JP3715340B2 - 電動駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は駆動機構、例えば、流量調節弁等の弁操作用として使用される電動サーボ機構等の電動駆動装置に係わり、特にその過トルク検出時の保護のための回路の改良を図った電動駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弁操作機構には電動サーボモータが用いられるが、この電動サーボを用いた弁操作機構の構成例を示すと図６の如きである。すなわち図６に示す構成は、駆動源である電動サーボモータ部８、この電動サーボモータ部８を駆動制御する電動サーボモータドライバ部７、電動サーボモータ部８の回転力を伝達するモータトルク伝達用ギア部９、このモータトルク伝達用ギア部９を介して受ける電動サーボモータ部８の回転力にて駆動操作され、電動サーボ機構可動側部１２を操作量対応に駆動する電動サーボ機構固定側部１１、駆動操作力により電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出する過トルク検出部１０、電動サーボ機構可動側部１２によって操作される操作対象の機能要素である被操作機構部１３からなり、さらに電動サーボモータドライバ部７の入力段にはモータ電流制限入力信号接点２が設けられていて、このモータ電流制限入力信号接点２は過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルクを検出したときにこれを閉じるように構成してある。
【０００３】
すなわち、このモータ電流制限入力信号接点２は例えば、リレーを使用しており、このリレーの励磁コイル２Ｌに、過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点１０ａを接続したもので、過トルク検出部１０が動作時にこの過トルク検出出力接点１０ａを閉じることでこの過トルク検出出力接点１０ａを介してリレーの励磁コイル２Ｌを励磁し、モータ電流制限入力信号接点２を閉じるように構成してある。
【０００４】
電動サーボモータドライバ部７はモータ電流制限入力信号接点２がオンになることで、予め定めた所定の電流値に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御する機能を有している。
【０００５】
このような構成において、通常はモータ電流制限入力信号接点２が開路状態にあり、電動サーボモータドライバ部７へのモータ電流制限入力はない状態にある。電動サーボモータドライバ部７は外部から制御指令を受けることで、速度指令値対応に電動サーボモータ部８を駆動し、電動サーボモータ部８の回転力がモータトルク伝達用ギア部９に伝達されることによって、電動サーボ機構固定側部１１に駆動力が伝達され、電動サーボ機構固定側部１１における可動側部１２が操作されて最終的に被操作機構部１３が駆動操作されることになる。そして、電動サーボモータ部８の過トルク状態が過トルク検出部１０によって検出されるとモータ電流制限入力信号接点２が閉路（オン）され、これによって電動サーボモータドライバ部７は予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【０００６】
ここで、一般的に過トルク状態は、被操作機構１３に何等かの障害物が挟まる等の原因により発生することが最も多く、このような原因で電動サーボ機構における可動側部１２が動作不良に陥ることにより、モータ電流が増大してモータトルクが大きくなることで過トルク状態になる。
【０００７】
過トルク状態は、このモータの駆動操作力の増大により動作する過トルク検出部１０により検知し、過トルク状態が検知された時点でモータ電流制限入力信号接点２をオンして電動サーボモータドライバ部７に電流制限動作をさせて電動サーボモータ部８に流す電流を所定値内に抑えるようにし、保護をはかる。
【０００８】
また、過トルク検出部１０によって過トルク状態が検出されてモータ電流制限入力信号接点２がオンされることによって、モータ電流がある一定値に制限されると今度はモータトルクが小さくなるため、過トルク状態が検出されなくなってモータ電流制限入力信号接点２が復帰（オフ）する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電動サーボ機構においては、動力源である電動サーボモータが過トルク状態に陥らないように、過トルク検出部によって監視し、過トルク状態が検出されると電動サーボモータのドライバがモータ電流を所定電流値内に抑えるように制御するようにしてある。
【００１０】
この構成においては過トルク状態はモータの駆動操作力を監視し、この操作力が設定値を超えると過トルクと判定してドライバにモータ電流制限入力を与え、ドライバは予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御してモータを駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【００１１】
ところで、電動サーボ機構においての過トルク状態は、一般的にこの電動サーボ機構によって操作される被操作機構に何等かの障害物が挟まる等の原因により動作不良を発生することで生じることが最も多く、この動作不良に陥ることにより、モータ電流が増大することでモータトルクが大きくなり、過トルク状態になる。
【００１２】
そして、過トルク状態になるとモータ電流制限入力をドライバに与え、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるようにし、保護をはかる。しかし、モータ電流制限入力は過トルク状態が検出されている時にドライバに与えられるものであり、モータ電流がある一定値に制限されたことによりモータトルクが小さくなると、モータ電流制限入力がなくなり、再び、電流値が増大して過トルク状態になり、これによってモータ電流制限入力がドライバに与えられ、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるといった動作が繰り返される危険がある。
【００１３】
これは、過トルク状態に陥る原因が解消されないまま、電流値のみで制御を行っていることに起因する。
そして、このような制御形態を続けていると、過トルク検出時に、過トルク状態とモータ電流制限状態が繰り返されるハンチング現象を継続する結果、モータ温度の上昇を招き、モータを焼損する危険性やモータ・サーボ機構部および被操作部の破損を招くといった危険性があった。
【００１４】
そこで、この発明の目的とするところは、電動サーボ機構において、動力源であるモータの過トルクを検出する検出部の検出機構・設定値に関係なく、異常時の過トルク検出が行え、モータ・サーボ機構（固定・可動）部および被操作部の破損防止を図ることができるようにした保護回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。すなわち、電動モータにより駆動される駆動機構において、
第１には、前記電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段とを具備する。更には、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段を設け、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段を設ける。
【００１６】
第２には、電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段とを設けて構成する。更には、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段を設け、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段を設ける。
【００１７】
第３には、電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段とを設けて構成する。
【００１８】
【作用】
本装置においては、過トルク検出手段が電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する。すると、第１の構成においては、過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき過トルク状態継続検出手段は検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、当該過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けて警報出力を発生する。
【００１９】
従って、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになる。
更には、駆動制御手段を設けることにより、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そのため、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせると共に、電動モータの電流値を低減すべく制御することができるようになる。
【００２０】
さらに、自己保持手段を設けることにより、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御することができるから、過トルク状態が発生すると継続的に警報を発して知らせると同時に、電動モータの電流値を低減すべく継続的に制御することができるようになる。従って、過トルク状態から電動モータを保護することができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。
【００２１】
第２の構成の場合、前記電動モータの駆動制御時、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると過トルク検出判定手段は検出出力を発生する。そして、前記電動モータの駆動制御時、警報手段は前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する。
【００２２】
従って、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになる。特に、警報出力の発生は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けた段階であり、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生することがなく、誤検出を防止できる。
【００２３】
更には、駆動制御手段を設けたことにより、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そのため、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせると共に、電動モータの電流値を低減すべく制御することができるようになる。
【００２４】
さらに、自己保持手段を設けることにより、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御することができるから、過トルク状態が発生すると継続的に警報を発して知らせると同時に、電動モータの電流値を低減すべく継続的に制御することができるようになる。従って、過トルク状態から電動モータを保護することができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生したり、電動モータの電流値の継続的な低減動作状態に陥ることがなく、誤動作を防止できる。
【００２５】
また本発明は、第３の構成を採用することにより、過トルク状態継続検出手段は過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生し、また、駆動制御手段は前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そして、過トルク検出判定手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する。また、自己保持手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する。
【００２６】
従って、一過性でない過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになり、また、当該電動モータの電流値を継続的に低減してモータ等の保護を図ることができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生したり、電動モータの電流値の継続的な低減動作状態に陥ることがなく、誤動作を防止できる。
【００２７】
【実施例】
本実施例の装置は、モータ駆動操作力から過トルクを検出する過トルク検出部、過トルク検出部が過トルク状態であることを検出するとモータ電流を制限し、過トルク状態が解消されるとモータ電流の制限を解いてモータ駆動制御をするモータ電流制限機能を有したサーボモータドライバとを持つ電動サーボ機構において、過トルク状態継続検出タイマの動作または過トルク検出判定回路による異常検出時に電動サーボ運転条件がなくなるまで電流制限条件を自己保持し、システムとしての保護回路に対して警報条件を渡すと共に、電動サーボモータドライバに電流制限入力を与えて、モータの温度上昇や電動サーボ機構部および被操作機構部の破損を確実に防止するようにするものであり、以下、本発明の一実施例について、その詳細を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施例としての回路ブロック図であり、過トルク状態からシステムを保護する保護回路２０の構成例を示している。本実施例ではこの保護回路２０を従来技術として説明した図６の弁操作機構に適用するケースを例に説明する。
【００２９】
図６の弁操作機構は、既に説明したように、駆動源である電動サーボモータ部８、この電動サーボモータ部８を駆動制御する電動サーボモータドライバ部７、電動サーボモータ部８の回転力を伝達するモータトルク伝達用ギア部９、このモータトルク伝達用ギア部９を介して受ける電動サーボモータ部８の回転力にて駆動操作され、電動サーボ機構の可動側部１２を操作量対応に駆動する電動サーボ機構固定側部１１、モータ駆動操作力により電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出する過トルク検出部１０、電動サーボ機構可動側部１２によって操作される操作対象の機能要素である被操作機構部１３からなり、さらに電動サーボモータドライバ部７の入力段にはモータ電流制限入力信号接点２が設けられていて、このモータ電流制限入力信号接点２は過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルクを検出したときにこれを閉じるように構成してある。
【００３０】
この弁操作機構に図１に示す本発明の保護回路２０を接続して構成することで、過トルク状態になった場合での電流制限／電流制限解除の繰り返しを防止する。なお本発明は、本発明の保護回路２０を図６の構成に併用する実施形態と、本発明の保護回路２０で図６の構成の一部を置き換える実施形態のいずれをも採用可能であり、本発明の保護回路２０を図６の構成に併用する実施形態を採用すれば、過トルク検出時の保護を、過トルク検出部１０の検出機構、設定値に関係なく行うことができる構成となる。
【００３１】
図１に本発明の一実施例としての保護回路２０を示す。この図１の保護回路２０は、過トルク検出接点２１と、電動サーボモータドライバ部７へ電流制限指令を与える電流制限出力部２２と、過トルク状態継続検出タイマ２３と、過トルク検出判定回路２４と、システム側へ警報を与える警報出力部２５および電動サーボの運転条件を与える電動サーボ運転条件入力部２６にて構成される。
【００３２】
上記過トルク検出接点２１は過トルク検出部１０の出力により動作する接点であり、過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出すると動作して過トルク検出を知らせることができるようになっている。また、過トルク検出接点２１は電動サーボモータ部８の過トルク状態が解消されて過トルク検出部１０が過トルク状態を検出しなくなると、復帰する仕組みとなっている。従って、過トルク検出接点２１は図６における過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点１０ａをそのまま利用するか、過トルク検出出力接点１０ａと置き換えることができる。
【００３３】
図１に示す保護回路２０は、過トルク検出接点２１の出力端を第１のゲートである２入力アンドゲートＧ１および第２のゲートである２入力オアゲートＧ２の第１入力端子にそれぞれ接続されて、出力をこれらゲートに与える構成としてあり、第２のゲートである２入力オアゲートＧ２の出力は過トルク状態検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４および電流制限出力部２２に与える構成としてある。
【００３４】
また、２入力アンドゲートＧ１の出力端子は２入力オアゲートＧ２の第２入力端子に接続されてオアゲートＧ２はアンドゲートＧ１またはトルク検出接点２１のいずれかから出力があれば出力を出す構成としてある。
【００３５】
また、第３のゲートである３入力オアゲートＧ３と第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４がある。そして、第３のゲートである３入力オアゲートＧ３の第１入力端子には過トルク検出判定回路２４の出力が、また、第２入力端子には過トルク状態継続検出タイマ２３の出力が、そして、第３入力端子には第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４の出力が、それぞれ入力される構成としてある。また、第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４にはその第１入力端子に電動サーボ運転条件入力部２６の出力が、また、第２入力端子にオアゲートＧ３の出力がそれぞれ入力される構成としてあり、アンドゲートＧ１の第２入力端子には２入力アンドゲートＧ４の出力が与えられる構成としてある。
【００３６】
ここで電流制限出力部２２は過トルク検出接点２１がオンのとき、および警報出力部２５が警報出力を出している時に電流制限指令を出力するもので、自己保持機能を有しており、システム側の警報リセット操作があると、自己保持を解いて電流制限指令を停止する機能を有するものである。従って、図６の構成における電流制限入力信号接点２をそのまま使用することもできるが、電流制限出力部２２はその出力信号を過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４にも使用するので電流制限入力信号接点２を利用する場合にはリレーの接点数をそれ対応に増やしておく必要がある。
【００３７】
電流制限出力部２２からの電流制限指令出力は、過トルク状態継続検出タイマ２３における検出動作条件の一つに、また、過トルク検出判定回路２４における検出判定動作実施の条件として、また、電動サーボドライバ部７への電流制限入力条件の一つとしてそれぞれ使用する。
【００３８】
過トルク状態継続検出タイマ２３は電流制限をしても過トルク検出接点２１が復帰しない場合の故障検出用のタイマであり、始動電流による過トルク検出時の誤警報防止と過トルク状態継続検出を行うものである。すなわち、過トルク状態継続検出タイマ２３は電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している場合に計時動作を行い、過トルク検出接点２１が復帰すると動作を停止して計時値をクリアすると共に、計時値が予め設定された所定値に達すると出力を出す機能を有する。
【００３９】
過トルク検出判定回路２４は電流制限をすると過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合の検出用の回路であり、電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している場合に過トルク検出接点２１が復帰すると出力を出す回路であって、これはつぎの２通りがある。
【００４０】
その１つは、図２に示す如く、ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマとカウンタおよびゲートから構成し、もう一つは図３に示す如く、ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマとゲートから構成する。
【００４１】
詳細を説明する。図２の構成例においては、ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマ３１とＯＮ状変により動作するカウンタ３２を用いると共に、これらシングルショットタイマ３１とカウンタ３２の出力のアンドをとるゲート３３と、このゲート３３の出力にて過トルク検出異常信号を出す過トルク検出異常出力部３４とから構成する。ここで、ＯＮ状変とは入力信号が例えば、オン状態でレベル“Ｈ”、オフ状態でレベル“Ｌ”とすれば、レベル“Ｈ”への立上がり変化のことを示しており、図４（ａ）に示す如く、シングルショットタイマ３１は入力信号（本実施例の構成の場合、電流制限出力部２２からの出力）のＯＮ状変に応動してこのタイマ３１に予め設定した所定時間経過後に単一パルスを出力する構成であり、カウンタ３２は入力信号である電流制限出力部２２からの出力のＯＮ状変によりカウントを進めるものである。カウンタ３２は予め設定された数をカウントすると出力を発生するが、これにより、電流制限出力部２２から所定回の出力が発生した段階でシングルショットタイマ３１の出力があったとき、過トルク検出異常出力部３４から過トルク検出異常信号を出力する構成となる。
【００４２】
これにより、過トルク検出入力条件ＯＮから一定時間内に再度、過トルク検出入力条件がＯＮした場合に過トルク検出異常として、過トルク検出異常信号を出力することができる。
【００４３】
図３の構成例においては、入力信号（本実施例の構成の場合、電流制限出力部２２からの出力）のＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ４１を用いると共に、このシングルショットタイマ４１の出力と上記入力信号出力（電流制限出力部２２からの出力）のアンドをとるゲート３３と、このゲート３３の出力にて過トルク検出異常信号を出す過トルク検出異常出力部３４とから構成する。ここで、ＯＦＦ状変とは入力信号が例えば、オン状態でレベル“Ｈ”、オフ状態でレベル“Ｌ”とすれば、レベル“Ｌ”への立下がり変化のことを示しており、図４（ｂ）に示す如く、シングルショットタイマ４１は入力信号（電流制限出力部２２からの出力）のＯＦＦ状変に応動して起動して自己に予め設定した所定時間経過後に単一パルスを出力する構成である。
【００４４】
そして、ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ４１を用いたことで、過トルク検出入力条件ＯＦＦから一定時間内（上記自己に予め設定した所定時間内）に再度、過トルク検出入力条件がＯＮした場合に過トルク検出異常として、過トルク検出異常信号を出力することができる。
【００４５】
電動サーボ運転条件入力部２６は、弁操作機構における電動サーボモータドライバ部７に運転指令が与えられているときにこれを示す信号を出力するものであり、警報出力部２５は過トルク検出判定回路２４の出力または過トルク状態継続検出タイマ２３の出力を受けると同時に、この時、電動サーボ運転条件成立状態であれば、システム側への警報出力すると同時にゲートＧ３，Ｇ４により自己保持するように構成されている。リセットは電動サーボ運転条件不成立の状態において行う。すなわち、電動サーボ運転が実施されているときに、過トルク検出判定回路２４の出力または過トルク状態継続検出タイマ２３の出力を受けると警報出力部２５は警報出力をすると共に自己保持し、電動サーボ運転条件不成立の状態になるとリセットされる構成である。
【００４６】
上述した図１の回路２０は保護回路として電動サーボ機構に接続されて使用される。電動サーボ機構に本保護回路２０を接続した状態を図５に示す。なお、図５において、２はモータ電流制限入力信号接点、２Ｌはリレーの励磁コイルでモータ電流制限入力信号接点２はこのリレーの接点であり、７は電動サーボモータドライバ部、８は電動サーボモータ部、９はモータトルク伝達用ギア部、１０は過トルク検出部、１０ａは過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点、１１は電動サーボ機構固定側部であり、その機構は図６の同符号同名のものに対応する。なお、モータ電流制限入力信号接点２は図１の電源制限出力部２２に対応し、過トルク検出出力接点１０ａは図１の過トルク検出接点２１に対応する。また、５１はシステム側の構成要素であり、オペレータ等による制御や指令の中枢となる。
【００４７】
つぎにこのような構成の本装置の作用を説明する。
電動サーボモータドライバ部７は外部から制御指令（システム側からの制御指令）を受けることで、この電動サーボモータドライバ部７は指令値対応に電動サーボモータ部８を駆動する。そして、電動サーボモータ部８の回転力がモータトルク伝達用ギア部９に伝達されることによって、電動サーボ機構固定側部１１に駆動力が伝達され、電動サーボ機構における可動側部１２が操作されて最終的に被操作機構部１３が駆動操作されることになる。
【００４８】
ここで、電動サーボモータ部８の過トルク状態が発生して過トルク検出部１０によりこれが検出されるとモータ電流制限入力信号接点２が閉路（オン）され、これによって電動サーボモータドライバ部７は予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【００４９】
過トルク検出部１０が過トルク状態発生を検出したことで、過トルク検出接点２１も動作することになる。そして、この過トルク検出接点２１の接点出力はアンドゲートであるゲートＧ１とオアゲートであるゲートＧ２に与えられ、ゲートＧ２を介して過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４そして電流制限出力部２２に与えられることになる。そして、これにより電流制限出力部２２からは電流制限出力（電流制限指令）が発生することになる。
【００５０】
ここで一過性の過トルク状態発生であるならばそれはすぐに解消されるので、過トルク検出接点２１の接点の復帰により過トルク状態継続検出タイマ２３はタイムアップ前にクリアされ、過トルク検出判定回路２４は過トルク検出異常出力部３４から過トルク検出異常信号を出力することなく、動作を終了してしまい、また、電流制限出力部２２からの電流制限出力もなくなるので、ゲートＧ４の出力が発生することがない。従って、この場合は過トルク状態の消滅と共に電流制限のない通常の制御状態に戻る。
【００５１】
つぎに発生した過トルク状態が一過性でなかった場合の動作を説明する。
一過性でない過トルク状態の発生により、過トルク検出部１０がこれを検出するとモータ電流制限入力を発生する。しかし、モータ電流制限入力は過トルク状態が検出されている時にドライバに与えられるものであり、モータ電流がある一定値に制限されたことによりモータトルクが小さくなると、モータ電流制限入力がなくなり、再び、電流値が増大して過トルク状態になり、これによってモータ電流制限入力がドライバに与えられ、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるといった動作が繰り返されることにもなる。
【００５２】
本装置ではこれをつぎのようにして解消している。
過トルク検出部１０がモータ電流制限入力を発生すると、過トルク検出接点２１の接点が動作することにより、その接点出力がゲートＧ１，Ｇ２に与えられる。そして、これによりゲートＧ２から出力が出され、電流制限出力部２２，過トルク状態継続検出タイマ２３，過トルク状態判定回路２４に入力される。また、電動サーボが運転状態にあることにより電動サーボ運転条件入力部２６からは出力が発生され、ゲートＧ４に与えられる。
【００５３】
ゲートＧ２から出力により電流制限出力部２２は電流制限出力を出し、電動サーボモータドライバ部７に与えて電動サーボモータ部８に流れる電流制限を制限する。また、ゲートＧ２からの出力により過トルク状態継続検出タイマ２３は、電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している間、計時動作を行うことになり、所定時間経過までに過トルク検出接点２１の入力が解除されない場合に、出力を出し、オアゲートである第３のゲートＧ３を介してアンドゲートである第４のゲートＧ４にこれを与える。
【００５４】
また、過トルク検出判定回路２４は過トルク検出接点２１が一度動作し、または復帰してから一定時間内に再度、該過トルク検出接点２１が動作を繰り返すと出力を出し、第３のゲートＧ３を介して第４のゲートＧ４にこれを与える。つまり、過トルク状態判定回路２４は電流制限をすると所定時間内に過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合に、過トルク状態が解消されていないと判定して第４のゲートＧ４に出力を与える。
【００５５】
そのため、電流制限出力が断続され、過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合に、あるいは、電流制限指令が出力されている間において、所定時間内に過トルク検出接点２１の入力が解除されない場合に、しかも、電動サーボ運転中であれば、第４のゲートＧ４から出力が出されてこれにより、警報出力部２５はシステムに警報出力を出す。第４のゲートＧ４からの出力はオアゲートである第３のゲートＧ３を介してアンドゲートである第４のゲートＧ４に与えられので、この時、引き続き電動サーボ運転条件成立状態であれば、システム側への警報出力と同時にゲートＧ３，Ｇ４によりこの警報出力状態を自己保持する。
【００５６】
従って、一過性でない過トルク状態が発生したときは、所定時間の経過後に、警報を出力してしかも、その警報出力状態を自己保持することができ、この警報で監視員に異常事態発生を知らせることができるようになり、また、この警報で電動サーボモータ部８の電源系統を緊急遮断させる等すれば、過トルク状態発生の根本原因が解消しないまま、電流制限と通常の運転の繰り返し動作を行うといったことをなくすことができ、電動サーボモータ部８の加熱や、モータ・サーボ機構（固定・可動）部および被操作部の破損防止を図ることができるようになる。
【００５７】
しかも、本装置では過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４のタイムアップ時間を、始動電流の発生持続時間を越えるように、適宜時間設定しておくことで、短時間に収束する過大電流には感応しないようにして、始動電流を過トルク発生と誤認することなく、モータの保護と、サーボ機構部および被操作部の保護を図ることができる。
【００５８】
以上、本装置は電動モータにより駆動される駆動機構において、前記電動モータの駆動電流値から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段とを設けて構成したものである。
【００５９】
そして、本装置においては、過トルク検出手段が電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する。また、過トルク状態継続検出手段は過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生し、また、駆動制御手段は前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そして、過トルク検出判定手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する。また、自己保持手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する。
【００６０】
このようなものであるから、一過性でない過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになり、また、当該電動モータの電流値を継続的に低減してモータ等の保護を図ることができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に伴って発生する可能性のある過トルク検出接点入力２１に対しては警報を発生することがなく、誤動作を防止できる。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、モータ始動電流による過トルクの誤警報発生を防止しつつ、一過性でない過トルク状態の発生時にこれを知らせると共に、モータ電流を継続的に抑制して、モータの加熱を防止することができる他、モータ電流を継続的に抑制することによって電動サーボ機構を駆動する力を弱め、電動サーボ機構の破損等をも防止できるようにした電動駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明の電動サーボの過トルク検出時の保護回路の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であって、図１の構成における過トルク検出判定回路２４の一実施例を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であって、図１の構成における過トルク検出判定回路２４の別の実施例を示すブロック図。
【図４】図２および図３に示す過トルク検出判定回路２４の動作例を示すタイミングチャート。
【図５】本発明の実施例を説明するための図であって、本発明を適用したシステム構成例のブロック図。
【図６】従来例を説明するための図であって、電動サーボを用いた一般的な弁操作機構の構成例を示す図。
【符号の説明】
２…電動サーボモータドライバへの電流制限入力
２Ｌ…リレーの励磁コイル
７…電動サーボモータドライバ部
８…電動サーボモータ部
９…モータトルク伝達用ギア部
１０…過トルク検出部
１０ａ…過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点
１１…電動サーボ機構固定側部
１２…電動サーボ機構可動側部
１３…被操作機構部
２０…保護回路
２１…過トルク検出接点
２２…電流制限出力部
２３…過トルク状態継続検出タイマ（始動電流による過トルク検出時の誤警報防止機能を含む）
２４…過トルク検出判定回路
２５…警報出力部
２６…電動サーボ運転条件入力部
３１…ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマ
３２…ＯＮ状変により動作するカウンタ（設定値異常でＯＮ）
３３…アンドゲート
３４…過トルク検出異常出力部
４１…ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ
Ｇ１…アンドゲート（第１のゲート）
Ｇ２…オアゲート（第２のゲート）
Ｇ３…オアゲート（第３のゲート）
Ｇ４…アンドゲート（第４のゲート）
５１…システム側の構成要素
【産業上の利用分野】
本発明は駆動機構、例えば、流量調節弁等の弁操作用として使用される電動サーボ機構等の電動駆動装置に係わり、特にその過トルク検出時の保護のための回路の改良を図った電動駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弁操作機構には電動サーボモータが用いられるが、この電動サーボを用いた弁操作機構の構成例を示すと図６の如きである。すなわち図６に示す構成は、駆動源である電動サーボモータ部８、この電動サーボモータ部８を駆動制御する電動サーボモータドライバ部７、電動サーボモータ部８の回転力を伝達するモータトルク伝達用ギア部９、このモータトルク伝達用ギア部９を介して受ける電動サーボモータ部８の回転力にて駆動操作され、電動サーボ機構可動側部１２を操作量対応に駆動する電動サーボ機構固定側部１１、駆動操作力により電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出する過トルク検出部１０、電動サーボ機構可動側部１２によって操作される操作対象の機能要素である被操作機構部１３からなり、さらに電動サーボモータドライバ部７の入力段にはモータ電流制限入力信号接点２が設けられていて、このモータ電流制限入力信号接点２は過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルクを検出したときにこれを閉じるように構成してある。
【０００３】
すなわち、このモータ電流制限入力信号接点２は例えば、リレーを使用しており、このリレーの励磁コイル２Ｌに、過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点１０ａを接続したもので、過トルク検出部１０が動作時にこの過トルク検出出力接点１０ａを閉じることでこの過トルク検出出力接点１０ａを介してリレーの励磁コイル２Ｌを励磁し、モータ電流制限入力信号接点２を閉じるように構成してある。
【０００４】
電動サーボモータドライバ部７はモータ電流制限入力信号接点２がオンになることで、予め定めた所定の電流値に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御する機能を有している。
【０００５】
このような構成において、通常はモータ電流制限入力信号接点２が開路状態にあり、電動サーボモータドライバ部７へのモータ電流制限入力はない状態にある。電動サーボモータドライバ部７は外部から制御指令を受けることで、速度指令値対応に電動サーボモータ部８を駆動し、電動サーボモータ部８の回転力がモータトルク伝達用ギア部９に伝達されることによって、電動サーボ機構固定側部１１に駆動力が伝達され、電動サーボ機構固定側部１１における可動側部１２が操作されて最終的に被操作機構部１３が駆動操作されることになる。そして、電動サーボモータ部８の過トルク状態が過トルク検出部１０によって検出されるとモータ電流制限入力信号接点２が閉路（オン）され、これによって電動サーボモータドライバ部７は予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【０００６】
ここで、一般的に過トルク状態は、被操作機構１３に何等かの障害物が挟まる等の原因により発生することが最も多く、このような原因で電動サーボ機構における可動側部１２が動作不良に陥ることにより、モータ電流が増大してモータトルクが大きくなることで過トルク状態になる。
【０００７】
過トルク状態は、このモータの駆動操作力の増大により動作する過トルク検出部１０により検知し、過トルク状態が検知された時点でモータ電流制限入力信号接点２をオンして電動サーボモータドライバ部７に電流制限動作をさせて電動サーボモータ部８に流す電流を所定値内に抑えるようにし、保護をはかる。
【０００８】
また、過トルク検出部１０によって過トルク状態が検出されてモータ電流制限入力信号接点２がオンされることによって、モータ電流がある一定値に制限されると今度はモータトルクが小さくなるため、過トルク状態が検出されなくなってモータ電流制限入力信号接点２が復帰（オフ）する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電動サーボ機構においては、動力源である電動サーボモータが過トルク状態に陥らないように、過トルク検出部によって監視し、過トルク状態が検出されると電動サーボモータのドライバがモータ電流を所定電流値内に抑えるように制御するようにしてある。
【００１０】
この構成においては過トルク状態はモータの駆動操作力を監視し、この操作力が設定値を超えると過トルクと判定してドライバにモータ電流制限入力を与え、ドライバは予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御してモータを駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【００１１】
ところで、電動サーボ機構においての過トルク状態は、一般的にこの電動サーボ機構によって操作される被操作機構に何等かの障害物が挟まる等の原因により動作不良を発生することで生じることが最も多く、この動作不良に陥ることにより、モータ電流が増大することでモータトルクが大きくなり、過トルク状態になる。
【００１２】
そして、過トルク状態になるとモータ電流制限入力をドライバに与え、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるようにし、保護をはかる。しかし、モータ電流制限入力は過トルク状態が検出されている時にドライバに与えられるものであり、モータ電流がある一定値に制限されたことによりモータトルクが小さくなると、モータ電流制限入力がなくなり、再び、電流値が増大して過トルク状態になり、これによってモータ電流制限入力がドライバに与えられ、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるといった動作が繰り返される危険がある。
【００１３】
これは、過トルク状態に陥る原因が解消されないまま、電流値のみで制御を行っていることに起因する。
そして、このような制御形態を続けていると、過トルク検出時に、過トルク状態とモータ電流制限状態が繰り返されるハンチング現象を継続する結果、モータ温度の上昇を招き、モータを焼損する危険性やモータ・サーボ機構部および被操作部の破損を招くといった危険性があった。
【００１４】
そこで、この発明の目的とするところは、電動サーボ機構において、動力源であるモータの過トルクを検出する検出部の検出機構・設定値に関係なく、異常時の過トルク検出が行え、モータ・サーボ機構（固定・可動）部および被操作部の破損防止を図ることができるようにした保護回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。すなわち、電動モータにより駆動される駆動機構において、
第１には、前記電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段とを具備する。更には、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段を設け、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段を設ける。
【００１６】
第２には、電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段とを設けて構成する。更には、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段を設け、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段を設ける。
【００１７】
第３には、電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段とを設けて構成する。
【００１８】
【作用】
本装置においては、過トルク検出手段が電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する。すると、第１の構成においては、過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき過トルク状態継続検出手段は検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、当該過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けて警報出力を発生する。
【００１９】
従って、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになる。
更には、駆動制御手段を設けることにより、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そのため、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせると共に、電動モータの電流値を低減すべく制御することができるようになる。
【００２０】
さらに、自己保持手段を設けることにより、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御することができるから、過トルク状態が発生すると継続的に警報を発して知らせると同時に、電動モータの電流値を低減すべく継続的に制御することができるようになる。従って、過トルク状態から電動モータを保護することができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。
【００２１】
第２の構成の場合、前記電動モータの駆動制御時、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると過トルク検出判定手段は検出出力を発生する。そして、前記電動モータの駆動制御時、警報手段は前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する。
【００２２】
従って、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになる。特に、警報出力の発生は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けた段階であり、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生することがなく、誤検出を防止できる。
【００２３】
更には、駆動制御手段を設けたことにより、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そのため、過トルク状態が発生すると警報を発して知らせると共に、電動モータの電流値を低減すべく制御することができるようになる。
【００２４】
さらに、自己保持手段を設けることにより、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御することができるから、過トルク状態が発生すると継続的に警報を発して知らせると同時に、電動モータの電流値を低減すべく継続的に制御することができるようになる。従って、過トルク状態から電動モータを保護することができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生したり、電動モータの電流値の継続的な低減動作状態に陥ることがなく、誤動作を防止できる。
【００２５】
また本発明は、第３の構成を採用することにより、過トルク状態継続検出手段は過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生し、また、駆動制御手段は前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そして、過トルク検出判定手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する。また、自己保持手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する。
【００２６】
従って、一過性でない過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになり、また、当該電動モータの電流値を継続的に低減してモータ等の保護を図ることができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に対しては警報を発生したり、電動モータの電流値の継続的な低減動作状態に陥ることがなく、誤動作を防止できる。
【００２７】
【実施例】
本実施例の装置は、モータ駆動操作力から過トルクを検出する過トルク検出部、過トルク検出部が過トルク状態であることを検出するとモータ電流を制限し、過トルク状態が解消されるとモータ電流の制限を解いてモータ駆動制御をするモータ電流制限機能を有したサーボモータドライバとを持つ電動サーボ機構において、過トルク状態継続検出タイマの動作または過トルク検出判定回路による異常検出時に電動サーボ運転条件がなくなるまで電流制限条件を自己保持し、システムとしての保護回路に対して警報条件を渡すと共に、電動サーボモータドライバに電流制限入力を与えて、モータの温度上昇や電動サーボ機構部および被操作機構部の破損を確実に防止するようにするものであり、以下、本発明の一実施例について、その詳細を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施例としての回路ブロック図であり、過トルク状態からシステムを保護する保護回路２０の構成例を示している。本実施例ではこの保護回路２０を従来技術として説明した図６の弁操作機構に適用するケースを例に説明する。
【００２９】
図６の弁操作機構は、既に説明したように、駆動源である電動サーボモータ部８、この電動サーボモータ部８を駆動制御する電動サーボモータドライバ部７、電動サーボモータ部８の回転力を伝達するモータトルク伝達用ギア部９、このモータトルク伝達用ギア部９を介して受ける電動サーボモータ部８の回転力にて駆動操作され、電動サーボ機構の可動側部１２を操作量対応に駆動する電動サーボ機構固定側部１１、モータ駆動操作力により電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出する過トルク検出部１０、電動サーボ機構可動側部１２によって操作される操作対象の機能要素である被操作機構部１３からなり、さらに電動サーボモータドライバ部７の入力段にはモータ電流制限入力信号接点２が設けられていて、このモータ電流制限入力信号接点２は過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルクを検出したときにこれを閉じるように構成してある。
【００３０】
この弁操作機構に図１に示す本発明の保護回路２０を接続して構成することで、過トルク状態になった場合での電流制限／電流制限解除の繰り返しを防止する。なお本発明は、本発明の保護回路２０を図６の構成に併用する実施形態と、本発明の保護回路２０で図６の構成の一部を置き換える実施形態のいずれをも採用可能であり、本発明の保護回路２０を図６の構成に併用する実施形態を採用すれば、過トルク検出時の保護を、過トルク検出部１０の検出機構、設定値に関係なく行うことができる構成となる。
【００３１】
図１に本発明の一実施例としての保護回路２０を示す。この図１の保護回路２０は、過トルク検出接点２１と、電動サーボモータドライバ部７へ電流制限指令を与える電流制限出力部２２と、過トルク状態継続検出タイマ２３と、過トルク検出判定回路２４と、システム側へ警報を与える警報出力部２５および電動サーボの運転条件を与える電動サーボ運転条件入力部２６にて構成される。
【００３２】
上記過トルク検出接点２１は過トルク検出部１０の出力により動作する接点であり、過トルク検出部１０が電動サーボモータ部８の過トルク状態を検出すると動作して過トルク検出を知らせることができるようになっている。また、過トルク検出接点２１は電動サーボモータ部８の過トルク状態が解消されて過トルク検出部１０が過トルク状態を検出しなくなると、復帰する仕組みとなっている。従って、過トルク検出接点２１は図６における過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点１０ａをそのまま利用するか、過トルク検出出力接点１０ａと置き換えることができる。
【００３３】
図１に示す保護回路２０は、過トルク検出接点２１の出力端を第１のゲートである２入力アンドゲートＧ１および第２のゲートである２入力オアゲートＧ２の第１入力端子にそれぞれ接続されて、出力をこれらゲートに与える構成としてあり、第２のゲートである２入力オアゲートＧ２の出力は過トルク状態検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４および電流制限出力部２２に与える構成としてある。
【００３４】
また、２入力アンドゲートＧ１の出力端子は２入力オアゲートＧ２の第２入力端子に接続されてオアゲートＧ２はアンドゲートＧ１またはトルク検出接点２１のいずれかから出力があれば出力を出す構成としてある。
【００３５】
また、第３のゲートである３入力オアゲートＧ３と第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４がある。そして、第３のゲートである３入力オアゲートＧ３の第１入力端子には過トルク検出判定回路２４の出力が、また、第２入力端子には過トルク状態継続検出タイマ２３の出力が、そして、第３入力端子には第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４の出力が、それぞれ入力される構成としてある。また、第４のゲートである２入力アンドゲートＧ４にはその第１入力端子に電動サーボ運転条件入力部２６の出力が、また、第２入力端子にオアゲートＧ３の出力がそれぞれ入力される構成としてあり、アンドゲートＧ１の第２入力端子には２入力アンドゲートＧ４の出力が与えられる構成としてある。
【００３６】
ここで電流制限出力部２２は過トルク検出接点２１がオンのとき、および警報出力部２５が警報出力を出している時に電流制限指令を出力するもので、自己保持機能を有しており、システム側の警報リセット操作があると、自己保持を解いて電流制限指令を停止する機能を有するものである。従って、図６の構成における電流制限入力信号接点２をそのまま使用することもできるが、電流制限出力部２２はその出力信号を過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４にも使用するので電流制限入力信号接点２を利用する場合にはリレーの接点数をそれ対応に増やしておく必要がある。
【００３７】
電流制限出力部２２からの電流制限指令出力は、過トルク状態継続検出タイマ２３における検出動作条件の一つに、また、過トルク検出判定回路２４における検出判定動作実施の条件として、また、電動サーボドライバ部７への電流制限入力条件の一つとしてそれぞれ使用する。
【００３８】
過トルク状態継続検出タイマ２３は電流制限をしても過トルク検出接点２１が復帰しない場合の故障検出用のタイマであり、始動電流による過トルク検出時の誤警報防止と過トルク状態継続検出を行うものである。すなわち、過トルク状態継続検出タイマ２３は電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している場合に計時動作を行い、過トルク検出接点２１が復帰すると動作を停止して計時値をクリアすると共に、計時値が予め設定された所定値に達すると出力を出す機能を有する。
【００３９】
過トルク検出判定回路２４は電流制限をすると過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合の検出用の回路であり、電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している場合に過トルク検出接点２１が復帰すると出力を出す回路であって、これはつぎの２通りがある。
【００４０】
その１つは、図２に示す如く、ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマとカウンタおよびゲートから構成し、もう一つは図３に示す如く、ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマとゲートから構成する。
【００４１】
詳細を説明する。図２の構成例においては、ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマ３１とＯＮ状変により動作するカウンタ３２を用いると共に、これらシングルショットタイマ３１とカウンタ３２の出力のアンドをとるゲート３３と、このゲート３３の出力にて過トルク検出異常信号を出す過トルク検出異常出力部３４とから構成する。ここで、ＯＮ状変とは入力信号が例えば、オン状態でレベル“Ｈ”、オフ状態でレベル“Ｌ”とすれば、レベル“Ｈ”への立上がり変化のことを示しており、図４（ａ）に示す如く、シングルショットタイマ３１は入力信号（本実施例の構成の場合、電流制限出力部２２からの出力）のＯＮ状変に応動してこのタイマ３１に予め設定した所定時間経過後に単一パルスを出力する構成であり、カウンタ３２は入力信号である電流制限出力部２２からの出力のＯＮ状変によりカウントを進めるものである。カウンタ３２は予め設定された数をカウントすると出力を発生するが、これにより、電流制限出力部２２から所定回の出力が発生した段階でシングルショットタイマ３１の出力があったとき、過トルク検出異常出力部３４から過トルク検出異常信号を出力する構成となる。
【００４２】
これにより、過トルク検出入力条件ＯＮから一定時間内に再度、過トルク検出入力条件がＯＮした場合に過トルク検出異常として、過トルク検出異常信号を出力することができる。
【００４３】
図３の構成例においては、入力信号（本実施例の構成の場合、電流制限出力部２２からの出力）のＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ４１を用いると共に、このシングルショットタイマ４１の出力と上記入力信号出力（電流制限出力部２２からの出力）のアンドをとるゲート３３と、このゲート３３の出力にて過トルク検出異常信号を出す過トルク検出異常出力部３４とから構成する。ここで、ＯＦＦ状変とは入力信号が例えば、オン状態でレベル“Ｈ”、オフ状態でレベル“Ｌ”とすれば、レベル“Ｌ”への立下がり変化のことを示しており、図４（ｂ）に示す如く、シングルショットタイマ４１は入力信号（電流制限出力部２２からの出力）のＯＦＦ状変に応動して起動して自己に予め設定した所定時間経過後に単一パルスを出力する構成である。
【００４４】
そして、ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ４１を用いたことで、過トルク検出入力条件ＯＦＦから一定時間内（上記自己に予め設定した所定時間内）に再度、過トルク検出入力条件がＯＮした場合に過トルク検出異常として、過トルク検出異常信号を出力することができる。
【００４５】
電動サーボ運転条件入力部２６は、弁操作機構における電動サーボモータドライバ部７に運転指令が与えられているときにこれを示す信号を出力するものであり、警報出力部２５は過トルク検出判定回路２４の出力または過トルク状態継続検出タイマ２３の出力を受けると同時に、この時、電動サーボ運転条件成立状態であれば、システム側への警報出力すると同時にゲートＧ３，Ｇ４により自己保持するように構成されている。リセットは電動サーボ運転条件不成立の状態において行う。すなわち、電動サーボ運転が実施されているときに、過トルク検出判定回路２４の出力または過トルク状態継続検出タイマ２３の出力を受けると警報出力部２５は警報出力をすると共に自己保持し、電動サーボ運転条件不成立の状態になるとリセットされる構成である。
【００４６】
上述した図１の回路２０は保護回路として電動サーボ機構に接続されて使用される。電動サーボ機構に本保護回路２０を接続した状態を図５に示す。なお、図５において、２はモータ電流制限入力信号接点、２Ｌはリレーの励磁コイルでモータ電流制限入力信号接点２はこのリレーの接点であり、７は電動サーボモータドライバ部、８は電動サーボモータ部、９はモータトルク伝達用ギア部、１０は過トルク検出部、１０ａは過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点、１１は電動サーボ機構固定側部であり、その機構は図６の同符号同名のものに対応する。なお、モータ電流制限入力信号接点２は図１の電源制限出力部２２に対応し、過トルク検出出力接点１０ａは図１の過トルク検出接点２１に対応する。また、５１はシステム側の構成要素であり、オペレータ等による制御や指令の中枢となる。
【００４７】
つぎにこのような構成の本装置の作用を説明する。
電動サーボモータドライバ部７は外部から制御指令（システム側からの制御指令）を受けることで、この電動サーボモータドライバ部７は指令値対応に電動サーボモータ部８を駆動する。そして、電動サーボモータ部８の回転力がモータトルク伝達用ギア部９に伝達されることによって、電動サーボ機構固定側部１１に駆動力が伝達され、電動サーボ機構における可動側部１２が操作されて最終的に被操作機構部１３が駆動操作されることになる。
【００４８】
ここで、電動サーボモータ部８の過トルク状態が発生して過トルク検出部１０によりこれが検出されるとモータ電流制限入力信号接点２が閉路（オン）され、これによって電動サーボモータドライバ部７は予め定めた所定の電流値内に納まるように電流制限制御して電動サーボモータ部８を駆動制御し、過トルク状態にならないようする。
【００４９】
過トルク検出部１０が過トルク状態発生を検出したことで、過トルク検出接点２１も動作することになる。そして、この過トルク検出接点２１の接点出力はアンドゲートであるゲートＧ１とオアゲートであるゲートＧ２に与えられ、ゲートＧ２を介して過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４そして電流制限出力部２２に与えられることになる。そして、これにより電流制限出力部２２からは電流制限出力（電流制限指令）が発生することになる。
【００５０】
ここで一過性の過トルク状態発生であるならばそれはすぐに解消されるので、過トルク検出接点２１の接点の復帰により過トルク状態継続検出タイマ２３はタイムアップ前にクリアされ、過トルク検出判定回路２４は過トルク検出異常出力部３４から過トルク検出異常信号を出力することなく、動作を終了してしまい、また、電流制限出力部２２からの電流制限出力もなくなるので、ゲートＧ４の出力が発生することがない。従って、この場合は過トルク状態の消滅と共に電流制限のない通常の制御状態に戻る。
【００５１】
つぎに発生した過トルク状態が一過性でなかった場合の動作を説明する。
一過性でない過トルク状態の発生により、過トルク検出部１０がこれを検出するとモータ電流制限入力を発生する。しかし、モータ電流制限入力は過トルク状態が検出されている時にドライバに与えられるものであり、モータ電流がある一定値に制限されたことによりモータトルクが小さくなると、モータ電流制限入力がなくなり、再び、電流値が増大して過トルク状態になり、これによってモータ電流制限入力がドライバに与えられ、該ドライバに電流制限動作をさせてモータに流す電流を所定値内に抑えるといった動作が繰り返されることにもなる。
【００５２】
本装置ではこれをつぎのようにして解消している。
過トルク検出部１０がモータ電流制限入力を発生すると、過トルク検出接点２１の接点が動作することにより、その接点出力がゲートＧ１，Ｇ２に与えられる。そして、これによりゲートＧ２から出力が出され、電流制限出力部２２，過トルク状態継続検出タイマ２３，過トルク状態判定回路２４に入力される。また、電動サーボが運転状態にあることにより電動サーボ運転条件入力部２６からは出力が発生され、ゲートＧ４に与えられる。
【００５３】
ゲートＧ２から出力により電流制限出力部２２は電流制限出力を出し、電動サーボモータドライバ部７に与えて電動サーボモータ部８に流れる電流制限を制限する。また、ゲートＧ２からの出力により過トルク状態継続検出タイマ２３は、電流制限出力部２２が電流制限指令を出力している間、計時動作を行うことになり、所定時間経過までに過トルク検出接点２１の入力が解除されない場合に、出力を出し、オアゲートである第３のゲートＧ３を介してアンドゲートである第４のゲートＧ４にこれを与える。
【００５４】
また、過トルク検出判定回路２４は過トルク検出接点２１が一度動作し、または復帰してから一定時間内に再度、該過トルク検出接点２１が動作を繰り返すと出力を出し、第３のゲートＧ３を介して第４のゲートＧ４にこれを与える。つまり、過トルク状態判定回路２４は電流制限をすると所定時間内に過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合に、過トルク状態が解消されていないと判定して第４のゲートＧ４に出力を与える。
【００５５】
そのため、電流制限出力が断続され、過トルク検出接点２１が復帰と動作を繰り返す場合に、あるいは、電流制限指令が出力されている間において、所定時間内に過トルク検出接点２１の入力が解除されない場合に、しかも、電動サーボ運転中であれば、第４のゲートＧ４から出力が出されてこれにより、警報出力部２５はシステムに警報出力を出す。第４のゲートＧ４からの出力はオアゲートである第３のゲートＧ３を介してアンドゲートである第４のゲートＧ４に与えられので、この時、引き続き電動サーボ運転条件成立状態であれば、システム側への警報出力と同時にゲートＧ３，Ｇ４によりこの警報出力状態を自己保持する。
【００５６】
従って、一過性でない過トルク状態が発生したときは、所定時間の経過後に、警報を出力してしかも、その警報出力状態を自己保持することができ、この警報で監視員に異常事態発生を知らせることができるようになり、また、この警報で電動サーボモータ部８の電源系統を緊急遮断させる等すれば、過トルク状態発生の根本原因が解消しないまま、電流制限と通常の運転の繰り返し動作を行うといったことをなくすことができ、電動サーボモータ部８の加熱や、モータ・サーボ機構（固定・可動）部および被操作部の破損防止を図ることができるようになる。
【００５７】
しかも、本装置では過トルク状態継続検出タイマ２３、過トルク検出判定回路２４のタイムアップ時間を、始動電流の発生持続時間を越えるように、適宜時間設定しておくことで、短時間に収束する過大電流には感応しないようにして、始動電流を過トルク発生と誤認することなく、モータの保護と、サーボ機構部および被操作部の保護を図ることができる。
【００５８】
以上、本装置は電動モータにより駆動される駆動機構において、前記電動モータの駆動電流値から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段とを設けて構成したものである。
【００５９】
そして、本装置においては、過トルク検出手段が電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する。また、過トルク状態継続検出手段は過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生し、また、駆動制御手段は前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する。そして、過トルク検出判定手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生し、警報手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する。また、自己保持手段は前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する。
【００６０】
このようなものであるから、一過性でない過トルク状態が発生すると警報を発して知らせることができるようになり、また、当該電動モータの電流値を継続的に低減してモータ等の保護を図ることができるようになり、また、電動モータの電流値を継続的に低減することでトルクを継続的に低減して当該電動モータにより駆動される機構の破損等をも防止できるようになる。しかも、過トルク検出判定手段の検出出力は、過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出された段階であるからこの過トルク検出判定手段を設けたことにより、電動モータの始動時において発生するサージ電流に伴って発生する可能性のある過トルク検出接点入力２１に対しては警報を発生することがなく、誤動作を防止できる。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、モータ始動電流による過トルクの誤警報発生を防止しつつ、一過性でない過トルク状態の発生時にこれを知らせると共に、モータ電流を継続的に抑制して、モータの加熱を防止することができる他、モータ電流を継続的に抑制することによって電動サーボ機構を駆動する力を弱め、電動サーボ機構の破損等をも防止できるようにした電動駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明の電動サーボの過トルク検出時の保護回路の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であって、図１の構成における過トルク検出判定回路２４の一実施例を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であって、図１の構成における過トルク検出判定回路２４の別の実施例を示すブロック図。
【図４】図２および図３に示す過トルク検出判定回路２４の動作例を示すタイミングチャート。
【図５】本発明の実施例を説明するための図であって、本発明を適用したシステム構成例のブロック図。
【図６】従来例を説明するための図であって、電動サーボを用いた一般的な弁操作機構の構成例を示す図。
【符号の説明】
２…電動サーボモータドライバへの電流制限入力
２Ｌ…リレーの励磁コイル
７…電動サーボモータドライバ部
８…電動サーボモータ部
９…モータトルク伝達用ギア部
１０…過トルク検出部
１０ａ…過トルク検出部１０の出力により動作する過トルク検出出力接点
１１…電動サーボ機構固定側部
１２…電動サーボ機構可動側部
１３…被操作機構部
２０…保護回路
２１…過トルク検出接点
２２…電流制限出力部
２３…過トルク状態継続検出タイマ（始動電流による過トルク検出時の誤警報防止機能を含む）
２４…過トルク検出判定回路
２５…警報出力部
２６…電動サーボ運転条件入力部
３１…ＯＮ状変により動作するシングルショットタイマ
３２…ＯＮ状変により動作するカウンタ（設定値異常でＯＮ）
３３…アンドゲート
３４…過トルク検出異常出力部
４１…ＯＦＦ状変により動作するシングルショットタイマ
Ｇ１…アンドゲート（第１のゲート）
Ｇ２…オアゲート（第２のゲート）
Ｇ３…オアゲート（第３のゲート）
Ｇ４…アンドゲート（第４のゲート）
５１…システム側の構成要素
Claims (6)
- 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。 - 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。 - 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。 - 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記過トルク検出手段により過トルク状態が予め設定した所定時間に亙り発生するとき検出出力を発生する過トルク状態継続検出手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると警報出力を発生する警報手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク状態継続検出手段または過トルク検出判定手段からの検出出力のうち、少なくとも一方を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。 - 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。 - 電動モータにより駆動される駆動機構において、
電動モータの駆動操作力から過トルク状態を検出する過トルク検出手段と、
前記電動モータが過トルク状態である間、当該電動モータの電流値を低減すべく制御する駆動制御手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出手段により過トルク状態が所定回、検出されると検出出力を発生する過トルク検出判定手段と、
前記電動モータの駆動制御時、過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると警報出力を発生する警報手段と、
前記電動モータの駆動制御時、前記過トルク検出判定手段からの検出出力を受けると前記駆動制御手段の電流値低減状態を保持すべく制御する自己保持手段と、
を具備することを特徴とする電動駆動装置。
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