JP3589949B2 - バルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，バルブを駆動するための電動アクチュエータの電動モーターのトルク制御装置に係わり、バルブの操作精度を高めることを目的とする電動アクチュエータのトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動アクチュエータによってバルブを制御する際には、電動モーターのトルクを電動アクチュエータ内のギヤなどを介してバルブの入力軸に伝達し弁体を回転させ、バルブを目標開度に調節する。しかし、上記電動モーターは定格出力で常時作動するため、バルブに微小な変化が要求される時と、バルブに大きな変化が要求される時も、上記電動モーターは常時、同一トルクを出力することとなる。特に、バルブに微小な変化が要求される場合においては、上記電動モーターのトルクが大き過ぎ、上記電動モーターの慣性による誤差がバルブの操作精度を下げる原因であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって従来は、上のような対策として、使用する電動モーターを汎用モーターから位置決め制御を得意とするステッピングモーターなどに取替えるか、電動アクチュエータ内のギヤの変速比を変更するなどの設計変更によって対応してきた。しかし、上で示したように電動モーターの取替えや電動アクチュエータ内のギヤの設計変更などは費用がかさむため、従来の機器構成の範囲で電動モーターの制御精度を向上させることによって、上記バルブの操作精度を向上することが望ましい。
【０００４】
上のような要望に沿うために、バルブを操作するための機器構成を従来と同じくして、バルブの操作精度を向上させるには、電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクの制御精度を向上することが効果的である。
【０００５】
また一般的に、電動モーターのトルクは電動モーターの入力電力とほぼ比例する関係であるから、電動モーターのトルクを制御することは電動モーターの入力電力を制御することと同値と考え、電動モーターの入力電力を制御することによって電動モーターのトルクの制御精度を向上することを考える。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記したような問題点を解決しうるものとして、本発明が提供された。即ち、請求項１に記載された本発明は、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置として構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付図面を参照しつつ、本発明を具現化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。図１は本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置の情報伝達ブロック図、図２は本発明の実施の形態にかかる制御装置に具備される制御回路の動作の一例を示したフロー図である。
【０００８】
図１に示すように、外部の開度設定器から入力されたバルブの目標開度としてｅが設定値入力回路を経てＡ／Ｄ変換器に入り、目標開度信号ｅ１に変換され制御回路に入力される。また、上記バルブ開度検出器の一例としての動作角度フィードバック信号発生器はバルブ入力軸の軸回転角度信号を出力する。上記動作角度フィードバック信号発生器から出力された電気信号ｄは、フィードバック入力回路に入力され、更にＡ／Ｄ変換器で実開度信号ｄ１に変換された後、上記制御回路に入力される。上記制御回路では、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とに差が生じたか否かが判断される。
【０００９】
ここで図２に示すように、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較して差が生じ無い場合には、上記制御回路は引き続き上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較する。
【００１０】
一方、図２に示すように、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較して差が生じた場合には、上記制御回路は図１に示したテーブル記憶手段より
【表１】
表１に示す駆動テーブルを読出し、該駆動テーブルより電動モーターｍの入力電力の割合が最小のものを（この場合、定格の５０％が読み出される）適用する。次に、上記制御回路は、上記入力電力の割合に対応した動作信号ａを電動モーター駆動回路に出力し、該電動モーター駆動回路は、動作信号ａで上記電動モーターｍを作動させる。ここで上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１との差が無くなった場合には、上記制御回路は動作信号ａを出力するのを停止し、電動モーター駆動回路が停止し、最終的に電動モーターｍが停止し、バルブが目標開度となり、上記制御回路は引き続き上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較し、差が生じた場合に対して備える。
【００１１】
しかし、上記制御回路が上記テーブル記憶手段より上記駆動テーブルを読出し、上記電動モーターｍの入力電力の割合の最小のものを適用して上記電動モーターｍを作動させようとしても、バルブを通過する流体の圧力に負けて上記電動モーターｍが作動せず、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１との差が無くならない場合がある。上のような場合には、上記テーブル記憶手段に上記電動モーターｍの入力電力の割合の駆動テーブルが多段階に記載されているので、上記制御回路は上記電動モーターｍが作動するまで上記電動モーターｍの駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へあてはめる。（この例として、図２の駆動テーブルの例中の駆動テーブルｎをｎ＝ｎ＋１というように駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へあてはめる。）このようにして、上記電動モーターｍを作動し、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１との差が無くなった時点で、上記制御回路は動作信号ａを出力するのを停止し、電動モーター駆動回路が停止し、最終的に電動モーターｍが停止し、バルブが目標開度となり、上記制御回路は引き続き上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較し、差が生じた場合に対して備える。
【００１２】
このように、この実施形態ではバルブ開度を変更する場合に、上記電動モーターｍの入力電力の割合を上記電動モーターｍが作動するまで、上記制御回路は上記駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へ選択する。つまり、上記バルブの操作に必要最小限の入力電力の割合を駆動テーブルより選ぶことによって、上記電動モーターのトルク制御の制御精度を向上させる。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置であるから、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置である。
【００１４】
したがって、バルブを駆動するための電動アクチュエータのトルク制御の制御精度を向上させるために、従来は安価な汎用モーターから高価なステッピングモーターに交換することや、電動アクチュエータ内のギヤの設計変更など、多額の費用を用いて駆動系の機器を変更してきたのに対して、本発明は、上のような従来からの駆動系の機器を用いつつ、電動モーターの入力電力を入力電力割合テーブルに記憶された小さい割合の電力から順に大きい電力となるように出力して制御することによって、上記電動モーターのトルクを制御するものであるから、バルブを駆動するための電動アクチュエータのトルク制御の制御精度を安価に向上させ、しかも滑らかに制御することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置の情報伝達ブロック図。
【図２】本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置に具備される制御回路の動作の一例を示したフロー図
【発明の属する技術分野】
本発明は，バルブを駆動するための電動アクチュエータの電動モーターのトルク制御装置に係わり、バルブの操作精度を高めることを目的とする電動アクチュエータのトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動アクチュエータによってバルブを制御する際には、電動モーターのトルクを電動アクチュエータ内のギヤなどを介してバルブの入力軸に伝達し弁体を回転させ、バルブを目標開度に調節する。しかし、上記電動モーターは定格出力で常時作動するため、バルブに微小な変化が要求される時と、バルブに大きな変化が要求される時も、上記電動モーターは常時、同一トルクを出力することとなる。特に、バルブに微小な変化が要求される場合においては、上記電動モーターのトルクが大き過ぎ、上記電動モーターの慣性による誤差がバルブの操作精度を下げる原因であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって従来は、上のような対策として、使用する電動モーターを汎用モーターから位置決め制御を得意とするステッピングモーターなどに取替えるか、電動アクチュエータ内のギヤの変速比を変更するなどの設計変更によって対応してきた。しかし、上で示したように電動モーターの取替えや電動アクチュエータ内のギヤの設計変更などは費用がかさむため、従来の機器構成の範囲で電動モーターの制御精度を向上させることによって、上記バルブの操作精度を向上することが望ましい。
【０００４】
上のような要望に沿うために、バルブを操作するための機器構成を従来と同じくして、バルブの操作精度を向上させるには、電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクの制御精度を向上することが効果的である。
【０００５】
また一般的に、電動モーターのトルクは電動モーターの入力電力とほぼ比例する関係であるから、電動モーターのトルクを制御することは電動モーターの入力電力を制御することと同値と考え、電動モーターの入力電力を制御することによって電動モーターのトルクの制御精度を向上することを考える。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記したような問題点を解決しうるものとして、本発明が提供された。即ち、請求項１に記載された本発明は、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置として構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付図面を参照しつつ、本発明を具現化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。図１は本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置の情報伝達ブロック図、図２は本発明の実施の形態にかかる制御装置に具備される制御回路の動作の一例を示したフロー図である。
【０００８】
図１に示すように、外部の開度設定器から入力されたバルブの目標開度としてｅが設定値入力回路を経てＡ／Ｄ変換器に入り、目標開度信号ｅ１に変換され制御回路に入力される。また、上記バルブ開度検出器の一例としての動作角度フィードバック信号発生器はバルブ入力軸の軸回転角度信号を出力する。上記動作角度フィードバック信号発生器から出力された電気信号ｄは、フィードバック入力回路に入力され、更にＡ／Ｄ変換器で実開度信号ｄ１に変換された後、上記制御回路に入力される。上記制御回路では、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とに差が生じたか否かが判断される。
【０００９】
ここで図２に示すように、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較して差が生じ無い場合には、上記制御回路は引き続き上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較する。
【００１０】
一方、図２に示すように、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較して差が生じた場合には、上記制御回路は図１に示したテーブル記憶手段より
【表１】
【００１１】
しかし、上記制御回路が上記テーブル記憶手段より上記駆動テーブルを読出し、上記電動モーターｍの入力電力の割合の最小のものを適用して上記電動モーターｍを作動させようとしても、バルブを通過する流体の圧力に負けて上記電動モーターｍが作動せず、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１との差が無くならない場合がある。上のような場合には、上記テーブル記憶手段に上記電動モーターｍの入力電力の割合の駆動テーブルが多段階に記載されているので、上記制御回路は上記電動モーターｍが作動するまで上記電動モーターｍの駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へあてはめる。（この例として、図２の駆動テーブルの例中の駆動テーブルｎをｎ＝ｎ＋１というように駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へあてはめる。）このようにして、上記電動モーターｍを作動し、上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１との差が無くなった時点で、上記制御回路は動作信号ａを出力するのを停止し、電動モーター駆動回路が停止し、最終的に電動モーターｍが停止し、バルブが目標開度となり、上記制御回路は引き続き上記目標開度信号ｅ１と上記実開度信号ｄ１とを比較し、差が生じた場合に対して備える。
【００１２】
このように、この実施形態ではバルブ開度を変更する場合に、上記電動モーターｍの入力電力の割合を上記電動モーターｍが作動するまで、上記制御回路は上記駆動テーブルを順次小さな値から大きな値へ選択する。つまり、上記バルブの操作に必要最小限の入力電力の割合を駆動テーブルより選ぶことによって、上記電動モーターのトルク制御の制御精度を向上させる。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置であるから、バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置である。
【００１４】
したがって、バルブを駆動するための電動アクチュエータのトルク制御の制御精度を向上させるために、従来は安価な汎用モーターから高価なステッピングモーターに交換することや、電動アクチュエータ内のギヤの設計変更など、多額の費用を用いて駆動系の機器を変更してきたのに対して、本発明は、上のような従来からの駆動系の機器を用いつつ、電動モーターの入力電力を入力電力割合テーブルに記憶された小さい割合の電力から順に大きい電力となるように出力して制御することによって、上記電動モーターのトルクを制御するものであるから、バルブを駆動するための電動アクチュエータのトルク制御の制御精度を安価に向上させ、しかも滑らかに制御することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置の情報伝達ブロック図。
【図２】本発明の実施の形態にかかるバルブ制御装置に具備される制御回路の動作の一例を示したフロー図
Claims (1)
- バルブを駆動するための電動モーターへの入力電力を変化させて、該電動モーターにより駆動される電動アクチュエータのトルクを制御するトルク制御装置において、上記バルブの開度を検出するバルブ開度検出器と、上記バルブの開度を設定する開度設定器と、上記電動モーターの入力電力の割合を多段階に記載した入力電力割合テーブルを記憶するテーブル記憶手段と、上記バルブ開度検出器により検出された実開度信号と上記開度設定器からの目標開度信号との差を０にするのに必要な入力電力変化量に対して、上記テーブル記憶手段から読み取られる入力電力の割合を最小のものから順次適用して、少なくとも上記バルブが動作開始する入力電力の割合まで段階的に上記割合を増大させる制御回路を具備することを特徴とするバルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165291A JP3589949B2 (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | バルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165291A JP3589949B2 (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | バルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001349457A JP2001349457A (ja) | 2001-12-21 |
| JP3589949B2 true JP3589949B2 (ja) | 2004-11-17 |
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|---|---|---|---|
| JP2000165291A Expired - Fee Related JP3589949B2 (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | バルブ駆動用電動アクチュエータのトルク制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3589949B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101383262B1 (ko) * | 2014-01-10 | 2014-04-08 | 주식회사 아이토크콘트롤즈 | 액추에이터의 토크 제어 시스템 |
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- 2000-06-02 JP JP2000165291A patent/JP3589949B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001349457A (ja) | 2001-12-21 |
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