JP2942562B2 - 弁及び弁作動子の組合せ体の状態及び性能を評価するためのシステム並びに弁棒にかかる力を測定するためのセンサ - Google Patents

弁及び弁作動子の組合せ体の状態及び性能を評価するためのシステム並びに弁棒にかかる力を測定するためのセンサ

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的には弁及び弁作動子の組合せ体の状態
及び性能を監視し、評価するためのシステムに関し、詳
しくいうと、そのような評価及び監視を実行する際に弁
ヨークが受ける歪みを感知するための手段を使用するシ
ステムに関する。
［従来の技術］ 弁及び弁作動子の評価システム、特にモータ或は動力
駆動されるかつ遠隔の場所から作動されるシステムに対
して多くの従来技術のシステムが開発されている。その
ような弁は公益産業においてはありふれたものであり、
ときどき動力装置の保護のために、また危険な物質の放
出から直接的に又は間接的に公衆を保護するために使用
される。そのようなシステムの一例は米国特許第4,542,
649号に開示されている。
上記米国特許の背景技術の項には従来技術の問題点、
弁及び弁作動子の組合せ体の状態及び性能を監視し、評
価するための改良された方法の必要性、並びに特定の動
作上の問題を診断する必要性が詳細に記載されている。
代表的には、かかる従来技術のシステムは弁棒を後退さ
せて較正されたロードセルに対接させることによって弁
棒の負荷又は力をスプリングパックの変位と相互関連さ
せ、一方変位センサを使用してスプリングパックの圧縮
から生じるスプリングパックの変位を記録している。そ
の較正の結果がスプリングパックの変位のみの結果とし
て弁棒の負荷、弁を座着させる力及び弁を後退、座着さ
せる力を推論するために使用される。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述の及び他の従来技術のシステムにともなう問題
は、代表的には弁作動子とともに使用されるスプリング
パックがかなりの初期圧縮力を有し、スプリングパック
が初期圧縮状態を超えて圧縮しかつ変位し始める前に、
弁棒にかかる力を予め定められた相当なレベルにまで増
強する必要があるということである。このスプリングパ
ックの特徴は弁棒の力の測定を行なうことができない大
きな不感帯を残す。
その上、スプリングパックとスプリングパック収容体
との間に間隔又は遊隙があって、弁棒に加えられている
最小限の力又は力が印加されていない状態に応答してス
プリングパックがこの遊隙の分だけ変位する可能性があ
る。かかる遊隙は上記したような従来技術のシステムに
追加の誤差を与える。たとえ、スプリングパックがその
ような遊隙のないスプリングパック収容体内に緊密状態
に配置されても、またたとえスプリングパックにかかる
初期圧縮力がなくても、スプリングパックの圧縮は弁棒
が受ける力に関して非直線的になる傾向がある。従っ
て、スプリングパックの変位はスプリングパックの変位
の全範囲にわたっては弁棒の力の正確な指示を提供する
ことができない。
さらに、グリース又は他の潤滑剤がスプリングパック
内に蓄積する、恐らくはスプリングパック収容体全体を
満たすことは稀なことではない。このようなグリース又
は他の潤滑剤の蓄積は、たとえ非常に大きな力を弁棒に
印加した状態においても、スプリングパックの圧縮を大
きく制限し、従ってスプリングパックの変位が弁棒の力
に正確に反映しない。終りに、弁作動子内の歯車にかか
る摩擦力がまた、たとえ弁棒に力が実際にはかかってい
なくとも、スプリングパックを圧縮させる可能性があ
る。要するに、従来技術のシステムの上記問題のため
に、弁棒の力をより正確に、高精度に測定するための改
良された手段が必要とされている。また、弁棒それ自身
には一般に全弁行程において接近することができないか
ら、直接の測定を行なうことは困難で、実行不可能であ
るので、間接的な測定技術を使用してそのような測定方
法を実行することが必要である。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は弁ヨークに固定されたセンサ手段を使用して
弁棒の力を測定することによって上記従来技術のシステ
ムの問題点を克服する。本発明は、弁棒にかかる力が弁
ヨークの等しいが反対の力によって対抗され、かつヨー
クの偏向又は歪みの測定が弁棒の力に比例した指示を与
えるという前提で動作するものである。従来技術によっ
て使用された方法とは異なり、このようなヨークの歪み
を測定することは上述のスプリングパックのあらゆる異
常によって影響を受けない力ゼロから増大する弁棒の力
の直線的な測定を可能にする。
本発明はまた、弁棒の力の測定値（弁ヨークの歪みの
測定から得られる）とともに弁棒の移動、モータ電流、
スプリングパックの移動並びにトルク及びリミットスイ
ッチの指示を含む他の測定値を使用して、弁及び弁作動
子の状態及び性能を評価し、かつ弁又は弁作動子の誤作
動又は他の問題を識別するためのシステムを提供する。
現在の弁及び弁作動子の問題を診断するほかに、本発明
は今後起こり得る弁及び弁作動子の問題を予測するため
に弁及び弁作動子の全体の状態の変化及び傾向を指示す
るための方法を提供する。
簡単に説明すると、本発明は弁棒及び弁作動子にかか
る力を少なくとも弁の行程の一部分にわたって測定し、
かつ指示するための装置を含む。この装置は、弁ヨーク
に固定され、かつこの弁ヨークが受ける歪みを感知する
ための第１の歪みセンサ手段を含む。感知された歪みは
弁ヨークにかかる力に比例し、かつ弁棒にかかる力に等
しいが反対である。第１の歪みセンサ手段はまた、弁棒
にかかる力に比例する電気信号を発生する。第１の歪み
センサ手段に電気的に接続された表示手段が上記電気信
号を受信し、弁棒にかかる力を指示するために設けられ
ている。本発明はさらに、第１の歪みセンサ手段と、弁
作動子に固定された第２の歪みセンサ手段、弁棒移動セ
ンサ手段、スプリングパック移動センサ手段、モータ電
流センサ手段、振動センサ、及びトルク及びリミットス
イッチ指示手段を含む複数の他のセンサ手段の１つ又は
それ以上とを使用して、弁及び弁作動子の組合せ体の状
態及び性能を評価するためのシステムを含む。
本発明を例示する目的のために、現在好ましいいくつ
かの実施例を図示するけれど、本発明は図示の正確な構
成、配置、及び実施態様に限定されるものではないとい
うことを理解すべきである。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例に
ついて詳細に説明する。
［実施例］ 全図を通じて同じ参照番号が同じ構成要素又は素子を
示す添付図面を詳細に参照すると、第１図にはモータ作
動のゲート弁組合せ体10が一部分切欠した、かつ一部分
断面の立面図で示されている。このモータ作動されるゲ
ート弁組合せ体10はこの技術分野で一般に周知の、かつ
種々のところから商業的に入手できる形式のものであ
る。モータ作動されるゲート弁組合せ体10は弁本体12
（第10図も参照）及び弁作動子14（第10図も参照）を含
み、これら弁本体12及び弁作動子14は弁ヨーク16によっ
て一体的に接続されている。弁本体12は可動の弁ベート
18、固定の弁座20及び固定の弁後退座22を含む。弁ゲー
ト18は弁座20と係合して弁本体12を閉じる座着位置（第
２図参照）と弁後退座22と係合して弁本体12を完全に開
く後退座着位置（第３図参照）との間で移動可能であ
る。第１図に示すように、弁ゲート18は座着位置と後退
座着位置との間の中間の位置にある。
弁ゲート18は弁棒24の作用によって座着位置と後退座
着位置との間を移動する。弁棒24の一端は弁ゲート18に
固着されている。弁棒24は弁本体12及び弁ヨーク16の適
当な開口を通って延在し、その他端は図示するように弁
作動子14中に延びている。
弁作動子14は本実施例では電気モータであるとして図
示されているモータ26より構成されている。モータ26の
出力シャフトは適当な減速歯車装置28を介して全体を30
で示すウォーム及びウォームギヤの組合せ体に接続され
ている。ウォームギヤは内ねじを有する透孔（図示せ
ず）を含み、この透孔は弁棒24の上部のねじ山と係合す
るナットとして働く。モータ26の駆動シャフトの回転に
よりウォーム及びウォームギヤの組合せ体30が回転し、
弁棒24の対応する垂直方向の移動を生じさせる。弁棒24
の回転方向はモータ26の出力シャフトの移動方向に依存
する。勿論、弁棒24の垂直方向の移動は弁ゲート18の対
応する移動を生じさせる。
ウォームの末端（最も右側の端部）はこの技術分野で
周知の態様でスプリングパックの32に接続される。別体
の小歯車34がまた、スプリングパック32を介してウォー
ムに接続されている。この歯車34は、スプリングパック
32の変位によって歯車34が回転したときにモータ26を消
勢するための２組の電気接点を有するトルクスイッチ
（図示せず）に接続されている。トルクスイッチ開放と
呼ばれる１組の接点は開放したときにモータ26を消勢
し、弁を開く方向への妨害された弁棒の移動に対応する
一方の方向にスプリングパックが移動できるようにし、
トルクスイッチ閉成と呼ばれる他の組の接点は開放した
ときにモータ26を消勢し、弁を閉じる方向への妨害され
た弁棒の移動に対応する他方の方向にスプリングパック
が移動できるようにする。また、弁作動子14をモータ26
とは独立に動作させるようにする手動作動子36が弁作動
子14と関連して設けられている。
今まで記載した構造は、本発明が使用できる形式のモ
ータ作動されるゲート弁の構造の代表例である。モータ
作動されるゲート弁10は本発明が使用できる１つの弁の
単なる例示にすぎず、本発明が他の任意の形式の弁（玉
形弁のような）とともに或は気圧式又は液圧式弁作動子
（図示せず）のような他の任意の形式の弁作動子ととも
に使用できるということはこの分野の技術者には理解さ
れよう。また、本発明は弁棒のトルクを感知するために
蝶形弁とともに使用することもできる。モータ作動され
るゲート弁10の構造及び動作のさらに詳細な説明は以下
に記載する本発明の構造及び動作を理解する上で必要で
ある限りにおいてのみ行なうことにする。
第１の歪みセンサ手段、即ちヨーク歪みセンサ38が弁
ヨーク16に加わる歪みを感知するために弁ヨーク16に固
着されている。本実施例においては、ヨーク歪みセンサ
38は第4a図及び第4b図に最良に示される引張歪み部材40
より構成される。本実施例では、この引張歪み部材40は
両側に第１及び第２の細長い表面44及び46（第4b図参
照）を有するおおむね平らな細長いビーム42である。本
実施例では、ビーム42は上部平面図においてＩ形ビーム
の形状を有する。しかしながら、本発明はビーム42の特
定の形状に限定されるものではない。ビーム42はそのス
プリングのような特性のためにベリリウム銅のような高
い引張強度の金属材料より形成されることが好ましい。
しかしながら、ビーム42は他の任意の適当な材料から形
成することもできる。取付け孔48、本実施例では４つの
取付け孔、がビーム42を貫通して設けられており、後で
明らかとなる態様でビーム42を弁ヨーク16に取付けるこ
とを容易にしている。
少なくとも１つの歪みゲージが引張歪み部材40に固定
又は接合されている。本実施例においては、４つの歪み
ゲージT1、P1、T2及びP2が引張歪み部材40に固定されて
いる。これら歪みゲージはこの技術分野で周知の形式の
ものであり、一般に商業的に入手できるものである。歪
みゲージのうちの２つT1及びT2は引張歪み部材に関して
長手方向に配置、方向付けされ、長手方向の、即ち引張
歪みを受けてこれを指示するようになっている。他の２
つの歪みゲージP1及びP2は引張歪み部材40に関して横切
る方向に配置、方向付けされ、横断方向の、即ちポアソ
ン歪みを受けるようになっている。一般に、ポアソン歪
みは引張歪みと向きが反対であり、かつ引張歪みの大き
さの約1/3に等しい。異なる配向状態で複数の歪みゲー
ジを使用することは感度が良くなり、また固有の温度補
償がなされるために１つの歪みゲージを使用する場合よ
りも優れている。本実施例では、長手方向に配向された
歪みゲージの１つT1及び横断方向に配向された歪みゲー
ジの１つP1が引張歪み部材40の第１の表面44に固定さ
れ、他の２つの歪みゲージT2及びP2が引張歪み部材40の
第２の表面46に固定されている。歪みゲージT1、P1、T2
及びP2は適当なエポキシ又は他の接着剤を使用して、或
はこの技術分野で知られた他の任意の態様で引張歪み部
材40に固定又は接合される。本実施例では、歪みゲージ
は図示し、記載した特定の態様、位置及び配向状態で引
張歪み部材40に固定されているけれど、ある他の態様、
位置及び、或は配向で引張歪み部材40に固定できること
はいうまでもない。
ヨーク歪みセンサ38は第4c図に回路図で示される４つ
の能動アームの歪みゲージブリッジ回路50を含む。この
歪みゲージブリッジ回路50は適当な電気導体、好ましく
は絶縁されたワイヤ又はリード52を使用して電気的に接
続された歪みゲージT1、P1、T2及びP2より構成されてい
る。第4c図に示す形式の歪みゲージブリッジ回路は一般
にこの技術分野で周知であり、従って詳細には説明しな
い。歪みゲージブリッジ回路50の入力端子にDC励起電圧
VINが印加されると、弁ヨーク16にかかる力に比例する
電気信号がこのブリッジ回路50によって発生され、出力
端子にDC電圧VOUTとして現われるということは理解され
よう。出力電圧VOUTの大きさは、後で明らかとなるよう
に、引張歪み部材40が引張状態に置かれたときに生じる
印加引張歪みの大きさに比例する。
第５図に最良に示されるように、引張歪み部材40は各
長手方向の端部において取付け手段、本実施例では取付
けブロック54及び僅かに小さいクランプブロック56より
構成される取付け手段に固定される。クランプブロック
56は適当な寸法のねじ又はボルト58を使用して取付けブ
ロック54に固定される。これらねじ又はボルト58は引張
歪み部材40の孔48を貫通して取付けブロック54の適当な
ねじを切った開口中に延在している。取付けブロック54
及びクランプブロック56が引張歪み部材40に固定された
後、全体の組立体は、引張歪み部材40及び種々の歪みゲ
ージを周囲環境から保護するために、ゴム60のような可
撓性の、伸縮自在の材料でカプセル化される（包まれ
る）。ゴム材料60は組立体のばね定数を認知し得る程に
は変えることなしに必要な保護を行なう。第５図に最良
に示されるように、取付けブロック54の末端は、後述す
るように組立体が弁ヨーク16に固定されるようにするた
めに、ゴム材料60で覆われていない。勿論、リード52は
ゴム材料60から外側に延びている。
ヨーク歪みセンサ38は一対の取付けポスト62及び64
（第６図参照）によって弁ヨーク16に固定されている。
ヨーク歪みセンサ38を装着する前に、取付けポスト62及
び64は予め定められた、かつ正確に離間された関係で弁
ヨーク16に固定され、ヨーク歪みセンサ38が装着された
ときにこのセンサ38に予め定められた初期引張力が生じ
るようにしている。ヨーク歪みセンサのこの予め定めら
れた初期引張力は弁棒24の圧縮力による弁ヨーク16の引
張歪みの感知を容易にするほかに、弁棒24にかかる引張
力による弁ヨーク16の圧縮歪みの感知を容易にするため
に与えられる。取付けポスト62及び64は半田付け、鑞
接、溶接、エポキシ又はある他の種類の接着剤を使用し
て、或はこの技術分野で知られている他の任意の態様
で、弁ヨーク16に固定できる。
取付けポスト62及び64間に必要な正確な予め定められ
た間隔を確立するために、これら取付けポスト間にスペ
ーサブロック（図示せす）を配置してもよい。取付けポ
スト62及び64が予め定められた間隔で弁ヨーク16に固定
された後、スペーサブロックは除去され、そしてヨーク
歪みセンサ38が、第６図に最良に示されるように、取付
けポスト62及び64間に装着される。ねじ68のような複数
の固定手段が取付けブロック54の露出された部分を取付
けポスト62及び64に固定するために使用される。取付け
ポスト62及び64を装着する際に使用されるスペーサブロ
ック（図示せず）はヨーク歪みセンサ38より長く形成さ
れており、従って取付けねじ68を締付けて取付けブロッ
ク54を引付け、取付けポスト62及び64と係合させると、
所望の予め定められた歪みが引張歪み部材40に与えられ
る。適当な寸法のノッチ70がヨーク歪みセンサ38のリー
ド52を収容するために取付けポスト64に設けられてい
る。
ヨーク歪みセンサ38が、図示しかつ記載したように、
取付けポスト62及び64間において弁ヨーク16に固定され
ると、弁ヨーク16が受ける歪みはヨーク歪みセンサ38に
印加されるときに増幅される。この増幅量は取付けポス
ト62及び64間の有効取付け距離と取付け及びクランプブ
ロック54及び56のそれぞれ内側の引張歪み部材40の自由
長との比に等しい。この増幅率は弁ヨーク16が受ける歪
みの感知及び指示に関するヨーク歪みセンサ38の感度を
事実上増大させる。
少なくとも１つの表示手段が、電気的に発生された信
号を受信し、かつ弁棒24にかかる力を指示するために、
ヨーク歪みセンサ38に電気的に接続されている。本実施
例では、第１図に示すように、この表示手段はリード52
によってヨーク歪みセンサ38に電気的に接続された電圧
感知メータ72より構成される。メータ72は上記した歪み
ゲージブリッジ回路50により決定される、ヨーク歪みセ
ンサ38によって発生される電圧の極性及び出力電圧の両
方を指示する。上に示したように、電圧の大きさは弁棒
24にかかる力の大きさに比例する。電圧の極性は弁棒24
にかかる力が圧縮であるか或は引張であるかを指示す
る。或は、表示手段は、その詳細が後で明らかとなるコ
ンピュータシステム74（第１図にコンピュータ端末又は
CRTスクリーンとして概略的に示されている）を構成す
るものでもよい。
次に、第１、２及び３図を参照してヨーク歪みセンサ
38の機能について簡単に説明する。
弁本体12が閉じられるべきであるときには、電力がモ
ータ26に供給され、モータ26は動作して減速歯車装置28
を介してウォーム及びウォームギヤ30を駆動し、第１の
方向に回転させる。ウォーム及びウォームギヤ30及び内
側弁棒ナット（図示せず）の回転により弁棒24は下方へ
移動し、それによって弁ゲート18を弁座20の方に移動さ
せる。弁ゲート18が弁座20に係合すると（第２図参
照）、弁棒24の下方への移動は実質的に停止し、弁棒ナ
ット及びウォームギヤを同じく停止させる。ウォームは
モータ26及び減速歯車装置28の駆動力により回転し続
け、軸線方向に（第２図において右側へ）移動させら
れ、スプリングパック32を右側へ（第２図において）押
してこのスプリングパックの32を第２図に示す位置に圧
縮する。スプリングパック32の右側への移動及び圧縮に
より歯車34は回転し、この歯車34はトルクスイッチ（図
示せず）を開き、電力を切断してモータ26を停止させ
る。弁ゲート18が弁座20に係合してモータ26が停止する
までに、比較的短いけれど、時間遅延があり、これによ
り矢印76によって示された弁棒24にかかる圧縮力がさら
に強まり、モータ26が実際に停止するまでこれが続く。
弁棒の圧縮力76は弁ヨーク16に矢印78によって示された
等しいが反対の引張力が生じさせ、その結果のヨークの
偏向、即ち歪みがヨーク歪みセンサ38によって、既に記
載したように、感知される。
弁本体12を開放する場合には、モータ26はウォーム及
びウォームギヤ30を反対方向に駆動し、弁ゲート18を弁
座20から離れて弁後退座22に向う上方に移動させる。第
３図に示すように、弁ゲート18が弁後退座22に到達する
と、弁棒24の移動は再び実質的に停止し、弁棒ナット及
びウォームギヤを停止させる。モータ26は動作し続ける
から、ウォームは回転し続け、従って軸線方向に移動す
る。しかしながら、この場合には、ウォームの軸線方向
の移動はスプリングパック32を引張る（第３図において
左側へ）けれど、スプリングパック32を第３図に示す位
置までやはり圧縮する。スプリングパック32が圧縮され
るので、歯車34は回転してトルクスイッチ（図示せす）
を開き、電力を切断してモータ26を停止させる。弁ゲー
ト18が後退座22に十分に係合する際に、モータ26が完全
に停止するまでの時間遅延により弁棒24の引張力が増大
する。矢印80で示す弁棒の引張力は矢印82で示す弁ヨー
ク16に等しいが反対の圧縮力を生じさせる。その結果の
弁ヨーク16の偏向、即ち歪みはヨーク歪みセンサ38によ
って感知される。前に記載したように、ヨーク歪みセン
サ38によって発生される信号の極性は弁本体12の閉塞時
に発生されるものとは反対である。
第１図に最良に示されるように、弁本体12の弁棒24が
延在する部分は、この技術分野で周知の従来より使用さ
れている適当なパッキン用材料84でパッキンを施こされ
る。パッキンを施こす目的は流体が弁本体12を通って弁
ヨーク16中に不注意に漏れることを防止するためであ
る。バッキン用材料84は弁棒24に若干の力を加える。過
度のパッキンの力が存在する場合には、かかる力は弁ゲ
ート18が座着する前に弁棒24の追加の圧縮として、従っ
て弁ヨーク16の追加の引張力として弁本体12の閉塞中に
指示される。同様に、弁本体12が開いているときには、
かかるパッキンの力は弁ゲート18が後退座着する前に弁
棒24の追加の引張力として、従って弁ヨーク16の対応す
る追加の圧縮力として指示される。いずれの場合でも、
かかる追加の力はヨーク歪みセンサ38によって感知され
る。
弁ヨーク16にかかる歪みは弁ヨーク16が受ける、対応
的に弁棒24が受ける反作用力のすべてを正確に反映す
る。これら歪みは他のすべての潜在的に誤りをもたらす
影響とは完全に無関係であり、正確なかつ相対的に高精
度の測定を提供する。しかしながら、そのような測定を
行なう前に、ヨーク歪みセンサ38を較正することが望ま
しい。かかる較正にはいくつかの方法が使用できる。ヨ
ーク歪みセンサ38は、既知の正確に測定された軸線方向
の力即ち負荷を弁ヨーク16に機械的に又は液圧的に加え
ながら、ただしこの場合加えられる負荷が弁棒24によっ
て共有されない状態に弁本体12を置いた後で、即ち、弁
本体12及び弁作動子14が一体的に組立てられる前に又は
弁棒ねじ山の遊隙方向に組立体がある後で、その出力電
圧を測定することによって、較正できる。別の方法で
は、ヨーク歪みセンサ38は、完全に組立てられた弁の弁
棒24に既知の又は測定された軸線方向の反作用力又は負
荷を機械的に又は液圧的に加えながら、出力電圧を測定
することによって、較正できる。力又は負荷は、弁本体
12が完全に開放した或は閉塞したときのような印加され
た負荷が弁棒24及び弁ヨーク16の両方に完全に課される
弁ストロークの重要な部分中に、弁棒に加えられること
が好ましい。
上述の方法はヨーク歪みセンサ38を較正するために受
入れることができるものであるけれど、特に弁本体12が
既に装着されており、動作状態にある場合には、必ずし
も実行できるとは限らない。好ましい較正方法は第２の
歪みセンサを一時的に弁棒24に直接固定することであ
る。この第２の歪みセンサ、即ち弁棒歪みセンサ86は弁
棒24が受ける歪みを直接感知し、それに比例する電気信
号を発生するために使用される。弁棒歪みセンサ86はこ
の技術分野で周知の任意の形式の歪みセンサでよい。例
えば、直径方向歪みセンサ、円周方向歪みセンサ、長手
方向歪みセンサ、或は弁本体12が座着、非座着状態、後
退座着等のようなそのストロークの大きな負荷勾配領域
で動作しているときに生じる弁棒の歪みを測定するため
の他の任意の形式の歪みセンサでよい。このように、較
正は任意の力又は負荷（既知であってもなくてもよい）
を弁棒24に供給し、弁棒歪みセンサ86によって直接測定
された弁棒の歪みとヨーク歪みセンサ38によって測定さ
れた力との間に簡単な関係を確立することによって達成
される。
多くの動作状態において、弁本体12の十分な動作を可
能にするために、特に弁のストロークが大きすぎて弁棒
歪みセンサ86に損害を与えることなしに、或は弁の動作
に悪影響を与えることなしにその場所に保持しておくこ
とができない場合には、弁棒歪みセンサ86を弁棒24から
除去する必要がある。しかしながら、較正されたヨーク
歪みセンサ38は弁ヨーク16に永久的に取付けたままにし
ておき、弁本体12が動作している任意の時間に弁棒24に
かかる力に比例する信号を提供することができる。
前述のように、比較的安価なメータ72が操作者に弁棒
24にかかる力に関する十分な情報を提供するためにヨー
ク歪みセンサ38とともに使用でき、操作者が座着或は手
動動作中に加わる力を制御することができるようにして
いる。同様に、遠隔の場所で弁作動子14を使用して弁を
開放又は閉塞する操作者は座着又は動作中に弁棒24に加
わる力を制御する情報を提供される。
較正されたヨーク歪みセンサ38は、メータ72、或はコ
ンピュータ端末又はCRTスクリーン74との関連におい
て、弁本体12の動作中に生じ得る多くの問題を操作者が
診断することを十分に可能にする。診断される問題の例
として過度の又は不十分な弁ゲートの座着力、弁ゲート
18を座着から解放するための過度の又は不十分な力、パ
ッキン用材料84によって弁棒24に加えられる過度の又は
不十分なパッキンの力、開放対閉塞時のパッキンの力の
非対称的な増加又は減少によって決定される弁棒のテー
パー状態、歯車の回転速度における力の大きさの正弦波
又はスパイク状の変化として識別できる歯車の偏心（オ
フセット）或は損傷を受けた又は歯が欠けた歯車、並び
に座着する又は弁座から離れる弁棒の力の異常な又は変
化するパターンから識別できる損傷を受けた弁座の状態
がある。
後で説明するように、ヨーク歪みセンサ38によって得
られた弁棒24にかかる力に関する情報と追加のセンサ
（後述する）から得られた情報とを組合せることによっ
て、弁本体12及び弁作動子14の両方の状態及び性能を評
価して生じ得る多くの追加の問題を診断することができ
るシステムが開発できる。
次に、第7a図及び第7b図を参照すると、弁棒24の軸線
方向の移動を検出するための装置が示されている。この
検出装置は弁ヨーク16内に装着されており、かつ弁ヨー
ク16によって取囲まれ、従って弁棒24の端部は予め巻回
されたコイルの取付けに利用できない。一般的に参照番
号90によって図示する軸線方向移動検出装置、即ち弁棒
移動センサはしばしば「リボン」ケーブルと呼ばれる所
定の長さのおおむね平らな多導体ケーブル92より構成さ
れ、このケーブル92は一端に第１のコネクタ素子94が固
定され、他端に第２のコネクタ素子96が固定されてい
る。第１のコネクタ素子94は複数の個々の電気接点（図
示せず）を有し、これら接点の数はリボンケーブル92の
導体の数より少なくとも２つ多い。同様に、第２のコネ
クタ素子96は複数の電気接点を有し、これら接点の数は
リボンケーブル92の導体の数より少なくとも２つ多い。
これら２つの接点素子94及び96は、第7a図に示すよう
に、弁棒24を取囲むリボンケーブル92と相互接続される
ようになっている。リボンケーブル92の長さはリボンケ
ーブル92がいずれにせよ弁棒24の軸線方向の移動を損な
う態様で弁棒24と直接接触することなしに非常に接近し
た状態で弁棒24を完全に取囲むことを可能にするように
選択される。
リボンケーブル92の導体は、コネクタ素子94及び96
が、第7a図に示すように、互いに結合されたときに、リ
ボンケーブル92が２つのおおむね平行な、しかし電気的
には独立のコイルを形成するような態様で、第１及び第
２のコネクタ素子94及び96の接点に電気的に接続され
る。２つのコイルのそれぞれは第7b図に概略的に示すよ
うに、弁棒24のまわりに延在する。リボンケーブル92の
導体を第１及び第２のコネクタ素子94及び96に接続する
１つの方法は、第１のコネクタ素子94が２つの開放又は
使用しない接点ＡおよびＢを一端に有し、第２のコネク
タ素子96が２つの開放又は使用しない接点Ａ及びＢを他
端に有するようにこれらコネクタ素子を２つの接点だけ
ずらすことである。この態様で、１つの完全なコイルが
接点Ｂ間に形成され、他方の完全なコイルが接点Ａ間に
形成される。勿論、２つの独立のおおむね平行なコイル
を提供するようにリボンケーブル92の導体を接続する任
意の他の適当な方法が代りに使用できる。
動作において、電流源が一方のコイル中に電流を流す
ために一方の一対の未使用の接点を介して一方のコイル
の両端に電気的に接続される。コイル中での弁棒24の軸
線方向の移動はこの技術分野で周知の態様で他方のコイ
ルに電圧を誘起させる。他方の一対の未使用の接点によ
り受信されるこの誘起電圧はコイル中を軸線方向に移動
する弁棒24の移動速度に比例する。誘起電圧の極性はコ
イル中を通る弁棒24の軸線方向の移動方向を指示する。
上述の移動検出装置90は任意のおおむね円筒状の部材
の軸線方向の移動のその場所での検出のために、特に部
材の両端部が予め巻回されたコイルの取付けに利用でき
ない状況において、使用できる。部材の両端部は、それ
らが他の構造体に既に取付けられているので、或はそれ
らに接近することができないために、利用できない可能
性がある。装置90をおおむね円筒状の部材の軸線方向の
移動のその場所での検出に使用する場合に、装置90の構
造及び上記した動作上の特徴はそのままである。しかし
ながら、リボンケーブル92の長さは取囲む円筒状部材の
外側寸法によって変化し得る。
電圧が誘起されるコイルはこの技術分野で周知の態様
で適当な表示手段に電気的に接続される。この表示手段
はメーター72（第１図）のようなメーターでよい。或
は、表示手段はコンピュータシステム74のようなコンピ
ュータシステムでもよい。
前記したように、移動検出装置90から得られる弁棒24
の移動の速度及び方向に関する情報はヨーク歪みセンサ
38によって得られる弁棒24にかかる力に関する情報と一
緒に使用できる。例えば、弁棒ナットがゆるんでいる状
態、モータ26が不適当に接続されており、間違った方向
に回転している状態、空動き領域において生じ得る変
化、歯車の歯が欠けている状態、並びに不適当なシステ
ムの遊隙を診断する際に使用できる。
上述のように、ヨーク歪みセンサ38はモータ作動され
るゲート弁10のような弁及び弁作動子の組合せ体の状態
及び性能を評価するためのシステムの一部分として使用
できる。かかるシステムの好ましい一実施例の概略のブ
ロック図が第８図に示されている。このシステムは一般
的に参照番号100で図示されている。システム100は前記
した態様でヨーク歪みセンサ38及び弁棒移動センサ90か
ら信号を受信する。同様に、利用できる場合には、シス
テム100は弁棒歪みセンサ86から信号を受信する。特定
の信号をシステム100に提供するために３つの他の手段
が使用される。スプリングパックセンサ手段、本実施例
ではスプリングパック移動センサ102、がスプリングパ
ック32の移動及び移動方向を検出するためにスプリング
パック32の末端（第１図において最も右側）に固定され
る。スプリングパック移動センサ102はスプリングパッ
クの移動速度に比例する大きさ及びスプリングパックの
移動方向を示す極性を有する電気信号を発生する。スプ
リングパック移動センサ102はこの技術分野で一般に周
知のかつ商業的に入手できる形式のものである。
モータ26に対する電力ラインの少なくとも１つに固定
されたモータ電流センサ手段、本実施例ではモータ電流
センサ104、がモータ26に流れる電流を検出するため
に、かつモータ電流に比例する電気信号を発生するため
に、設けられている。モータ電流センサ104もまた、こ
の技術分野で一般に周知のかつ商業的に入手できる形式
のものである。
弁及び弁作動子14と関連したトルク及びリミットスイ
ッチ（図示せず）に電気的に接続されたトルク及びリミ
ットスイッチ指示手段、本実施例ではトルク及びリミッ
トスイッチ指示器106、がトルク及びリミットスイッチ
の状態を検出するために、かつトルク及びリミットスイ
ッチの状態を表わす電気信号を発生するために、設けら
れている。
振動測定手段、本実施例では加速度計105、が第10図
に示すように弁作動子14に固定されている。この加速度
計105は、弁作動子内の歯車の動作の種々の異常から生
じ得る弁作動子に生じる振動、及び、或はスプリングパ
ックの異常動作から生じる振動、並びに正常な弁及び弁
作動子の振動を検出する。加速度計105はこの技術分野
で一般に周知のかつ商業的に入手できる形式のものであ
る。加速度計105はこの技術分野で一般に周知である態
様で感知された振動に比例する電気信号を発生する。発
生された電気信号はライン107を通じて表示手段（第10
図には図示されていない）に供給される。
評価システム100はさらに、種々のセンサ及び指示器
と関連した一連の信号調整器108を含む。これら信号調
整器108は種々の受信電気信号をフィルタし、増幅し、
またさらに処理するのに適した予め定められたレベルに
調整する（条件付けする）ように働く。信号調整器108
はこの技術分野で一般に周知のかつ商業的に入手できる
形式のものである。
システム100はまた、信号調整器108のそれぞれに電気
的に接続されたマルチプレクサ及びディジタイザ110を
含む。マルチプレクサ及びディジタイザ110は信号調整
器108から調整されたアナログ電気信号を受信し、これ
ら信号を好ましくは時分割基準で多重化し、そしてこれ
らアナログ信号をディジタル化、即ちディジタル形式に
変換する。マルチプレクサ及びディジタイザ110はこの
技術分野で一般に周知のかつ商業的に入手できる形式の
ものである。
システム100はディジタルコンピュータ112及び関連す
る周辺装置より構成された分析部をさらに含む。周辺装
置としてメモリ、本実施例ではディスク記憶装置114、
ハードコピー出力手段、本実施例ではXY又は類似の形式
のプロッタ116、及び入出力装置、本実施例ではキーボ
ード（図示せす）を含み得るCRTディジプレイ118を含
む。
コンピュータ112はマルチプレクサ及びディジタイザ1
10からの種々のセンサ及び指示器を表わす多重化ディジ
タル信号を受信する。前に記憶されたプログラムに従っ
て動作するコンピュータ112は弁本体12及び弁作動子14
に関する種々の力、運動等を表わすディジタル信号又は
サンプルを記憶し、予め定められた時間期間の間各力、
運動等に対するディジタルレコードを確立する。次に、
コンピュータ112はディジタルレコードの種々のものを
ディジタルレコードの他のものと比較して弁及び弁作動
子の動作をより明瞭に定義する。その上、コンピュータ
112は種々のディジタルレコードを正常動作中に受ける
ことが予期される対応する力、運動等の前以て記憶され
た基準ディジタルレコードと比較し、この比較の結果か
ら生じる偏差を指示する。コンピュータ112はまた、各
力、運動等に対するディジタルレコードを同じ力、運動
等に対する前以て記憶されたディジタルレコードと比較
し、時間の経過にともなう力、運動等の変化及び傾向を
指示して今後起こり得る弁及び弁作動子の動作を予測す
る。終りに、コンピュータ112は種々の力、運動等のデ
ィジタルレコードを人間が読める形式でプロッタ116又
はCRTスクリーン118に表示し、操作者が弁の機能に対す
る正常な弁作動子の破損を識別できるようにする。
コンピュータ112は、ヨーク歪みセンサ38から得られ
た情報をスプリングパック移動センサ102から得られた
情報と組合せて使用し、スプリングパックが移動し始め
るときに既に大きな弁棒の力によって識別できる過度の
スプリングパックの自由負荷状態を診断することができ
る。同じ情報の組合せが大きな対応する弁棒の力の蓄積
又は過度のスプリングパックの遊びにともなう小さなス
プリングパックの移動によって識別できるグリースの充
填された又はグリースの硬化したスプリングパック、対
応する弁棒の力の蓄積がないことに関連するスプリング
パックの移動によって識別できる状態、を指示するため
に使用できる。
同様に、コンピュータ112はヨーク歪みセンサ38から
得られた情報をモータ電流センサ104と組合せて使用
し、モータ電流の増大及び対応する弁棒の力の減少によ
って識別できる過度の歯車の摩擦状態を診断することが
できる。同じく、歯車の偏心又は損傷状態は歯車の回転
速度に等しい変調速度でのモータ電流の振幅又は周波数
変調を通じて診断することができる。
ヨーク歪センサ38から得られる情報をトルク及びリミ
ットスイッチ指示器106から得られる情報と組合せるこ
とによって、コンピュータは通常予期される力より大き
過ぎる又は小さ過ぎる座着する又は後退座着する弁棒の
力によって指示される誤調整されたトルクスイッチの状
態を診断することができる。同様に、誤調整されたリミ
ットスイッチは弁が座着したときにトルクスイッチが開
放する前にモータが停止することにより識別できる。誤
調整されたトルクスイッチの状態は弁が弁座から離れて
いるときにトルクスイッチによってモータが停止できる
ようにされるときに指示される。
コンピュータ112は歯車の異常状態及びスプリングパ
ックの異常状態を診断するためにヨーク歪みセンサ38か
ら得られる情報を加速度計105から得られる情報と組合
せて使用することができる。両状態はウォームギヤ噛み
合い周波数におおむね対応する周波数で加速度計の信号
を復調することによって決定される。変調されたウォー
ムギヤ噛み合い周波数信号はあらゆる歯車の異常状態及
びスプリングパックの機能に関する情報を含む。例え
ば、ウォームギヤの偏心はウォームギヤが回転する速度
でのウォームギヤ噛み合い周波数の変調を生じさせる。
対応的に、スプリングパックの移動開始は対応する時間
にヨーク歪みセンサ38によって測定された力がスプリン
グパックの予め圧縮の度合いを指示するような態様での
ウォームギヤ噛み合い周波数の不連続性に対応する。
弁本体12及び弁作動子14の組合せ体の状態及び性能を
評価するために必要な種々の比較及び指示機能をコンピ
ュータ112が実行できるようにするためのコンピュータ
プログラムはプログラミング技術分野の技術者の技術範
囲内にあり、従ってここに記載する必要はないものと思
われる。しかしながら、第9a図乃至第9k図にそのような
プログラムの主要な特徴の好ましい一実施例の概略流れ
図を示す。この第9a図乃至第9k図に示す流れ図の詳細な
説明は本発明の完全な理解に必要であるとは考えられな
いので、省略する。しかしながら、特定例については後
述する。
コンピュータ112は予め定められた時間期間の間弁棒
の力を表わすディジタルサンプルを受信して記憶し、弁
棒の力のディジタルレコードを確立する。次に、コンピ
ュータは弁棒の力のディジタルレコードを正常な動作中
弁棒が受けると予期される力の前以て記憶された弁棒の
力の基準レコードと比較する。次に、コンピュータは比
較から生じた偏差を指示し、この偏差が予め定められた
限界の外側にある場合には、コンピュータは操作者に警
告する。同等に、コンピュータは弁棒の力のディジタル
レコードを対応する前以て記憶された弁棒の力のディジ
タルレコードと比較し、弁棒の力に関する時間の経過に
ともなう変化及び傾向を指示する。この変化又は傾向が
予め定められた限界外にある場合には、コンピュータは
操作者に警告する。
前に記載したように、コンピュータ112はまた、弁棒
の歪み（当てはまる場合）、モータの電流、弁棒の運
動、スプリングパックの運動並びにトルク及びリミット
スイッチの状態に関する情報を表示する。同様に、種々
の情報のそれぞれはコンピュータによって正常な弁の機
能に関する基準情報及び前以て記憶された情報と比較さ
れ、傾向が示される。その上、ヨーク歪みセンサ38から
の情報は他のセンサのそれぞれからの情報及びトルク及
びリミットスイッチ指示器の情報と比較され、前に詳細
に記載した特定の問題の診断を行なう。種々の表示及び
比較のそれぞれは弁の動作中連続する又は周期的基準で
なされる。このようにして、コンピュータ112は弁及び
弁作動子の組合せ全体の構造上の状態及び性能に関する
情報を操作者に連続的に知らせ、かつ任意の与えられた
時間に生じる特定の問題或は傾向に基づいて将来のある
時間に生じ得る問題に関する診断情報を操作者に提供す
る。
第10図は本発明の他の実施例を示す。上記した実施例
と本質的には同じである第10図に示す実施例において
は、第２の歪みセンサ手段200が弁作動子14の外表面に
固定される。この第２の歪みセンサ手段、本実施例では
作動子歪みセンサ、200は既に詳細に記載しかつ第4a図
乃至第4c図に例示したヨーク歪みセンサ38と構造的に同
じである。しかしながら、ある他の形式の歪みセンサ手
段が代りに使用できる。ヨーク歪みセンサ38と同様に、
作動子歪みセンサ200は取付け手段を使用して弁作動子1
4の外表面に固定される。この取付け手段は、本実施例
では、ヨーク歪みセンサ38を弁ヨーク16に取付けるため
に使用された取付けポスト62及び64（第６図参照）と実
質的に同じである一対の取付けポスト202より構成され
る。作動子歪みセンサ200は弁作動子14の圧縮歪みの測
定には使用されない。従って、予め定められた初期引張
力を作動子歪みセンサ200に与えるために正確に離間さ
れた関係に取付けポスト202を位置決めする必要はな
い。その代りに、取付けポスト202は弁作動子14に固定
され、所望ならば初期引張力が印加できるけれど、作動
子歪みセンサ200が初期引張力又は圧縮力を受けないよ
うにしている。取付けポスト202は半田付け、鑞接、溶
接、エポキシ、又はある他の種類の接着剤を使用して、
或はこの技術分野で知られた任意の他の態様で、弁作動
子14に固定することができる。作動子歪センサ200は複
数のねじ（図示せず）、ワックス（図示せず）或は任意
の他の適当な永久的な又は一時的な固定手段を使用して
取付けポスト202に固定することができる。適当な電気
リード204が作動子歪みセンサ200から外側に延在し、表
示手段（第10図には図示せず）に達している。この表示
手段は上記した種々の形式の表示手段の任意のものでよ
い。
作動子歪みセンサ200は弁作動子14に印加される引張
力を感知するために設けられている。かかる引張力は弁
の閉塞中、弁ゲート18が弁座20に座着するときに（第１
図）、また、弁の開放中、開放トルクスイッチの設定点
を確認するために弁作動子の頂部において弁棒24の開放
運動を人為的に制限するときに、弁作動子14によって一
般に経験されるものである。弁が正常な閉塞行程を遂行
する際に、弁ヨーク16及びヨーク歪みセンサ38が受ける
引張力は作動子ハウジング及び作動子歪みセンサ200が
受ける引張歪み力と同一である。従って、作動子歪みセ
ンサ200はヨーク歪みセンサ38に関して上述したのと同
じ態様で較正できる。上記した弁作動子の頂部において
制限された制限付開放中、作動子歪みセンサ200からの
較正信号は開放トルクスイッチが適正な力のレベルで開
放しているか否かを決定するために開放トルクスイッチ
が開放するときを指示する信号と組合せて使用できる。
弁が正常な開放行程を行なっている際に、弁ヨーク16は
圧縮力を受けるけれど、作動子ハウジング或は作動子歪
みセンサ200は引張力又は圧縮力を全く受けない。かく
して、作動子歪みセンサ200によって発生される信号は
弁棒が圧縮から引張に転移するときの明確な転移点を指
示する。従って、ヨーク歪みセンサ出力信号の対応する
点は弁棒の既知の力ゼロの点である。作動子歪みセンサ
200によって発生される信号は、弁及び弁作動子の機能
に関する情報を提供する目的のために、上述した形式
の、或は任意の他の形式の他の診断信号とともに使用で
きるということはこの分野の技術者によって認識される
ことである。
上述の記載から、本発明は、弁棒の力を感知しかつ指
示するために、弁ヨークに固定された歪みセンサ手段を
使用して弁及び弁作動子の組合せ体の状態及び性能を評
価するためのシステムを構成するということが理解でき
よう。本発明の広い概念から逸脱することなしに上記し
た実施例に対して種々の変形及び変更がなし得ることは
この分野の技術者には理解されよう。従って、本発明は
開示した特定の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲によって定義される本発明の範囲及び精神内
にあるすべての変形及び変更を含むものであるというこ
とを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるモータ作動されるゲート弁の一実
施例を、一部分断面で、また一部分切欠して、かつゲー
トが一部分開き、第１の歪みセンサ手段が弁ヨークに固
定された状態で、示す立面図、第２図はゲートが座着位
置にある第１図のモータ作動される弁の同様の立面図、
第３図はゲートが開放位置にある第１図のモータ作動さ
れる弁の同様の立面図、第4a図は第１図に示す歪みセン
サ手段に使用される引張歪み部材の好ましい一実施例の
拡大斜視図、第4b図は第4a図の引張歪み部材の側面図、
第4c図は第4a図の引張歪み部材とともに使用するための
好ましい歪みゲージブリッジ回路の一例を示す回路図、
第５図は第１図の歪みセンサ手段の一部分を切欠した拡
大立面図、第６図は第１図の歪みセンサ手段の拡大斜視
図、第7a図は第１図に示す形式の弁棒移動センサ手段の
拡大断面図、第7b図は第7a図の弁棒移動センサ手段の電
気回路を示す概略図、第８図は本発明に従って弁及び弁
作動子の状態及び性能を評価するための好ましいシステ
ムの一例を示す概略ブロック図、第9a図乃至第9k図は本
発明に対するコンピュータプログラムの好ましい一実施
例を示す流れ図、第10図は第１図のモータ作動されるゲ
ート弁に第２の歪みセンサ手段及び加速度計が固定され
た他の実施例を示す斜視図である。 10:モータ作動されるゲート弁組合せ体 12:弁本体 14:弁作動子 16:弁ヨーク 18:可動弁ゲート 20:固定の弁座 22:固定の弁後退座 24:弁棒 26:モータ 28:減速歯車装置 30:ウォーム及びウォームギヤ 32:スプリングパック 34:小歯車 38:ヨーク歪みセンサ 40:引張歪み部材 50:歪みゲージブリッジ回路 72:電圧感知メータ 74:コンピュータシステム 84:パッキン材料 86:第２の歪みセンサ手段（弁棒歪みセンサ） 90:軸線方向移動検出装置（弁棒移動センサ） 92:多導体ケーブル（リボンケーブル） 94:第１のコネクタ素子 96:第２のコネクタ素子 100:評価システム 102:スプリングパックセンサ手段（スプリングパック移
動センサ） 104:モータ電流センサ手段（モータ電流センサ） 105:振動測定手段（加速度計） 106:トルク及びリミットスイッチ指示手段（トルク及び
リミットスイッチ指示器） 108:信号調整器 110:マルチプレクサ及びディジタイザ 112:ディジタルコンピュータ 114:ディスク記憶装置 116:プロッタ 118:CRTディスプレイ 200:第２の歪みセンサ手段（作動子歪みセンサ）

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】作動子ハウジング内に弁棒（24）、弁ヨー
    ク（16）、及び作動子を有する弁の前記弁棒（24）にか
    かる力を少なくとも前記弁の行程の一部分にわたって測
    定し、かつ指示するための装置において、 前記弁ヨーク（16）に固定され、該弁ヨーク（16）にか
    かる力に比例し、かつ前記弁棒（24）にかかる力に等し
    いが反対の前記弁ヨーク（16）が受ける歪みを感知する
    ための第１の歪みセンサ手段（38）であって、前記弁棒
    （24）にかかる力に比例する第１の電気信号を発生する
    ための第１の歪みセンサ手段（38）と、 該第１の歪みセンサ手段（38）に電気的に接続され、前
    記第１の電気信号を受信し、かつ前記弁棒（24）にかか
    る力を指示するための表示手段（72,74） とを具備することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記第１の歪みセンサ手段（38）が、 引張歪み部材（40）と、 前記表示手段（74）に接続され、かつ前記引張歪み部材
    （40）に固定された少なくとも１つの歪みゲージ（T1,P
    1,T2,P2）を含む歪みゲージブリッジ回路（50） とから構成されている請求項１の装置。
  3. 【請求項３】前記第１の歪みセンサ手段（38）が、前記
    引張歪み部材（40）に固定された４つの歪みゲージ（T
    1,P1,T2,P2）を含み、そのうちの２つの歪みゲージ（T
    1,T2）が長手方向の歪みを受けるように前記部材（40）
    に関して長手方向に配向されており、残りの２つの歪み
    ゲージ（P1,P2）がポアソン歪みを受けるように前記部
    材（40）に関して横断方向に配向されており、これら４
    つの歪みゲージが前記歪みゲージブリッジ回路（50）を
    形成している請求項２の装置。
  4. 【請求項４】各引張歪み部材（40）が第１及び第２の対
    向する細長い表面（44,46）を有するおおむね平らな細
    長いビーム（42）であり、前記歪みゲージの２つ（P1,T
    1）が前記第１の表面（44）に固定され、残りの２つの
    歪みゲージ（P2,T2）が前記第２の表面（46）に固定さ
    れている請求項３の装置。
  5. 【請求項５】１つの長手方向に配向された歪みゲージ
    （T1,T2）及び１つの横断方向に配向された歪みゲージ
    （P1,P2）が前記ビーム（42）の前記第１及び第２の表
    面（44,46）のそれぞれに固定されている請求項４の装
    置。
  6. 【請求項６】前記引張歪み部材（40）が、この引張歪み
    部材（40）を前記弁ヨーク（16）に固定するための取付
    け手段（62,64）を各端部に有するおおむね平らな細長
    いビーム（42）を含み、前記取付け手段（62,64）が前
    記引張歪み部材（40）に予め定められた初期引張状態を
    与えるように前記弁ヨーク（16）に固定され、前記弁棒
    （24）にかかる引張力による前記弁ヨーク（16）の圧縮
    歪みと前記弁棒（24）の圧縮力による前記弁一ヨーク
    （16）の引張歪みの両方の感知を容易にしている請求項
    ２の装置。
  7. 【請求項７】前記表示手段が、 受信した電気信号をディジタルサンプルに変換するため
    の手段（74）と、 予め定められた時間期間の間ディジタルサンブルを受
    信、記憶して弁棒の力のディジタルレコードを確立する
    ための手段（74）と、 正常な動作中、弁棒の力のディジタルレコードを前記弁
    棒（24）が受けると予期される力の前以て記憶された基
    準のディジタルレコードと比較し、この比較から生じる
    偏差を指示するための手段（74） とをさらに含む請求項１の装置。
  8. 【請求項８】前記表示手段が、 受信した電気信号をディジタルサンブルに変換するため
    の手段（74）と、 予め定められた時間期間の間ディジタルサンブルを受
    信、記憶して弁棒の力のディジタルレコードを確立する
    ための手段（74）と、 弁棒の力のディジタルレコードを対応する前以て記憶さ
    れたディジタルレコードと比較し、時間の経過にともな
    う前記弁棒にかかる力に関する変化及び傾向を指示する
    ための手段（74） とをさらに含む請求項１の装置。
  9. 【請求項９】前記弁棒（24）に固定され、この弁棒（2
    4）が受ける歪みを感知してそれに比例する電気信号を
    発生するための第２の歪みセンサ手段（86）と、 前記弁棒（24）に力を印加してこの弁棒（24）に歪みを
    生じさせるための力印加手段と、 前記第１及び第２の歪みセンサ手段によって発生きれる
    信号を受信し、前記力印加手段によって前記弁棒に力を
    印加することから生じる受信信号の変化を比較するため
    の比較手段（74） とをさらに含み、前記比較手段は当該装置の較正のため
    に使用される請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】作動子ハウジング内に作動子（14）を有
    する弁（12）の弁棒（24）にかかる力を少なくとも弁の
    行程の一部分にわたって測定し、かつ指示するための装
    置において、 弁ヨーク（16）に固定され、この弁ヨーク（16）にかか
    る力に比例し、かつ弁棒（24）にかかる力に等しいが反
    対の前記弁ヨーク（16）が受ける歪みを感知するための
    第１の歪みセンサ手段（38）であって、前記弁棒（24）
    にかかる力に比例する第１の電気信号を発生するための
    第１の歪みセンサ手段（38）と、 前記弁作動子（14）のハウジングに固定され、この作動
    子ハウジングが受ける歪みを感知するための第２の歪み
    センサ手段（200）であって、前記作動子ハウジングに
    かかる力に比例する第２の電気信号を発生するための第
    ２の歪みセンサ手段（200）と、 前記第１及び第２の歪みセンサ手段に電気的に接続さ
    れ、前記第１及び第２の電気信号を受信し、かつ前記弁
    棒（24）及び前記作動子ハウジング（14）にかかる力を
    指示するための表示手段（72,74） とを具備することを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】作動子ハウジング内に作動子（14）を有
    する弁（12）の弁棒（24）にかかる力を少なくとも弁の
    行程の一部分にわたって測定し、かつ指示するための装
    置において、 弁ヨーク（16）に固定され、この弁ヨーク（16）にかか
    る力に比例し、かつ弁棒（24）にかかる力に等しいが反
    対の前記弁ヨーク（16）が受ける歪みを感知するための
    第１の歪みセンサ手段（38）であって、前記弁棒（24）
    にかかる力に比例する第１の電気信号を発生するための
    第１の歪みセンサ手段（38）と、 前記弁（12）及び、或は前記弁作動子（14）の振動を感
    知し、それに比例する第２の電気信号を発生するための
    振動測定手段（105）と、 前記第１の歪みセンサ手段（38）及び前記振動測定手段
    （105）に電気的に接続され、前記第１及び第２の電気
    信号を受信し、かつ前記弁棒（24）にかかる力及び前記
    弁（12）及び、或は前記弁作動子（14）に生じる振動を
    指示するための表示手段（72,74） とを具備することを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】作動子ハウジング内に作動子（14）を有
    する弁（12）の弁棒（24）にかかる力を少なくとも弁の
    行程の一部分にわたって測定し、かつ指示するための装
    置において、 弁ヨーク（16）に固定され、この弁ヨーク（16）にかか
    る力に比例し、かつ弁棒（24）にかかる力に等しいが反
    対の前記弁ヨーク（16）が受ける歪みを感知するための
    第１の歪みセンサ手段（38）であって、前記弁棒（24）
    にかかる力に比例する第１の電気信号を発生するための
    第１の歪みセンサ手段（38）と、 前記弁作動子（14）のハウジングに固定され、この作動
    子ハウジングが受ける歪みを感知するための第２の歪み
    センサ手段（200）であって、前記作動子ハウジングに
    かかる力に比例する第２の電気信号を発生するための第
    ２の歪みセンサ手段（200）と、 前記弁（12）及び、或は前記弁作動子（14）の振動を感
    知し、それに比例する第３の電気信号を発生するための
    振動測定手段（105）と、 前記第１及び第２の歪みセンサ手段、並びに前記振動測
    定手段（105）に電気的に接続され、前記第１、第２及
    び第３の電気信号を受信し、かつ前記弁棒（24）及び前
    記作動子ハウジングにかかる力並びに前記弁（12）及
    び、或は前記弁作動子（14）に生じる振動を指示するた
    めの表示手段（72,74） とを具備することを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】おおむね円筒状の部材の両端部が予め巻
    回されたコイルの取付に利用できない場合に、その円筒
    状部材の軸線方向の移動のその場所での検出のための装
    置において、 所定の長さのおおむね平らな多導体ケーブルと、 多導体ケーブルの導体の数よりも少なくとも２つ多い複
    数の電気接点を有するそして多導体ケーブルの一端に固
    定される第１のコネクタ素子と、 多導体ケーブルの導体の数よりも少なくとも２つ多い複
    数の電気接点を有するそして多導体ケーブルの他方の端
    部に固定される第２のコネクタ素子とを具備し、 円筒状部材のまわりに延在する２つのおおむね平行なそ
    して独立したコイルの形成のために所定のケーブル導体
    を接続するために前記第１および第２のコネクタ素子の
    接点を互いに結合するよう２つのコネクタ素子が円筒状
    部材を取り囲むケーブルと互いに接続されそしてコイル
    の端部が第１および第２のコネクタ素子に配置され、さ
    らに、 一方のコイル中に電流を流すために当該一方のコイルに
    電気接続される電流源と、 コイル中の円筒状部材の軸線方向の移動速度に比例する
    誘起電圧の受信のためそして円筒状部材の軸線方向の運
    動速度の指示としての受信電圧の指示のため他方のコイ
    ルに電気接続される表示手段 とをさらに含む装置。
  14. 【請求項１４】表示手段が、円筒状部材の軸線方向の移
    動方向の指示のため受信電圧の極性指示のための手段を
    別途具備する請求項13の装置。
  15. 【請求項１５】弁ヨークの内部に装着されそして弁ヨー
    クにより取り囲まれているので、その端部が予め巻回さ
    れたコイルの取付けのために利用できないようになされ
    た弁軸の軸線方向の運動の検出のための装置において、 所定の長さのおおむね平らな多導体ケーブルと、 多導体ケーブルの導体の数よりも少なくとも２つ多い複
    数の電気接点を有するそして多導体ケーブルの一端に固
    定される第１のコネクタ素子と、 多導体ケーブルの導体の数よりも少なくとも２つ多い複
    数の電気接点を有するそして多導体ケーブルの他方の端
    部に固定される第２のコネクタ素子とを具備し、 弁棒のまわりに延在する２つのおおむね平行なそして独
    立したコイルの形成のために所定のケーブル導体を接続
    するために前記第１および第２のコネクタ素子の接点を
    互いに結合するよう２つのコネクタ素子が弁棒を取り囲
    むケーブルと互いに接続されそしてコイルの端部が第１
    および第２のコネクタ素子に配置され、さらに、 一方のコイル中に電流を流すために当該一方のコイルに
    電気接続される電流源と、 コイル中の弁棒の軸線方向の移動速度に比例する誘起電
    圧の受信のためそして弁棒の軸線方向の運動速度の指示
    としての受信電圧の指示のため他方のコイルに電気接続
    される表示手段 とをさらに含む装置。
  16. 【請求項１６】表示手段が、弁棒の軸線方向の移動方向
    の指示のため受信電圧の極性指示のための手段を別途具
    備する請求項13の装置。
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