JP2524808B2 - リニアライズ機能付き電動ポジショナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アナログ設定値信号によって連続的に制御
対象の位置、角度を設定するアクチュエータに内蔵され
るリニアライズ機能付き電動ポジショナに関するもいの
である。

〔従来技術〕

第３図は従来のこの種のアクチュエータの構成例を示
すブロック図である。

同図において、１はポジショナユニット、２はリバー
シブルモータ、３は前記リバーシブルモータ２に付属す
る進相コンデンサ、４は前記リバーシブルモータ２の回
転出力軸から直接或いは減速機構等を経由して機械的に
結合され角度或いは位置を検出するポテンショメータで
ある。

ポジショナユニット１は、設定値信号ａを受ける設定
値入力回路５、前記ポテンショメータ４が出力するフィ
ードバック信号ｂを受けるフィードバック入力回路６、
前記設定値入力回路５の出力信号ｃとフィードバック入
力回路６の出力信号ｄからリバーシブルモータ２を正転
させるか、逆転させるか、或いは停止させるかを判断す
る判断回路７、該判断回路７が出力する正転指示信号e,
逆点指示信号ｆを受けリバーシブルモータ２を駆動する
リレー9.10、ポテンショメータ４の両端41,43に定電圧
を供給する定電圧回路８を具備する。

上記設定値信号ａはアクチュエータの位置、角度を指
定するために外部から与えられる設定信号（後述するリ
バーシブルモータ２の機械出力ｊを設定する設定信号）
である。

第３図において、設定値入力回路５の出力信号ｃがフ
ィードバック入力回路６の出力信号ｄより大きいとき、
判断回路７は正転指示信号ｅを出力し、リレー９がON
し、リバーシブルモータ２は正転する。リバーシブルモ
ータ２が正転することによってポテンショメータ４のス
ライダーは上側に移動し、フィードバック信号ｂが上昇
し、フィードバック入力回路６の出力信号ｄが出力信号
ｃと等しくなると、判断回路７は正転指示信号ｅの出力
をやめ、リレー９をOFFすることによってリバーシブル
モータ２は停止する。出力信号ｃが出力信号ｄより小さ
いときも同様に出力信号ｄが出力信号ｃと等しくなるま
でリレー10がONし、リバーシブルモータ２は逆転し、等
しくなるとリレー10がOFFして停止する。

第４図は第３図のポテンショメータ４の構造を示す図
であっあり、同図において、40は抵抗体、44はポテンシ
ョメータの軸に連動して回転し抵抗体40上を接触しなが
ら移動するスライダー、42はスライダー端子、41は前記
抵抗体40の一端と接続した端子、43は抵抗体40の他端と
接続した端子である。ここで抵抗体40を第４図に示すよ
うにスライダー44の回転角θによって、その幅を変化さ
せるか、又は厚さを変化させることによってスライダー
44の回転角θに対する端子43とスライダー端子42の間の
抵抗値は第５図に示すように非直線的にすることができ
る。この時、ポテンショメータ４の回転角θに対するフ
ィードバック信号ｂの関係は第５図の曲線と同一となる
ため、設定値信号ａと機械出力ｊの関係は、第６図に示
すように第５図の逆関数の特性となる。

このように、第３図に示す構成の従来のアクチュエー
タでは、モータサーボコントローラであるポジショナユ
ニット１はリニアライズ機能を持たないが、ポテンショ
メータ４の特性を変化させることによって、ポテンショ
メータ４の製造可能な範囲で任意のリニアライズ特性を
持たせることができる。

第２の従来例としては、例えば、「計装」1985 Vol.2
8 NO.12頁31〜37に記載されたもの（特に34頁の図６に
示す構成のもの）である。これはポテンショメータによ
って、リニアライズ特性を付加するかわりに開度フィー
ドバック補正回路によりその特性を持たせたものでその
動作原理は同一である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記構成の第１の従来装置では、ポテン
ショメータ４の特性の精度を上げることは製造技術上困
難で歩留まりが悪く、且つ高価になるという欠点があ
る。また、リニアライズ特性を変更するためにはポテン
ショメータ４の作り直しが必要で変更が困難になるとい
う問題もあり、更に通常リレー9,10がOFFした後のリバ
ーシブルモータ２の回転の行き過ぎによるハンチング現
象を防止するため、判断回路７に不感帯を設けるが、第
１及び第２の従来例のフィードバッグ経路と非線形特性
が入るため、そのフィードバッグ利得が最小の所で安定
に移動する不感帯を設定する必要があり、全体の精度が
悪くなるという問題もあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題
点を除去し、特殊な構造の部品を使用することなく、且
つリニアライズ特性を容易に変更でき、且つリニアライ
ズ特性によって精度の悪化しないリニアライズ機能付き
電動ポジショナを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本発明は、リニアライズ機
能付き電動ポジショナを第１図に示すように、リバーシ
ブルモータ２を制御する出力回路と設定値信号ａを受け
る設定値入力回路５及びフィードバック信号ｂを受ける
フィードバック入力回路６を具備する電動ポジショナに
おいて、外部通信端末16とデータ通信を行なう通信回路
15と、設定値入力回路５で受けた設定信号をディジタル
化する第１のA/D変換器11と、フィードバック信号をデ
ィジタル化する第２のA/D変換器12と、EEPROM等の不揮
発性メモリ14とを具備し、通信回路15で受けた外部通信
端末16からのデータを不揮発性メモリ14に書き込む手段
と、第１のA/D変換器11によってディジタル化されたデ
ータを不揮発性メモリ14のアドレスとし該アドレスに書
き込まれてあるデータを読み出す手段と、該不揮発性メ
モリ14から読み出したデータと第２のA/D変換器12によ
ってディジタル化されたデータとによってリバーシブル
モータ２の正転、停止を判断し出力回路を制御する制御
回路７とを具備する構成とした。

〔作用〕

リニアライズ機能付き電動ポジショナを上記の如く構
成することにより、不揮発性メモリ14の内容によりリニ
アライズ特性を実現でき、且つ通信回路15によって外部
通信端末16から不揮発性メモリ14の内容を変更すること
により、リニアライズ特性を変更できるので、設置後動
作状況に合わせて特性を最適化することが容易でき、且
つ設定値信号ａを変換してリニアライズ特性を付加して
いるので安定動作のための不感帯幅は一定でよいから、
精度の高い電動ポジショナが実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るリニアライズ機能付き電動ポジ
ショナを具備するアクチュエータの構成を示すブロック
図である。同図において、１はポジショナユニット、２
はリバーシブルモータ、３は前記リバーシブルモータ２
に付属する進相コンデンサ、４はポテンショメータであ
る。このポテンショメータ４は、第４図に示す従来例の
ものとは異なり抵抗体は均一で、端子43とスライダー端
子42の間の抵抗値はスライダーの回転角θに比例して変
化するものである。16は外部のパーソナルコンピュータ
やハンディターミナル等の外部通信端末である。

ポジショナユニット１は、設定値入力回路５、フィー
ドバック入力回路６、判断回路７、定電圧回路８及びリ
レー9,10の他に、第１のA/D変換器11、第２のA/D変換器
12、データセレクタ13、不揮発性メモリ14及び通信回路
15を具備する構成である。

設定値信号ａは設定値入力回路５によってゼロ点、ス
パン幅が調整され第１のA/D変換器11によってディジタ
ルコードＣに変換される。データセレクタ13は通常はデ
ィジタルコードＣを出力しており、不揮発性メモリ14は
ディジタルコードＣをアドレスとし、該アドレスによっ
て指定された番地の内容をディジタルコードＣ′として
出力する。

不揮発性メモリ14の内容は、通信回路15が外部通信端
末16からアドレス情報と変換コード情報を受けたとき、
アドレスデータｇ及び変換コードデータｈを出力し、セ
レクタ切替信号ｉをストローブすることによって書きか
えられる。不揮発性メモリ14のアドレス値と、該アドレ
スによって指定される番地に格納される変換コードデー
タ値の関係を第２図のように設定すると、通常時ディジ
タルコードＣの値とディジタルコードＣ′の値の関係も
第２図と同一となる。

次に、フィードバック信号ｂはフィードバック入力回
路６によって、ゼロ点スパン幅が調整され、第２のA/D
変換器12によってディジタルコードＤに変換される。

判断回路７は、前記ディジタルコードＣ′とディジタ
ルコードＤとを比較し、ディジタルコードＣ′がディジ
タルコードＤより大きいとき正転指示信号ｅを出力し、
リレー９がONし、リバーシブルモータ２が正転する。リ
バーシブルモータ２の回転出力軸は直接或いは減速機構
を経由して機械出力ｊになると共に、ポテンショメータ
４に結合しており、リバーシブルモータ２が正転するこ
とによってポテンショメータ４のスライダーが、第１図
において上側に移動し、フィードバック信号ｂが上昇
し、ディジタルコードＤがディジタルコードＣ′と等し
くなった所でリレー９がOFFし、リバーシブルモータ２
が停止する。

逆にディジタルコードＣ′がディジタルコードＤより
小さいときは、判断回路７は逆転指示信号ｆを出力し、
リレー10がONし、リバーシブルモータ２が逆転し、前記
ディジタルコードＣ′がディジタルコードＤより大きい
場合の逆動作によってディジタルコードＤがディジタル
コードＣ′と等しくなった所でリレー10がOFFし、リバ
ーシブルモータ２が停止する。

このように、本実施例では、ディジタルコードＣ′の
値と機械出力ｊの角度或いは位置が比例するので、設定
値信号ａと機械出力ｊの関係は第２図と同一となり、リ
ニアライズ機能が実現できる。

なお、本発明では、第１のA/D変換器11、第２のA/D変
換器12、通信回路15、不揮発性メモリ14、データセレク
タ13に個別のハードウエアを用いる例を説明したが、最
近ではこれらA/D変換器、通信回路及び不揮発性メモリ
としてEEPROM（電気的消去可能プログラマブルROM）等
を１チップに納めたマイクロプロセッサも開発可能であ
るから、このEEPROMを用い、判断機能、通信機能等はプ
ログラムによって処理することにより、実現することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば下記のような優れ
た効果が得られる。

不揮発性メモリの内容によってリニアライズ特性を
実現でき、且つ通信手段によって外部装置から不揮発性
メモリの内容、即ちリニアライズ特性を変更できるの
で、設置後動作状況に合わせて特性を最適化する等の高
度な作業も容易に実現でき、且つ設定値信号を変換して
リニアライズ特性を付加しているので安定動作のための
不感帯幅は一定でよく、精度の高い装置が実現できる。

また、A/D変換手段、通信手段、不揮発性メモリ等
はえマイクロプロセッサの周辺回路及びプログラムとし
て１チップ化でき、コスト、スペース及び信頼性上で大
きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るリニアライズ機能付き電動ポジシ
ョナを具備するアクチュエータの構成を示すブロック
図、第２図は不揮発性メモリの内容を示す図、第３図は
従来のリニアライズ機能付き電動ポジショナを具備する
アクチュエータの構成を示すブロック図、第４図は第３
図のポテンショメータ４の構造を示す図、第５図は第３
図のポテンショメータ４の構成を示す図、第６図は機械
出力ｊと設定値信号ａの関係を示す図である。 図中、１……ポジショナユニット、２……リバーシブル
モータ、３……進相コンデンサ、４……ポテンショメー
タ、５……設定値入力回路、６……フィードバッグ入力
回路、７……判断回路、８……定電圧回路、９……リレ
ー、10……リレー、11……第１のA/D変換器、12……第
２のA/D変換器、13……データセレクタ、14……不揮発
性メモリ、15……通信回路、16……外部通信端末。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御対象に機械出力を与える正逆転可能な
   モータと、該正逆転可能なモータを制御する出力回路
   と、外部で設定した前記機械出力の設定信号を入力する
   設定値入力回路と、前記機械出力の検出信号であるフィ
   ードバック信号を入力するフィードバック入力回路を具
   備し、前記設定信号を前記設定値入力回路に入力するこ
   とにより、前記制御対象の位置、角度等を設定するアク
   チュエータに内蔵されるリニアライズ機能付き電動ポジ
   ショナにおいて、 外部装置とデータ通信を行なう通信手段と、前記設定値
   入力回路で受けた設定信号をディジタル化する第１のA/
   D変換手段と、前記フィードバック入力回路で受けたフ
   ィードバック信号をディジタル化する第２のA/D変換手
   段と、不揮発性メモリと、前記通信手段で受けた外部装
   置からのデータを前記不揮発性メモリに書き込む手段
   と、前記第１のA/D変換手段によってディジタル化され
   たデータを前記不揮発性メモリのアドレスとし該アドレ
   スに書き込まれてあるリニアライズ特性を実現するため
   のデータを読み出す手段と、該読み出す手段で不揮発性
   メモリから読み出したデータと前記第２のA/D変換手段
   でディジタル化されたデータとの差を取り該差の符号及
   び絶対によって前記モータの正転、逆転、停止を判断し
   前記出力回路を制御する手段とを具備することを特徴と
   するリニアライズ機能付き電動ポジショナ。