JP2020118280A - Electric actuator and deterioration index calculation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スプリングリターン形の電動アクチュエータに関し、特に、電動アクチュエータのリターンスプリングに関する劣化状態の判定に用いる劣化指標を計算するための劣化指標計算技術に関する。 The present invention relates to a spring return type electric actuator, and more particularly to a deterioration index calculation technique for calculating a deterioration index used for determining a deterioration state of a return spring of an electric actuator.
バルブやダンパなどの操作端を電動で開閉制御する電動アクチュエータの1つとして、出力軸に取り付けたリターンスプリングの復帰力で電源供給遮断時に出力軸を所定の回動位置まで戻す、いわゆるスプリングリターン形の電動アクチュエータがある(例えば、特許文献1など参照)。 One of the electric actuators that electrically control the opening and closing of the operating ends of valves and dampers, the so-called spring return type that returns the output shaft to a predetermined rotation position when the power supply is cut off by the return force of the return spring attached to the output shaft. Electric actuators (for example, see Patent Document 1).
この電動アクチュエータは、通電時、動力伝達部を介してモータで出力軸を回動させて操作端の開度を調整すると同時にリターンスプリングを巻き上げ、モータのディテントトルクで回動位置を保持している。これにより、その後に外部からの電源供給が遮断された場合、モータの電動クラッチへの電源供給が停止されてクラッチ断となって、モータのディテントトルクが非常に小さくなるため、リターンスプリングの復帰力により全閉位置や全開位置などの所定の回動位置まで、出力軸が強制的に戻されることになる。 When the electric actuator is energized, the output shaft is rotated by the motor via the power transmission unit to adjust the opening degree of the operating end, and at the same time, the return spring is wound up to hold the rotating position by the detent torque of the motor. .. As a result, when the power supply from the outside is cut off after that, the power supply to the electric clutch of the motor is stopped and the clutch is disengaged, and the detent torque of the motor becomes extremely small. As a result, the output shaft is forcibly returned to a predetermined rotational position such as a fully closed position or a fully opened position.
通常、電動アクチュエータで用いられるリターンスプリングは、一般的なコイルバネからなり、長期間にわたり十分な耐久性を持つと考えられる。このため、リターンスプリングの劣化状態を検出する必要性は低く、従来より電動アクチュエータの劣化判定機能として具体化されていない。
一方、電動アクチュエータには保証期間が設定されていて、保証期間の満了に応じて新たなものに交換する必要がある。しかし、実際には保証期間を超えて長期間にわたり使用される場合もある。
Usually, a return spring used in an electric actuator is composed of a general coil spring and is considered to have sufficient durability for a long period of time. Therefore, it is less necessary to detect the deterioration state of the return spring, and it has not been embodied as a deterioration determination function of the electric actuator in the past.
On the other hand, a warranty period is set for the electric actuator, and it is necessary to replace it with a new one when the warranty period expires. However, in reality, it may be used for a long period beyond the warranty period.
このような保証期間を超えて長期にわたり使用した場合、電動アクチュエータのリターンスプリングが劣化して故障や経年変化などにより設計当初のスプリングトルクが得られない場合も考えられる。このような場合、電源供給遮断時、リターンスプリングの復帰力により、出力軸を全閉位置や全開位置などの所定の回動位置まで確実に戻せなくなる可能性がある。このため、リターンスプリングの劣化状態を把握しておくことが重要となる。 When the electric actuator is used for a long period beyond the guaranteed period, the return spring of the electric actuator may deteriorate, and the spring torque at the initial design may not be obtained due to failure or aging. In such a case, when the power supply is cut off, the return force of the return spring may make it impossible to reliably return the output shaft to a predetermined rotational position such as a fully closed position or a fully opened position. Therefore, it is important to understand the deterioration state of the return spring.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電動アクチュエータのリターンスプリングの劣化状態を示す劣化指標を容易に計算できる劣化指標計算技術を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve such a problem, and an object thereof is to provide a deterioration index calculation technique capable of easily calculating a deterioration index indicating a deterioration state of a return spring of an electric actuator.
このような目的を達成するために、本発明にかかる電動アクチュエータは、弁体を回動するための出力軸と、前記出力軸を回動するモータと、前記モータを駆動制御することにより前記弁体の開度を制御する制御回路と、前記出力軸に取り付けられて、電源遮断時に自己の復帰力で前記出力軸を所定の開度位置まで戻すリターンスプリングとを備え、前記制御回路は、前記モータを駆動制御して、互いに異なる第1および第2の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御部と、前記第1および第2の制御開度の間における前記出力軸の開度偏差を示す出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間で前記リターンスプリングに生じたスプリングトルクのスプリングトルク偏差とに基づいて、前記リターンスプリングの劣化指標として、前記リターンスプリングのばね定数を計算する劣化指標処理部とを有している。 In order to achieve such an object, an electric actuator according to the present invention includes an output shaft for rotating a valve body, a motor for rotating the output shaft, and a valve for controlling the drive of the motor. A control circuit for controlling the opening of the body; and a return spring attached to the output shaft to return the output shaft to a predetermined opening position by its own restoring force when the power is shut off. An opening control section that drives and controls a motor to rotate the output shaft to different first and second control openings, and an opening of the output shaft between the first and second control openings. Based on the output-side opening degree deviation indicating the degree deviation and the spring torque deviation of the spring torque generated in the return spring between the first and second control opening degrees, as the deterioration index of the return spring, And a deterioration index processing unit that calculates the spring constant of the return spring.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記劣化指標処理部が、前記出力軸を前記第1および第2の制御開度に回動した状態における第1および第2のモータトルクを計算し、これら第1および第2のモータトルクの差分に基づいて前記スプリングトルク偏差を計算するようにしたものである。 In addition, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, the deterioration index processing unit includes first and second motor torques in a state in which the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees. Is calculated, and the spring torque deviation is calculated based on the difference between the first and second motor torques.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサをさらに備え、前記劣化指標処理部は、前記第1および第2の制御開度に前記出力軸を回動した際に、前記出力側角度センサで検出された出力側開度の差分に基づいて、前記出力側開度偏差を計算するようにしたものである。 Further, one configuration example of the electric actuator according to the present invention further includes an output side angle sensor that detects a rotation angle of the output shaft as an output side opening degree, and the deterioration index processing unit includes the first and the second When the output shaft is rotated to the control opening of 2, the output-side opening deviation is calculated based on the difference between the output-side opening detected by the output-side angle sensor. ..
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記劣化指標処理部が、前記第1および第2のモータトルクをTm1,Tm2とし、前記出力側開度偏差をΔθaとした場合、前記ばね定数kを後述する式で計算するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, when the deterioration index processing unit sets the first and second motor torques to Tm1 and Tm2 and the output side opening deviation is Δθa, The spring constant k is calculated by the formula described later.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサと、前記弁体の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサとをさらに備え、前記開度制御部は、前記第1および第2の制御開度に加えて、前記第1および第2の制御開度とは異なる初期制御開度へ前記出力軸を回動し、前記劣化指標処理部は、前記出力軸を前記初期、第1および第2の制御開度に回動した際に、前記出力側角度センサおよび前記弁側角度センサで検出された前記出力側開度および前記弁側開度に基づいて、前記スプリングトルク偏差を計算するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, an output side angle sensor that detects a rotation angle of the output shaft as an output side opening, and a rotation angle of the valve body as a valve side opening. And a valve side angle sensor for controlling the opening degree control unit to change the opening degree control unit to an initial control opening degree different from the first and second control opening degrees in addition to the first and second control opening degrees. When the output shaft is rotated, and the deterioration index processing unit detects the output side angle sensor and the valve side angle sensor when the output shaft is rotated to the initial, first and second control opening degrees. The spring torque deviation is calculated on the basis of the output-side opening and the valve-side opening that have been determined.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記劣化指標処理部が、前記初期および第1の制御開度の間における前記出力側開度の開度偏差を示す第1の出力側開度偏差と、前記初期および第1の制御開度の間における前記弁側開度の開度偏差を示す第1の弁側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間における前記出力側開度の開度偏差を示す第2の出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間における前記弁側開度の開度偏差を示す第2の弁側開度偏差とを取得し、前記第1の出力側開度偏差と前記第1の弁側開度偏差との差分である第1の開度偏差差分と、前記第2の出力側開度偏差と前記第2の弁側開度偏差との差分である第2の開度偏差差分とに基づいて前記スプリングトルク偏差を計算するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, the deterioration index processing unit is configured such that the first output side indicating an opening degree deviation of the output side opening degree between the initial and first control opening degrees. Between the opening deviation and the first valve opening deviation indicating the opening deviation of the valve opening between the initial and first control openings, and between the first and second control openings A second output side opening deviation showing an opening deviation of the output side opening in the second valve, and a second valve showing an opening deviation of the valve side opening between the first and second control openings. Side opening degree deviation is acquired, and a first opening degree deviation difference, which is a difference between the first output side opening degree deviation and the first valve side opening degree deviation, and the second output side opening degree. The spring torque deviation is calculated on the basis of a second opening deviation difference that is a difference between the deviation and the second valve-side opening deviation.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記劣化指標処理部が、前記出力軸を前記初期制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す初期開度偏差と、前記出力軸を前記第1の制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す第1の開度偏差と、前記出力軸を前記第2の制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す第2の開度偏差とを取得し、前記初期および第1の開度偏差の差分である第1の開度偏差差分と、前記第1および第2の開度偏差の差分である第2の開度偏差差分とに基づいて前記スプリングトルク偏差を計算するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, when the deterioration index processing unit rotates the output shaft to the initial control opening degree, the output side opening degree and the valve side opening degree The initial opening deviation that indicates the opening deviation that occurs between the opening and the opening that occurs between the output-side opening and the valve-side opening when the output shaft is rotated to the first control opening. A first opening deviation indicating a degree deviation and an opening deviation generated between the output-side opening and the valve-side opening when the output shaft is rotated to the second control opening. And a second opening difference, which is a difference between the initial opening deviation and the first opening deviation, and a difference between the first opening deviation and the second opening deviation. The spring torque deviation is calculated on the basis of the opening deviation difference.
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記劣化指標処理部が、前記第1および第2の制御開度に前記出力軸を回動した際に前記出力側角度センサで検出された出力側開度の差分をΔθaとし、前記第1および第2の開度偏差差分をΔθd1,Δθd2とし、前記弁体に関する横弾性係数、断面二次極モーメント、および前記電動アクチュエータと前記弁体とを連結する一連の連結軸の軸長を、それぞれG,Ip,およびLとした場合、前記ばね定数kを後述する式で計算するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the electric actuator according to the present invention, the deterioration index processing unit detects the output side angle sensor when the output shaft is rotated to the first and second control openings. And the difference between the first and second opening deviations is Δθd1 and Δθd2, the lateral elastic coefficient of the valve element, the quadratic polar moment of area, and the electric actuator and the valve element. When the lengths of a series of connecting shafts connecting and are G, Ip, and L, respectively, the spring constant k is calculated by the formula described later.
また、本発明にかかる劣化指標計算方法は、弁体を回動するための出力軸と、前記出力軸を回動するモータと、前記モータを駆動制御することにより前記弁体の開度を制御する制御回路と、前記出力軸に取り付けられて、電源遮断時に自己の復帰力で前記出力軸を所定の開度位置まで戻すリターンスプリングとを備える電動アクチュエータで用いられる劣化指標計算方法であって、前記制御回路の開度制御部が、前記モータを駆動制御して、互いに異なる第1および第2の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御ステップと、前記制御回路の劣化指標処理部が、前記第1および第2の制御開度の間の出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度で前記リターンスプリングに生じたスプリングトルクのスプリングトルク偏差とに基づいて、前記リターンスプリングの劣化指標として、前記リターンスプリングのばね定数を計算する劣化指標処理ステップとを備えている。 Further, the deterioration index calculation method according to the present invention controls an opening degree of the valve body by driving and controlling an output shaft for rotating the valve body, a motor for rotating the output shaft, and the motor. A deterioration index calculation method used in an electric actuator, comprising: a control circuit that is attached to the output shaft, and a return spring that is attached to the output shaft and that returns the output shaft to a predetermined opening position by its own restoring force when the power is cut off, An opening control step in which an opening control section of the control circuit drives and controls the motor to rotate the output shaft to different first and second control openings, and a deterioration index process of the control circuit. Based on the output-side opening deviation between the first and second control openings and the spring torque deviation of the spring torque generated in the return spring at the first and second control openings. A deterioration index processing step of calculating a spring constant of the return spring as the deterioration index of the return spring.
本発明にかかる上記劣化指標計算方法の一構成例は、前記劣化指標処理ステップが、前記出力軸を前記第1および第2の制御開度に回動した状態における第1および第2のモータトルクを計算し、これら第1および第2のモータトルクの差分に基づいて前記スプリングトルク偏差を計算するステップを含んでいる。 In one configuration example of the deterioration index calculation method according to the present invention, the deterioration index processing step includes first and second motor torques in a state in which the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees. And calculating the spring torque deviation based on the difference between the first and second motor torques.
本発明にかかる上記劣化指標計算方法の一構成例は、前記開度制御ステップが、前記第1および第2の制御開度に加えて、前記第1および第2の制御開度とは異なる初期制御開度へ前記出力軸を回動するステップを含み、前記劣化指標処理ステップは、前記出力軸を前記初期、第1および第2の制御開度に回動した際に、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサ、および、前記弁体の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサで検出された、前記出力側開度および前記弁側開度に基づいて、前記スプリングトルク偏差を計算するステップを含んでいる。 In a configuration example of the deterioration index calculating method according to the present invention, in the opening degree control step, in addition to the first and second control opening degrees, an initial stage different from the first and second control opening degrees is used. The deterioration index processing step includes rotating the output shaft to a control opening, and the deterioration index processing step includes rotating the output shaft when the output shaft is rotated to the initial, first, and second control openings. The output side opening and the valve side detected by an output side angle sensor that detects a dynamic angle as an output side opening and a valve side angle sensor that detects a rotation angle of the valve body as a valve side opening. The step of calculating the spring torque deviation based on the opening degree is included.
本発明によれば、リターンスプリングの劣化指標として、リターンスプリングのばね定数を容易に把握できるため、当初の設計値からの乖離幅に応じて、リターンスプリングの劣化状態を容易に把握することができる。したがって、乖離幅が大きくなって劣化が進んだ場合には、故障発生する前に適切な対応をとることができ、極めて効果的な予知保全を実現することが可能となる。これにより、保証期間を超える長期使用を想定した場合でも、一定の信頼性を提供することが可能となる。また、角度センサや制御回路など、電動アクチュエータの既存の構成を用いて劣化指標を容易に計算でき、回路規模さらには製品コストの増大を必要とすることなく、電動アクチュエータの信頼性を高めることが可能となる。 According to the present invention, since the spring constant of the return spring can be easily grasped as the deterioration index of the return spring, it is possible to easily grasp the deterioration state of the return spring according to the deviation width from the initial design value. .. Therefore, when the deviation width becomes large and the deterioration progresses, appropriate measures can be taken before a failure occurs, and extremely effective predictive maintenance can be realized. As a result, it is possible to provide a certain degree of reliability even when assuming long-term use beyond the warranty period. In addition, the deterioration index can be easily calculated by using the existing configuration of the electric actuator such as the angle sensor and the control circuit, and the reliability of the electric actuator can be improved without increasing the circuit scale or the product cost. It will be possible.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, an
この電動アクチュエータ10は、例えば、空調システム等の設備において、配管を流れる冷温水の流量を制御する流量制御バルブや、空気の風量を調整する風量調整ダンパーなどの弁体を電動制御する装置である。以下では、図1に示すように、流量制御バルブの弁本体20に電動アクチュエータ10を取り付けた場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、風量調整ダンパーなど、電動制御可能な弁体を有する他の機器に取り付けた場合にも、同様にして適用可能である。
The
[弁本体]
弁本体20は、流体が流れる流路21が内部に形成された金属管からなり、流路21の途中には流体の流量を制御するための弁体22が回動自在に取り付けられている。弁体22には、弁本体20の外部へ一端が導出された弁軸26が結合されており、この弁軸26の回動操作により弁体22が回動し、流路21の断面積、すなわち弁開度が変化して、流体の流量が制御される。
[Valve body]
The valve body 20 is made of a metal tube having a
流路21の内壁23のうち、弁体22の一次側(流体上流側)には圧力センサS1が配置されており、弁体22の二次側(流体下流側)には圧力センサS2が配置されている。これら圧力センサS1,S2は、それぞれ流路21の一次側圧力P1および二次側圧力P2を検出し、得られた検出結果を示す圧力検出信号を電動アクチュエータ10へ出力する。これら一次側圧力P1および二次側圧力P2と、弁開度に相当する出力側開度θaからなる開度現在値θとに基づいて流路21を流れる流体の流量が計測される。
The pressure sensor S1 is arranged on the primary side (fluid upstream side) of the
[電動アクチュエータ]
電動アクチュエータ10は、ヨーク31を介して弁本体20の本体上面24に取り付けられており、継手30を介して弁軸26と接続されている出力軸16を回動制御することにより、弁体22の弁開度を制御して、流体の流量制御を行う機能を有している。
電動アクチュエータ10には、主な構成として、設定回路11、モータ駆動回路12、モータ13、動力伝達部14、リターンスプリング15、出力軸16、出力側角度センサ17A、記憶回路18、および制御回路19が設けられている。
[Electric actuator]
The
The
設定回路11は、上位装置(図示せず)から受信した流量目標信号などの設定信号に含まれる、流量目標値Qrefなどの設定値を取得し、制御回路19へ出力する機能を有している。
モータ駆動回路12は、制御回路19から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ13を駆動する機能を有している。
The setting
The
モータ13は、DCモータ、ACモータ、ステッピングモータなどの制御用モータからなり、モータ駆動回路12からの駆動信号により、指定された方向へ指定された角度分だけシャフト13Aを回転させる機能と、外部からの電動アクチュエータ10に対する電源供給の有無に応じてディテントルクの発生有無を切り替えるのためのクラッチ機能とを有している。
動力伝達部14は、歯数の異なる複数の歯車が噛合されたギヤボックスなどの動力伝達機構からなり、モータ13のシャフト13Aの回転速度を減速して出力軸16を回動させる機能を有している。
The
The
これにより、制御回路19から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ駆動回路12から駆動信号がモータ13に出力される。また、この駆動信号に応じてモータ13のシャフト13Aが回転し、その回転出力が動力伝達部14で減速されて出力軸16を回動させ、継手30および弁軸26を介して弁体22が所定の回動角度すなわち弁開度まで回動することになる。
As a result, a drive signal is output from the
リターンスプリング15は、一般的なコイルバネからなり、出力軸16に取り付けられて、電源遮断時に動力伝達部14でモータ13のシャフト13Aから解放された出力軸16を、自己の復帰力で所定の開度位置まで戻すスプリングである。
出力軸16は、継手30および弁軸26を介して弁体22と連結されて、弁体22を回動するための軸である。
The
The output shaft 16 is a shaft that is connected to the
出力側角度センサ17Aは、動力伝達部14または出力軸16に取り付けられて、出力軸16の回動角度を検出し、回動角度に応じた出力側センサ出力値Saを制御回路19へ出力する角度センサである。
以下では、出力側角度センサ17Aとしては、例えば円形差動トランス型角度センサ(特許文献2)や磁気抵抗型角度センサ(特許文献3)を用いた場合を例として説明する。本発明は、これら特許文献2および特許文献3に記載されたすべての内容を含むものとする。なお、出力側角度センサ17Aは、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを出力側角度センサ17Aとして用いてもよい。
The output
In the following, as the output
記憶回路18は、不揮発性の半導体メモリからなり、流量現在値Qの計算に用いる弁体22に固有の流量係数Cvを特定するための特性テーブルなど、流量制御や劣化指標計算に用いる各種の処理データを記憶する機能を有している。この特性テーブルには、流路21の一次側圧力P1および二次側圧力P2の差圧ΔP=P1−P2と弁体22の開度現在値θとの組み合わせごとに、弁体22に固有の流量係数Cvが予め登録されている。これら特性テーブルの各データは、形状や材質などの弁体22の特徴に基づいて別途計算されたものである。
The
制御回路19は、CPUとその周辺回路を有し、CPUとプログラムとを協働させることにより、流量制御や劣化指標計算のため処理を実行する各種の処理部を実現する機能を有している。
制御回路19は、主な処理部として、開度制御部19Aと劣化指標処理部19Bとを備えている。
The
The
開度制御部19Aは、圧力センサS1,S2から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力P1および二次側圧力P2と、開度現在値θとに基づいて、流路21を流れる流体の流量現在値Qを計算する機能と、この流量現在値Qと流量目標値Qrefとの流量偏差ΔQに基づいて、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することにより、弁体22の弁開度を調整して流量現在値Qを制御する機能と、劣化指標計算時、予め設定されている互いに異なる第1の制御開度θ1および第2の制御開度θ2に出力軸16を回動する機能とを有している。
The opening
劣化指標処理部19Bは、第1の制御開度θ1から第2の制御開度θ2まで出力軸16を回動した際に、出力側角度センサ17Aで検出された第1および第2の出力側開度θa1,θa2の間の開度偏差を示す出力側開度偏差Δθaと、第1および第2の出力側開度θa1,θa2の間でリターンスプリング15に生じたスプリングトルクのスプリングトルク偏差ΔTsとに基づいて、リターンスプリング15の劣化指標として、リターンスプリング15のばね定数kを計算する機能と、得られたばね定数kと予め設定されている正常範囲Eとに基づいて、リターンスプリング15の劣化状態を判定する機能とを有している。
The deterioration
より具体的には、劣化指標処理部19Bは、第1および第2の制御開度θ1,θ2に出力軸16を回動して保持した状態で、モータ13に流れるモータ電流に基づいて第1および第2のモータトルクTm1,Tm2を計算する機能と、これら第1および第2のモータトルクTm1,Tm2の差分ΔTmに基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを計算する機能と、第1および第2の制御開度θ1,θ2に出力軸16を回動した際に、出力側角度センサ17Aで検出された出力側開度の差分θa2−θa1に基づいて、出力側開度偏差Δθaを計算する機能と、第1および第2のモータトルクをTm1,Tm2とし、出力側開度偏差をΔθaとした場合、ばね定数kを後述する式(6)で計算する機能とを備えている。なお、以下では、モータ電流に基づきモータトルクを計算する場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、他の手法でモータトルクを特定してもよい。
More specifically, the deterioration
本発明において、初期、第1および第2の制御開度θ0,θ1,θ2は、開度制御部19Aが開度制御に用いる目標値であり、後述の初期、第1および第2の出力側開度θa0,θa1,θa2は、出力側角度センサ17Aで検出された出力軸16の回動角度を示す検出値であるものとする。また、初期、第1および第2の弁側開度θv0,θv1,θv2は、弁側角度センサ17Vで検出された弁体22の回動角度を示す検出値であるものとする。なお、開度は全閉状態と全開状態との間を百分率で表した値であり、回動角度は開度を角度で表した値であるが、両者は一意に対応するものであり、本発明において、制御開度、出力側開度、あるいは弁側開度を、単に回動角度という場合もある。
In the present invention, the initial, first and second control opening degrees θ0, θ1, θ2 are target values used by the
[第1の実施の形態の流量制御動作]
次に、図2を参照して、出力側角度センサ17Aで検出した出力側開度θaを用いた、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の流量制御動作について説明する。図2は、第1の実施の形態にかかる流量制御処理を示すフローチャートである。
制御回路19は、流路21を流れる流体の流量を制御する場合、図2の流量制御処理を実行する。
[Flow control operation of the first embodiment]
Next, with reference to FIG. 2, a flow rate control operation of the
The
図2の流量制御処理の開始時において、設定回路11には、予め流量目標値Qrefが設定されているものとする。また、記憶回路18には、弁体22に関する特性テーブルが予め登録されているものとする。
また、制御回路19内の記憶部(図示せず)には、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saと弁体22の弁開度との対応関係の基準となる出力側出力基準値Sbが予め設定されているものとする。
It is assumed that the flow rate target value Qref is set in advance in the
Further, in a storage unit (not shown) in the
図3は、出力側センサ出力値と出力側開度との関係を示すグラフである。出力側角度センサ17Aとして用いられる、円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサは、弁軸26の中間位置角度すなわち50%開度を中心として、全閉方向および全開方向に対称となる出力側センサ出力値Saを出力する構造を有している。したがって、図3に示すように、出力側センサ出力値Saと出力側開度θaとの関係は線形比例するとともに、全閉および全開を示す電圧値は、50%開度を示す電圧値=0vを中心として、等しい電圧幅Sbだけ離れた電圧値−Sb,Sbとなる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the output value of the output side sensor and the opening degree of the output side. The circular differential transformer type angle sensor and the magnetic resistance type angle sensor used as the output
まず、開度制御部19Aは、出力側角度センサ17Aから出力側センサ出力値Saを取得し(ステップS100)、予め設定されている出力側出力基準値Sbに基づいて、Saから現在開度値θ(出力側開度θa)=50×(1+Sa/Sb)[%]を計算する(ステップS101)。
First, the opening
この際、出力側角度センサ17Aに温度センサを取り付け、この温度センサで検出された検出温度に基づいて、出力側角度センサ17Aの出力側開度θaを温度補正してもよい。なお、出力側開度θaの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、出力側角度センサ17Aのセンサ出力が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。
At this time, a temperature sensor may be attached to the output
次に、開度制御部19Aは、圧力センサS1,S2から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力P1および二次側圧力P2を取得し(ステップS102)、これらP1,P2の差圧ΔP=P1−P2を計算する(ステップS103)。
続いて、開度制御部19Aは、差圧ΔPと開度現在値θに対応する流量係数Cvを記憶回路18の特性テーブルから取得し(ステップS104)、流量係数Cvと差圧ΔPに基づいて、流路21を流れる流体の流量現在値Qを計算する(ステップS105)。この際、流路21の口径などによって定まる定数をAとした場合、流量現在値Qは、Q=A・Cv・(ΔP)1/2で求められる。
Next, the opening
Then, the opening
この後、開度制御部19Aは、QとQrefの流量偏差ΔQ=Q−Qrefを計算し(ステップS106)、ΔQとゼロとを比較する(ステップS107)。
ここで、ΔQがゼロと等しくΔQ=0である場合(ステップS107:ΔQ=0)、開度制御部19Aは、弁開度を変更することはないが、流量目標値Qrefが変更にならなくても、管路の状態により流量現在値Qが変化するため、ステップS100に戻る。
After that, the opening
Here, when ΔQ is equal to zero and ΔQ=0 (step S107: ΔQ=0), the
一方、ΔQがゼロより小さくΔQ<0である場合(ステップS107:ΔQ<0)、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することにより、モータ13をΔQに相当する弁開度分だけ開方向に駆動し(ステップS108)、ステップS100に戻る。
また、ΔQがゼロより大きくΔQ>0である場合(ステップS107:ΔQ>0)、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することにより、モータ13をΔQに相当する弁開度分だけ閉方向に駆動し(ステップS109)、ステップS100に戻る。
On the other hand, when ΔQ is smaller than zero and ΔQ<0 (step S107: ΔQ<0), the opening
If ΔQ is greater than zero and ΔQ>0 (step S107: ΔQ>0), the
[第1の実施の形態の劣化指標処理動作]
次に、図4および図5を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。図4は、第1の実施の形態にかかる劣化指標処理を示すフローチャートである。図5は、第1の実施の形態にかかる劣化指標処理動作を示す説明図である。
[Degradation index processing operation of the first embodiment]
Next, the operation of the
制御回路19は、リターンスプリング15の劣化指標を計算する際、図4の劣化指標処理を実行する。なお、図5に示すように、劣化指標計算時に出力軸16を回動する第1および第2の制御開度θ1,θ2は、予め設定されているものとし、この例ではθ1<θ2とする。また、これら制御開度θ1,θ2においてモータ13に生じたモータトルクをTm1,Tm2とし、この例ではTm1<Tm2とする。
The
まず、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することによりモータ13を駆動して、出力軸16を制御開度θ1まで回動して保持する(ステップS150)。
次に、劣化指標処理部19Bは、出力軸16が制御開度θ1で保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa1を取得するとともに(ステップS151)、モータ13に流れるモータ電流に基づいてモータトルクTm1を取得する(ステップS152)。モータ電流については、モータ13を駆動制御する開度制御部19Aから取得すればよい。
First, the opening
Next, the deterioration
この後、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することによりモータ13を駆動して、出力軸16を制御開度θ2まで回動して保持する(ステップS153)。
次に、劣化指標処理部19Bは、出力軸16が制御開度θ2で保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa2を取得するとともに(ステップS154)、モータ13に流れるモータ電流に基づいてモータトルクTm2を取得する(ステップS155)。
After that, the
Next, the deterioration
続いて、劣化指標処理部19Bは、出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa1と出力側開度θa2との差分に基づいて、出力側開度偏差Δθa(=θa2−θa1)を計算するとともに(ステップS156)、モータトルクTm1とモータトルクTm2との差分に基づいて、スプリングトルク偏差ΔTsを計算し(ステップS157)、スプリングトルク偏差ΔTsを出力側開度偏差Δθaで除算することにより、リターンスプリング15のばね定数kを計算する(ステップS158)。
Subsequently, the deterioration
出力軸16を任意の開度で保持した場合、モータ13、動力伝達部14、リターンスプリング15、および弁体22で発生するそれぞれのトルクは、互いにつりあった状態にあり、これらトルクの総和はゼロとなる。図5に示すように、例えば、出力側開度θa1,θa2におけるモータ13のモータトルクをTm1,Tm2とし、リターンスプリング15のスプリングトルクをTs1,Ts2とし、動力伝達部14における動力伝達トルクをTdとし、弁体22の弁体トルクをTvとした場合、出力側開度θa1,θa2におけるこれらトルクのつり合いは、次の式(1)および式(2)で表される。
When the output shaft 16 is held at an arbitrary opening, the respective torques generated by the
ここで、式(2)から式(1)を減算すると、出力側開度θa1,θa2において動力伝達トルクTdおよび弁体トルクは一定であるから、Tvスプリングトルク偏差ΔTsを示す次の式(3)が得られる。これにより、スプリングトルク偏差ΔTsがモータトルクTm1,Tm2の差分と等しいことが分かる。 Here, when the formula (1) is subtracted from the formula (2), the power transmission torque Td and the valve body torque are constant at the output side openings θa1 and θa2, and therefore the following formula (3) showing the Tv spring torque deviation ΔTs is given. ) Is obtained. From this, it can be seen that the spring torque deviation ΔTs is equal to the difference between the motor torques Tm1 and Tm2.
一方、リターンスプリング15のばね定数をkとした場合、出力側開度θa1,θa2におけるスプリングトルクTs1,Ts2は、次の式(4)および式(5)で表される。
On the other hand, when the spring constant of the
したがって、これら式(4)および式(5)と、式(3)とに基づいて、ばね定数kは、次の式(6)で表される。これにより、ばね定数kは、出力側開度偏差ΔθaとモータトルクTm1,Tm2とから計算できることが分かる。 Therefore, the spring constant k is represented by the following equation (6) based on these equations (4) and (5) and the equation (3). From this, it is understood that the spring constant k can be calculated from the output side opening deviation Δθa and the motor torques Tm1 and Tm2.
この後、劣化指標処理部19Bは、得られたばね定数kと予め設定されているばね定数kの正常範囲Eとを比較し(ステップS159)、ばね定数kが正常範囲E内である場合には(ステップS159:YES)、リターンスプリング15の劣化状態は正常であると判定し(ステップS160)、一連の劣化指標処理を終了する。正常範囲Eについては、リターンスプリング15の設計時に算出した、ばね定数kの初期値と許容範囲とに基づいて決定すればよい。
Thereafter, the deterioration
一方、ばね定数kが正常範囲E外である場合には(ステップS159:NO)、リターンスプリング15の劣化状態は異常であると判定し(ステップS161)、一連の劣化指標処理を終了する。得られた劣化状態判定結果については、劣化指標処理部19BがLCDやLEDを用いた表示部(図示せず)でアラーム表示してもよく、データ通信により上位装置へ通知してもよい。
On the other hand, when the spring constant k is out of the normal range E (step S159: NO), it is determined that the deterioration state of the
この際、劣化指標処理部19Bが、ばね定数kの経時変化を定期的に計算し、データ通信により上位装置へ順次通知してもよい。さらには、劣化指標処理部19Bが、計算したばね定数kを記憶回路18に時系列データとして順次保存しておき、この時系列データから生成した近似関数に基づき将来のばね定数kの推定値k’推定し、推定値k’が正常範囲Eから離脱する時期を注意点として予測するようにしてもよい。これにより、リターンスプリング15の劣化時期すなわち交換時期を予測することができる。
At this time, the deterioration
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、開度制御部19Aが、モータ13を駆動制御して、互いに異なる第1および第2の制御開度θ1,θ2に出力軸16を回動し、劣化指標処理部19Bが、第1および第2の制御開度θ1,θ2の間の開度偏差を示す出力側開度偏差Δθaと、第1および第2の出力側開度θa1,θa2でリターンスプリング15に生じたスプリングトルクTs1,Ts2のスプリングトルク偏差ΔTsとに基づいて、リターンスプリング15の劣化指標として、リターンスプリング15のばね定数kを計算するようにしたものである。
[Effects of First Embodiment]
As described above, in the present embodiment, the opening
電動アクチュエータ10が、保証期間を超えて長期にわたり使用された場合、リターンスプリング15が劣化して故障や経年変化などにより設計当初のスプリングトルクが得られない場合も考えられる。設計当初のスプリングトルクが得られない場合、電源供給給遮時、リターンスプリング15の復帰力により出力軸16を、全閉位置や全開位置などの所定の回動位置まで強制的に戻せなくなる可能性がある。このため、リターンスプリング15の劣化状態を把握しておくことが重要となる。
When the
本実施の形態によれば、リターンスプリング15の劣化指標として、リターンスプリング15のばね定数kを容易に把握できるため、当初の設計値からの乖離幅に応じて、リターンスプリング15の劣化状態を容易に把握することができる。したがって、乖離幅が大きくなって劣化が進んだ場合には、故障発生する前に適切な対応をとることができ、極めて効果的な予知保全を実現することが可能となる。これにより、保証期間を超える長期使用を想定した場合でも、一定の信頼性を提供することが可能となる。また、出力側角度センサ17Aや制御回路19など、電動アクチュエータ10の既存構成を用いて劣化指標を容易に計算でき、回路規模さらには製品コストの増大を必要とすることなく、電動アクチュエータ10の信頼性を高めることが可能となる。
According to the present embodiment, since the spring constant k of the
また、ばね定数kの経時変化を、劣化指標処理部19Bや上位装置でモニタすることにより、リターンスプリング15の劣化時期すなわち交換時期を予測でき、電動アクチュエータ10、バルブ、ダンパなどの予知保全に極めて有用である。また、劣化指標計算時には、弁体22の開度が一時的に変化するものの、その所要時間は、出力側角度センサ17Aで開度を検出するという、極めて短い時間で済むため、アプリケーションによっては、通常の運転動作中であっても劣化指標計算を行うことができる。したがって、劣化指標処理動作を定期的に実行することにより、リターンスプリング15の劣化状態の変化をいち早く検出でき、迅速な対応をとることが可能となる。
Also, by monitoring the change over time of the spring constant k with the deterioration
また、本実施の形態において、劣化指標処理部19Bが、第1および第2の制御開度θ1,θ2に回動した状態でモータ13に流れるモータ電流に基づいて、第1および第2のモータトルクTm1,Tm2を計算し、これら第1および第2のモータトルクTm1,Tm2の差分ΔTmに基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを計算するようにしてもよい。これにより、スプリングトルクを直接計測するための構成を必要とすることなく、モータ13の制御に使用するモータ電流という、極めて容易に得られる物理量に基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを容易に計算できる。
Further, in the present embodiment, the deterioration
また、本実施の形態において、出力軸16の回動角度を出力側開度θaとして検出する出力側角度センサ17Aをさらに備え、劣化指標処理部19Bが、第1および第2の制御開度θ1,θ2に出力軸16を回動した際に、出力側角度センサ17Aで検出された回動角度の差分θa2−θa1に基づいて、出力側開度偏差Δθaを計算するようにしてもよい。これにより、出力側角度センサ17Aという極めて簡素な構成で出力側開度偏差Δθaを計算できる。
Further, in the present embodiment, an output
また、劣化指標処理部19Bは、第1および第2のモータトルクをTm1,Tm2とし、出力側開度をΔθaとした場合、ばね定数kを前述した式(6)で計算するようにしてもよい。これにより、極めて簡素な演算処理でばね定数kを計算することができる。
Further, the deterioration
[第2の実施の形態]
次に、図6を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図6は、第2の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、図1の構成に対して、弁軸26の回動角度を検出する弁側角度センサ17Vを追加し、出力側角度センサ17Aで検出された出力側開度θaと弁側角度センサ17Vで検出された弁側開度θvとに基づいて、スプリングトルク偏差ΔTsを計算する場合について説明する。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 6, an
In the present embodiment, a valve
図6に示すように、弁本体20の外側である本体上面24には、弁体22付近の弁軸26の回動角度を検出し、回動角度に応じた弁側センサ出力値Svを電動アクチュエータ10へ出力する弁側角度センサ17Vが配置されている。弁側角度センサ17Vは、断熱材を介して弁本体20に取り付けられており、流体温度の影響が抑制されている。また、弁側角度センサ17Vには温度センサS3が取り付けられており、温度センサS3で検出された検出温度Txに基づいて、弁側角度センサ17Vの弁側開度θvが開度現在値θに温度補正される。なお、弁側開度θvの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、弁側角度センサ17Vのセンサ出力が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。
As shown in FIG. 6, on the main body
弁側角度センサ17Vとしては、出力側角度センサ17Aと同様に、例えば円形差動トランス型角度センサや磁気抵抗型角度センサを用いた場合について説明する。なお、弁側角度センサ17Vは、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを弁側角度センサ17Vとして用いてもよい。
Similar to the output
また、図6において破線で示すように、弁側角度センサ17Vの取付位置は、本体上面24に代えて弁本体20の本体底面25であってもよい。
弁体22を弁本体20内の流路21に回動自在に取り付ける際、内壁23の上側部と下側部とで弁軸26を係止している。このため、弁軸26の下端を本体底面25から弁本体20の外部へ導出することが可能であり、弁本体20の外側へ導出した弁軸26の下端の回動角度を弁側角度センサ17Vで検出すればよい。
Further, as shown by the broken line in FIG. 6, the mounting position of the valve
When the
本実施の形態において、開度制御部19Aは、第1の制御開度θ1および第2の制御開度θ2に加えて、第1の制御開度θ1および第2の制御開度θ2とは異なる初期制御開度θ0へ出力軸16を回動する機能を有している。
また、劣化指標処理部19Bは、出力軸16を初期制御開度θ0、第1の制御開度θ1、および第2の制御開度θ2に回動した際に、出力側角度センサ17Aおよび弁側角度センサ17Vで検出された出力側開度θaおよび弁側開度θvに基づいて、スプリングトルク偏差ΔTsを計算する機能を有している。
In the present embodiment, the
Further, when the output shaft 16 is rotated to the initial control opening θ0, the first control opening θ1 and the second control opening θ2, the deterioration
より具体的には、劣化指標処理部19Bは、θ0およびθ1の間における出力側開度θaの開度偏差θa0−θa1を示す出力側開度偏差Δθa1と、θ0およびθ1の間における弁側開度θvの開度偏差θv0−θv1を示す弁側開度偏差Δθv1と、θ1およびθ2の間における出力側開度θaの開度偏差θa1−θa2を示す出力側開度偏差Δθa2と、θ1およびθ2の間における弁側開度θvの開度偏差θv1−θv2を示す弁側開度偏差Δθv2とを取得する機能と、Δθa1とΔθv1との差分Δθa1−Δθv1である開度偏差差分Δθd1と、Δθa2とΔθv2との差分Δθa2−Δθv2である開度偏差差分Δθd2とに基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを計算する機能と、第1および第2の開度偏差差分をΔθd1,Δθd2とし、弁体22に関する横弾性係数、断面二次極モーメント、および、電動アクチュエータ10と弁体22とを連結する一連の連結軸の軸長を、それぞれG,Ip,およびLとした場合、ばね定数kを後述する式(12)で計算する機能とを備えている。
More specifically, the deterioration
[第2の実施の形態の流量制御動作]
本実施の形態にかかる流量制御動作としては、出力側角度センサ17Aで検出した出力側開度θaを用いた、図2で説明した第1の実施の形態にかかる流量制御処理をそのまま適用することも可能である。ここでは、図2の流量制御処理のうち、出力側開度θaに代えて弁側角度センサ17Vで検出した弁側開度θvを用いる場合を例として説明する。
[Flow Control Operation of Second Embodiment]
As the flow rate control operation according to the present embodiment, the flow rate control processing according to the first embodiment described in FIG. 2 using the output side opening degree θa detected by the output
具体的には、図2のステップS100−S101において、弁側角度センサ17Vから弁側センサ出力値Svを取得し(ステップS100)、予め設定されている弁側出力基準値Ssに基づいて、Svから現在開度値θ(弁側開度θv)=50×(1+Sv/Ss)[%]を計算する(ステップS101)。なお、制御回路19内の記憶部(図示せず)には、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svと弁体22の弁開度との対応関係の基準となる弁側出力基準値Ssが予め設定されているものとする。
Specifically, in steps S100 to S101 of FIG. 2, the valve side sensor output value Sv is acquired from the valve
弁側出力基準値Ssは、出力側出力基準値Sbに代えて用いられるものである。弁側角度センサ17Vとして、円形差動トランス型角度センサや磁気抵抗型角度センサを用いた場合、前述した図3と同様に、弁側センサ出力値Svと弁側開度θvとの関係は線形比例するとともに、全閉および全開を示す電圧値は、50%開度を示す電圧値=0vを中心として、等しい電圧幅Ssだけ離れた電圧値−Ss,Ssとなる。
図2におけるこのほかのステップについては、前述と同様であり、ここでの説明は省略する。
The valve-side output reference value Ss is used instead of the output-side output reference value Sb. When a circular differential transformer type angle sensor or a magnetic resistance type angle sensor is used as the valve
The other steps in FIG. 2 are the same as those described above, and a description thereof will be omitted.
[第2の実施の形態の劣化指標処理動作]
次に、図7および図8を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。図7は、第2の実施の形態にかかる劣化指標処理を示すフローチャートである。図8は、第2の実施の形態にかかる劣化指標処理動作を示す説明図である。なお、図8では、出力側角度センサ17Aが出力軸16に取り付けられているが、これはあくまでも理解を容易とするためのものであり、これら限定されるものではない。
[Degradation index processing operation of the second embodiment]
Next, the operation of the
制御回路19は、リターンスプリング15の劣化指標を計算する際、図7の劣化指標処理を実行する。なお、図8に示すように、劣化指標計算時に出力軸16を回動する制御開度θ0,θ1,θ2は、予め設定されているものとし、この例ではθ0<θ1<θ2とする。
The
まず、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することによりモータ13を駆動して、出力軸16を制御開度θ0まで回動して保持する(ステップS200)。
劣化指標処理部19Bは、出力軸16がθ0で保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa0を取得するとともに、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svから得られた弁側開度θv0を取得する(ステップS201)。
First, the opening
The deterioration
次に、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することによりモータ13を駆動して、出力軸16をθ0からθ1回動して保持する(ステップS202)。
劣化指標処理部19Bは、出力軸16がθ1で保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa1を取得するとともに、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svから得られた弁側開度θv1を取得する(ステップS203)。
Next, the opening
The deterioration
次に、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することによりモータ13を駆動して、出力軸16をθa1からθa2回動して保持する(ステップS204)。
劣化指標処理部19Bは、出力軸16がθa2で保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θa2を取得するとともに、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svから得られた弁側開度θv2を取得する(ステップS205)。
Next, the opening
The deterioration
この後、開度制御部19Aは、θ0,θ1間における出力側開度偏差(第1の出力側開度偏差)Δθa1(=θa1−θa0)を計算するとともに、弁側開度偏差(第1の弁側開度偏差)Δθv1(=θv1−θv0)を計算する(ステップS206)。
また、開度制御部19Aは、θ1,θ2間における出力側開度偏差(第2の出力側開度偏差)Δθa2(=θa2−θa1=Δθa)を計算するとともに、弁側開度偏差(第2の弁側開度偏差)Δθv2(=θv2−θv1)を計算する(ステップS207)。
Thereafter, the opening
Further, the opening
次に、開度制御部19Aは、出力側開度偏差Δθa1と弁側開度偏差Δθv1との差分Δθa1−Δθv1である開度偏差差分(第1の開度偏差差分)Δθd1を計算するとともに(ステップS208)、出力側開度偏差Δθa2と弁側開度偏差Δθv2との差分Δθa2−Δθv2である開度偏差差分(第2の開度偏差差分)Δθd2とを計算する(ステップS209)。
Next, the
続いて、開度制御部19Aは、開度偏差差分Δθd1と開度偏差差分Δθd2との差と、弁体22に関する横弾性係数G、断面二次極モーメントIp、および電動アクチュエータ10と弁体22とを連結する一連の連結軸の長さを示す軸長Lとに基づいて、スプリングトルク偏差ΔTsを計算し(ステップS210)、スプリングトルク偏差ΔTsを出力側開度偏差Δθaで除算することにより、リターンスプリング15のばね定数kを計算する(ステップS211)。
Subsequently, the opening
通常、出力軸16を任意の開度で保持した場合、モータ13、動力伝達部14、リターンスプリング15、および弁体22で発生するそれぞれのトルクは、互いにつりあった状態にあり、これらトルクの総和はゼロとなる。この際、弁体22に対して流体の負荷がかかっている場合、出力軸16、継手30、弁軸26からなる一連の連結軸を介して接続されている、リターンスプリング15と弁体22に対してねじれが生じ、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られる出力側開度θaと、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svから得られた弁側開度θvとの間に相違(ズレ)が生じる。
Normally, when the output shaft 16 is held at an arbitrary opening, the respective torques generated by the
制御開度θ0,θ1間における、出力側開度偏差Δθa1と弁側開度偏差Δθv1との差分を開度偏差差分Δθd1とし、弁体22に関する横弾性係数をGとし、断面二次極モーメントをIpとし、上記連結軸の長さを示す軸長をLとした場合、リターンスプリング15と弁体22との合成トルクTs1+Tvは、次の式(7)で表される。
The difference between the output-side opening deviation Δθa1 and the valve-side opening deviation Δθv1 between the control openings θ0 and θ1 is defined as the opening deviation difference Δθd1, the lateral elastic coefficient of the
また、制御開度θ1,θ2間における、出力側開度偏差Δθa2と弁側開度偏差Δθv2との差分を開度偏差差分Δθd2とした場合、リターンスプリング15と弁体22との合成トルクTs2+Tvは、次の式(8)で表される。
When the difference between the output-side opening deviation Δθa2 and the valve-side opening deviation Δθv2 between the control openings θ1 and θ2 is defined as the opening deviation difference Δθd2, the combined torque Ts2+Tv between the
なお、軸長Lは、図6に示すように、電動アクチュエータ10と弁体22とを連結する一連の連結軸の長さに相当し、予め計算して、制御回路19内の記憶部(図示せず)に設定しておけばよい。この際、図1に示したように、弁側角度センサ17Vが弁本体20の本体上面24に取り付けられている場合、軸長Lは、出力軸16、継手30、および弁軸26からなる一連の連結軸の長さに相当する。
The shaft length L corresponds to the length of a series of connecting shafts that connect the
一方、図6に破線で示したように、弁側角度センサ17Vが弁本体20の本体底面25に取り付けられている場合、軸長Lは、出力軸16、継手30、弁軸26、弁体22、および弁体22から弁側角度センサ17Vまでの弁軸26の下側部分からなる一連の連結軸の長さに相当する。
また、横弾性係数Gおよび断面二次極モーメントIpは、予め、弁体22および上記連結軸を統合化してモデリングすることにより計算し、あるいは実験などで測定して、制御回路19内の記憶部(図示せず)に設定しておけばよい。
On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 6, when the valve
The lateral elastic modulus G and the second polar moment of area Ip are calculated by integrating and modeling the
前述した式(8)から式(7)を減算すると、スプリングトルク偏差ΔTsを示す次の式(9)が得られる。この際、横弾性係数Gとし、断面二次極モーメントIp、および軸長Lは一定値であるため、スプリングトルク偏差ΔTsが開度偏差差分Δθd1,Δθd2により表されることが分かる。 By subtracting the equation (7) from the above equation (8), the following equation (9) indicating the spring torque deviation ΔTs is obtained. At this time, since the lateral elastic modulus is G, the second polar moment of area Ip, and the axial length L are constant values, it can be seen that the spring torque deviation ΔTs is represented by the opening deviation differences Δθd1 and Δθd2.
一方、モータ13のばね定数をkとした場合、出力側開度θa1,θa2におけるスプリングトルクTs1,Ts2は、次の式(10)および式(11)で表される。
On the other hand, when the spring constant of the
したがって、これら式(10)および式(11)と、式(9)とに基づいて、ばね定数kは、次の式(12)で表される。これにより、ばね定数kは、出力側開度偏差Δθaと開度偏差差分Δθd1,Δθd2とから計算できることが分かる。 Therefore, the spring constant k is represented by the following equation (12) based on these equations (10) and (11) and the equation (9). Thus, it can be seen that the spring constant k can be calculated from the output side opening deviation Δθa and the opening deviation differences Δθd1 and Δθd2.
この後、劣化指標処理部19Bは、得られたばね定数kと予め設定されているばね定数kの正常範囲Eとを比較し(ステップS212)、ばね定数kが正常範囲E内である場合には(ステップS212:YES)、リターンスプリング15の劣化状態が正常範囲内であると判定し(ステップS213)、一連の劣化指標処理を終了する。
Thereafter, the deterioration
一方、ばね定数kが正常範囲E外である場合には(ステップS212:NO)、リターンスプリング15の劣化状態は異常であると判定し(ステップS214)、一連の劣化指標処理を終了する。得られた劣化状態判定結果については、劣化指標処理部19BがLCDやLEDを用いた表示部(図示せず)でアラーム表示してもよく、データ通信により上位装置へ通知してもよい。
On the other hand, when the spring constant k is outside the normal range E (step S212: NO), it is determined that the deterioration state of the
この際、劣化指標処理部19Bが、ばね定数kの経時変化を定期的に計算し、データ通信により上位装置へ順次通知してもよい。さらには、劣化指標処理部19Bが、計算したばね定数kを記憶回路18に時系列データとして順次保存しておき、この時系列データから生成した近似関数に基づき将来のばね定数kの推定値k’推定し、推定値k’が正常範囲Eから離脱する時期を注意点として予測するようにしてもよい。これにより、動力伝達部14の劣化時期すなわち交換時期を予測することができる。
At this time, the deterioration
図7および図8では、出力側開度偏差Δθa1,Δθa2と、弁側開度偏差Δθv1,Δθv2とに基づいて、開度偏差差分Δθd1,Δθd2を計算する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御開度θ0,θ1,θ2における、出力側開度θa0,θa1,θa2と弁側開度θv0,θv1,θv2との偏差、すなわち開度偏差Δθav0,Δθav1,Δθav2に基づいて、開度偏差差分Δθd1,Δθd2を計算してもよい。 In FIGS. 7 and 8, the case where the opening deviation difference Δθd1, Δθd2 is calculated based on the output-side opening deviations Δθa1, Δθa2 and the valve-side opening deviations Δθv1, Δθv2 has been described as an example. It is not limited. For example, based on the deviations between the output-side openings θa0, θa1, θa2 and the valve-side openings θv0, θv1, θv2 at the control openings θ0, θ1, θ2, that is, the opening deviations Δθav0, Δθav1, Δθav2. The deviation differences Δθd1 and Δθd2 may be calculated.
図9は、第2の実施の形態にかかる他の劣化指標処理動作を示す説明図である。この例では、制御開度θ0,θ1,θ2に出力軸16を回動して、出力側開度θa0,θa1,θa2と弁側開度θv0,θv1,θv2とを取得して、それぞれの開度偏差Δθav0(=θa0−θv0:初期開度偏差),Δθav1(=θa1−θv1:第1の開度偏差),Δθav2(=θa2−θv2:第2の開度偏差)を計算し、これら開度偏差Δθav0,Δθav1,Δθav2に基づいて、開度偏差差分Δθd1(=θav1−θav0),Δθd2(=θav2−θav1)を計算してもよい。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing another deterioration index processing operation according to the second embodiment. In this example, the output shaft 16 is rotated to the control opening degrees θ0, θ1, θ2, the output side opening degrees θa0, θa1, θa2 and the valve side opening degrees θv0, θv1, θv2 are acquired, and the respective opening degrees are obtained. Degree deviation Δθav0 (=θa0-θv0: initial opening deviation), Δθav1 (=θa1-θv1: first opening deviation), Δθav2 (=θa2-θv2: second opening deviation), and these opening values are calculated. The opening deviation differences Δθd1 (=θav1-θav0) and Δθd2 (=θav2-θav1) may be calculated based on the degree deviations Δθav0, Δθav1, and Δθav2.
[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、出力軸16の回動角度を出力側開度θaとして検出する出力側角度センサ17Aに加えて、弁体22の回動角度を弁側開度θvとして検出する弁側角度センサ17Vをさらに備え、開度制御部19Aは、制御開度θ0,θ1,θ2へ出力軸16を回動し、劣化指標処理部19Bは、出力軸16を制御開度θ0,θ1,θ2に回動した際に、出力側角度センサ17Aおよび弁側角度センサ17Vで検出された出力側開度θaおよび弁側開度θvに基づいて、スプリングトルク偏差ΔTsを計算するようにしたものである。
[Effects of Second Embodiment]
Thus, in the present embodiment, in addition to the output
具体的には、劣化指標処理部19Bが、θ0およびθ1の間における出力側開度偏差Δθa1および弁側開度偏差Δθv1と、θa1およびθa2の間における出力側開度偏差Δθa2および弁側開度偏差Δθv2とを取得し、出力側開度偏差Δθa1と弁側開度偏差Δθv1との差分である開度偏差差分Δθd1と、出力側開度偏差Δθa2と弁側開度偏差Δθv2との差分である開度偏差差分Δθd2とに基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを計算するようにしたものである。
Specifically, the deterioration
あるいは、劣化指標処理部19Bが、出力軸16をθ0へ回動した際に、θa0およびθv0の間に生じた初期開度偏差Δθav0と、出力軸16をθ1へ回動した際に、θa1およびθv1の間に生じた第1の開度偏差Δθav1と、出力軸16をθ2へ回動した際に、θa2およびθv2の間に生じた第2の開度偏差Δθav2とを取得し、Δθav0およびΔθav1の差分である第1の開度偏差差分Δθd1と、Δθav1およびΔθav2の差分であるΔθd2とに基づいてスプリングトルク偏差ΔTsを計算するようにしたものである。
Alternatively, when the deterioration
これにより、スプリングトルクを直接計測するための構成を必要とすることなく、出力側角度センサ17Aで検出される出力軸16の出力側開度θaや、弁側角度センサ17Vで検出される弁体22の弁側開度θvという、極めて容易に得られる物理量に基づきスプリングトルク偏差ΔTsを計算できる。このため、第1の実施の形態と同様に、リターンスプリング15の劣化指標として、リターンスプリング15のばね定数kを容易に把握でき、当初の設計値からの乖離幅に応じて、リターンスプリング15の劣化状態を容易に判定することができる。また、第1の実施の形態と比較すると、直接に測定できる出力側角度センサ17Aと弁側角度センサ17Vのみで、リターンスプリング15のばね定数kを計算でき、モータトルクと動力伝達トルクの影響を排除できるため、本実施の形態のほうがリターンスプリング15のばね定数kを精度よく計算できる。
As a result, the output side opening degree θa of the output shaft 16 detected by the output
したがって、乖離幅が大きくなって劣化が進んだ場合には、故障発生する前に適切な対応をとることができ、極めて効果的な予知保全を実現することが可能となる。これにより、保証期間を超える長期使用を想定した場合でも、一定の信頼性を提供することが可能となる。また、出力側角度センサ17A、弁側角度センサ17V、制御回路19など、電動アクチュエータ10の既存構成を用いて劣化指標を容易に計算でき、回路規模さらには製品コストの増大を必要とすることなく、電動アクチュエータ10の信頼性を高めることが可能となる。
Therefore, when the deviation width becomes large and the deterioration progresses, appropriate measures can be taken before a failure occurs, and extremely effective predictive maintenance can be realized. As a result, it is possible to provide a certain degree of reliability even when assuming long-term use beyond the warranty period. In addition, the deterioration index can be easily calculated by using the existing configuration of the
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Expansion of Embodiment]
Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, the respective embodiments can be implemented in any combination as long as there is no contradiction.
10…電動アクチュエータ、11…設定回路、12…モータ駆動回路、13…モータ、13A…シャフト、14…動力伝達部、15…リターンスプリング、16…出力軸、17A…出力側角度センサ、17V…弁側角度センサ、18…記憶回路、19…制御回路、19A…開度制御部、19B…劣化指標処理部、20…弁本体、21…流路、22…弁体、23…内壁、24…本体上面、25…本体底面、26…弁軸、30…継手、31…ヨーク、S1,S2…圧力センサ、S3…温度センサ、Qref…流量目標値、Q…流量現在値、ΔQ…流量偏差、Sa…出力側センサ出力値、Sb…出力側出力基準値、Sv…弁側センサ出力値、Ss…弁側出力基準値、Tx…検出温度、P1…一次側圧力、P2…二次側圧力、ΔP…差圧、θ0,θ1,θ2…制御開度、θa,θa0,θa1,θa2…出力側開度、θv,θv0,θv1,θv2…弁側開度、Δθa,Δθa1,Δθa2…出力側開度偏差、Δθv,Δθv1,Δθv2…弁側開度偏差、Δθav,Δθav0,Δθav1,Δθav2…開度偏差、Δθd1,Δθd2…開度偏差差分、Tm,Tm1,Tm2…モータトルク、Td…動力伝達トルク、Ts,Ts1,Ts2…スプリングトルク、ΔTs…スプリングトルク偏差、Tk…弁体トルク、k…ばね定数、G…横弾性係数、Ip…断面二次極モーメント、L…軸長。 10... Electric actuator, 11... Setting circuit, 12... Motor drive circuit, 13... Motor, 13A... Shaft, 14... Power transmission part, 15... Return spring, 16... Output shaft, 17A... Output side angle sensor, 17V... Valve Side angle sensor, 18... Memory circuit, 19... Control circuit, 19A... Opening control section, 19B... Degradation index processing section, 20... Valve body, 21... Flow path, 22... Valve body, 23... Inner wall, 24... Main body Top surface, 25... Bottom surface of body, 26... Valve shaft, 30... Joint, 31... Yoke, S1, S2... Pressure sensor, S3... Temperature sensor, Qref... Flow rate target value, Q... Current flow rate value, ΔQ... Flow rate deviation, Sa Output side sensor output value, Sb... Output side output reference value, Sv... Valve side sensor output value, Ss... Valve side output reference value, Tx... Detected temperature, P1... Primary side pressure, P2... Secondary side pressure, ΔP ... differential pressure, θ0, θ1, θ2... control opening, θa, θa0, θa1, θa2... output opening, θv, θv0, θv1, θv2... valve opening, Δθa, Δθa1, Δθa2... output opening Deviation, Δθv, Δθv1, Δθv2... Valve-side opening deviation, Δθav, Δθav0, Δθav1, Δθav2... Opening deviation, Δθd1, Δθd2... Opening deviation difference, Tm, Tm1, Tm2... Motor torque, Td... Power transmission torque, Ts, Ts1, Ts2... Spring torque, ΔTs... Spring torque deviation, Tk... Valve torque, k... Spring constant, G... Transverse elastic modulus, Ip... Second polar moment of area, L... Shaft length.
Claims (11)
前記出力軸を回動するモータと、
前記モータを駆動制御することにより前記弁体の開度を制御する制御回路と、
前記出力軸に取り付けられて、電源遮断時に自己の復帰力で前記出力軸を所定の開度位置まで戻すリターンスプリングとを備え、
前記制御回路は、
前記モータを駆動制御して、互いに異なる第1および第2の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御部と、
前記第1および第2の制御開度の間における前記出力軸の開度偏差を示す出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間で前記リターンスプリングに生じたスプリングトルクのスプリングトルク偏差とに基づいて、前記リターンスプリングの劣化指標として、前記リターンスプリングのばね定数を計算する劣化指標処理部とを有する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 An output shaft for rotating the valve body,
A motor for rotating the output shaft,
A control circuit for controlling the opening degree of the valve body by controlling the drive of the motor;
A return spring that is attached to the output shaft and returns the output shaft to a predetermined opening position by its own restoring force when the power is cut off;
The control circuit is
An opening degree control unit that drives and controls the motor to rotate the output shaft to different first and second control openings.
An output side opening deviation indicating an opening deviation of the output shaft between the first and second control openings, and a spring torque generated in the return spring between the first and second control openings. And a deterioration index processing unit that calculates a spring constant of the return spring as a deterioration index of the return spring based on the spring torque deviation of the electric actuator.
前記劣化指標処理部は、前記出力軸を前記第1および第2の制御開度に回動した状態における第1および第2のモータトルクを計算し、これら第1および第2のモータトルクの差分に基づいて前記スプリングトルク偏差を計算することを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1, wherein
The deterioration index processing unit calculates first and second motor torques in a state in which the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees, and calculates a difference between the first and second motor torques. An electric actuator, wherein the spring torque deviation is calculated based on
前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサをさらに備え、
前記劣化指標処理部は、前記第1および第2の制御開度に前記出力軸を回動した際に、前記出力側角度センサで検出された出力側開度の差分に基づいて、前記出力側開度偏差を計算する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 2, wherein
Further comprising an output side angle sensor for detecting a rotation angle of the output shaft as an output side opening degree,
The deterioration index processing unit is configured to output the output side based on a difference between the output side opening degrees detected by the output side angle sensor when the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees. An electric actuator characterized by calculating an opening deviation.
前記劣化指標処理部は、前記第1および第2のモータトルクをTm1,Tm2とし、前記出力側開度偏差をΔθaとした場合、前記ばね定数kを次の式で計算することを特徴とする電動アクチュエータ。
The deterioration index processing unit is characterized in that when the first and second motor torques are Tm1 and Tm2 and the output side opening deviation is Δθa, the spring constant k is calculated by the following equation. Electric actuator.
前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサと、
前記弁体の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサとをさらに備え、
前記開度制御部は、前記第1および第2の制御開度に加えて、前記第1および第2の制御開度とは異なる初期制御開度へ前記出力軸を回動し、
前記劣化指標処理部は、前記出力軸を前記初期、第1および第2の制御開度に回動した際に、前記出力側角度センサおよび前記弁側角度センサで検出された前記出力側開度および前記弁側開度に基づいて、前記スプリングトルク偏差を計算する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1, wherein
An output side angle sensor that detects the rotation angle of the output shaft as an output side opening degree,
Further comprising a valve side angle sensor for detecting a rotation angle of the valve body as a valve side opening degree,
The opening control section rotates the output shaft to an initial control opening different from the first and second control openings, in addition to the first and second control openings,
The deterioration index processing unit is configured to detect the output-side opening degree detected by the output-side angle sensor and the valve-side angle sensor when the output shaft is rotated to the initial, first, and second control opening degrees. And an electric actuator, wherein the spring torque deviation is calculated based on the valve side opening.
前記劣化指標処理部は、前記初期および第1の制御開度の間における前記出力側開度の開度偏差を示す第1の出力側開度偏差と、前記初期および第1の制御開度の間における前記弁側開度の開度偏差を示す第1の弁側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間における前記出力側開度の開度偏差を示す第2の出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度の間における前記弁側開度の開度偏差を示す第2の弁側開度偏差とを取得し、前記第1の出力側開度偏差と前記第1の弁側開度偏差との差分である第1の開度偏差差分と、前記第2の出力側開度偏差と前記第2の弁側開度偏差との差分である第2の開度偏差差分とに基づいて前記スプリングトルク偏差を計算することを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 5, wherein
The deterioration index processing unit includes a first output-side opening deviation indicating an opening deviation of the output-side opening between the initial and first control opening, and the initial and first control opening. Between a first valve side opening degree deviation indicating the opening degree deviation of the valve side opening degree and a second opening degree deviation of the output side opening degree between the first and second control opening degrees. An output-side opening deviation and a second valve-side opening deviation indicating an opening deviation of the valve-side opening between the first and second control openings are acquired, and the first output-side deviation is obtained. A first opening deviation difference that is a difference between the opening deviation and the first valve opening deviation, and a difference between the second output opening deviation and the second valve opening deviation. An electric actuator, wherein the spring torque deviation is calculated based on a certain second opening deviation difference.
前記劣化指標処理部は、前記出力軸を前記初期制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す初期開度偏差と、前記出力軸を前記第1の制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す第1の開度偏差と、前記出力軸を前記第2の制御開度へ回動した際に、前記出力側開度および前記弁側開度の間に生じた開度偏差を示す第2の開度偏差とを取得し、前記初期および第1の開度偏差の差分である第1の開度偏差差分と、前記第1および第2の開度偏差の差分である第2の開度偏差差分とに基づいて前記スプリングトルク偏差を計算することを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 5, wherein
The deterioration index processing unit, when the output shaft is rotated to the initial control opening, an initial opening deviation indicating an opening deviation that occurs between the output-side opening and the valve-side opening, and A first opening deviation that indicates an opening deviation that occurs between the output opening and the valve opening when the output shaft is rotated to the first control opening; And a second opening degree deviation indicating an opening degree deviation that occurs between the output side opening degree and the valve side opening degree when rotating to the second control opening degree. The spring torque deviation is calculated based on a first opening deviation difference which is a difference between first opening deviations and a second opening deviation difference which is a difference between the first and second opening deviations. An electric actuator characterized by:
前記劣化指標処理部は、前記第1および第2の制御開度に前記出力軸を回動した際に前記出力側角度センサで検出された出力側開度の差分をΔθaとし、前記第1および第2の開度偏差差分をΔθd1,Δθd2とし、前記弁体に関する横弾性係数、断面二次極モーメント、および前記電動アクチュエータと前記弁体とを連結する一連の連結軸の軸長を、それぞれG,Ip,およびLとした場合、前記ばね定数kを次の式で計算することを特徴とする電動アクチュエータ。
The deterioration index processing unit sets the difference between the output side opening degrees detected by the output side angle sensor when the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees as Δθa, and The second opening deviation difference is Δθd1, Δθd2, and the lateral elastic coefficient of the valve element, the polar moment of area, and the axial length of a series of connecting shafts connecting the electric actuator and the valve element are respectively G , Ip, and L, the spring constant k is calculated by the following equation.
前記制御回路の開度制御部が、前記モータを駆動制御して、互いに異なる第1および第2の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御ステップと、
前記制御回路の劣化指標処理部が、前記第1および第2の制御開度の間の出力側開度偏差と、前記第1および第2の制御開度で前記リターンスプリングに生じたスプリングトルクのスプリングトルク偏差とに基づいて、前記リターンスプリングの劣化指標として、前記リターンスプリングのばね定数を計算する劣化指標処理ステップと
を備えることを特徴とする劣化指標計算方法。 An output shaft for rotating the valve body, a motor for rotating the output shaft, a control circuit for controlling the opening degree of the valve body by controlling the drive of the motor, and a control circuit attached to the output shaft. A deterioration index calculation method used in an electric actuator comprising a return spring that returns the output shaft to a predetermined opening position by its own restoring force when the power is cut off,
An opening control step in which an opening control section of the control circuit drives and controls the motor to rotate the output shaft to different first and second control openings.
A deterioration index processing unit of the control circuit detects an output-side opening deviation between the first and second control openings and a spring torque generated in the return spring at the first and second control openings. And a deterioration index calculation step of calculating a spring constant of the return spring as a deterioration index of the return spring based on a spring torque deviation.
前記劣化指標処理ステップは、前記出力軸を前記第1および第2の制御開度に回動した状態における第1および第2のモータトルクを計算し、これら第1および第2のモータトルクの差分に基づいて前記スプリングトルク偏差を計算するステップを含むことを特徴とする劣化指標計算方法。 The deterioration index calculation method according to claim 9, wherein
In the deterioration index processing step, first and second motor torques in a state where the output shaft is rotated to the first and second control opening degrees are calculated, and a difference between the first and second motor torques is calculated. A method of calculating a deterioration index, comprising the step of calculating the spring torque deviation based on the above.
前記開度制御ステップは、前記第1および第2の制御開度に加えて、前記第1および第2の制御開度とは異なる初期制御開度へ前記出力軸を回動するステップを含み、
前記劣化指標処理ステップは、前記出力軸を前記初期、第1および第2の制御開度に回動した際に、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサ、および、前記弁体の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサで検出された、前記出力側開度および前記弁側開度に基づいて、前記スプリングトルク偏差を計算するステップを含む
ことを特徴とする劣化指標計算方法。 The deterioration index calculation method according to claim 9, wherein
The opening control step includes a step of rotating the output shaft to an initial control opening different from the first and second control openings, in addition to the first and second control openings.
The deterioration index processing step, when the output shaft is rotated to the initial, first and second control opening degrees, an output side angle sensor that detects a rotation angle of the output shaft as an output side opening degree, And a step of calculating the spring torque deviation based on the output-side opening and the valve-side opening detected by the valve-side angle sensor that detects the rotation angle of the valve body as the valve-side opening. A deterioration index calculation method characterized by including.
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