CN110476040B - 旋转控制装置 - Google Patents

旋转控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110476040B
CN110476040B CN201880021224.7A CN201880021224A CN110476040B CN 110476040 B CN110476040 B CN 110476040B CN 201880021224 A CN201880021224 A CN 201880021224A CN 110476040 B CN110476040 B CN 110476040B
Authority
CN
China
Prior art keywords
operation target
control device
rotation control
main surface
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880021224.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110476040A (zh
Inventor
成田浩昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Publication of CN110476040A publication Critical patent/CN110476040A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110476040B publication Critical patent/CN110476040B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明的旋转控制装置(100)具备:相对位置传感器(1),其以非接触方式检测操作对象轴的旋转方向的机械性位移;以及ON/OFF传感器(2_1~2_n),其在操作对象轴到达操作对象轴的旋转方向上的规定的中间位置(Pa、Pm、Pb)时输出检测信号,ON/OFF传感器具备:基板(20),其具有与操作对象轴的轴线正交的主面(20a、20b);电极(21a、21b),其配置在基板的主面上;接触件(201a、201b),其另一端侧的一部分在操作对象轴处于规定的中间位置时接触电极之一;检测电路(23_i),当接触件接触电极时,所述检测电路(23_i)输出检测信号;以及多个凸轮构件(24a、24b),它们配置在基板的主面上,在操作对象轴不在规定的中间位置时使接触件的另一端朝离开主面的方向移动。

Description

旋转控制装置
技术领域
本发明涉及控制操作对象轴的旋转的旋转控制装置,例如涉及将调节阀的阀轴作为操作对象轴的旋转控制装置。
背景技术
控制阀轴等操作对象轴的旋转的旋转控制装置通常是利用位置传感器来检测操作对象轴的旋转方向的机械性位移,根据该检测结果来决定轴的操作量。例如,在操作球阀等旋转式调节阀的阀轴的电动式操作器(执行器)中,使用由可变电阻器构成的电位计作为位置传感器,根据由该电位计检测到的阀轴的旋转方向的机械性位移量来控制阀轴(参考专利文献1)。
此外,作为用于测定轴的旋转方向的机械性位移量的位置传感器,除了以电位计为代表的接触式位置传感器以外,还有像旋转编码器那样以非接触方式检测测定对象轴的旋转方向的位置的非接触式位置传感器。进一步地,非接触式位置传感器中有输出与检测对象轴的角度位置相对应的信号的绝对位置传感器和输出与检测对象轴的旋转角度也就是角度位置的变化量相应的信号的相对位置传感器。例如,作为非接触式绝对位置传感器,已知有输出与检测对象轴的绝对角度位置相对应的编码信号的绝对型旋转编码器,作为非接触式相对位置传感器,已知有对应于检测对象轴的旋转角度而输出脉冲的增量型旋转编码器(参考专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2011-074935号公报
专利文献2:日本专利特开2010-286444号公报
发明内容
发明要解决的问题
通常而言,电位计是输出因机械性地操作滑动件所引起的电阻值的变化的传感器,因此有耐久性低、产品寿命短的倾向。此外,在使用作为绝对非接触位置传感器的绝对型旋转编码器代替电位计的情况下,零件单价通常较高,而且另外需要用于驱动绝对型旋转编码器的电池,因此产品成本会增大。
因此,本发明者提出了使用旋转编码器等非接触式相对位置传感器和在操作对象轴到达规定位置时输出检测信号的ON/OFF传感器代替电位计的新颖的旋转控制装置(日本专利特愿2017-034014)。在该旋转控制装置中,如图18所示,ON/OFF传感器3_1~3_5在设置于操作对象轴301附近、搭载有进行各种运算处理的IC芯片302的印刷基板300的主面300a上配置电极321。并且,使连结于操作对象轴301的短板303与某一电极321接触,以不连续的方式检测操作对象轴301的绝对位置。以下,有时将这种使用ON/OFF传感器以不连续的方式检测操作对象轴的绝对位置的位置传感器称为“不连续的绝对位置传感器”。
不过,在这种构成中,若想要使短板303不与印刷基板300接触,需要短板303与印刷基板300的间隔的微妙的调整。这会导致成本上升,不仅如此,实现也不容易。此外,由于短板303的弹簧性的经年变化,接触电阻的可靠性也存在问题。反过来,若使短板303在印刷基板300的主面300a上滑动,则恐怕会对印刷基板300产生不良影响,与电位计一样,会产生耐久性及产品寿命的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,本发明的目的在于,以更低的成本实现利用非接触式的相对位置传感器和ON/OFF传感器来测定操作对象轴的旋转方向的位置的旋转控制装置,并且提高其耐久性和可靠性。
用于解决问题的技术手段
本发明的控制操作对象轴(200)的旋转的旋转控制装置(100)具备:相对位置传感器(1),其以非接触的方式检测操作对象轴的旋转方向的机械性位移;ON/OFF传感器(2_1~2_n),其在操作对象轴到达在操作对象轴的旋转方向上的从第1位置(Pc)到第2位置(Po)的可旋转范围(SR)内的除了第1位置和第2位置以外的至少1个规定的中间位置(Pa、Pm、Pb)时输出检测信号;位置算出部(3),其根据从输出检测信号之后的、由相对位置传感器检测到的机械性位移的累计值(RP)和表示与输出该检测信号的ON/OFF传感器对应的规定的中间位置的基准值(AP),来算出操作对象轴的旋转方向的绝对位置;操作量算出部(4),其根据操作对象轴的旋转方向的目标位置(SP)的信息和由位置算出部算出的操作对象轴的绝对位置(PV),来算出操作对象轴的操作量(MV);以及操作部(5),其根据由操作量算出部算出的操作量在操作对象轴的旋转方向上的从第1位置到第2位置的可旋转范围内操作操作对象轴,ON/OFF传感器具备:基板(20),其设置在操作对象轴的周围,具有与操作对象轴的轴线正交的主面(20a、20b);至少1个电极(21a、21b),其配置在基板的主面上;接触件(201a、201b),其一端固定在操作对象轴上,沿操作对象轴的径向延伸,在操作对象轴处于规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触电极之一;检测电路(23_i),当接触件接触电极之一时,检测电路(23_i)输出检测信号;以及凸轮构件(24a、24b),其配置在基板的主面上,在操作对象轴不在规定的中间位置时使接触件的另一端朝离开主面的方向移动。
在上述旋转控制装置中,也可以是,电极(21a、21b)配置在主面上的与规定的中间位置对应的位置上,凸轮构件(24a、24b)沿着以操作对象轴的轴线为中心的圆周(C2)配置,分别随着沿着圆周接近主面上的与规定的中间位置对应的位置,距主面的高度变低。
在上述旋转控制装置中,也可以是,电极(21a、21b)和凸轮构件(24a、24b)分别沿着主面上的以操作对象轴的轴为中心且具有互不相同的半径的第1圆周(C1)和第2圆周(C2)配置,凸轮构件中的在主面上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部在主面上相互分离。
在上述旋转控制装置中,也可以是,电极(21a、21b)和凸轮构件(24a、24b)配置在以主面上的操作对象轴的轴为中心的同一圆周(C1)上,凸轮构件(24a、24b)分别由具有绝缘性的材料形成,凸轮构件中的在主面上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部分别覆盖电极(21)的一部分且在电极上相互分离。
在上述旋转控制装置中,也可以是,接触件(201a、201b)是能够弹性变形的板状构件,在操作对象轴处于规定的中间位置时与电极接触的部分的宽度比在主面上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部彼此的间隔窄。
在上述旋转控制装置中,也可以是,基板具有第1主面(20a)和与该第1主面相反一侧的第2主面(20b)作为主面,电极由配置在第1主面上的至少1个第1电极(21a)和配置在第2主面上的至少1个第2电极(21b)构成,接触件由第1接触件(201a)和第2接触件(201b)构成,该第1接触件(201a)的一端固定在操作对象轴上,沿操作对象轴的径向延伸,在操作对象轴处于规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触第1电极之一,该第2接触件(201b)与第1接触件电性连接,并且一端固定在操作对象轴上,沿操作对象轴的径向延伸,在操作对象轴处于规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触第2电极之一,凸轮构件包括多个第1凸轮构件(24a)和多个第2凸轮构件(24b),所述多个第1凸轮构件(24a)配置在基板的第1主面上,在操作对象轴不在规定的中间位置时,使第1接触件的另一端朝离开主面的方向移动,所述多个第2凸轮构件(24b)配置在基板的第2主面上,在操作对象轴不在规定的中间位置时,使第2接触件的另一端朝离开主面的方向移动,当第1接触件的另一端侧的一部分接触第1电极,并且第2接触件的另一端侧的一部分接触第2电极时,检测电路输出检测信号。
在上述旋转控制装置中,也可以是,还具备反转次数计数部(6),该反转次数计数部(6)对操作对象轴的旋转方向反转的次数进行计数,在未输出检测信号而由反转次数计数部计数得到的值超过了规定的阈值的情况下,操作量算出部(4A)算出用于使操作对象轴移动到第1位置、第2位置以及规定的中间位置中的任一位置的操作量,操作部(5)根据由操作量算出部算出的操作量对操作对象轴进行操作。
在上述旋转控制装置中,也可以是,还具备绝对值累计部(7),该绝对值累计部(7)对操作对象轴的旋转方向的机械性位移的绝对值进行累计,在未输出检测信号而由绝对值累计部累计的值超过了规定的阈值的情况下,操作量算出部(4B)算出用于使操作对象轴移动到第1位置、第2位置以及规定的中间位置中的任一位置的操作量,操作部(5)根据由操作量算出部算出的操作量对操作对象轴进行操作。
在上述旋转控制装置中,也可以是,还具备计时器(8),该计时器(8)对未输出检测信号而经过的时间进行累计,在未输出检测信号而经过的时间超过了规定的阈值的情况下,操作量算出部(4C)算出用于使操作对象轴移动到第1位置、第2位置以及规定的中间位置中的任一位置的操作量,操作部(5)根据由操作量算出部算出的操作量对操作对象轴进行操作。
在上述旋转控制装置中,也可以是,还具备起动次数计数部(9),该起动次数计数部(9)对操作对象轴的开始移动的次数进行计数,在未输出检测信号而由起动次数计数部计数得到的值超过了规定的阈值的情况下,操作量算出部(4D)算出用于使操作对象轴移动到第1位置、所述第2位置以及所述规定的中间位置中的任一位置的操作量,操作部(5)根据由操作量算出部算出的操作量对操作对象轴进行操作。
在上述旋转控制装置中,也可以是,位置算出部(3)具备基准值更新部(32),在输出检测信号时,该基准值更新部(32)将由相对位置传感器检测出的机械性位移的累计值重置。
再者,在上述说明中,作为一例,以带括号的方式记载了与发明的构成要素相对应的附图上的参考符号。
发明的效果
通过以上说明过的内容,根据本发明,一方面能以更低成本实现通过非接触式相对位置传感器和ON/OFF传感器来进行操作对象轴的旋转方向的位置的测定的旋转控制装置,另一方面能提高其耐久性和可靠性。
附图说明
图1为表示实施方式1的旋转控制装置的构成的图。
图2为说明不连续的绝对位置传感器的概念的图。
图3A为表示不连续的绝对位置传感器的构成的一例的图。
图3B为表示不连续的绝对位置传感器的构成的一例的图。
图3C为表示不连续的绝对位置传感器的构成的一例的图。
图3D为表示不连续的绝对位置传感器的构成的一例的图。
图3E为说明不连续的绝对位置传感器的构成的一例中的电极与凸轮构件的关系的图。
图4为说明实施方式1的旋转控制装置的原点复位动作模式中的动作的流程图。
图5为说明实施方式1的旋转控制装置的正常动作模式中的动作的流程图。
图6A为表示不连续的绝对位置传感器的其他构成例的图。
图6B为说明不连续的绝对位置传感器的其他构成例中的电极与凸轮构件的关系的图。
图7A为表示不连续的绝对位置传感器的变形例的图。
图7B为说明不连续的绝对位置传感器的变形例中的电极与凸轮构件的关系的图。
图7C为表示不连续的绝对位置传感器的变形例的图。
图7D为表示不连续的绝对位置传感器的变形例的图。
图8为表示实施方式2的旋转控制装置的构成的图。
图9A为说明实施方式2的旋转控制装置的动作的流程图。
图9B为说明实施方式2的旋转控制装置的动作的流程图。
图10为表示实施方式3的旋转控制装置的构成的图。
图11A为说明实施方式3的旋转控制装置的动作的流程图。
图11B为说明实施方式3的旋转控制装置的动作的流程图。
图12为表示实施方式4的旋转控制装置的构成的图。
图13A为说明实施方式4的旋转控制装置的动作的流程图。
图13B为说明实施方式4的旋转控制装置的动作的流程图。
图14为表示实施方式5的旋转控制装置的构成的图。
图15A为说明实施方式5的旋转控制装置的动作的流程图。
图15B为说明实施方式5的旋转控制装置的动作的流程图。
图16A为表示不连续的绝对位置传感器的另一配置例的图。
图16B为表示不连续的绝对位置传感器的另一构成例的图。
图17A为表示不连续的绝对位置传感器的另一配置例的图。
图17B为表示不连续的绝对位置传感器的另一构成例的图。
图18为说明在先申请中的不连续的绝对位置传感器的构成的一例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在以下的说明中,对各实施方式中共同的构成要素标注相同的参照符号,并省略重复的说明。
<实施方式1>
《旋转控制装置的构成》
图1是表示实施方式1的旋转控制装置100的构成的图。
该图所示的旋转控制装置100例如为对工厂等当中用于流量的过程控制的球阀等旋转式调节阀的阀轴(操作对象轴)的旋转进行控制的电动式操作器。
具体而言,旋转控制装置100算出从未图示的上位装置提供的调节阀的阀开度的目标值(设定值)SP与调节阀的阀开度的实测值(以下,也称“实际开度”。)PV的偏差ΔP。并且,旋转控制装置100通过以该偏差ΔP变为0的方式驱动阀轴200,从而进行控制以使调节阀的阀开度成为目标值SP。
下面,对旋转控制装置100的具体构成进行说明。
如图1所示,旋转控制装置100具备相对位置传感器1、多个ON/OFF传感器2_1~2_n(n为2以上的整数)、位置算出部3、操作量算出部4及操作部5。多个ON/OFF传感器2_1~2_n构成不连续的绝对位置传感器。
这些构成要素收纳在例如由金属材料构成的壳体内部。再者,旋转控制装置100也可除了上述功能部以外还具备用于将调节阀的阀开度等各种信息展示给用户的显示部(例如液晶显示器)、用于与外部设备之间进行数据的收发的通信电路等。
首先,对用于测定调节阀的实际开度也就是阀轴200的旋转方向的位置的相对位置传感器1以及包含ON/OFF传感器2_1~2_n的不连续的绝对位置传感器进行说明。
相对位置传感器1是以非接触方式检测作为旋转控制装置100的操作对象轴的阀轴200的旋转方向的机械性位移Md的功能部。作为相对位置传感器1,可以例示对应于检测对象轴(阀轴200)的旋转角度而输出脉冲的增量型旋转编码器。在本实施方式中,以相对位置传感器1为增量型旋转编码器的情形来进行说明。
另一方面,不连续的绝对位置传感器包含ON/OFF传感器2_1~2_n,在操作对象轴即阀轴200到达旋转方向上的规定位置时,对应于该规定位置设置的各ON/OFF传感器2_1~2_n分别输出检测信号P1~Pn。ON/OFF传感器2_1~2_n为能够输出表示阀轴200在旋转方向上已到达特定位置这一情况的电信号的零件即可。具体而言,例如可以使用限位开关作为ON/OFF传感器2_1~2_n。此处,上述电信号为表示阀轴200在旋转方向上已到达特定位置这一情况的信号即可,例如为导通/断开信号(表示状态的信号,例如数字信号)。
参考图2,对ON/OFF传感器2_1~2_n的配置进行说明。图2展示了设定n=5的情况下的ON/OFF传感器2_1~2_5的配置例。
如图2所示,ON/OFF传感器2_1~2_5在阀轴200的可旋转范围SR内对应于互不相同的多个位置中的每一位置加以设置,在阀轴200到达该对应的位置时分别输出检测信号P1~Pn。
此处,所谓可旋转范围SR,是阀轴200的旋转方向上的能够旋转的范围,例如表示旋转方向上的从作为第1位置的阀开度为0%的全闭位置Pc起到作为第2位置的阀开度为100%的全开位置Po为止这一范围。
在旋转控制装置100中,ON/OFF传感器2_1~2_5对应于阀开度0%到100%这一范围内的任一位置加以设置。例如,在图2所示的配置例的情况下,ON/OFF传感器2_1对应于阀开度为0%的全闭位置Pc加以设置。ON/OFF传感器2_2对应于阀开度为20%的位置Pa加以设置。ON/OFF传感器2_3对应于阀开度为50%的位置Pm加以设置。ON/OFF传感器2_4对应于阀开度为70%的位置Pb加以设置。进而,ON/OFF传感器2_5对应于阀开度为100%的全开位置Po加以设置。
在阀轴200中,阀开度为0%的全闭位置Pc和阀开度为100%的全开位置Po除外的阀开度为20%的位置Pa、阀开度为50%的位置Pm、阀开度为70%的位置Pb分别相当于本发明中的“规定的中间位置”。
在图2所示的配置例的情况下,ON/OFF传感器2_1在阀轴200到达全闭位置Pc时输出检测信号P1。ON/OFF传感器2_2在阀轴200到达位置Pa(阀开度:20%)时输出检测信号P2。ON/OFF传感器2_3在阀轴200到达位置Pm(阀开度:50%)时输出检测信号P3。ON/OFF传感器2_4在阀轴200到达位置Pb(阀开度:70%)时输出检测信号P4。ON/OFF传感器2_5在阀轴200到达全开位置Po(阀开度:100%)时输出检测信号P5。
接着,对ON/OFF传感器2_1~2_n的具体结构进行说明。
ON/OFF传感器2_1~2_n设置在阀轴200周围。ON/OFF传感器2_1~2_n具备:印刷基板20,其具有与阀轴200的轴线正交的第1主面20a及第2主面20b;多个第1电极21a及第2电极21b,它们分别配置在该印刷基板的第1主面20a及第2主面20b上;短板201,其固定在阀轴200的侧面;检测电路23_i,当短板201的第1接触件201a及第2接触件201b分别接触多个第1电极21a及第2电极21b中的1个时,所述检测电路23_i输出检测信号Pi;多个第1凸轮构件24a,它们配置在印刷基板20的第1主面20a上;以及多个第2凸轮构件24b,它们配置在第2主面20b上。
以下,有时将印刷基板20的第1主面20a及第2主面20b统称为“主面20a、20b”。此外,有时将第1电极21a及第2电极21b统称为“电极21a、21b”。此外,有时将短板201的第1接触件201a及第2接触件201b统称为“接触件201a、201b”。此外,有时将第1凸轮构件24a和第2凸轮构件24b统称为“凸轮构件24a、24b”。
图3A~3E为表示ON/OFF传感器2_1~2_n的具体结构的一例的图。此处图示的是设定n=5的情况。
此处,图3A及图3B分别为示意性地表示阀轴200到达全闭位置Pc、位置Pa(阀开度:20%)、位置Pm(阀开度:50%)、位置Pb(阀开度:70%)、全开位置Po(阀开度:100%)中的任一位置的状态下的ON/OFF传感器2_1~2_n的结构的俯视图及I-I线截面图。此外,图3C及图3D分别为示意性地表示阀轴200未到达上述任一规定位置时的ON/OFF传感器2_1~2_n的结构的俯视图及II-II线截面图。此外,图3E为示意性地表示ON/OFF传感器2_1~2_n的结构的侧视图。
在该例中,各ON/OFF传感器2_i(1≤i≤n)可以像图3A~3E所示那样通过在设置于阀轴200周围的印刷基板20上配置电阻R和电极21a、21b并在阀轴200上设置短板201来实现。
具体而言,在印刷基板20的第1主面20a上形成第1电极21a,而且在第1电极21a与供给电源电压的电源线Vcc之间连接电阻R。此外,在印刷基板20的第2主面20b上形成第2电极21b,而且将第2电极21b连接至供给接地电压的接地线GND。分别形成于印刷基板20的两个主面20a、20b的多个电极21a、21b沿以阀轴200的轴为中心的圆周C1配置。此处,电阻R例如配置在印刷基板20的第1主面20a即可。此外,电源线Vcc例如形成于印刷基板20的第1主面20a即可,接地线GND例如形成于印刷基板20的第2主面20b即可。
在印刷基板20的第1主面20a配置包含作为后文叙述的位置算出部3及操作量算出部4而发挥功能的微控制器或CPU等程序处理装置的IC芯片30。此处,上述的电阻R与电极21a相连接的节点na连接至IC芯片30的任一输入端子。
阀轴200插通在印刷基板20上设置的通孔20c中。阀轴200的轴线与印刷基板20的主面20a、20b相互正交。在阀轴200的外周面接合有短板201。
如图3B、3D所示,短板201例如形成为侧视“匚”字形。关于短板201,例如对由黄铜、不锈钢等金属构成的长条状的板构件进行弯折加工而形成为侧视“匚”字形即可。利用螺钉等将这种短板201固定在阀轴200的侧面。由此,短板201提供一端固定在阀轴200上并沿该阀轴200的径向延伸的第1接触件201a和与该第1接触件201a电性连接、一端固定在阀轴200上并沿该阀轴200的径向延伸的第2接触件201b。第1接触件201a和第2接触件201b都是能弹性变形的板状的构件。印刷基板20配置在这一对接触件201a、201b之间。在该状态下,这些接触件201a、201b的接点201a'、201b'分别被朝印刷基板20的表面和背面的2个主面20a、20b的方向施力。因而,固定在阀轴200上的短板201在相对的一对接触件201a、201b将印刷基板20夹住的状态下与阀轴200一起旋转。
在此,考虑阀轴200到达全闭位置Pc、阀开度为20%的位置Pa、阀开度为50%的位置Pm、阀开度为70%的位置Pb以及全开位置Po中的任一位置的情况。在该情况下,短板201的接触件201a、201b与配置在对应于这些规定位置的位置的电极21a、21b接触。例如,如图3A所示,在阀轴200旋转、短板201到达ON/OFF传感器2_3的位置时,短板201的接点201a'与ON/OFF传感器2_3的电极21a接触。进一步地,短板201的接点201b'与ON/OFF传感器2_3的电极21b接触。此时,形成从电源线Vcc经由电阻R、电极21a、短板201及电极21b到达接地线GND的电流路径,节点na的电位变为0V(接地电位)。
另一方面,如图3C所示,考虑在短板201处于ON/OFF传感器2_1与ON/OFF传感器2_2之间时,即阀轴200不在规定的中间位置的情况。在该情况下,短板201的接点201a'、201b'成为不接触任一ON/OFF传感器2_1~2_5的电极21a、21b的状态。由此,各ON/OFF传感器2_1~2_5的节点na的电位变为Vcc(电源电压)。
如此,将各ON/OFF传感器2_1~2_5的节点na的电压变化以检测信号的形式输入至IC芯片30,由此,可以检测阀轴200已到达旋转方向上的规定位置这一情况。因而,一端连接到电源线Vcc的电阻R、连接到该电阻R的另一端的电极21a、以及连接到接地线GND的电极21b构成当短板201的接触件201a、201b的另一端侧的一部分分别接触多个电极21a、21b中的一个时输出检测信号Pi的检测电路23_i。
进而,在本实施方式中,ON/OFF传感器2_1~2_5具备配置在印刷基板20的第1主面20a上的凸轮构件24a和配置在第2主面20b上的凸轮构件24b。如图3A及图3C所示,这些凸轮构件24a、24b分别在印刷基板20的2个主面20a、20b上沿以阀轴200的轴线为中心的圆周C2配置。
凸轮构件24a、24b由塑料等材料构成,分别具有随着沿圆周C2接近主面上的与规定的中间位置相对应的位置也就是配置有电极21a、21b的位置而距主面的高度降低的形状。2个主面20a、20b各方上相邻的2个凸轮构件的相互对置的端部相互分开。
要利用粘接剂将这些凸轮构件24a、24b固定至印刷基板20,使用粘接剂和螺钉即可。再者,也可在未图示的树脂盒等结构物上形成凸轮构件24a、24b来代替在印刷基板20上安装凸轮构件24a、24b。
图3D为说明阀轴200不在规定位置也就是图2所示的全闭位置Pc、位置Pa、位置Pm、位置Pb及全开位置Po中的任一位置时的不连续的绝对位置传感器的样子的图。如图3D所示,在阀轴200不在任一规定位置时,短板201的接触件201a、201b与分别设置在印刷基板20的两主面20a、20b上的凸轮构件24a、24b接触。并且接触件201a、201b的另一端侧朝离开印刷基板20的两主面20a、20b的方向移动。因而,在该情况下,接触件201a、201b的接点201a'、201b'与印刷基板20的主面20a、20b不接触。
相对于此,在阀轴200处于任一规定位置时,如图3B所示,短板201的接触件201a、201b接触电极21a、21b。
接着,对位置算出部3、操作量算出部4及操作部5进行说明。
位置算出部3为算出阀轴200的绝对位置的功能部。位置算出部3根据从输出ON/OFF传感器2_1~2_n的检测信号P1~Pn起的、由相对位置传感器1检测到的机械性位移Md的累计值RP和表示与输出了该检测信号P1~Pn的ON/OFF传感器2_1~2_n相对应的位置的基准值AP来算出操作对象轴的旋转方向的绝对位置。
位置算出部3例如可以通过微控制器或CPU等程序处理装置的程序处理来实现。在上述例子的情况下,是通过印刷基板20上载置的IC芯片30来实现。
更具体而言,位置算出部3包含基准值更新部32、相对位置信息获取部31及位置决定部33。
基准值更新部32是在从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号P1~Pn的情况下更新基准值AP并输出重置信号RST的功能部。
此处,基准值AP是表示可旋转范围SR内的绝对位置的值,成为算出阀轴200的旋转方向的绝对位置时的基准。
具体而言,每当ON/OFF传感器2_1~2_n输出检测信号P1~Pn时,基准值更新部32便将基准值AP设定为表示与输出了该检测信号的ON/OFF传感器2_1~2_n相对应的位置的值。例如,在图2的例子的情况下,首先,在阀轴200旋转而到达阀开度为20%的位置Pa、ON/OFF传感器2_2输出了检测信号P2的情况下,基准值更新部32将基准值AP设定为表示与ON/OFF传感器2_2相对应的位置Pa的值。其后,在阀轴200进一步旋转而到达阀开度为50%的位置Pm、ON/OFF传感器2_3输出了检测信号P3的情况下,基准值更新部32将基准值AP从表示位置Pa的值变更为表示与ON/OFF传感器2_3相对应的位置Pm的值。
相对位置信息获取部31是获取由相对位置传感器1检测到的阀轴200的旋转方向的机械性位移Md,并算出该机械性位移Md的累计值RP的功能部。例如,相对位置信息获取部31对从作为相对位置传感器1的增量型旋转编码器输出的脉冲进行计数,并算出该脉冲数的累计值RP。
此外,在从基准值更新部32输出了重置信号RST的情况下,相对位置信息获取部31将此前计数得到的脉冲数的累计值RP重置。重置后,相对位置信息获取部31重新开始脉冲的计数动作。
即,每当从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出检测信号时,相对位置信息获取部31便将累计值RP重置。因而,由相对位置信息获取部31算出的累计值RP是从上一次更新基准值AP起到下一次更新基准值AP为止从旋转编码器输出的脉冲数的累积值。
位置决定部33将由基准值更新部32生成的基准值AP与基于由相对位置信息获取部31算出的脉冲数的累计值RP的阀轴200的旋转方向的机械性位移量相加,算出可旋转范围SR内的阀轴200的绝对位置。位置决定部33将算出的阀轴200的绝对位置换算为阀开度,并输出换算得到的值作为实际开度PV。
操作量算出部4是根据作为阀轴200的旋转方向的目标位置的阀开度的目标值SP和由位置算出部3算出的实际开度PV来算出阀轴200的操作量的功能部。与位置算出部3一样,操作量算出部4例如可以通过微控制器或CPU等程序处理装置的程序处理来实现。在上述例子的情况下,是通过印刷基板20上载置的IC芯片30来实现。
具体而言,操作量算出部4包含目标值获取部41、偏差算出部42及操作量决定部43。
目标值获取部41是获取例如从阀门控制系统中的上位装置(未图示)给出的阀开度的目标值SP的功能部。目标值SP从外部控制器通过通信或者例如4-20mA的模拟信号来设定。
偏差算出部42是算出由目标值获取部41获取到的阀开度的目标值SP与由位置算出部3算出的实际开度PV的偏差ΔP的功能部。
操作量决定部43根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP来算出阀轴200到达基于目标值SP的旋转方向的目标位置所需的操作量MV。
操作部5是根据由操作量算出部4算出的操作量MV在可旋转范围SR内操作阀轴200的功能部。具体而言,操作部5包含电动马达52、电动马达驱动部51及减速器53。
电动马达52是产生操作阀轴200用的旋转力的零件。作为电动马达52,可以例示无刷马达、步进马达、同步马达等。
电动马达驱动部51是驱动电动马达52的功能部。具体而言,电动马达驱动部51将与由操作量算出部4算出的操作量MV相应的电流(或电压)施加至电动马达52,由此使电动马达52的输出轴旋转。
减速器53是将由电动马达52产生的旋转力减速而传递至阀轴200的动力传递机构。例如,减速器53由行星齿轮机构等各种齿轮机构构成。减速器53的输出轴连结至阀轴200,由此,可以利用以规定减速比将电动马达52的旋转力减速得到的旋转力来使阀轴200旋转。
《实施方式1的旋转控制装置100的动作原理》
接着,对实施方式1的旋转控制装置100的动作原理进行说明。
首先,对旋转控制装置100的原点复位的动作进行说明。
图4为表示实施方式1的旋转控制装置100的原点复位动作模式中的动作的流程的图。
此处,以在旋转控制装置100的电源接通的时间点阀轴200已到达阀开度为80%的位置的情况为例进行说明。
在对旋转控制装置100接通了电源的情况下,旋转控制装置100以进行相对位置传感器1的原点复位的处理的原点复位动作模式开始动作。在原点复位动作模式中,旋转控制装置100朝关闭调节阀的方向驱动电动马达52(S11)。具体而言,电动马达驱动部51根据由操作量决定部43以阀开度变为0%的方式算出的操作量MV来驱动电动马达52。
接着,旋转控制装置100判定是否从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号(S12)。在步骤S12中从ON/OFF传感器2_1~2_n未输出检测信号的情况下,旋转控制装置100继续以阀开度变为0%的方式驱动电动马达52。
另一方面,在步骤S12中从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号的情况下,旋转控制装置100将与输出了检测信号的ON/OFF传感器2_1~2_n相对应的位置作为算出阀轴200的绝对位置时的基准值AP(初始点)(S13)。
例如,在图2的例子的情况下,在步骤S11中阀轴200从阀开度为80%的位置朝变为0%的方向旋转、其后阀轴200到达阀开度为70%的位置Pb时,从ON/OFF传感器2_4输出检测信号P4。此时,位置算出部3中的基准值更新部32将表示与输出了检测信号P4的ON/OFF传感器2_4相对应的位置Pb的值设定为基准值AP,而且输出重置信号RST。
收到来自基准值更新部32的重置信号RST的相对位置信息获取部31将此前计数得到的脉冲数的累计值RP重置(S14)。
通过以上操作,原点复位的处理完成,旋转控制装置100从原点复位动作模式转移至正常动作模式。
接着,对原点复位后的正常动作模式中的旋转控制装置100的动作进行说明。
图5为表示实施方式1的旋转控制装置的正常动作模式中的动作的流程的流程图。
当原点复位动作模式结束时,旋转控制装置100转移至正常动作模式。在正常动作模式中,旋转控制装置100待机直至从上位装置指示阀开度的目标值SP的变更为止(S20)。在指示了阀开度的目标值SP的变更的情况下,旋转控制装置100的偏差算出部42判定基于由位置算出部3算出的阀轴200的绝对位置的实际开度PV是否大于从上位装置指示的目标值SP(S21)。
在步骤S21中实际开度PV大于目标值SP的情况下,旋转控制装置100朝关闭调节阀的方向驱动电动马达52(S22a)。具体而言,操作量决定部43根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP、以阀开度变为目标值SP的方式算出操作量MV,电动马达驱动部51根据该操作量MV来驱动电动马达52。
另一方面,在步骤S21中实际开度PV小于目标值SP的情况下,旋转控制装置100朝打开调节阀的方向驱动电动马达52(S22b)。具体而言,操作量决定部43根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP、以阀开度变为目标值SP的方式算出操作量MV。并且电动马达驱动部51根据该操作量MV来驱动电动马达52。
在步骤S22a或步骤S22b之后,旋转控制装置100判定是否从ON/OFF传感器2_1~2_n之一输出了检测信号(S23)。
在步骤S23中,未从ON/OFF传感器2_1~2_n输出检测信号的情况下,旋转控制装置100根据之前由基准值更新部32设定的基准值AP和基于由相对位置信息获取部31算出的来自相对位置传感器1的输出脉冲数的累计值RP的阀轴200的机械性位移量来算出实际开度PV(阀轴200的绝对位置)(S26)。
例如,考虑在上述的原点复位的处理(步骤S11~S14)之后一次也未从ON/OFF传感器2_1~2_n输出检测信号的情况。在该情况下,对原点复位动作模式的步骤S13中设定的基准值AP(上述例子的情况下是阀开度为70%的位置)加上基于由相对位置信息获取部31算出的累计值RP的阀轴200的机械性位移量,由此算出实际开度PV。
另一方面,在步骤S23中从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号的情况下,旋转控制装置100更新基准值AP(S24)。具体而言,基准值更新部32将与输出了检测信号的ON/OFF传感器2_1~2_n相对应的位置设定为新的基准值AP。例如,在上述的原点复位动作模式中,假设在基准值AP被设定为表示位置Pb(阀开度:70%)的值之后不久的步骤S23中从ON/OFF传感器2_3输出了检测信号P3。在该情况下,基准值更新部32将基准值AP从表示位置Pb(阀开度:70%)的值变更为表示位置Pm(阀开度:50%)的值。此时,基准值更新部32还输出重置信号RST。
收到来自基准值更新部32的重置信号RST的相对位置信息获取部31将此前计数得到的相对位置传感器1的输出脉冲数的累计值RP重置(S25)。
接着,旋转控制装置100根据步骤S24中由基准值更新部32设定的基准值AP和步骤S25中进行了重置后由相对位置信息获取部31计数得到的累计值RP来算出实际开度PV(阀轴200的绝对位置)(S26)。例如,在步骤S24中基准值AP变更成表示位置Pm(阀开度:50%)的值的情况下,对该基准值AP加上基于步骤S25之后由相对位置信息获取部31计数得到的累计值RP的阀轴200的机械性位移量。由此,旋转控制装置100算出阀轴200的绝对位置,根据该位置算出实际开度PV。
接着,旋转控制装置100判定步骤S26中算出的实际开度PV是否与目标值SP一致(S27)。
在步骤S27中实际开度PV与目标值SP不一致的情况下,返回至步骤S21,旋转控制装置100再次进行上述处理(S21~S26)。另一方面,在步骤S27中实际开度PV与目标值SP一致的情况下,旋转控制装置100结束将阀开度设定为目标值SP的一系列处理。
《实施方式1的旋转控制装置100的效果》
如上所述,在本发明的旋转控制装置100中,作为用于测定阀轴200的旋转方向的位置的位置传感器,除了具备非接触式的相对位置传感器1之外,还具备在阀轴200到达除了全闭位置Pc及全开位置Po以外的第3位置(Pa、Pm、Pb)时输出检测信号的ON/OFF传感器2_2~2_4。旋转控制装置100根据基准值AP和机械性位移Md的累计值RP来算出阀轴200的旋转方向的绝对位置,该基准值AP表示与输出了检测信号的ON/OFF传感器2_2~2_4对应的位置,该机械性位移Md的累计值RP是在输出该检测信号之后由相对位置传感器1检测出的。
据此,不仅全闭位置Pc及全开位置Po,上述第3位置也可以视为阀轴200的位置测定中的基准点,即“原点”。因此,与仅将全闭位置Pc或全开位置Po设定为原点的情况相比,能够缩短原点复位的处理所需的时间。
具体而言,在将n个ON/OFF传感器2_1~2_n配置在可旋转范围SR内的情况下,在旋转控制装置100的电源接通时使位于全开位置Po的阀轴200原点复位所需的时间T由下述式(1)表示。在此,Tf是阀轴200从全开位置移动到全闭位置所需要的时间(全行程时间)。
[式1]
Figure GDA0002214909840000181
例如,在配置5个(n=5)ON/OFF传感器2_1~2_5、全行程时间Tf为60[秒]的情况下,使处于全开位置Po的阀轴200原点复位所需的时间T为60/(5-1)=15[秒]。
这样,根据本发明的旋转控制装置100,能够缩短在使用增量型的旋转编码器那样的相对位置传感器1的情况下所需要的阀轴200的原点复位所需要的时间。
即,在利用非接触式的相对位置传感器进行操作对象轴的旋转方向的位置的测定的旋转控制装置中,能够缩短操作对象轴的原点复位所需要的时间,并且能够减小操作对象轴的位置测定的误差。
另外,本发明的旋转控制装置100在每次阀轴200通过除了全闭位置Pc及全开位置Po以外的第3位置时,进行与原点复位同样的处理。具体而言,假设在n=5时,在从ON/OFF传感器2_2~2_4输出了检测信号的情况下,旋转控制装置100将基准值AP更新为表示与输出了该检测信号的ON/OFF传感器2_2~2_4对应的位置的值,并且重置累计值RP。
据此,即使在使旋转控制装置100长时间运转的情况下,也能够减小上述的、因构成减速器53等的齿轮的齿隙的累积、在开环中使用步进马达、同步马达等电动马达作为电动马达52的情况下的电动马达的失调、以及使用同步马达的情况下的电源频率的变动等引起的、相对位置传感器1测定阀轴200的机械性位移量的测定误差。由此,能够更正确地进行调节阀的阀开度控制。
另外,根据旋转控制装置100,通过设置多个ON/OFF传感器2_1~2_n,即使在ON/OFF传感器2_1~2_n中的一个发生了故障的情况下,也能够通过其他的ON/OFF传感器2_1~2_n继续进行阀开度控制。由此,能够提高作为旋转控制装置100的可靠性。
另外,通过增加设置在可旋转范围SR内的ON/OFF传感器2_1~2_n的个数,能够进一步减小原点复位所需的时间和相对位置传感器1测定阀轴200的机械性位移量的测定误差。
<凸轮构件的其他构成例>
在上述实施方式1中,说明了将凸轮构件24a、24b分别配置在印刷基板20的主面20a、20b上的例子。但是,凸轮构件24a、24b的配置不限于此。如下所述,例如也可以在印刷基板20的两主面20a、20b上分别配置具有波形的表面的1个板状构件来代替凸轮构件24a、24b。参照图6A及图6B说明使用这样的凸轮构件的不连续的绝对位置传感器的结构的例子。
图6A是表示不连续的绝对位置传感器的其他构成例的图。图6B是示意性地表示图6A中圆周C1的截面的一部分的图。图6A及图6B是说明该其他构成例中的电极与凸轮构件的关系的图。
如图6A所示,在该其他构成例中,ON/OFF传感器2_1~2_5的电极21a(21b)在印刷基板20的主面20a(20b)上配置在以阀轴200的轴为中心的同一圆周C1上。在这一点上,图6A所示的构成例与图3A至图3E所示的不连续的绝对位置传感器相同。另一方面,俯视下形成为圆弧状的1个凸轮构件34a(34b)分别在印刷基板20的主面20a(20b)上配置在以阀轴200的轴为中心的圆周C2上。在这一点上,图6A所示的构成例与图3A至图3E所示的不连续的绝对位置传感器不同。
在该其他构成例中,凸轮构件34a、34b分别由具有绝缘性的材料形成。凸轮构件34a、34b的表面分别沿着圆周C2形成为波状。凸轮构件34a、34b分别配置在印刷基板20的两主面20a、20b上时,在以阀轴200为中心的径向上,相当于波状的底的部分与ON/OFF传感器2_1~2_5的电极21a、21b一致。
因此,短板201的接触件201a、201b在与凸轮构件34a、34b接触的同时沿周向移动,在阀轴200不处于任一规定位置时,凸轮构件34a、34b使接触件201a、201b的另一端侧朝离开两主面20a、20b的方向移动。在该情况下,接触件201a、201b的接点201a’、201b’不接触印刷基板20的主面20a、20b。与此相对,在阀轴200处于任一规定的位置时,凸轮构件34a、34b距离印刷基板20的两主面20a、20b的高度变低。因此,短板201的接触件201a、201b接触电极21a、21b。
进一步地,如图6B所示,优选通过改进凸轮构件34a、34b的表面形状,将短板201的接触件201a、201b能够沿着圆周C1接触电极21a、21b的范围设为间隔W。更详细地说,优选的是,设定为在比接触件201a、201b的与电极21a、21b接触的部分的宽度稍宽的范围内、且尽量接近接触件201a、201b的宽度的间隔W。其理由如下。
由于电极21a、21b在圆周C1方向上具有宽度,因此,即使阀轴200到达相同位置,也会产生所谓的滞后,即,阀轴200的旋转角度与检测电路23_i的输出的关系根据到达该位置时的方向而不同。对此,如该其他构成例那样,通过改进凸轮构件34a、34b的表面形状,将电极21a、21b能够与接触件201a、201b电性接触的范围限定为间隔W,从而能够降低滞后。
<不连续的绝对位置传感器的变形例>
如上所述,不连续的绝对位置传感器由于ON/OFF传感器2_1~2_5的电极21a、21b在圆周C1方向上具有宽度而具有滞后。因此,对具有用于降低该滞后的构成的不连续的绝对位置传感器的变形例进行说明。
图7A是表示不连续的绝对位置传感器的变形例的图。图7B是示意性地表示图7A中圆周C1的截面的一部分的图。图7C是表示图7A所示的III-III线的截面的图。图7A~图7C是说明该变形例中的电极与凸轮构件的关系的图。
该变形例的不连续的绝对位置传感器如图7A所示,电极21a、21b和凸轮构件44a、44b分别在印刷基板20的主面20a、20b上配置在以阀轴200的轴为中心的同一圆周C1上。在这一点上,该变形例的不连续的绝对位置传感器与图3A至图3E所示的传感器不同。
在该其他构成例中,凸轮构件44a、44b分别由具有绝缘性的材料形成。另外,如图7B所示,凸轮构件44a、44b的每一个在相邻的电极21a、21b之间延伸。另外,如图7A及图7B所示,凸轮构件44a、44b中分别在各主面20a、20b上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部分别覆盖电极21a、21b的一部分。在各主面20a、20b上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部在电极21a、21b上相互分离。
图7B示出了配置在第1主面20a上的彼此相邻的2个第1凸轮构件44a沿着圆周C1隔开间隔Wg而配置。同样,在第2主面20b上彼此相邻的第2凸轮构件44b也沿着圆周C1隔开间隔Wg而配置。因此,电极21a、21b分别沿着短板201的接触件201a、201b移动的方向、即圆周C1,遍及间隔Wg而露出,除此以外的部分被凸轮构件44a、44b覆盖。
因此,在阀轴200不在任一规定位置时,短板201的接触件201a、201b分别接触凸轮构件44a、44b,朝离开印刷基板20的两主面20a、20b的方向移动。另一方面,在阀轴200处于任一规定的位置时,如图7A及图7B所示,短板201的接触件201a、201b的接点201a’、201b’分别接触电极21a、21b,输出检测信号。
此时,如图7B所示,凸轮构件44a、44b的端部覆盖电极21a、21b的一部分,电极21a、21b与接触件201a、201b能够电性接触的范围被限定为间隔Wg。因此,能够提高阀轴200的位置检测的精度,并且能够降低滞后。
另外,该变形例中的凸轮构件44a、44b具有以配置在印刷基板20的主面20a、20b上的状态沿圆周C1形成的槽。因此,如图7A所示,在阀轴200不处于规定的位置,且短板201的接触件201a、201b在俯视时位于电极和电极之间的状态下,接触件201a、201b在接点201a’、201b’以外的位置接触凸轮构件44a、44b。因此,如图7C所示,接点201a’、201b’因为槽而不会接触凸轮构件44a、44b。因此,能够防止接点的磨损,有助于可靠性和耐久性的提高。
此外,在该变形例中,如图7C所示,对在凸轮构件44a、44b上设置了槽的例子进行了说明。但是,如图7D所示,也可以将凸轮构件44a’、44b’形成为凸轮构件44a’、44b’的厚度或距印刷基板20的主面20a、20b的高度以阀轴200为中心随着向径向外侧而变低的形状,以此来代替设置槽。
<其他构成例的效果>
由于电极21a、21b在圆周C1方向上具有宽度,因此,即使阀轴200到达相同位置,也会产生所谓的滞后,即,阀轴200的旋转角度与检测电路23_i的输出的关系根据到达该位置时的方向而不同。与此相对,在该其他构成例中,如图7B所示,凸轮构件44a、44b的端部覆盖电极21a、21b的一部分,将电极21a、21b与接触件201a、201b能够电性接触的范围限定为间隔Wg。由此,能够接近接触件201a、201b与电极21a、21b仅在阀轴200处于规定的位置时接触的结构。因此,能够提高位置检测的精度,并且降低滞后。
另外,从降低滞后的观点出发,通过尽量缩小该间隔Wg,能够提高精度。
另外,也可以在凸轮构件44a、44b上设置槽,或者使其具有相对于印刷基板20的主面20a、20b倾斜的表面。若采用这样的结构,则接触件201a、201b的接点201a’、201b’在电极21a以外的地方不会接触凸轮构件、其他构件。因此,能够提高ON/OFF传感器的寿命和可靠性。
<实施方式2>
在使实施方式1的旋转控制装置不关闭电源而连续运转的情况下,不会长时间进行原点复位的处理。因此,由于在切换阀轴的旋转方向时在构成减速器等的齿轮中产生的齿隙的累积,在旋转编码器的输出脉冲数的累计值与实际的阀轴的旋转方向上的机械性位移量之间产生偏差,从而阀开度的测定结果产生误差。
另外,即使在配置了多个ON/OFF传感器的情况下,在阀轴在相邻的ON/OFF传感器之间反复移动的情况下,有时齿隙也会累积。
因此,实施方式2的旋转控制装置的目的在于,在利用非接触式的相对位置传感器进行操作对象轴的旋转方向的位置的测定的旋转控制装置中,降低伴随齿隙的累积的测定误差。
《实施方式2的旋转控制装置的构成》
图8是表示实施方式2的旋转控制装置的构成的图。
实施方式2的旋转控制装置100A具有所谓的基于阀轴200的旋转方向的反转次数的强制重置功能,该强制重置功能对阀轴200的旋转方向反转的次数进行计数,在该计数值超过了阈值的情况下,操作阀轴200,使由相对位置传感器31检测出的机械性位移Md的累计值RP重置。在这一点上,旋转控制装置100A与实施方式1的旋转控制装置100不同。包括ON/OFF传感器的构成等的除此之外的构成与上述实施方式1相同,因此对共同的构成要素标注相同的标号,并省略其详细说明。
具体而言,旋转控制装置100A还具有反转次数计数部6。反转次数计数部6对作为操作对象轴的阀轴200的旋转方向反转的次数进行计数,并保持该计数值。反转次数计数部6例如可以通过内置于微控制器中的计数器及程序来实现。
例如,反转次数计数部6预先存储上一次阀轴200旋转的方向,在接下来使阀轴200旋转的方向与上一次阀轴200旋转的方向不同的情况下,使反转次数Rc递增。另一方面,在接下来使阀轴旋转的方向与上一次阀轴200旋转的方向一致的情况下,反转次数计数部6不使反转次数Rc递增。
另外,在从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号的情况下,反转次数计数部6将反转次数Rc重置。例如,反转次数计数部6接收输出自基准值更新部32的重置信号RST,将反转次数Rc重置。
在由反转次数计数部6计数得到的反转次数Rc超过了规定的阈值Rt的情况下,操作量算出部4A通过操作部5操作阀轴200,由此使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置。
具体而言,操作量算出部4A中的操作量决定部43A监视反转次数计数部6的反转次数Rc。在反转次数Rc超过了阈值Rt的情况下,操作量决定部43A进行使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置,将累计值RP重置的处理(强制重置处理)。
在强制重置处理中,从缩短时间的观点出发,优选使阀轴200的位置移动到与距在反转次数计数部6的计数值超过了阈值的时刻的阀轴200(短板201)的位置最近的ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置。与此相对,在操作对象轴为阀轴的情况下,也可以根据阀的用途,使阀向关闭的方向或打开的方向移动。
在强制重置处理后,与实施方式1的操作量决定部43同样地,操作量决定部43A根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP来决定操作量MV。
《实施方式2的旋转控制装置100A的动作原理》
接着,对实施方式2的旋转控制装置100A的正常动作模式下的动作进行说明。
图9A和图9B是表示实施方式2的旋转控制装置100A的正常动作模式下的动作的流程的流程图。
首先,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,当原点复位动作模式结束时,旋转控制装置100A转移至正常动作模式。在正常动作模式中,旋转控制装置100A待机直到从上位装置指示阀开度的目标值SP的变更(S20)。
在步骤S20中,在指示了变更阀开度的目标值SP的情况下,在实施方式2中,执行基于阀轴200的旋转方向反转的次数的强制重置处理(S3)。图9B表示基于该反转的次数的强制重置处理的步骤。
首先,旋转控制装置100A的反转次数计数部6判定阀轴200是否反转,即接下来使阀轴200旋转的方向是否与上一次使阀轴200旋转的方向相反(S30)。在步骤S30中,在判定为阀轴200不反转的情况下,旋转控制装置100A结束基于反转次数的强制重置处理(S3),返回主程序,执行步骤S21~S27的处理。
此外,步骤S21~S27的一系列处理与实施方式1的旋转控制装置100相同,因此省略其详细说明。
另一方面,在步骤S30中,在判定为阀轴200反转的情况下,反转次数计数部6使反转次数Rc递增(S31)。
接着,操作量决定部43A判定由反转次数计数部6计数得到的反转次数Rc是否大于阈值Rt(S32)。在步骤S32中,在反转次数Rc未超过阈值Rt的情况下,旋转控制装置100A结束基于反转次数的强制重置处理(S3),返回主程序,并且与实施方式1的旋转控制装置100同样地,执行步骤S21~S27的处理。
另一方面,在步骤S32中,在反转次数Rc大于阈值Rt的情况下,操作量算出部4A分别计算(φh-φ)和(φ-φl),判定是否为(φ-φl)≦(φh-φ)(S33)。在此,φh表示比当前的阀开度φ大、且最接近当前的阀开度φ的与任意一个ON/OFF传感器2_1~2_n对应的开度。例如,如果当前的阀开度φ为60%,则φh为70%(Pb、2_4)。另外,φl表示比当前的阀开度φ小、且最接近当前的阀开度φ的与任意一个ON/OFF传感器2_1~2_n对应的开度。例如,如果当前的阀开度φ为60%,则φl为50%(Pm,2_3)。
在步骤S33的判定结果为(φ-φl)≦(φh-φ)的情况下,操作量算出部4A使阀轴200向关闭调节阀的方向移动(S34a)。另一方面,在(φ-φl)>(φh-φ)的情况下,操作量算出部4A使阀轴200向打开调节阀的方向移动(S34b)。
在步骤S34a或步骤S34b之后,旋转控制装置100判定是否从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号(S35)。在步骤S35中,在没有从ON/OFF传感器2_1~2_n输出检测信号的情况下,旋转控制装置100返回步骤S33,再次进行上述的处理(S33~S35)。
另一方面,在步骤S35中,在从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出了检测信号的情况下,旋转控制装置100停止电动马达(S36),并且更新基准值AP(S37)。具体而言,基准值更新部32将与输出了检测信号的ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置设定为新的基准值AP。此时,基准值更新部32还输出重置信号RST。
相对位置信息获取部31接收来自基准值更新部32的重置信号RST,将此前计数得到的来自相对位置传感器1的输出脉冲数的累计值RP重置(S38)。
另外,反转次数计数部6接收来自基准值更新部32的重置信号RST,将此前计数得到的反转次数Rc重置(S39)。
以上,结束基于反转次数的强制重置处理(S3),返回主程序。之后,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,旋转控制装置100A执行步骤S21~S27的处理。
此外,在步骤S25中,在累计值RP被重置时,反转次数计数部6的反转次数Rc也同样被重置(图9A的步骤S39)。
《实施方式2的旋转控制装置100A的效果》
在普通的调节阀的控制系统中,存在阀轴200长时间未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置的状况长时间持续的情况。例如,存在阀轴200在与ON/OFF传感器2_2对应的位置(阀开度:20%)和与ON/OFF传感器2_3对应的位置(阀开度:50%)之间来回移动的状况长时间持续的情况。在该情况下,齿隙累积,相对位置传感器1(例如增量型的旋转编码器)的测定结果有可能产生误差。
与此相对,根据实施方式2的旋转控制装置100A,当反转次数Rc超过规定数(阈值Rt)时,累计值RP会被强制重置,因此即使在上述状况下,也能够抑制由齿隙的累积引起的测定误差。
以上,根据实施方式2的旋转控制装置100A,能够进一步减小操作对象轴的位置测定的误差。
<实施方式3>
实施方式3的旋转控制装置100B与实施方式2的旋转控制装置100A相同,其目的在于降低伴随着齿隙的累积的测定误差。实施方式2的旋转控制装置100A构成为,根据阀轴200的旋转方向的反转次数,强制地操作阀轴200以将由相对位置传感器31检测出的机械性位移Md的累计值RP重置。与此相对,实施方式3的旋转控制装置100B与实施方式2的旋转控制装置100A的不同点在于,根据阀轴200的移动距离的累计值,强制地操作阀轴200以将由相对位置传感器31检测出的机械性位移Md的累计值RP重置。
《实施方式3的旋转控制装置的构成》
图10是表示实施方式3的旋转控制装置100B的构成的图。
实施方式3的旋转控制装置100B对在阀轴200长时间未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置的状况下的阀轴200的移动距离进行累计。并且,具有所谓的基于阀轴200的移动距离的累计值的强制重置功能,即,在该累计值超过了阈值的情况下,操作阀轴200以将由相对位置传感器31检测出的机械性位移Md的累计值RP重置。在这一点上,实施方式3的旋转控制装置100B与实施方式1的旋转控制装置100及实施方式2的旋转控制装置100A不同。除了强制重置处理之外的、包括ON/OFF传感器2_1~2_n的构成等的构成与上述实施方式1及实施方式2相同。因此,以下对共同的构成要素标注相同的符号,并省略其详细说明。
具体而言,旋转控制装置100B还具有绝对值累计部7。绝对值累计部7对作为操作对象轴的阀轴200的旋转方向的移动距离进行累计,并保持该累计值。更具体而言,绝对值累计部7对阀轴200的旋转方向的机械性位移Md的绝对值|ΔP|进行累计。例如,绝对值累计部7对由相对位置传感器1检测出的机械性位移Md的绝对值进行累计,并存储该累计值RP。这样的绝对值累计部7例如可以通过内置于微控制器中的计数器和程序来实现。
另外,在从ON/OFF传感器2_1~2_n输出了检测信号的情况下,绝对值累计部7将阀轴200的移动距离的累计值重置。例如,绝对值累计部7接收输出自基准值更新部32的重置信号RST,将阀轴200的旋转方向的移动距离的累计值重置。
在由绝对值累计部7累计的阀轴200的旋转方向的移动距离的累计值超过规定的阈值的情况下,操作量算出部4B通过操作部5操作阀轴200,由此使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置。
具体而言,操作量算出部4B中的操作量决定部43B监视存储在绝对值累计部7中的阀轴200的移动距离的累计值。在阀轴200的移动距离的累计值超过了预先设定的的阈值的情况下,操作量决定部43B进行使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置以将累计值RP重置的处理(强制重置处理)。
在强制重置处理后,与实施方式1的操作量决定部43同样地,操作量决定部43B根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP来决定操作量MV。
《实施方式3的旋转控制装置100B的动作原理》
接着,对实施方式3的旋转控制装置100B的正常动作模式下的动作进行说明。
图11A及图11B是表示实施方式3的旋转控制装置100B的正常动作模式下的动作的流程的流程图。
首先,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,当原点复位动作模式结束时,旋转控制装置100B转移至正常动作模式。在正常动作模式中,从步骤S20到驱动电动马达的步骤S22a、S22b为止的步骤与实施方式1相同,因此省略说明。
当操作部5驱动电动马达52以使阀轴200旋转时(步骤S22a或S22b),旋转控制装置100B执行基于移动距离的累计值的强制重置处理(S4)。图11B表示基于该阀轴200的移动距离的累计值的强制重置处理的步骤。
如图11B所示,首先,对通过操作部5使阀轴200旋转而产生的机械性位移Md的绝对值、即移动距离进行累计(S41)。
接着,判定由绝对值累计部7累计的移动距离的累计值是否大于预先设定的阈值(S42)。在步骤S42中,在移动距离的累计值未超过阈值的情况下,旋转控制装置100B结束基于移动距离的累计值的强制重置处理(S4),并返回主程序。之后,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,执行步骤S23~S27的处理。
另一方面,在步骤S42中,在移动距离的累计值大于阈值的情况下,与实施方式2中的操作量算出部4A同样地,操作量算出部4B按照步骤S33~S38执行强制重置处理。该强制重置处理的步骤S33~S38与实施方式2中的步骤相同,因此省略其说明。
另外,在从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出了检测信号时,绝对值累计部7接收来自基准值更新部32的重置信号RST,将到目前为止的阀轴200的移动距离的累计值重置(S49)。
以上,结束基于移动距离的强制重置处理(S4),返回主程序,然后,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,旋转控制装置100B执行步骤S23~S27的处理。
另外,在步骤S25中,当累计值RP被重置时,存储在绝对值累计部7中的移动距离的累计值也同样被重置(图11A的步骤S49)。
《实施方式3的旋转控制装置100B的效果》
若阀轴200长时间未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置的状况长时间持续,则齿隙累积,相对位置传感器1(例如增量型的旋转编码器)的测定结果有可能产生误差。
与此相对,根据实施方式3的旋转控制装置100B,在阀轴200长时间未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置的状况下,若阀轴200的移动距离的累计值超过阈值,则累计值RP会被强制重置。因此,能够抑制由齿隙的累积引起的测定误差。
因此,根据实施方式3的旋转控制装置100B,能够进一步减小操作对象轴的位置测定的误差。
<实施方式4>
实施方式4的旋转控制装置也与实施方式2及实施方式3的旋转控制装置相同,其目的在于,在利用非接触式的相对位置传感器进行操作对象轴的旋转方向的位置的测定的旋转控制装置中,降低伴随齿隙的累积的测定误差。
《实施方式4的旋转控制装置的构成》
图12是表示实施方式4的旋转控制装置100C的构成的图。
在阀轴200未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置,且未输出检测信号而经过的时间超过了阈值的情况下,实施方式2的旋转控制装置100C强制操作阀轴200,以将由相对位置传感器31检测出的机械性位移Md的累计值RP重置。在这一点上,实施方式4的旋转控制装置100C与实施方式1至3的旋转控制装置不同。以下,除了强制重置处理以外的、包括ON/OFF传感器2_1~2_n的构成等的构成与上述的实施方式1、2以及3相同,因此对共同的构成要素标注相同的标号,并省略其详细的说明。另外,有时将阀轴200未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置且未输出检测信号而经过的时间称为“滞留时间”。
具体而言,旋转控制装置100C具有计时器8。计时器8对作为操作对象轴的阀轴200未到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置且未输出检测信号而经过的时间、即滞留时间进行计数,并保持该计数值。计时器8例如可以通过内置于微控制器中的时钟电路、计数器以及程序来实现。
例如,若阀轴200到达与ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置而检测出检测信号,则计时器8被重置一次,并重新将从此时起经过的时间作为滞留时间进行计数。
在由计时器8计数得到的滞留时间超过了规定的阈值的情况下,操作量算出部4C通过操作部5操作阀轴200,由此使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置。
具体而言,操作量算出部4C中的操作量决定部43C监视由计时器8计数得到的滞留时间。在滞留时间超过了预先设定的阈值的情况下,操作量决定部43C进行使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置以将累计值RP重置的处理(强制重置处理)。
在强制重置处理后,与实施方式1的操作量决定部43同样地,操作量决定部43A根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP来决定操作量MV。
《实施方式4的旋转控制装置100C的动作原理》
接着,对实施方式4的旋转控制装置100C的正常动作模式下的动作进行说明。
图13A及图13B是表示实施方式4的旋转控制装置100C的正常动作模式下的动作的流程的流程图。
首先,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,当原点复位动作模式结束时,旋转控制装置100C转移至正常动作模式。在正常动作模式中,旋转控制装置100C待机直到从上位装置指示阀开度的目标值SP的变更(S20)。
在步骤S20中,在指示了阀开度的目标值SP的变更的情况下,在实施方式4中,执行基于滞留时间的强制重置处理(S5)。图13B表示基于该滞留时间的强制重置处理的步骤。
首先,操作量决定部43C读出存储在计时器8中的滞留时间(S51),判定滞留时间是否大于阈值(S52)。在步骤S52中,在滞留时间未超过阈值的情况下,旋转控制装置100C结束强制重置处理(S5)并返回主程序,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,执行步骤S21~S27的处理。
另一方面,在步骤S52中,在滞留时间大于阈值的情况下,与实施方式2中的操作量算出部4A同样地,操作量算出部4C按照步骤S33~S38执行强制重置处理。该强制重置处理的步骤S33~S38与实施方式2中的步骤相同,因此省略其说明。
另外,在从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出了检测信号时,计时器8接收来自基准值更新部32的重置信号RST,并将此前计数得到的滞留时间重置(S59)。
以上,结束基于反转次数的强制重置处理(S3),返回主程序,然后,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,旋转控制装置100C执行步骤S21~S27的处理。
此外,在步骤S25中,在累计值RP被重置时,计时器8此前计数得到的滞留时间也同样被重置(图13A的步骤S59)。
《实施方式4的旋转控制装置100C的效果》
与此相对,根据实施方式4的旋转控制装置100C,当反转次数Rc超过规定数(阈值Rt)时,累计值RP会被强制重置,因此即使在上述状况下,也能够抑制由齿隙的累积引起的测定误差。
以上,根据实施方式4的旋转控制装置100C,能够进一步减小操作对象轴的位置测定的误差。
<实施方式5>
实施方式5的旋转控制装置100D与实施方式2的旋转控制装置100A相同,其目的在于降低伴随齿隙的累积的测定误差。实施方式2的旋转控制装置100A构成为,根据阀轴200的旋转方向的反转次数,进行强制重置处理。与此相对,与实施方式2的旋转控制装置100A的不同点在于,实施方式5的旋转控制装置100D构成为,与阀轴200的旋转方向无关,根据阀轴200开始动作的次数(以下有时称为“起动次数”。)来进行强制重置处理。
《实施方式5的旋转控制装置的构成》
图14是表示实施方式5的旋转控制装置100D的构成的图。该旋转控制装置100D还具有起动次数计数部9,并且具备操作量算出部4D,该操作量算出部4D在由起动次数计数部9计数得到的起动次数超过了规定的阈值Rt的情况下,执行强制重置处理。
另外,包括ON/OFF传感器的构成等的、除此之外的构成与上述实施方式1相同,因此对共同的结构要素标注相同的标号,并省略其详细的说明。
起动次数计数部9对作为操作对象轴的阀轴200开始动作的次数进行计数并保持该值Rs。具体而言,由于每次变更目标值SP时阀轴200旋转,因此也可以将变更目标值SP的次数作为起动次数进行计数。这样的起动次数计数部9例如可以通过内置于微控制器中的计数器及程序来实现。
在从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出了检测信号的情况下,起动次数计数部9通过从位置算出部3的基准值更新部32输出的重置信号RST被重置。
在正常动作模式下,操作量算出部4D根据作为阀轴200的旋转方向的目标位置的阀开度的目标值SP和由位置算出部3算出的实际开度PV,来算出阀轴200的操作量MV。另一方面,在执行强制重置处理时,通过操作部5操作阀轴200,由此使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置。
更具体而言,操作量决定部43D监视由起动次数计数部9计数得到的起动次数。在起动次数超过了阈值的情况下,操作量决定部43D通过使阀轴200旋转到与ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一个对应的位置,进行将累计值RP重置的处理(强制重置处理)。
在强制重置处理中,从缩短时间的观点出发,优选使阀轴200的位置移动到与距在起动次数计数部9的计数值超过阈值的时刻的阀轴200(短板201)的位置最近的ON/OFF传感器2_1~2_n对应的位置。与此相对,在操作对象轴为阀轴的情况下,也可以根据阀的用途,使阀向关闭的方向或打开的方向移动。
在强制重置处理后,与实施方式1的操作量决定部43同样地,操作量决定部43D根据由偏差算出部42算出的偏差ΔP来决定操作量MV。
《实施方式5的旋转控制装置100D的动作原理》
接着,对实施方式5的旋转控制装置100D的正常动作模式下的动作进行说明。
图15A及图15B是表示实施方式5的旋转控制装置100D的正常动作模式下的动作的流程的流程图。
首先,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,当原点复位动作模式结束时,旋转控制装置100D转移至正常动作模式。在正常动作模式中,旋转控制装置100D待机直到从上位装置指示阀开度的目标值SP的变更(S20)。
在步骤S20中,在指示了阀开度的目标值SP的变更的情况下,执行基于阀轴200的起动次数的强制重置处理(S6)。
图15B表示基于该起动次数的强制重置处理的步骤。
首先,旋转控制装置100D的起动次数计数部9使起动次数递增(S61)。
接着,操作量决定部43D判定由起动次数计数部9计数得到的起动次数是否大于预先设定的阈值(S62)。在步骤S62中,在起动次数未超过阈值的情况下,旋转控制装置100D结束基于反转次数的强制重置处理(S6),返回主程序。
另一方面,在步骤S62中,在起动次数大于阈值的情况下,与实施方式2中的操作量算出部4A同样地,操作量算出部4B按照步骤S33~S38执行强制重置处理。该强制重置处理的步骤S33~S38与实施方式2中的步骤相同,因此省略其说明。
另外,在从ON/OFF传感器2_1~2_n中的任一方输出了检测信号时,起动次数计数部9接收来自基准值更新部32的重置信号RST,将到目前为止的起动次数重置(S69)。
以上,结束基于起动次数的强制重置处理(S6),返回主程序。之后,与实施方式1的旋转控制装置100同样地,旋转控制装置100D执行步骤S23~S27的处理。
另外,步骤S21~S27的一系列处理与实施方式1的旋转控制装置100相同,因此省略其详细说明。
另外,在步骤S25中,在累计值RP被重置时,存储在起动次数计数部9中的起动次数也同样被重置(图15A的步骤S69)。
《实施方式5的旋转控制装置100D的效果》
根据实施方式5的旋转控制装置100D,当起动次数超过规定数(阈值)时,累计值RP被强制重置,因此能够抑制由齿隙的累积引起的测定误差。
以上,根据实施方式5的旋转控制装置100D,能够进一步减小操作对象轴的位置测定的误差。
<实施方式的扩展>
以上,根据实施方式具体说明了由本发明人等完成的发明,但本发明不限于此,在不脱离其主旨的范围内当然可以进行各种变更。
例如,在上述实施方式1中,说明了如下例子:由于使用侧视大致“匚”字形的短板201,因此在印刷基板20的两个主面20a、20b上分别设置电极21a、21b及凸轮构件24a、24b。但是,也可以将电极21及凸轮构件24仅配置在印刷基板20的例如第1主面20a上。
另外,例如在上述实施方式中,示出了阀轴200分别在全闭位置Pc、阀开度为20%的位置Pa、阀开度为50%的位置Pm、阀开度为70%的位置Pb、以及全开位置Po的5处设置5个ON/OFF传感器2_1~2_5的情况。但是,设置的ON/OFF传感器2_1~2_n的位置、个数不限于此。以下,示出ON/OFF传感器2_1~2_n的其他配置例。
图16A是表示ON/OFF传感器2_1~2_n的其他配置例的图。
在该例中,示出了如下情况:以n=3,分别设置检测阀轴200到达了阀开度为0%的全闭位置Pc、全闭位置Pc与全开位置Po的中间点即阀开度为50%的中间位置Pm、阀开度为100%的全开位置Po的三个ON/OFF传感器2_1、2_2、2_3。图16B是表示与图16A所示的配置例对应的、绝对位置传感器的电极21和凸轮构件24的配置例的图。如图16B所示,凸轮构件24设置在电极21之间,电极21在周向上分别构成ON/OFF传感器2_1、2_2和2_3。
据此,在阀轴200到达全闭位置Pc、全开位置Po、以及全闭位置Pc与全开位置Po的中间点的中间位置Pm时,进行原点复位(基准值AP的更新)。因此,与仅将全闭位置Pc或全开位置Po设定为阀轴200的原点的情况相比,能够减小原点复位所需的时间和相对位置传感器1的机械性位移量的测定误差。另外,能够抑制因设置ON/OFF传感器而产生的追加成本。
另外,在图16A及图16B中,ON/OFF传感器2_1~2_n也可以不配置在阀开度为0%的全闭位置Pc和阀开度为100%的全开位置Po这两处,而配置在任一位置。
另外,图17A是表示ON/OFF传感器2_1~2_n的又一配置例的图。
在该例中,示出了设置一个ON/OFF传感器2的情况,该ON/OFF传感器2用于检测阀轴200到达了阀开度为50%的中间位置Pm。此时,如图17B所示,在构成ON/OFF传感器2的电极21的两侧配置凸轮构件24。这些凸轮构件24沿着短板201的接点的轨道配置在全闭位置Pc与中间位置Pm之间、以及中间位置Pm与全开位置Po之间。
据此,在全闭位置Pc与全开位置Po的中间点即位置Pm,进行原点复位。因此,与仅将全闭位置Pc或全开位置Po设定为原点的情况相比,能够减小原点复位所需的时间和相对位置传感器1的机械性位移量的测定误差。另外,由于只需要一个ON/OFF传感器即可,所以能够进一步抑制因设置ON/OFF传感器而产生的追加成本等。
另外,在上述实施方式中,例示了使用增量型的旋转编码器作为相对位置传感器1的情况。但是,只要能够以非接触方式检测操作对象轴的旋转方向的机械性位移Md,就能够作为相对位置传感器1使用。例如,在使用无刷电动机作为电动马达52的情况下,也可以将从构成该无刷电动机的霍尔元件(霍尔IC)输出的信号用作相对位置传感器1。
另外,在使用步进电动机作为电动马达52的情况下,也可以不另外设置相对位置传感器1,而通过位置算出部3对用于驱动该步进电动机的脉冲信号进行计数,来算出操作对象轴的旋转方向的机械性位移量。
另外,在使用同步电动机作为电动马达52的情况下,也可以不另外设置相对位置传感器1,而算出操作对象轴的旋转方向的机械性位移量。例如,在将驱动同步电动机的驱动时间设为T[s]、将旋转速度设为N[rpm]、将减速器53的减速比设为1/G时,旋转角度Φ[°]用(T×N×360)/(60×G)表示。因此,通过位置算出部3进行上述计算,能够算出操作对象轴的旋转方向的机械性位移量。
另外,在上述实施方式中,例示了将旋转控制装置100作为操作调节阀的阀轴200的电动式的操作器来应用的情况。但是,由旋转控制装置100操作的操作对象轴并不限定于阀轴,能够适用于在旋转控制装置中使用相对位置传感器的所有开度测量系统。例如,也可以将旋转控制装置100作为操作阻尼器转轴的阻尼器用的操作器来应用。
另外,在上述实施方式中,例示了使阀轴200插通于形成在印刷基板20上的贯通孔20c的情况,但本发明不限于例示的构成。例如,如图18所示,也可以在印刷基板20的一边设置例如俯视呈半圆形状的切口部20d,将阀轴200配置于该切口部20d。在该情况下,电极21a配置在印刷基板20的主面20a的切口部20d的周边即可。
符号说明
100…旋转控制装置(操作器),200…阀轴,1…相对位置传感器,2、2_1~2_n…ON/OFF传感器,3…位置算出部,4、4A…操作量算出部,5…操作部,6…反转次数计数部,7…绝对值累计部,8…计时器,9…起动次数计数部,20…印刷基板,20a、20b…主面,21a、21b…电极,201…短板,201a、201b…接触件,23_i…检测电路,24a、24b…凸轮构件,31…相对位置信息获取部,32…基准值更新部,33…位置决定部,41…目标值获取部,42…偏差算出部,43…操作量决定部,51…电动马达驱动部,52…电动马达,53…减速器,SP…目标值,PV…实际开度,ΔP…偏差,MV…操作量,RP…累计值,AP…基准值,RST…重置信号。

Claims (11)

1.一种旋转控制装置,其控制操作对象轴的旋转,该旋转控制装置的特征在于,具备:
相对位置传感器,其以非接触的方式检测所述操作对象轴的旋转方向的机械性位移;
ON/OFF传感器,其在所述操作对象轴到达在所述操作对象轴的旋转方向上的从第1位置到第2位置的可旋转范围内的除了所述第1位置和所述第2位置以外的至少1个规定的中间位置时,输出检测信号;
位置算出部,其根据从输出所述检测信号之后的、由所述相对位置传感器检测到的所述机械性位移的累计值和表示与输出了所述检测信号的所述ON/OFF传感器对应的所述规定的中间位置的基准值,来算出所述操作对象轴的旋转方向的绝对位置;
操作量算出部,其根据所述操作对象轴的旋转方向的目标位置的信息和由所述位置算出部算出的所述操作对象轴的绝对位置,来算出所述操作对象轴的操作量;以及
操作部,其根据由所述操作量算出部算出的所述操作量,在所述操作对象轴的旋转方向上的从所述第1位置到所述第2位置的可旋转范围内操作所述操作对象轴,
所述ON/OFF传感器具备:
基板,其设置在所述操作对象轴的周围,具有与所述操作对象轴的轴线正交的主面;
至少1个电极,其配置在所述基板的主面上;
接触件,其一端固定在所述操作对象轴上,沿所述操作对象轴的径向延伸,在所述操作对象轴处于所述规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触所述电极之一;
检测电路,当所述接触件接触所述电极之一时,所述检测电路输出所述检测信号;以及
凸轮构件,其配置在所述基板的所述主面上,在所述操作对象轴不在所述规定的中间位置时使所述接触件的另一端朝离开所述主面的方向移动。
2.根据权利要求1所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述电极配置在所述主面上的与所述规定的中间位置对应的位置上,
所述凸轮构件沿着以所述操作对象轴的轴线为中心的圆周配置,分别随着沿着所述圆周接近所述主面上的与所述规定的中间位置对应的位置,距所述主面的高度变低。
3.根据权利要求2所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述电极和所述凸轮构件分别沿着所述主面上的第1圆周和第2圆周配置,所述第1圆周和所述第2圆周以所述操作对象轴的轴为中心且具有互不相同的半径,
所述凸轮构件中的在所述主面上相邻的2个凸轮构件的相互相对的端部在所述主面上相互分离。
4.根据权利要求3所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述电极和所述凸轮构件配置在所述主面上的以所述操作对象轴的轴为中心的同一圆周上,
所述凸轮构件分别由具有绝缘性的材料形成,
所述凸轮构件中的在所述主面上相邻的所述2个凸轮构件的相互相对的端部分别覆盖所述电极的一部分且在所述电极上相互分离。
5.根据权利要求4所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述接触件是能弹性变形的板状构件,
在所述操作对象轴处于所述规定的中间位置时与所述电极接触的部分的宽度比在所述主面上相邻的所述2个凸轮构件的相互相对的端部彼此的间隔窄。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述基板具有第1主面和与该第1主面相反一侧的第2主面作为所述主面,
所述电极由配置在所述第1主面上的至少1个第1电极和配置在所述第2主面上的至少1个第2电极构成,
所述接触件由第1接触件和第2接触件构成,所述第1接触件的一端固定在所述操作对象轴上,沿所述操作对象轴的径向延伸,在所述操作对象轴处于所述规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触所述第1电极之一,所述第2接触件与所述第1接触件电性连接,并且所述第2接触件的一端固定在所述操作对象轴上,沿所述操作对象轴的径向延伸,在所述操作对象轴处于所述规定的中间位置时,另一端侧的一部分接触所述第2电极之一,
所述凸轮构件包括多个第1凸轮构件和多个第2凸轮构件,所述多个第1凸轮构件配置在所述基板的所述第1主面上,在所述操作对象轴不在所述规定的中间位置时,使所述第1接触件的另一端朝离开所述第1主面的方向移动,所述多个第2凸轮构件配置在所述基板的所述第2主面上,在所述操作对象轴不在所述规定的中间位置时,使所述第2接触件的另一端朝离开所述第2主面的方向移动,
当所述第1接触件的另一端侧的一部分接触所述第1电极,并且所述第2接触件的另一端侧的一部分接触所述第2电极时,所述检测电路输出所述检测信号。
7.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
还具备反转次数计数部,所述反转次数计数部对所述操作对象轴的旋转方向反转的次数进行计数,
在未输出所述检测信号而由所述反转次数计数部计数得到的值超过了规定的阈值的情况下,所述操作量算出部算出用于使所述操作对象轴移动到所述第1位置、所述第2位置以及所述规定的中间位置中的任一位置的所述操作量,
所述操作部根据由所述操作量算出部算出的所述操作量对所述操作对象轴进行操作。
8.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
还具备绝对值累计部,所述绝对值累计部对所述操作对象轴的旋转方向的所述机械性位移的绝对值进行累计,
在未输出所述检测信号而由所述绝对值累计部累计的值超过了规定的阈值的情况下,所述操作量算出部算出用于使所述操作对象轴移动到所述第1位置、所述第2位置以及所述规定的中间位置中的任一位置的所述操作量,
所述操作部根据由所述操作量算出部算出的所述操作量对所述操作对象轴进行操作。
9.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
还具备计时器,所述计时器对未输出所述检测信号而经过的时间进行累计,
在未输出所述检测信号而经过的时间超过了规定的阈值的情况下,所述操作量算出部算出用于使所述操作对象轴移动到所述第1位置、所述第2位置以及所述规定的中间位置中的任一位置的所述操作量,
所述操作部根据由所述操作量算出部算出的所述操作量对所述操作对象轴进行操作。
10.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
还具备起动次数计数部,所述起动次数计数部对所述操作对象轴的开始移动的次数进行计数,
在未输出所述检测信号而由所述起动次数计数部计数得到的值超过了规定的阈值的情况下,所述操作量算出部算出用于使所述操作对象轴移动到所述第1位置、所述第2位置以及所述规定的中间位置中的任一位置的所述操作量,
所述操作部根据由所述操作量算出部算出的所述操作量对所述操作对象轴进行操作。
11.根据权利要求1~5中的任一项所述的旋转控制装置,其特征在于,
所述位置算出部具备:
基准值更新部,其在从所述ON/OFF传感器输出所述检测信号时,将由所述相对位置传感器检测出的所述机械性位移的累计值重置。
CN201880021224.7A 2017-03-29 2018-03-28 旋转控制装置 Active CN110476040B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-066000 2017-03-29
JP2017066000A JP6802104B2 (ja) 2017-03-29 2017-03-29 回転制御装置
PCT/JP2018/012758 WO2018181473A1 (ja) 2017-03-29 2018-03-28 回転制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110476040A CN110476040A (zh) 2019-11-19
CN110476040B true CN110476040B (zh) 2021-07-16

Family

ID=63677596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880021224.7A Active CN110476040B (zh) 2017-03-29 2018-03-28 旋转控制装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6802104B2 (zh)
KR (1) KR102147922B1 (zh)
CN (1) CN110476040B (zh)
WO (1) WO2018181473A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3993004A4 (en) * 2019-06-28 2022-08-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. INPUT DEVICE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155465A (en) * 1990-01-17 1992-10-13 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Variable resistor with a switching mechanism
US5930054A (en) * 1997-03-31 1999-07-27 Canon Kabushiki Kaisha Lens position control apparatus
CN1432792A (zh) * 2002-01-11 2003-07-30 三丰株式会社 绝对位置测量设备
JP2004169887A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Konan Electric Co Ltd アクチュエータの作動状況検出装置、及び作動状況検出方法
CN104764396A (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 阿尔卑斯电气株式会社 旋转角检测装置
CN106208829A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 发那科株式会社 电动机控制系统以及制动器异常检测方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3128082B2 (ja) * 1991-12-02 2001-01-29 株式会社小松製作所 回転位置検出装置および複合回転位置センサを設けた建設機械の作業機
JPH0854205A (ja) * 1994-08-11 1996-02-27 Meidensha Corp 回転電機の回転位置検出装置
JP3941083B2 (ja) * 1998-03-23 2007-07-04 フジノン株式会社 位置検出装置
US6155283A (en) * 1999-09-10 2000-12-05 The Foxboro Company Intelligent valve positioner tuning
JP2010286444A (ja) 2009-06-15 2010-12-24 Yamatake Corp 絶対位置検出装置及び検出方法
JP5498114B2 (ja) 2009-09-29 2014-05-21 アズビル株式会社 制御弁および制御弁の実開度変換特性校正方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155465A (en) * 1990-01-17 1992-10-13 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Variable resistor with a switching mechanism
US5930054A (en) * 1997-03-31 1999-07-27 Canon Kabushiki Kaisha Lens position control apparatus
CN1432792A (zh) * 2002-01-11 2003-07-30 三丰株式会社 绝对位置测量设备
JP2004169887A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Konan Electric Co Ltd アクチュエータの作動状況検出装置、及び作動状況検出方法
CN104764396A (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 阿尔卑斯电气株式会社 旋转角检测装置
CN106208829A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 发那科株式会社 电动机控制系统以及制动器异常检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018181473A1 (ja) 2018-10-04
JP2018169259A (ja) 2018-11-01
CN110476040A (zh) 2019-11-19
KR102147922B1 (ko) 2020-08-25
JP6802104B2 (ja) 2020-12-16
KR20190122238A (ko) 2019-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108512366B (zh) 旋转控制装置
JP3212568U (ja) 回転角センサ、直線変位センサ、ドア設置機構、電気ブラシ
US7677114B2 (en) Torque sensor for electric power steering system
KR910002444B1 (ko) 위치제어장치
CN110476040B (zh) 旋转控制装置
JP2004020370A (ja) トルク検出装置
CN111692963A (zh) 角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置
DE69617256D1 (de) Positionsgebervorrichtung für einen bewegbaren teil
US6917034B2 (en) Electronic equipment equipped with position detection means for detecting position of moving body utilizing incremental-type encoder
KR102144422B1 (ko) 회전 제어 장치
EP3399282A1 (en) Contactless position sensor with circuit structure for sensing the position of a pointer mounted to a movable part
US10707035B2 (en) Rotary electronic component
CN112219090B (zh) 电容式位置传感器和相关的操纵杆装置及控制方法
CN117203501A (zh) n相位置编码器及相关的信号处理方法和校准方法
JP2020034082A (ja) 回転制御装置
JP3222018B2 (ja) 光学機器
WO2014155552A1 (ja) 静電容量式レベル調節装置
CN215984379U (zh) 一种角位移传感器、遥控器和工程车辆
KR20170045996A (ko) 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법
US11927274B2 (en) Actuator and fluid control device
JP2002084791A (ja) ステッパモータ駆動回路
CN112145015A (zh) 用于窗扇或门扇的驱动装置
JP2019100888A (ja) 回転制御装置
JP2006010448A (ja) 位置検出装置
JP2002254269A (ja) サーボモータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant