調整アームであって、
前記ベアリング軸が当接する箇所を硬度の高い素材で形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のポジショナーに用いるゼロ調整アームでは、ベアリング軸が当接する箇所の素材を硬度の高い素材で形成しているため、バルブが受ける高周波振動の影響でベアリング軸が本発明のゼロ調整アームに対して微小な衝突を繰り返した場合でも、ベアリング軸が当接している箇所が磨耗することがなく、従ってフィードバックスプリングによるフィードバックに狂いが生ずることを有効に防止することが可能である。また、ゼロ調整アームにおけるベアリング軸が当接する箇所の素材のみを硬度の高い素材で形成しているため、ゼロ調整アームの重量が重くなることもないので、低周波振動の影響を受けることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のポジショナーに用いるゼロ調整アームでは、ポジショナーにおける駆動制御機構に組み込まれるゼロ調整アーム本体を有しており、このゼロ調整アーム本体における、ベアリング軸が当接する箇所には嵌合孔が形成されている。そして、この嵌合孔内には、硬度の高い素材で形成したプレートが嵌合されている。
【００１９】
ここで、前記プレートの素材としては、硬度が高いものであればいずれでも良いが、例えば、ステンレスの３０４、セラミック、ＳＫ材等が考えられる。
【実施例１】
【００２０】
本発明のポジショナーに用いるゼロ調整アーム（以下単に「ゼロアーム」という。）の実施例について説明すると、図１は、本実施例のゼロアームを示す斜視図であり、図において４７が本実施例のゼロアームである。
【００２１】
そして、本実施例におけるゼロアーム４７は、ゼロアーム本体４７０１を有しており、このゼロアーム本体４７０１は、支点軸４７０５が貫通する貫通部４７０４を有しており、この貫通部４７０４を支点軸４７０５に嵌め込むことにより、この貫通部４７０４を介して、ポジショナーのケーシングに回動自在に装着される。
【００２２】
次に、図において４７０３はプレートであり、即ち、本実施例のゼロアーム４７では、ベアリング軸４６が当接する箇所にプレート４７０３を嵌めこんでおり、更に、このプレート４７０３を、ステンレス３０４、セラミック、ＳＫ材等の硬い素材により形成しており、これにより、ポジショナーに伝わる高周波振動の影響によりゼロアームが磨耗することを防止している。
【００２３】
ここで、図２は、前記ゼロアーム４７の分解斜視図であり、本実施例のゼロアーム４７においては、ベアリング軸が当接する箇所に嵌合孔４７０２を形成して、この嵌合孔４７０２に、前記プレート４７０３を嵌めこみ、これにより、ベアリング軸４６が当接する箇所の硬度を高くしている。
【００２４】
次に、このように構成されるゼロアーム４７を用いたポジショナーの作用について図３を用いて説明すると、図３において２１はパイロット弁２１であり、このパイロット弁２１は、エアー供給管７２が連結された給気口２２０１を備えた一次側圧力室２２ａとこの一次側圧力室２２ａに連通された二次側圧力室２２ｂにより構成される給気圧力室２２を備えており、二次側圧力室２２ｂには、導通管７１を介して駆動部５１における駆動部圧力室５２に連通する出力口２２０２が備えられている。
【００２５】
また、一次側圧力室２２ａと二次側圧力室２２ｂとの間には給気弁座２３が形成され、この給気弁座２３により形成された空間が給気通路とされている。また、二次側圧力室２２ｂにはスプール２９の一端部が移動自在に挿入され、スプール２９には、二次側圧力室２２ｂ内に開口とされるとともに、任意の箇所で外部に連通した排気口２９０２が形成された排気路２９０１が形成されている。
【００２６】
更に、前記給気圧力室２２内には、給気弁２４０１と排気弁２４０２を同心円状に一体に備えた弁体２４が、給気弁２４０１により前記給気通路を、及び排気弁２４０２により前記排気路２９０１の開口を閉塞可能なように、スプリングにより挿架されている。
【００２７】
次に、パイロット弁２１内にはノズル背圧室２６が形成されており、このノズル背圧室２６は一次側圧力室２２ａに連通するとともに、入力部２におけるノズル９に連通している。
【００２８】
また、パイロット弁２１内には圧力室２７が形成されており、この圧力室２７にはエアー供給管７２が連結されている。そして、ノズル背圧室２６と圧力室２７はダイヤフラム２８等の隔壁により仕切られており、更に、圧力室２７におけるノズル背圧室２６に対向する側もダイヤフラム等の隔壁が備えられ、前記スプール２９は、このダイヤフラム２８に支持される形態で可動自在に備えられている。
【００２９】
そして、図３において、入力部としてのトルクモーター２のコイル４に信号電流が印加されると、アーマチュア６が、支点バネ７を中心に、フラッパー８がノズル９の先端部の閉塞を解除する方向、図における矢印Ａ方向に動く。そして、アーマチュア６の動きによってフラッパー８はノズル９の先端から引き離され、これによりノズル９よりエアーが放出される。
【００３０】
そうすると、パイロット弁２１におけるノズル背圧室２６の圧力が低下し、ノズル背圧室２６と圧力室２７とのエアー圧力のバランスがくずれ、ノズル背圧室２６と圧力室２７とを仕切っているダイヤフラム２８がノズル背圧室２６側に移動するとともに、このダイヤフラム２８に支持されているスプール２９が給気圧力室２２ａ側に移動する。
【００３１】
そして、それにより、スプール２９が弁体２４を押し上げ、それにともなって、給気圧力室２２においては、給気弁座２３が開口になり、出力口２２０２及び導通管７１を介して、エアーが駆動部５１における駆動部圧力室５２内に供給される。
【００３２】
そうすると、隔壁５３がステム５４側に移動することでステム５４が移動し、このステム５４に連結されるバルブを駆動することが可能となる。
【００３３】
そしてそれとともに、前述したように、ステム５４の移動にともなって駆動制御機構４１によってフィードバックスプリング４８が上側に引き上げられ、これによりフラッパー８は、ノズル９の先端を閉塞する方向に戻される。
【００３４】
そうすると、ノズル９より放出されるエアーが減少するとともにノズル背圧室２６の圧力が上がり、ノズル背圧室２６と圧力室２７とのエアー圧力のバランスが初期の状態に近づき、これによりノズル背圧室２６と圧力室２７とを仕切っているダイヤフラム２８が圧力室２７側に移動するとともに、このダイヤフラム２８に支持されているスプール２９が初期の位置に近づいていき、給気圧力室２２ａにおいては、給気弁２４０１が給気弁座２３を閉塞する方向に動き、駆動部圧力室５２へ供給されるエアー量が減少していきステム５４の移動が停止していく。即ち、ステム５４は、フィードバックスプリング４８の張力とコイル４の吸引力が平衡するまで動き、これにより入力信号電流に比例したステム５４の変化が得られる。
【００３５】
そしてこのとき、本実施例のゼロアーム４７では、ベアリング軸４６が当接する箇所に硬度が高いプレートを嵌めこんでいるために、高周波振動の影響によってベアリング軸４６がゼロアーム４７に対して細かい衝突を繰り返した場合でも、ゼロアーム４７が磨耗することが無く、従って寸法が狂うことが無く、高周波振動による悪影響を有効に防止することが可能となる。また、ゼロアーム全体を硬度の高い素材で形成した場合と異なり、重量が大きくことも無く、そのため、低周波振動の影響により誤差を生じることもない。
【００３６】
なお、ポジショナーには、前述の単動型ポジショナーのほかに複動型ポジショナーが存在し、更に、それぞれにおいて、入力信号を電気信号とした電空式のもののほかに、入力信号を空気圧力とした空空ポジショナーが存在しているが、本発明はいずれのポジショナーに用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本は発明のゼロアームは、ベアリング軸が当接する箇所の硬度を高くし、これにより高周波振動の影響でゼロアームが磨耗して自動制御に狂いが生じることを防止可能としているため、ステムの移動にフィードバックを加えるために用いられるゼロアームの全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のゼロアームの実施例を説明するための斜視図である。
【図２】本発明のゼロアームの実施例の分解斜視図である。
【図３】電空式単動型ポジショナーを示すブロック図である。
【図４】従来の駆動制御機構を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ポジショナー
２    入力部
４    コイル
５    ヨーク
６    アーマチュア
７    支点バネ
８    フラッパー
９    ノズル
１０    エアー管
１１    フラッパーアーム
１４    マグネット
１５    側板
１６、１７    バイアススプリング
１９    ネジ
２１    パイロット弁
２２    給気圧力室
２２ａ    一次側圧力室
２２ｂ    二次側圧力室
２２０１    給気口
２２０２    出力口
２３    給気弁座
２４    弁体
２４０１    給気弁
２４０２    排気弁
２６    ノズル背圧室
２７    圧力室
２８    ダイヤフラム
２９    スプール
２９０１    排気路
２９０２    排気口
４１    駆動制御部
４２、４３    フィードバッグレバー
４４    カム
４５    レンジ調整アーム
４５０１    支点軸
４６    ベアリング軸
４７    ゼロ調整アーム
４７０１    ゼロアーム本体
４７０２    嵌合孔
４７０３    プレート
４７０４    貫通部
４７０５    支点軸
４８    フィードバックスプリング
５１    駆動部
５２    駆動部圧力室
５３    隔壁
５４    ステム
５５    スプリング
【図１】
2006316949.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006316949.tif 000005
【図４】
2006316949.tif 000006