JP2524809B2 - 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と、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
と、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と、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が前記出力
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と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.
28 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）もある。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的に
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とを具備する電動ポジショナ
において、設定値入力回路５で受けた設定値信号ａ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ｂをディジタル化する第２のA/D変換器12と、ROM13
を具備し、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ROM13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、ROMから読み出
した該データと第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モータの正転、逆転、停止を
判断し、出力回路を制御する制御回路７とを具備するこ
とを特徴とする。

〔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、ROMの記憶内容よりリニアライズ特
性を実現するから、記憶内容の異なるROMを取り変える
だけでリニアライズ特性を変更でき、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
動ポジショナとなる。

〔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ダーの回転角θに比例して変化
するものである。

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及びROM13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。ROM13は該ディジタルコード
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。

ROM13のアドレス値と該アドレス値によって指定され
る番地に格納されている変換コードデータ値の関係を第
２図に示すように設定すると、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が正転させる。
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に機械的に結合しており、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は逆点
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、ROM13、判断回路７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変換を周辺回
路として持ち１チップマイクロプロセッサもあり、判断
回路７の機能はプログラムによって処理することによっ
て、１チップで上記のハードウエア構成の殆どが実現で
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。

ROMの記憶内容によってリエアライズ特性を実現し
ているから、このROMを取り変えるだけで容易にリニア
ライズ特性を変更できるので、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、ROM、判断回路はマイクロプロ
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とな
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ROM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ー
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の特性を示す図、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……ROM。

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、 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、ROMを具備し前記第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該ROM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ROM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。