JP2003250294A - バルブ用ポジショナ - Google Patents
バルブ用ポジショナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】バルブを駆動する電動アクチュエータについて
制御を行うバルブ用ポジショナであって，該電動アクチ
ュエータへの要求に応じた動作速度の実現と，該電動ア
クチュエータの動作精度を向上とを両立するバルブ用ポ
ジショナを提供すること。 【解決手段】バルブを駆動する電動アクチュエータにつ
いて制御を行うバルブ用ポジショナであって，上記バル
ブの目標角度を設定する角度設定手段により設定された
上記目標角度の時間変化量を検出する角度変化量検出手
段と，上記角度変化量検出手段により検出された上記目
標角度の時間的変化量に応じて，上記電動アクチュエー
タＭの駆動電圧或いはその割合を段階的に記憶したテー
ブル記憶手段から駆動電圧或いはその割合を読み出す駆
動電圧選択手段とを具備してなることを特徴とするバル
ブ用ポジショナとして構成する。
制御を行うバルブ用ポジショナであって，該電動アクチ
ュエータへの要求に応じた動作速度の実現と，該電動ア
クチュエータの動作精度を向上とを両立するバルブ用ポ
ジショナを提供すること。 【解決手段】バルブを駆動する電動アクチュエータにつ
いて制御を行うバルブ用ポジショナであって，上記バル
ブの目標角度を設定する角度設定手段により設定された
上記目標角度の時間変化量を検出する角度変化量検出手
段と，上記角度変化量検出手段により検出された上記目
標角度の時間的変化量に応じて，上記電動アクチュエー
タＭの駆動電圧或いはその割合を段階的に記憶したテー
ブル記憶手段から駆動電圧或いはその割合を読み出す駆
動電圧選択手段とを具備してなることを特徴とするバル
ブ用ポジショナとして構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，バルブ用ポジショ
ナに係り，詳しくは，バルブを駆動する電動アクチュエ
ータについて制御を行うバルブ用ポジショナであって，
該電動アクチュエータに対する目標角度設定の時間的変
化量に応じて，該電動アクチュエータを駆動する駆動電
圧を算出可能なものに関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に，電動アクチュエータを備えたバ
ルブ用ポジショナは，上記電動アクチュエータの出力軸
に発生した出力トルクを，該バルブ用ポジショナ内に設
けられる減速機構その他を介してバルブに接続される弁
棒に伝達し，上記弁棒を回転させることによってバルブ
開度（角度）を変え，流量を制御している。そのため，
流体の制御性の向上を図るためには，上記電動アクチュ
エータの出力軸の動作精度を向上させる必要がある。し
かしながら，一般的な上記バルブ用ポジショナにおいて
は，上記電動アクチュエータは定格出力で常時作動され
るものであり，バルブに要求される変化量の大小に拘わ
らず，該電動アクチュエータは高負荷（バルブ開時等）
時に耐え得るように同一（定格）トルクを出力するよう
に制御される。その結果，特に，低負荷時にバルブに対
して微小な開度変化を要求された場合には上記電動アク
チュエータの発生するトルクが過大とならざるを得ず，
該電動アクチュエータの慣性による誤差が該電動アクチ
ュエータの動作精度を下げる原因となる。そこで，特開
２００１−３４９４５７号公報においては，電動アクチ
ュエータのトルク制御装置であって，上記電動アクチュ
エータの目標角度と動作角度とに基づいて上記電動アク
チュエータを制御するに当たり，予め上記電動アクチュ
エータの駆動電圧或いはその割合を記憶したテーブル記
憶手段から読み出される駆動電圧或いはその割合を適用
し，上記電動アクチュエータを動作開始するまで段階的
に上記駆動電圧或いはその割合を増加させる制御手段を
具備する電動アクチュエータのトルク制御装置が開示さ
れている。これにより，上記電動アクチュエータを動作
させ得る最小の駆動電圧によって該電動アクチュエータ
を出力制御することが可能となり，上記電動アクチュエ
ータの慣性による誤差を最小限にすることが可能とな
り，上記電動アクチュエータの動作精度を向上させ，ひ
いてはバルブの動作精度を向上させることができる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記公
報において開示されている上記電動アクチュエータのト
ルク制御装置は，上記電動アクチュエータの動作精度を
向上させるものの，常に上記電動アクチュエータを動作
させ得る最小の駆動電圧によって該電動アクチュエータ
を駆動する構成上，電動アクチュエータの動作速度の低
下が問題となる。即ち，上記バルブ用ポジショナにより
駆動されるバルブを急速に全開（遮断）する必要がある
情況，或いは反応速度の速い制御プロセスの制御を行う
ために高速な動作速度が要求される情況等の下で，最小
の駆動電圧から徐々に駆動電圧を上昇させる上記従来の
技術では，動作時間がかかり過ぎて使用に耐えない。そ
こで，本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，
その目的とするところは，バルブを駆動する電動アクチ
ュエータについて制御を行うバルブ用ポジショナであっ
て，該電動アクチュエータへの要求に応じた動作速度の
実現と，該電動アクチュエータの動作精度を向上とを両
立するバルブ用ポジショナを提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は，バルブを駆動する正逆転自在な電動アクチ
ュエータと，上記電動アクチュエータの動作角度を検出
する角度検出手段と，上記電動アクチュエータの目標角
度を設定する角度設定手段と，上記電動アクチュエータ
の駆動電圧或いはその割合を段階的に記憶したテーブル
記憶手段と，上記角度設定手段により設定された上記目
標角度と上記角度検出手段により検出された上記動作角
度とに基づいて上記電動アクチュエータを制御するに当
たり，上記テーブル記憶手段から読み出される上記駆動
電圧或いはその割合を適用し，上記電動アクチュエータ
が動作開始するまで段階的に上記駆動電圧或いはその割
合を増加させる制御手段とを具備してなるバルブ用ポジ
ショナにおいて，上記角度設定手段により設定された上
記目標角度の時間的変化量を検出する角度変化量検出手
段と，上記角度変化量検出手段により検出された上記目
標角度の時間的変化量に応じて，上記テーブル記憶手段
から駆動電圧或いはその割合を読み出す駆動電圧選択手
段とを具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショ
ナとして構成される。ここで，上記角度設定手段により
設定される上記目標角度の時間的変化量は，当該バルブ
用ポジショナに設けられた上記電動アクチュエータが動
作すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。即ち，上記該角度変化量検出手段により検出された
上記目標角度の時間的変化量に応じて，上記駆動電圧選
択手段により上記テーブル記憶手段から読み出される駆
動電圧或いはその割合は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度に応じたものと見なすことができる。
これにより，当該バルブ用ポジショナに設けられた上記
電動アクチュエータに印加される駆動電圧は，当該バル
ブ用ポジショナに要求される動作速度に応じた所定の駆
動電圧或いはその割合を下限値（初期値）とし，段階的
に駆動電圧或いはその割合を増加させることが可能とな
り，該電動アクチュエータに要求される動作速度を損な
うことなく，該電動アクチュエータの動作精度を向上し
得る。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら，本
発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本
発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を
限定する性格のものでない。ここに，図１は本発明の実
施の形態に係るバルブ用ポジショナＡの概略構成を示す
図，図２は本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショ
ナＡに設けられる制御手段の処理の一例を示すフローチ
ャートである。 【０００６】本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジシ
ョナＡは，図１に示すように，設定値入力回路（角度設
定手段の一例に該当）１，制御回路（制御手段の一例に
該当）２，モータ駆動回路３，駆動パターンテーブル
（テーブル記憶手段の一例に該当）４，角度検出回路
（角度検出手段の一例に該当）５，変化量検出回路（角
度変化量検出手段の一例に該当）６，モータＭ（電動ア
クチュエータの一例に該当）を具備して概略構成され
る。上記角度検出回路５は，例えば可変抵抗器その他を
含んで構成され，接続される上記モータＭの出力軸の回
転角度（バルブ開度）ｄを検出し，デジタル信号（通常
は０〜１００％）に変換して上記制御回路２に出力す
る。上記設定値入力回路１は，不図示であるパーソナル
コンピュータやメンテナンス用携帯端末その他の外部か
ら受信したバルブ開度設定値ｅを，デジタル信号（通常
は０〜１００％）に変換して上記制御回路２に出力す
る。上記制御回路２は，上記設定値入力回路１から入力
されるバルブ開度設定値ｅと上記角度検出回路５から入
力される出力軸の回転角度ｄとの差分を算出し，該差分
が小さくなる方向に上記モータＭを回転させるような駆
動指令を算出すると共に，該駆動指令に対して予め記憶
された上記駆動パターンテーブル４から読み出された駆
動パターンｆ（駆動電圧或いはその割合の一例に該当）
のうち最小のものを適用し，該駆動パターンｆに予め設
定された駆動電圧の割合に基づいて決定される動作信号
ａを上記モータ駆動回路３に出力する。例えば，上記駆
動パターンテーブル４から読み出された上記駆動パター
ンｆのうち最小のものが「駆動電圧の６０％」であった
場合には，上記モータ駆動回路３に出力される上記動作
信号ａは算出された上記駆動指令の６０％となる。上記
モータ駆動回路３は，上記制御回路２から入力される上
記動作信号ａに基づいて上記モータＭを駆動する。ここ
で，上記制御回路２は，上記動作信号ａを出力したにも
拘わらず，上記開度設定値ｅと上記回転角度ｄとの差分
が減少方向に変化しない（上記モータＭが動作しない）
場合には，上記駆動パターンテーブル４から読み出され
た上記駆動パターンｆを，上記モータＭが動作開始する
まで順次変更することによって，上記制御回路２から出
力される上記動作信号ａを段階的に増加させる機能を有
している。このように，この実施形態の基本動作では，
上記モータＭの出力軸に接続された不図示であるバルブ
のバルブ開度ｄを，上記制御回路２に入力された上記バ
ルブ開度設定値ｅに近づくように制御するに当たり，上
記モータＭを駆動する駆動電圧を，該モータＭが動作し
得る最小の駆動電圧とすることが可能となり，上記バル
ブ用ポジショナＡの動作精度を向上させることができ
る。上述のようなバルブの駆動制御は従来公知の手法で
ある。 【０００７】本実施の形態に係る上記バルブポジショナ
Ａは，上記設定値入力回路１に接続され，該設定値入力
回路１に入力される上記バルブ開度設定値ｅの時間的変
化量△ｅを検出する上記変化量検出回路６と，上記制御
回路２内に設けられ，上記変化量検出回路６により検出
された上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応
じて，所定の駆動パターンｆを上記駆動パターンテーブ
ル４から読み出す駆動電圧選択回路７とを更に具備して
いる。これにより，上記バルブ開度ｄを上記バルブ開度
設定値ｅに近づくように制御するに当たり，上記制御回
路６は，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに
応じ，上記駆動電圧選択回路７により読み出された所定
の駆動パターンｆを適用し，該所定の駆動パターンｆに
予め設定された駆動電圧の割合に基づいて決定される所
定の駆動電圧を初期値とし，上記モータＭが動作開始す
るまで駆動電圧を段階的に増加させることが可能とな
る。その結果，最終的に上記モータＭを駆動する駆動電
圧は，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応
じて読み出された所定の駆動パターンｆに基づいて算出
される所定の駆動電圧以上であって，且つ該モータＭを
動作させ得る最小の駆動電圧とすることが可能となる。
ここで，上記角度設定回路１に入力される上記バルブ開
度設定値ｅの時間的変化量△ｅは，上記モータＭが動作
すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。例えば，上記バルブ開度設定値ｅがゆっくり変化し
ているの場合にはバルブに対して微細な制御動作が求め
られており，上記バルブ開度設定値ｅが急激に変化して
いる場合にはバルブに対して急速な制御動作が求められ
ていると推定できる。従って，上記モータＭを駆動する
駆動電圧を，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△
ｅに基づいて算出することにより，算出される該駆動電
圧を，上記モータＭが動作すべき動作速度に応じたもの
とすることができる。これにより，本発明の実施の形態
に係る上記バルブ用ポジショナＡは，該バルブ用ポジシ
ョナＡに接続されるバルブに要求される動作速度を実現
すると共に，該電動アクチュエータの動作精度を向上す
ることができる。 【０００８】次に，図２を用いて，上記モータＭに印加
される駆動電圧ａを算出する一連の処理の流れについて
説明する。以下Ｓ１，Ｓ２，，は処理手順（ステップ）
の番号を示す。 （Ｓ１）先ず，外部に設けられる計算機その他から入力
されるバルブ開度設定値ｅが上記設定値入力回路１によ
り取得されると共に，上記モータＭの出力軸の回転角度
（バルブ開度）ｄが上記角度検出回路５により取得さ
れ，それぞれの信号が上記制御回路３へ出力される。同
時に，上記バルブ開度設定値ｅは，上記変化量判定回路
６へ出力される。 （Ｓ２）上記バルブ開度設定値ｅを受信した上記変化量
検出回路６は，該バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△
ｅを検出し，上記駆動電圧選択回路７に出力する。 （Ｓ３）一方，上記制御回路３は，上記ステップＳ１で
受信した上記バルブ開度設定値ｅと上記バルブ開度ｄと
を比較し，差がない場合（図中にはＹで示す）には引き
続き上記バルブ開度設定値ｅと上記バルブ開度ｄとを比
較し，差がある場合（図中にはＮで示す）には，その差
分が小さくなる方向に上記モータＭを回転させるような
駆動指令を算出すると共に，上記駆動電圧選択回路７に
対して，現在の上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量
△ｅに応じた所定の駆動パターンｆを上記駆動パターン
テーブル４から読み出すための指令を出す。 （Ｓ４）上記ステップＳ３において上記制御回路７から
指令を受けた上記駆動電圧選択回路７は，上記ステップ
Ｓ２において受信した上記バルブ開度設定値ｅの時間的
変化量△ｅに応じて，上記駆動パターンテーブル４から
所定の駆動パターンｆを読み出し，制御回路２へ出力す
る。ここで，上記駆動パターンテーブル４の一例を表１
に示す。 【表１】 このように，本実施形態において上記駆動パターンテー
ブル４は，上記モータＭへの駆動電圧の割合を，上記バ
ルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応じて４段階に
設定したものであって，更には，駆動パターンｆの増加
に伴って，上記モータ駆動回路３に出力される駆動電圧
の割合が大きくなるように設定されたものである。次
に，上記駆動電圧選択回路７から上記バルブ開度設定値
ｅの時間的変化量△ｅに応じた所定の駆動パターンｆを
取得した上記制御回路２は，上記ステップＳ３において
算出された駆動指令に対して，該所定の駆動パターンｆ
を適用し，該所定の駆動パターンｆによって定められた
割合に対応した動作信号ａを上記モータ駆動回路３に出
力する。そして，上記モータ駆動回路３は，上記動作信
号ａに基づいて上記モータＭを駆動する。 （Ｓ５）上記ステップＳ４において上記動作信号ａを出
力したにも拘わらず，上記開度設定値ｅと上記回転角度
ｄとの差分が減少方向に変化しない場合（上記モータＭ
が回転開始しない場合であって図中にはＮで示す）に
は，駆動パターンを，所定の駆動パターンｆから，より
大きな駆動電圧の割合が割り当てられた駆動パターンで
ある駆動パターン（ｆ＋１）に変更し，上記ステップＳ
４へと処理が戻される。処理を戻された上記ステップＳ
４では，駆動パターン（ｆ＋１）を適用し，該駆動パタ
ーン（ｆ＋１）によって定められた割合に対応した動作
信号ａを上記モータ駆動回路３に出力する。このよう
に，当該ステップＳ５とＳ４の間では，上記開度設定値
ｅと上記回転角度ｄとの差分が減少方向に変化する（上
記モータＭが回転開始した場合であって図中にはＹで示
す）まで，上述した処理（図中にはｆ＝ｆ＋１で示す）
が繰り返し行われる。 （Ｓ６）〜（Ｓ７）上記開度設定値ｅと上記回転角度ｄ
との差分が無いこと（図中にはＳ６におけるＹで示す）
を条件として，モータＭを停止させ（Ｓ７），次の処理
に備える。上述説明したように，上記モータ駆動回路３
を介して上記モータＭに印加される駆動電圧は，上記ス
テップＳ４において取得され，上記バルブ開度設定値ｅ
の時間的変化量△ｅに応じて読み出される所定の駆動パ
ターンｆによって定められた割合に対応した駆動電圧を
初期値として，段階的に大きな駆動電圧へと増加させる
ことが可能となる。つまり，上記バルブ用ポジショナＡ
により操作されるバルブに要求される動作速度に応じた
所定の駆動電圧を下限値とし，段階的に駆動電圧を増加
させることになるため，当該バルブに要求される動作速
度を損なうことなく，当該バルブの動作精度を向上する
ことが可能となる。 【０００９】 【実施例】上記実施形態では，駆動電圧を問題としてい
るが，駆動電圧の変化の割合でも良く，また，駆動電圧
以外に駆動電力或いはその割合を問題にしても良い。こ
れらは全て本発明の範囲に属する。 【００１０】 【発明の効果】以上説明したように，本発明は，バルブ
を駆動する正逆転自在な電動アクチュエータと，上記電
動アクチュエータの動作角度を検出する角度検出手段
と，上記電動アクチュエータの目標角度を設定する角度
設定手段と，上記電動アクチュエータの駆動電圧或いは
その割合を段階的に記憶したテーブル記憶手段と，上記
角度設定手段により設定された上記目標角度と上記角度
検出手段により検出された上記動作角度とに基づいて上
記電動アクチュエータを制御するに当たり，上記テーブ
ル記憶手段から読み出される上記駆動電圧或いはその割
合を適用し，上記電動アクチュエータが動作開始するま
で段階的に上記駆動電圧或いはその割合を増加させる制
御手段とを具備してなるバルブ用ポジショナにおいて，
上記角度設定手段により設定された上記目標角度の時間
的変化量を検出する角度変化量検出手段と，上記角度変
化量検出手段により検出された上記目標角度の時間的変
化量に応じて，上記テーブル記憶手段から駆動電圧或い
はその割合を読み出す駆動電圧選択手段とを具備してな
ることを特徴とするバルブ用ポジショナとして構成され
る。ここで，上記角度設定手段により設定される上記目
標角度の時間的変化量は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。即ち，上記該角度変化量検出手段により検出された
上記目標角度の時間的変化量に応じて，上記駆動電圧選
択手段により上記テーブル記憶手段から読み出される駆
動電圧或いはその割合は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度に応じたものとなる。これにより，当
該バルブ用ポジショナに設けられた上記電動アクチュエ
ータを印加される駆動電圧は，当該バルブ用ポジショナ
に要求される動作速度に応じた所定の駆動電圧或いはそ
の割合を下限値（初期値）とし，段階的に駆動電圧或い
はその割合を増加させることが可能となり，該電動アク
チュエータに要求される動作速度を実現すると共に，該
電動アクチュエータの動作精度を向上し得る。
ナに係り，詳しくは，バルブを駆動する電動アクチュエ
ータについて制御を行うバルブ用ポジショナであって，
該電動アクチュエータに対する目標角度設定の時間的変
化量に応じて，該電動アクチュエータを駆動する駆動電
圧を算出可能なものに関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に，電動アクチュエータを備えたバ
ルブ用ポジショナは，上記電動アクチュエータの出力軸
に発生した出力トルクを，該バルブ用ポジショナ内に設
けられる減速機構その他を介してバルブに接続される弁
棒に伝達し，上記弁棒を回転させることによってバルブ
開度（角度）を変え，流量を制御している。そのため，
流体の制御性の向上を図るためには，上記電動アクチュ
エータの出力軸の動作精度を向上させる必要がある。し
かしながら，一般的な上記バルブ用ポジショナにおいて
は，上記電動アクチュエータは定格出力で常時作動され
るものであり，バルブに要求される変化量の大小に拘わ
らず，該電動アクチュエータは高負荷（バルブ開時等）
時に耐え得るように同一（定格）トルクを出力するよう
に制御される。その結果，特に，低負荷時にバルブに対
して微小な開度変化を要求された場合には上記電動アク
チュエータの発生するトルクが過大とならざるを得ず，
該電動アクチュエータの慣性による誤差が該電動アクチ
ュエータの動作精度を下げる原因となる。そこで，特開
２００１−３４９４５７号公報においては，電動アクチ
ュエータのトルク制御装置であって，上記電動アクチュ
エータの目標角度と動作角度とに基づいて上記電動アク
チュエータを制御するに当たり，予め上記電動アクチュ
エータの駆動電圧或いはその割合を記憶したテーブル記
憶手段から読み出される駆動電圧或いはその割合を適用
し，上記電動アクチュエータを動作開始するまで段階的
に上記駆動電圧或いはその割合を増加させる制御手段を
具備する電動アクチュエータのトルク制御装置が開示さ
れている。これにより，上記電動アクチュエータを動作
させ得る最小の駆動電圧によって該電動アクチュエータ
を出力制御することが可能となり，上記電動アクチュエ
ータの慣性による誤差を最小限にすることが可能とな
り，上記電動アクチュエータの動作精度を向上させ，ひ
いてはバルブの動作精度を向上させることができる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記公
報において開示されている上記電動アクチュエータのト
ルク制御装置は，上記電動アクチュエータの動作精度を
向上させるものの，常に上記電動アクチュエータを動作
させ得る最小の駆動電圧によって該電動アクチュエータ
を駆動する構成上，電動アクチュエータの動作速度の低
下が問題となる。即ち，上記バルブ用ポジショナにより
駆動されるバルブを急速に全開（遮断）する必要がある
情況，或いは反応速度の速い制御プロセスの制御を行う
ために高速な動作速度が要求される情況等の下で，最小
の駆動電圧から徐々に駆動電圧を上昇させる上記従来の
技術では，動作時間がかかり過ぎて使用に耐えない。そ
こで，本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，
その目的とするところは，バルブを駆動する電動アクチ
ュエータについて制御を行うバルブ用ポジショナであっ
て，該電動アクチュエータへの要求に応じた動作速度の
実現と，該電動アクチュエータの動作精度を向上とを両
立するバルブ用ポジショナを提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は，バルブを駆動する正逆転自在な電動アクチ
ュエータと，上記電動アクチュエータの動作角度を検出
する角度検出手段と，上記電動アクチュエータの目標角
度を設定する角度設定手段と，上記電動アクチュエータ
の駆動電圧或いはその割合を段階的に記憶したテーブル
記憶手段と，上記角度設定手段により設定された上記目
標角度と上記角度検出手段により検出された上記動作角
度とに基づいて上記電動アクチュエータを制御するに当
たり，上記テーブル記憶手段から読み出される上記駆動
電圧或いはその割合を適用し，上記電動アクチュエータ
が動作開始するまで段階的に上記駆動電圧或いはその割
合を増加させる制御手段とを具備してなるバルブ用ポジ
ショナにおいて，上記角度設定手段により設定された上
記目標角度の時間的変化量を検出する角度変化量検出手
段と，上記角度変化量検出手段により検出された上記目
標角度の時間的変化量に応じて，上記テーブル記憶手段
から駆動電圧或いはその割合を読み出す駆動電圧選択手
段とを具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショ
ナとして構成される。ここで，上記角度設定手段により
設定される上記目標角度の時間的変化量は，当該バルブ
用ポジショナに設けられた上記電動アクチュエータが動
作すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。即ち，上記該角度変化量検出手段により検出された
上記目標角度の時間的変化量に応じて，上記駆動電圧選
択手段により上記テーブル記憶手段から読み出される駆
動電圧或いはその割合は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度に応じたものと見なすことができる。
これにより，当該バルブ用ポジショナに設けられた上記
電動アクチュエータに印加される駆動電圧は，当該バル
ブ用ポジショナに要求される動作速度に応じた所定の駆
動電圧或いはその割合を下限値（初期値）とし，段階的
に駆動電圧或いはその割合を増加させることが可能とな
り，該電動アクチュエータに要求される動作速度を損な
うことなく，該電動アクチュエータの動作精度を向上し
得る。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら，本
発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本
発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を
限定する性格のものでない。ここに，図１は本発明の実
施の形態に係るバルブ用ポジショナＡの概略構成を示す
図，図２は本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショ
ナＡに設けられる制御手段の処理の一例を示すフローチ
ャートである。 【０００６】本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジシ
ョナＡは，図１に示すように，設定値入力回路（角度設
定手段の一例に該当）１，制御回路（制御手段の一例に
該当）２，モータ駆動回路３，駆動パターンテーブル
（テーブル記憶手段の一例に該当）４，角度検出回路
（角度検出手段の一例に該当）５，変化量検出回路（角
度変化量検出手段の一例に該当）６，モータＭ（電動ア
クチュエータの一例に該当）を具備して概略構成され
る。上記角度検出回路５は，例えば可変抵抗器その他を
含んで構成され，接続される上記モータＭの出力軸の回
転角度（バルブ開度）ｄを検出し，デジタル信号（通常
は０〜１００％）に変換して上記制御回路２に出力す
る。上記設定値入力回路１は，不図示であるパーソナル
コンピュータやメンテナンス用携帯端末その他の外部か
ら受信したバルブ開度設定値ｅを，デジタル信号（通常
は０〜１００％）に変換して上記制御回路２に出力す
る。上記制御回路２は，上記設定値入力回路１から入力
されるバルブ開度設定値ｅと上記角度検出回路５から入
力される出力軸の回転角度ｄとの差分を算出し，該差分
が小さくなる方向に上記モータＭを回転させるような駆
動指令を算出すると共に，該駆動指令に対して予め記憶
された上記駆動パターンテーブル４から読み出された駆
動パターンｆ（駆動電圧或いはその割合の一例に該当）
のうち最小のものを適用し，該駆動パターンｆに予め設
定された駆動電圧の割合に基づいて決定される動作信号
ａを上記モータ駆動回路３に出力する。例えば，上記駆
動パターンテーブル４から読み出された上記駆動パター
ンｆのうち最小のものが「駆動電圧の６０％」であった
場合には，上記モータ駆動回路３に出力される上記動作
信号ａは算出された上記駆動指令の６０％となる。上記
モータ駆動回路３は，上記制御回路２から入力される上
記動作信号ａに基づいて上記モータＭを駆動する。ここ
で，上記制御回路２は，上記動作信号ａを出力したにも
拘わらず，上記開度設定値ｅと上記回転角度ｄとの差分
が減少方向に変化しない（上記モータＭが動作しない）
場合には，上記駆動パターンテーブル４から読み出され
た上記駆動パターンｆを，上記モータＭが動作開始する
まで順次変更することによって，上記制御回路２から出
力される上記動作信号ａを段階的に増加させる機能を有
している。このように，この実施形態の基本動作では，
上記モータＭの出力軸に接続された不図示であるバルブ
のバルブ開度ｄを，上記制御回路２に入力された上記バ
ルブ開度設定値ｅに近づくように制御するに当たり，上
記モータＭを駆動する駆動電圧を，該モータＭが動作し
得る最小の駆動電圧とすることが可能となり，上記バル
ブ用ポジショナＡの動作精度を向上させることができ
る。上述のようなバルブの駆動制御は従来公知の手法で
ある。 【０００７】本実施の形態に係る上記バルブポジショナ
Ａは，上記設定値入力回路１に接続され，該設定値入力
回路１に入力される上記バルブ開度設定値ｅの時間的変
化量△ｅを検出する上記変化量検出回路６と，上記制御
回路２内に設けられ，上記変化量検出回路６により検出
された上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応
じて，所定の駆動パターンｆを上記駆動パターンテーブ
ル４から読み出す駆動電圧選択回路７とを更に具備して
いる。これにより，上記バルブ開度ｄを上記バルブ開度
設定値ｅに近づくように制御するに当たり，上記制御回
路６は，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに
応じ，上記駆動電圧選択回路７により読み出された所定
の駆動パターンｆを適用し，該所定の駆動パターンｆに
予め設定された駆動電圧の割合に基づいて決定される所
定の駆動電圧を初期値とし，上記モータＭが動作開始す
るまで駆動電圧を段階的に増加させることが可能とな
る。その結果，最終的に上記モータＭを駆動する駆動電
圧は，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応
じて読み出された所定の駆動パターンｆに基づいて算出
される所定の駆動電圧以上であって，且つ該モータＭを
動作させ得る最小の駆動電圧とすることが可能となる。
ここで，上記角度設定回路１に入力される上記バルブ開
度設定値ｅの時間的変化量△ｅは，上記モータＭが動作
すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。例えば，上記バルブ開度設定値ｅがゆっくり変化し
ているの場合にはバルブに対して微細な制御動作が求め
られており，上記バルブ開度設定値ｅが急激に変化して
いる場合にはバルブに対して急速な制御動作が求められ
ていると推定できる。従って，上記モータＭを駆動する
駆動電圧を，上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△
ｅに基づいて算出することにより，算出される該駆動電
圧を，上記モータＭが動作すべき動作速度に応じたもの
とすることができる。これにより，本発明の実施の形態
に係る上記バルブ用ポジショナＡは，該バルブ用ポジシ
ョナＡに接続されるバルブに要求される動作速度を実現
すると共に，該電動アクチュエータの動作精度を向上す
ることができる。 【０００８】次に，図２を用いて，上記モータＭに印加
される駆動電圧ａを算出する一連の処理の流れについて
説明する。以下Ｓ１，Ｓ２，，は処理手順（ステップ）
の番号を示す。 （Ｓ１）先ず，外部に設けられる計算機その他から入力
されるバルブ開度設定値ｅが上記設定値入力回路１によ
り取得されると共に，上記モータＭの出力軸の回転角度
（バルブ開度）ｄが上記角度検出回路５により取得さ
れ，それぞれの信号が上記制御回路３へ出力される。同
時に，上記バルブ開度設定値ｅは，上記変化量判定回路
６へ出力される。 （Ｓ２）上記バルブ開度設定値ｅを受信した上記変化量
検出回路６は，該バルブ開度設定値ｅの時間的変化量△
ｅを検出し，上記駆動電圧選択回路７に出力する。 （Ｓ３）一方，上記制御回路３は，上記ステップＳ１で
受信した上記バルブ開度設定値ｅと上記バルブ開度ｄと
を比較し，差がない場合（図中にはＹで示す）には引き
続き上記バルブ開度設定値ｅと上記バルブ開度ｄとを比
較し，差がある場合（図中にはＮで示す）には，その差
分が小さくなる方向に上記モータＭを回転させるような
駆動指令を算出すると共に，上記駆動電圧選択回路７に
対して，現在の上記バルブ開度設定値ｅの時間的変化量
△ｅに応じた所定の駆動パターンｆを上記駆動パターン
テーブル４から読み出すための指令を出す。 （Ｓ４）上記ステップＳ３において上記制御回路７から
指令を受けた上記駆動電圧選択回路７は，上記ステップ
Ｓ２において受信した上記バルブ開度設定値ｅの時間的
変化量△ｅに応じて，上記駆動パターンテーブル４から
所定の駆動パターンｆを読み出し，制御回路２へ出力す
る。ここで，上記駆動パターンテーブル４の一例を表１
に示す。 【表１】 このように，本実施形態において上記駆動パターンテー
ブル４は，上記モータＭへの駆動電圧の割合を，上記バ
ルブ開度設定値ｅの時間的変化量△ｅに応じて４段階に
設定したものであって，更には，駆動パターンｆの増加
に伴って，上記モータ駆動回路３に出力される駆動電圧
の割合が大きくなるように設定されたものである。次
に，上記駆動電圧選択回路７から上記バルブ開度設定値
ｅの時間的変化量△ｅに応じた所定の駆動パターンｆを
取得した上記制御回路２は，上記ステップＳ３において
算出された駆動指令に対して，該所定の駆動パターンｆ
を適用し，該所定の駆動パターンｆによって定められた
割合に対応した動作信号ａを上記モータ駆動回路３に出
力する。そして，上記モータ駆動回路３は，上記動作信
号ａに基づいて上記モータＭを駆動する。 （Ｓ５）上記ステップＳ４において上記動作信号ａを出
力したにも拘わらず，上記開度設定値ｅと上記回転角度
ｄとの差分が減少方向に変化しない場合（上記モータＭ
が回転開始しない場合であって図中にはＮで示す）に
は，駆動パターンを，所定の駆動パターンｆから，より
大きな駆動電圧の割合が割り当てられた駆動パターンで
ある駆動パターン（ｆ＋１）に変更し，上記ステップＳ
４へと処理が戻される。処理を戻された上記ステップＳ
４では，駆動パターン（ｆ＋１）を適用し，該駆動パタ
ーン（ｆ＋１）によって定められた割合に対応した動作
信号ａを上記モータ駆動回路３に出力する。このよう
に，当該ステップＳ５とＳ４の間では，上記開度設定値
ｅと上記回転角度ｄとの差分が減少方向に変化する（上
記モータＭが回転開始した場合であって図中にはＹで示
す）まで，上述した処理（図中にはｆ＝ｆ＋１で示す）
が繰り返し行われる。 （Ｓ６）〜（Ｓ７）上記開度設定値ｅと上記回転角度ｄ
との差分が無いこと（図中にはＳ６におけるＹで示す）
を条件として，モータＭを停止させ（Ｓ７），次の処理
に備える。上述説明したように，上記モータ駆動回路３
を介して上記モータＭに印加される駆動電圧は，上記ス
テップＳ４において取得され，上記バルブ開度設定値ｅ
の時間的変化量△ｅに応じて読み出される所定の駆動パ
ターンｆによって定められた割合に対応した駆動電圧を
初期値として，段階的に大きな駆動電圧へと増加させる
ことが可能となる。つまり，上記バルブ用ポジショナＡ
により操作されるバルブに要求される動作速度に応じた
所定の駆動電圧を下限値とし，段階的に駆動電圧を増加
させることになるため，当該バルブに要求される動作速
度を損なうことなく，当該バルブの動作精度を向上する
ことが可能となる。 【０００９】 【実施例】上記実施形態では，駆動電圧を問題としてい
るが，駆動電圧の変化の割合でも良く，また，駆動電圧
以外に駆動電力或いはその割合を問題にしても良い。こ
れらは全て本発明の範囲に属する。 【００１０】 【発明の効果】以上説明したように，本発明は，バルブ
を駆動する正逆転自在な電動アクチュエータと，上記電
動アクチュエータの動作角度を検出する角度検出手段
と，上記電動アクチュエータの目標角度を設定する角度
設定手段と，上記電動アクチュエータの駆動電圧或いは
その割合を段階的に記憶したテーブル記憶手段と，上記
角度設定手段により設定された上記目標角度と上記角度
検出手段により検出された上記動作角度とに基づいて上
記電動アクチュエータを制御するに当たり，上記テーブ
ル記憶手段から読み出される上記駆動電圧或いはその割
合を適用し，上記電動アクチュエータが動作開始するま
で段階的に上記駆動電圧或いはその割合を増加させる制
御手段とを具備してなるバルブ用ポジショナにおいて，
上記角度設定手段により設定された上記目標角度の時間
的変化量を検出する角度変化量検出手段と，上記角度変
化量検出手段により検出された上記目標角度の時間的変
化量に応じて，上記テーブル記憶手段から駆動電圧或い
はその割合を読み出す駆動電圧選択手段とを具備してな
ることを特徴とするバルブ用ポジショナとして構成され
る。ここで，上記角度設定手段により設定される上記目
標角度の時間的変化量は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度を表す指標の一例と考えることができ
る。即ち，上記該角度変化量検出手段により検出された
上記目標角度の時間的変化量に応じて，上記駆動電圧選
択手段により上記テーブル記憶手段から読み出される駆
動電圧或いはその割合は，当該電動アクチュエータが動
作すべき動作速度に応じたものとなる。これにより，当
該バルブ用ポジショナに設けられた上記電動アクチュエ
ータを印加される駆動電圧は，当該バルブ用ポジショナ
に要求される動作速度に応じた所定の駆動電圧或いはそ
の割合を下限値（初期値）とし，段階的に駆動電圧或い
はその割合を増加させることが可能となり，該電動アク
チュエータに要求される動作速度を実現すると共に，該
電動アクチュエータの動作精度を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショ
ナＡの概略構成を示す図。 【図２】 本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショ
ナＡに設けられる制御手段の処理の一例を示すフローチ
ャート。 【符号の説明】 Ａ …バルブ用ポジショナ Ｍ …モータ １ …設定値入力回路 ２ …制御回路 ３ …モータ駆動回路 ４ …駆動パターンテーブル ５ …角度検出回路 ６ …変化量検出回路 ７ …駆動電圧選択回路 Ｓ１，Ｓ２，，…処理手順（ステップ）の番号
ナＡの概略構成を示す図。 【図２】 本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショ
ナＡに設けられる制御手段の処理の一例を示すフローチ
ャート。 【符号の説明】 Ａ …バルブ用ポジショナ Ｍ …モータ １ …設定値入力回路 ２ …制御回路 ３ …モータ駆動回路 ４ …駆動パターンテーブル ５ …角度検出回路 ６ …変化量検出回路 ７ …駆動電圧選択回路 Ｓ１，Ｓ２，，…処理手順（ステップ）の番号
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3H062 AA03 AA07 AA15 BB04 CC01
CC15 DD01 DD05 FF07
5H570 AA30 BB09 BB20 DD01 EE01
FF02 FF04 GG10 JJ03 JJ16
JJ17 JJ23 KK06 KK08 KK10
LL15
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 バルブを駆動する正逆転自在な電動アク
チュエータと，上記電動アクチュエータの動作角度を検
出する角度検出手段と，上記電動アクチュエータの目標
角度を設定する角度設定手段と，上記電動アクチュエー
タの駆動電圧或いはその割合を段階的に記憶したテーブ
ル記憶手段と，上記角度設定手段により設定された上記
目標角度と上記角度検出手段により検出された上記動作
角度とに基づいて上記電動アクチュエータを制御するに
当たり，上記テーブル記憶手段から読み出される上記駆
動電圧或いはその割合を適用し，上記電動アクチュエー
タが動作開始するまで段階的に上記駆動電圧或いはその
割合を増加させる制御手段と，を具備してなるバルブ用
ポジショナにおいて，上記角度設定手段により設定され
た上記目標角度の時間的変化量を検出する角度変化量検
出手段と，上記角度変化量検出手段により検出された上
記目標角度の時間的変化量に応じて，上記テーブル記憶
手段から駆動電圧或いはその割合を読み出す駆動電圧選
択手段と，を具備してなることを特徴とするバルブ用ポ
ジショナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049762A JP3699939B2 (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | バルブ用ポジショナ |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009257471A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Kitz Corp | 電動アクチュエータの制御装置および制御方法 |
| JP2018537617A (ja) * | 2015-12-17 | 2018-12-20 | ルノー エス．ア．エス．Ｒｅｎａｕｌｔ Ｓ．Ａ．Ｓ． | 過給内燃エンジンを制御するための方法および関連する過給エンジン |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002049762A patent/JP3699939B2/ja not_active Expired - Fee Related
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