JP3776009B2

JP3776009B2 - バルブ駆動用アクチュエータ，及びバルブ駆動用アクチュエータの運転履歴記録時刻算出プログラム

Info

Publication number: JP3776009B2
Application number: JP2001210264A
Authority: JP
Inventors: 直行畑
Original assignee: 株式会社巴技術研究所
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: JP2003021253A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，バルブ駆動用アクチュエータがその本体で発生する異常等の運転状態を自ら検出してその履歴を記録するバルブ駆動用アクチュエータと，バルブ駆動用アクチュエータで発生した異常等の時刻を算出するバルブ駆動用アクチュエータの運転履歴記録時刻算出プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，バルブ駆動用アクチュエータにおいて，バルブの駆動軸である出力軸が予め定められた目標回転角度の近傍で反復動作するようなハンチング，或いは，上記バルブ駆動用アクチュエータのモータの温度上昇等の異常を検出する技術がある。
例えば，特開平１０−２５２９２６号公報にはハンチングの異常を検出する技術について開示されており，他方，特開平１０−２５２９２７号公報には上記検出したハンチング異常をバルブ駆動用電動アクチュエータ以外の外部機器へ通知する技術について開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記公報記載の技術は，単にバルブ駆動用アクチュエータにおいて異常が発生した場合に，その旨を外部機器へ通知するか，或いはバルブ駆動用アクチュエータ自体の動作を自動的に停止させることしか出来なかった。
そのため，バルブ駆動用アクチュエータにおいて，今までどのような異常が発生したかをユーザが後から把握することは不可能であった。
即ち，上記公報記載のバルブ駆動用アクチュエータでは，バルブ駆動用アクチュエータで発生した異常の原因や，該異常が発生した正確な時期等を詳細に把握することが不可能である場合があった。
そこで，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，バルブ駆動用アクチュエータにおいて発生する異常等の運転状態の履歴を自ら記録することができ，例えば，ユーザが該記録に基いて上記異常の発生原因の究明やその運転状況の把握を可能にできるようなバルブ駆動用アクチュエータと，バルブ駆動用アクチュエータで発生した異常等の時刻を算出するバルブ駆動用アクチュエータの運転履歴記録時刻算出プログラムとを提供することである
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，バルブ駆動用アクチュエータにおける異常が検出されない通常の使用状況下において，当該アクチュエータの出力軸が急速に回動されることによってバルブが急開・急閉される緊急開閉作動状態を検出する緊急開閉作動状態検出手段と，上記緊急開閉作動状態検出手段による検出結果に基いて，上記バルブの通常の使用状態下における急開・急閉運転状態の履歴を記録する運転履歴記録手段とを備えてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成されている。
このように構成されることで，従来は不可能であった異常状態ではないが、バルブの耐久性等に関わる急速なバルブの開閉状態の履歴を残すことが出来、バルブの耐久性を向上させることが可能となる。
【０００５】
また本発明において，前記運転履歴記録手段は時に関する情報を提供するタイマ手段を含んでなり，上記時に関する情報が時刻である場合には，前記運転履歴記録手段が上記時刻と前記運転状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として，他方，上記時に関する情報が積算された時間である場合には，前記運転履歴記録手段が上記時間と前記運転状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として記録しても良い。
本発明がこのように構成されることで，上記時に関する情報を時刻又は積算された時間として前記履歴に含めて記録することで，後から該記録を解析することでバルブ駆動用アクチュエータで起こった異常等の発生時期を具体的に知ることが可能となり，従来に比べて詳しくバルブ駆動用アクチュエータの運転状況を把握することが可能となる。
【０００６】
また，前記運転履歴記録手段は，揮発性の記録手段と不揮発性の記録手段とを含んでなり，
前記タイマ手段が当該バルブ駆動用アクチュエータの電源投入と共に時間の積算を開始する場合に，
前記運転履歴記録手段は，前記タイマ手段によって積算される時間を逐次読み取って上記揮発性の記録手段に記録し，該記録された時間に基いて，所定の時間が経過したか否かを判断して，上記所定の時間が経過したと判断された場合に，上記不揮発性の記録手段に上記所定の時間を加算することによって当該バルブ駆動用アクチュエータの総運転時間を算出することが望ましい。
このように構成することで，タイマ手段が時間を積算する機能しか持たない場合に，上述のようにバルブ駆動用アクチュエータの総運転時間を算出することで，該総運転時間に基いて運転中のバルブ駆動用アクチュエータが何時の時点で異常等を発生したかを把握することが可能となる。
【０００７】
また，前記運転履歴記録手段に記録された内容を外部機器に送信するための送信手段を具備することが望ましく，このように構成することで，バルブ駆動用アクチュエータに記録されている運転状態の履歴をパーソナルコンピュータ等の外部機器を用いて解析することが可能となって，様々な側面からバルブ駆動用アクチュエータの運転状況を把握することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの一例を示した概略構成図，図２は本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータが行う一連の処理を示したフローチャート，図３は揮発性メモリの記録内容の説明図，図４は不揮発性メモリの記録内容の説明図，図５は外部機器で変換されるデータの一例を示した図である。
【０００９】
本発明のバルブ駆動用アクチュエータＡ（以下，略して「アクチュエータＡ」と称する。）の概略構成について図１を用いて説明する。
本発明のアクチュエータＡは大きく制御装置１００とモータ２００とに分けられる。
モータ２００には，モータ２００が作動することによって正逆方向に回動する出力軸２１０が接続され，該出力軸２１０の一端にはバタフライバルブ等のバルブ２２０が設けられている。即ち，モータ２００で出力軸２１０を回動することによって，バルブ２２０の開度を調節することが可能となる。
制御装置１００は，出力軸２１０の目標回転角度を設定するための設定入力器１１０と，出力軸２１０の回転角度を検出する角度検出器１２０と，上記目標回転角度と上記出力軸２１０の回転角度とに基いてモータ２００を駆動するためのモータ駆動回路１３０に動作指令の出力やアクチュエータＡの運転状態等を検出する制御部１９０と，アクチュエータＡの電源投入と同時に時間の積算を開始するタイマ手段の一例であるタイマ１４０と，運転状態とその時間とを対応づけて逐次記録するための揮発性メモリ１５０（揮発性の記録手段の一例）と，アクチュエータＡの総運転時間や異常等の運転状態の履歴を記録するための不揮発性メモリ１７０（不揮発性の記録手段の一例）と，上記３つ（タイマ１４０，揮発性メモリ１５０，不揮発性メモリ１７０）を制御する記録制御部１６０と，記録制御部１６０が取り扱う情報を外部機器３００に送信するための送信手段の一例である通信回路１８０とを具備して概略構成されている。
更に，アクチュエータＡは運転状態検出機能と運転履歴記録機能を具備しており，この２つの機能について以下に説明する。
【００１０】
（運転状態検出機能）
運転状態検出機能とは，アクチュエータＡにおける様々な運転状態を検出する機能であって，プログラム或いは回路によって実現されるものであり，これらのプログラム或いは回路が運転状態検出手段の一例である。
具体的に，本実施の形態における運転状態検出手段の一例としては，上記制御部１９０である。
この場合，例えば制御部１９０は，出力軸２１０の回転角度が目標回転角度近傍で反復動作するような運転状態（ハンチング）であるか否かの判断を行うものである。つまり，角度検出器１２０より出力される回転角度が，設定値入力回路１１０に入力された目標回転角度の近傍で反復動作するか否かを判断する。
他には，制御部１９０が温度センサ（不図示）の検出値を取得できるならば，モータ２００や制御装置１００内部の温度を上記温度センサで取得して，その温度が予め定められた温度よりも高いか否かを判断することで温度異常等の運転状態を検出しても良い。
また，上記運転状態とは，上記ハンチング（反復動作）や上記温度異常等の異常状態のみならず，例えば，アクチュエータＡの通常の使用状況下において，出力軸２１０を急速に回動させることによってバルブ２２０を急開・急閉させたような緊急作動状態等も含めて意味するものとする。このような緊急作動状態は異常ではないが，バルブの耐久性等に関わる問題であるので，上記緊急作動状態も上記運転状態に含めて考えることは有用である。
以下の説明においては，アクチュエータＡにおける運転状態の一例であるハンチングの履歴を記録する場合について説明する。
（運転履歴記録機能）
運転履歴記録機能とは，アクチュエータＡにおける様々な運転状態の履歴を記録する機能のことであって，プログラム或いは回路によって実現されるものであり，これらのプログラム或いは回路が運転状態検出手段の一例である。
具体的に，本実施の形態における運転履歴記録手段の一例としては，タイマ１４０と揮発性メモリ１５０と不揮発性メモリ１７０との３つを制御する記録制御部１６０であっても良いし，或いは，タイマ１４０，記録制御部１６０，揮発性メモリ１５０，不揮発性メモリ１７０の各々が具備する機能を統合した運転履歴記録部１６５を想定しても良い。
【００１１】
次に，更に図２を用いて，アクチュエータＡにおいてハンチングの異常が発生した場合に，その履歴を記録する一連の処理について説明する。
例えば，アクチュエータＡに接続され電源を供給するための制御盤（不図示）の電源スイッチが押されることによって，アクチュエータＡの電源が投入されてタイマ１４０が作動する（Ｓ１０）。即ち，タイマ１４０はアクチュエータＡの電源が投入されると同時に時間の積算を開始する。
記録制御部１６０は，タイマ１４０によって積算される時間を揮発性メモリ１５０に逐次記録する（Ｓ２０）。
このステップＳ２０の記録は，図３に示すような形式で行われ，例えば，記録制御部１６０がタイマ１４０で積算される時間を一秒毎に読み取って揮発性メモリ１５０に一秒毎に逐次記録する（図３左「時間」参照）。
次に，記録制御部１６０は，揮発性メモリ１５０の記録されている時間に基いて，所定の時間が経過したか否かを判断する（Ｓ３０）。
このステップＳ３０判断は，例えば，上記所定の時間が予め１時間と定められている場合に，記録制御部１６０が揮発性メモリ１５０の記録内容を参照して，図３左「時間」の項目が３６００秒まで達したか否かを判断することで行われても良い。
このステップＳ３０の判断において，上記所定の時間が経過していると判断された場合は，記録制御部１６０は上記所定の時間（例；３６００秒）を不揮発性メモリ１７０に以前より記録されている総運転時間に加算することによって，アクチュエータＡの総運転時間を新たに算出して不揮発性メモリ１７０に記録する（Ｓ４０）。
このステップＳ４０の処理は，不揮発性メモリ１７０に記録されている総運転時間を上記所定の時間毎に更新する処理である。もちろん，不揮発性メモリ１７０に総運転時間が未だに記録されてない場合は，単純に３６００秒（又は１時間）と記録される。また，このステップＳ４０の処理と同時に，記録制御部１６０は揮発性メモリ１５０の記録内容を消去して，再びステップＳ２０の処理を行う。
他方，ステップＳ３０の判断で上記所定の時間が経過してないと判断された場合に，制御部１９０は角度検出器１２０によって検出された出力軸２１０の回転角度を取得する（Ｓ５０）。
更に，制御部１９０は，ステップＳ５０で検出された出力軸２１０の回転角度と設定入力器１１０に予め設定入力された出力軸２１０の目標回転角度との間に差が有るか否かを判断する（Ｓ６０）。即ち，出力軸２１０の回転角度が目標回転角度であるか否かを判断する。
ステップＳ６０で差があると判断された場合に，制御部１９０はモータ駆動回路１３０に指令を出してモータ２００を駆動させることによって，出力軸２１０を回転させて上記差をなくす動作を行う（Ｓ７０）。
更に，制御部１９０は，例えば，ハンチングの異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ８０）。
そして，ステップＳ８０で異常が発生したと判断された場合に，制御部１９０はアクチュエータＡの運転状態（例；ハンチング）に関する情報を，揮発性メモリ１５０へ送信し，時間の逐次記録処理（ステップＳ２０の処理）で記録される時間と共に揮発性メモリ１５０に記録する（Ｓ９０）。
即ち，図３に示すように，例えば９００秒の時点でハンチングが発生した場合に，「時間」の項目（図３左）の９００秒に対応させてハンチングの異常が発生したことが記録項目（図３右）に書き込まれることで，アクチュエータＡの運転状態（ハンチングの異常）の履歴が揮発性メモリ１５０に記録される。
次に，記録制御部１６０は，上記ステップＳ９０で揮発性メモリ１５０に記録した上記運転状態の履歴を不揮発性メモリ１７０に記録する（Ｓ１００）。
このステップＳ１００で不揮発性メモリ１７０に記録される時間としては，揮発性メモリ１５０に記録されている時間（例；９００秒）を不揮発性メモリ１７０に記録されている総運転時間に加算したものを記録する。
例えば，揮発性メモリ１５０に記録されているハンチング１が発生した時間である９００秒を，不揮発性メモリ１７０に所定の時間毎に更新記録されている総運転時間２４時間０分０秒に加算することで，図４に示すように，アクチュエータＡの電源が投入された後２４時間１５分００秒の時点で上記ハンチング１が発生したことを不揮発性メモリ１７０に記録することができる。
このように一連の処理が行われることでアクチュエータＡに電源が投入された後，何時の時点でハンチングの異常が発生したかを不揮発性メモリ１７０に記録することが可能となる。
また，上記切断から再投入されるまでの時間を，タイマ１４０に電池等の電源を具備させることによって積算し，不揮発性メモリ１７０に記録しても良い。
このようにすることで，ユーザは不揮発性メモリ１７０に記録されている内容を読み取ることで，アクチュエータＡの運転状態を更に詳しく知ることが可能となる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
上述の実施の形態では，アクチュエータＡの不揮発性メモリ１７０に記録される運転状態の履歴の時間としては，アクチュエータＡに電源が投入されてから何時の時点でハンチングが発生したかを示す積算時間で記録されている。
即ち，上記時間は，人間が通常の生活で用いる「時刻」の形式ではないので，その記録を分析する人にとっては何時ハンチングが発生したかを一見して，又は感覚的に把握することが難しい。
そこで，本実施例１では，上記時間を「時刻」に換算する運転履歴記録時刻算出プログラム（以下，単に「算出プログラム」と称する。）について説明する。
先ず，この算出プログラムは，パーソナルコンピュータやメンテナンス用携帯端末機等である外部機器３００に組み込まれているものと想定する。
アクチュエータＡの運転状態の履歴が，既に上記実施の形態で述べたように，不揮発性メモリ１７０に記録されている場合に，外部機器３００は通信回路１８０と記録制御部１６０とを介して，不揮発性メモリ１７０に記録されている運転状態の履歴や総運転時間，及び揮発性メモリ１５０に逐次記録されている時間を取得する。
外部機器３００は，それ自体が具備する時計機能を用いて上記取得が行われた時刻と，上記取得時点のアクチュエータＡの最新の総運転時間（即ち，不揮発性メモリ１７０に所定の時間毎に更新記録されている総運転時間と，揮発性メモリ１５０に逐次記録されている最新の時間とを加算したもの）を算出する。
そこで，外部機器３００は，上記最新の総運転時間と上記取得の時刻とに基いて，運転状態の履歴に記録されている時間まで時刻を遡ることで（即ち，逆算することで）該運転状態の履歴が記録された時刻を算出することが可能となる。
図５は，図４に示す不揮発性メモリ１７０に記憶されている時間を時刻に換算した一例図である。
【００１３】
（実施例２）
また，上述の実施の形態及び実施例１では，タイマ１４０はアクチュエータＡの電源投入時よりの時間を積算するものであったが，タイマ１４０自体が時計機能を具備し，直接的に運転状態の履歴の記録の際に該時計機能より読み出せる時刻を不揮発性メモリ１７０に記録しても良い。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は，バルブ駆動用アクチュエータにおける異常が検出されない通常の使用状況下において，当該アクチュエータの出力軸が急速に回動されることによってバルブが急開・急閉される緊急開閉作動状態を検出する緊急開閉作動状態検出手段と，
上記緊急開閉作動状態検出手段による検出結果に基いて，上記バルブの通常の使用状態下における急開・急閉運転状態の履歴を記録する運転履歴記録手段とを備えてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成されている。
このように構成されることで，従来は不可能であった異常状態ではないが、バルブの耐久性等に関わる急速なバルブの開閉状態の履歴を残すことが出来、バルブの耐久性を向上させることが可能となる。
【００１５】
また本発明において，前記運転履歴記録手段は時に関する情報を提供するタイマ手段を含んでなり，上記時に関する情報が時刻である場合には，前記運転履歴記録手段が上記時刻と前記運転状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として，他方，上記時に関する情報が積算された時間である場合には，前記運転履歴記録手段が上記時間と前記運転状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として記録しても良い。
本発明がこのように構成されることで，上記時に関する情報を時刻又は積算された時間として前記履歴に含めて記録することで，後から該記録を解析することでバルブ駆動用アクチュエータで起こった異常等の発生時期を具体的に知ることが可能となり，従来に比べて詳しくバルブ駆動用アクチュエータの運転状況を把握することが可能となる。
【００１６】
また，前記運転履歴記録手段は，揮発性の記録手段と不揮発性の記録手段とを含んでなり，
前記タイマ手段が当該バルブ駆動用アクチュエータの電源投入と共に時間の積算を開始する場合に，
前記運転履歴記録手段は，前記タイマ手段によって積算される時間を逐次読み取って上記揮発性の記録手段に記録し，該記録された時間に基いて，所定の時間が経過したか否かを判断して，上記所定の時間が経過したと判断された場合に，上記不揮発性の記録手段に上記所定の時間を加算することによって当該バルブ駆動用アクチュエータの総運転時間を算出することが望ましい。
このように構成することで，タイマ手段が時間を積算する機能しか持たない場合に，上述のようにバルブ駆動用アクチュエータの総運転時間を算出することで，該総運転時間に基いて運転中のバルブ駆動用アクチュエータが何時の時点で異常等を発生したかを把握することが可能となる。
また，前記運転履歴記録手段に記録された内容を外部機器に送信するための送信手段を具備することが望ましく，このように構成することで，バルブ駆動用アクチュエータに記録されている運転状態の履歴をパーソナルコンピュータ等の外部機器を用いて解析することが可能となって，様々な側面からバルブ駆動用アクチュエータの運転状況を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの一例を示した概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータが行う一連の処理を示したフローチャート。
【図３】揮発性メモリの記録内容の説明図。
【図４】不揮発性メモリの記録内容の説明図。
【図５】外部機器で変換されるデータの一例を示した図。
【符号の説明】
Ａ………バルブ駆動用アクチュエータ
１００………制御装置
１４０………タイマ
１５０………揮発性メモリ
１６０………記録制御部
１７０………不揮発性メモリ
２００………モータ

Claims

バルブ駆動用アクチュエータにおける異常が検出されない通常の使用状況下において，当該アクチュエータの出力軸が急速に回動されることによってバルブが急開・急閉される緊急開閉作動状態を検出する緊急開閉作動状態検出手段と，
上記緊急開閉作動状態検出手段による検出結果に基いて，上記バルブの通常の使用状態下における急開・急閉運転状態の履歴を記録する運転履歴記録手段とを備えてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。
前記運転履歴記録手段は，時に関する情報を提供するタイマ手段を含んでなる請求項１記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
前記タイマ手段によって提供される上記時に関する情報が時刻であって，
前記運転履歴記録手段が，上記時刻と前記緊急開閉作動状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として記録してなる請求項２記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
前記タイマ手段によって提供される上記時に関する情報が積算された時間であって，
前記運転履歴記録手段が，上記時間と前記緊急開閉作動状態検出手段によって検出される前記運転状態とを対応付けたものを前記履歴として記録してなる請求項２記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
前記運転履歴記録手段は，揮発性の記録手段と不揮発性の記録手段とを含んでなり，
前記タイマ手段が当該バルブ駆動用アクチュエータの電源投入と共に時間の積算を開始する場合に，
前記運転履歴記録手段は，前記タイマ手段によって積算される時間を逐次読み取って上記揮発性の記録手段に記録し，該記録された時間に基いて，所定の時間が経過したか否かを判断して，上記所定の時間が経過したと判断された場合に，上記不揮発性の記録手段に上記所定の時間を加算することによって当該バルブ駆動用アクチュエータの総運転時間を算出してなる請求項４記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
前記運転履歴記録手段に記録された内容を外部機器に送信するための送信手段を具備してなる請求項１から請求項５のいずれかに記載のバルブ駆動用アクチュエータ。