JP4201730B2 - バルブポジショナ及びこれを備えたバルブ駆動用アクチュエータ - Google Patents
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Description
上述のように4〜20mAのアナログ制御信号で上記バルブの開閉制御を実現するためには,上記バルブポジショナから出力される上記アナログ制御信号の信号幅の下限値を上記バルブの全閉位置に対応する4mAに略一致させるためのゼロ調整,及び,上記アナログ制御信号の信号幅の上限値を上記バルブの全開位置に対応する20mAに略一致させるためのスパン調整を手動で行う必要がある(これらの調整を一般にゼロ・スパン調整といい,従来周知の調整方法である)。即ち,上記アナログ制御信号の信号幅をゼロ・スパン調整する必要がある。
一方,特許文献1には,バタフライ弁のモータ制御装置が開示されている。この制御装置においては,上記バタフライ弁の開度を示すポテンショメータの出力信号に基づいて,上記バタフライ弁の開度表示が電気的に行われている。
また,上記特許文献1のモータ制御装置では,バタフライ弁の開度が電気的に表示されるものの,バタフライ弁の取り付け誤差,取り付け間違い等により,表示されるバタフライ弁の開度が正確かどうかを確認することはできない。また,ゼロ・スパン調整により制御信号が正常に調整されたかどうかを確認することもできない。
従って,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,専用端末を用いることなく,そして,煩雑な確認作業を行うことなく上述のゼロ・スパン調整後のアナログ制御信号の設定値或いは信号幅を容易に確認することができるバルブポジショナ及びこれを備えたバルブ駆動用アクチュエータを提供することにある。
このように構成されたバルブポジショナであれば,出力された検知結果から,上記制御信号が予め定められた許容設定範囲にあるかどうか,即ち,制御信号の一例であるアナログ制御信号の正常状態或いは異常状態を容易に判別することが可能となる。
これにより,上記制御信号や上記バルブ角度の異常状態の詳細内容を上記発光パターンに基づくLED等の発色により確認することが可能となる。
この場合,上記発光手段が,少なくとも二以上の発光ダイオードが一体形成された多色発光ダイオードであることが望ましい。
更に,本発明は,上記バルブポジショナを具備してなるバルブ駆動用アクチュエータとして捉えることもできる。これにより,バルブを駆動するバルブ駆動用アクチュエータに上記バルブポジショナが好適に用いられる。
更にまた,上記発光手段に出力される信号は,上記信号状態検知手段による検知結果の種類或いは内容の細目を表す発光パターンを形成する信号であるため,例えば,上記制御信号や上記バルブ角度の異常状態の詳細内容を上記発光パターンによる発色により確認することが可能となる。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るバルブポジショナ及び該バルブポジショナを内蔵するバルブ駆動用アクチュエータの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施形態に係るバルブポジショナにより実行される信号状態検知処理及び検知結果出力処理の手順の一例を説明するフローチャート,図3は本発明の実施形態に係るバルブポジショナの主制御部により実行される信号状態検知処理及び検知結果出力処理の手順の他の例を説明するフローチャートである。
図1に示すように,バルブ駆動用アクチュエータXは,信号幅が4〜20mAの電流信号のアナログ制御信号(制御信号に相当)に応じた角度だけ回動することにより図示しないバルブを駆動するモータ1と,該モータ1の駆動軸(出力軸)に取り付けられ,上記バルブの駆動角度を検出するポテンショメータ等の角度検出センサ2(角度検出手段の一例)と,少なくとも二以上の発光ダイオードが一体形成された多色発光ダイオードである第1のLED3a,第2のLED3b,第3のLED3c(いずれも発光手段の一例)と,上記アナログ制御信号の状態を上記各LEDに出力させる指示を行う状態確認スイッチ4(以下,確認SWと略す)と,上記バルブ駆動用アクチュエータXの運転状態をゼロ調整或いはスパン調整を行うことが可能な状態に切り換えるモード切換スイッチ5(以下,切換SWと略す)と,上記モータ1に上記アナログ制御信号を出力することにより上記バルブを上記アナログ制御信号に応じた動作角度に駆動制御するバルブポジショナ10と,を備えて構成されている。
本第1の実施の形態では,信号幅が4〜20mAの電流信号により上記モータ1を回転させて上記バルブの駆動角度を制御する実施形態例について説明するが,上記電流信号の信号幅4〜20mAは単なる一例に過ぎない。また,上記アナログ制御信号は電流信号に限られず,例えば,信号幅がDC1〜5Vの電圧信号であってもよい。即ち,信号幅DC1〜5Vの電圧信号により上記モータ1を回転させて上記バルブの駆動角度を制御する実施例であってもかまわない。また,上記信号幅4〜20mAのアナログ制御信号によって上記バルブの駆動範囲を全閉位置〜全開位置に制御する実施形態例について説明するが,上記全閉位置は上記バルブの駆動範囲の下限位置,上記全開位置は上記バルブの駆動範囲の上限位置の一例である。なお,上記信号幅が4〜20mAの電流信号により制御される上記バルブの駆動範囲は,前記の背景技術の欄で説明したゼロ・スパン調整により任意に手動変更することが可能である。
しかしながら,上記ゼロ・スパン調整は手動で行われるため,調整誤差や調整間違いが生じる場合があり得る。例えば4〜20mAの電流信号で駆動するモータ1を用いる場合は,バルブポジショナ10からモータ1に出力されるアナログ制御信号も4〜20mAの制御信号であることが望ましく,上記ゼロ・スパン調整により上記アナログ制御信号を4〜20mAに調整しなければならないが,上記ゼロ・スパン調整は手動で行われるため,どうしても調整誤差,調整間違いが生じる場合がある。この調整誤差が予め定めされた許容範囲内(例えば,基準値±0.2mA以内)であれば問題ないが,上記調整誤差が上記許容範囲を超越している場合は,上記バルブが適正に駆動制御されないことになる。そのため,上記ゼロ・スパン調整後の上記アナログ制御信号が上記モータ1の駆動範囲,即ち上記バルブの駆動範囲(開閉範囲)に対応するよう正常な値(信号幅)に調整されたかどうかを確認する必要がある。従来,上記アナログ制御信号の信号幅の確認は,前記専用端末等の特殊な装置を用いて行われていた。また,上記専用端末が無い場合は,上記モータ駆動回路101から出力されたアナログ制御信号を直接テスタ等を用いて測定するという煩雑な確認作業を行うことにより上記信号幅を確認していた。
これに対し,本実施の形態に係る上記バルブポジショナ10では,上記主制御部108によって,バルブの全開位置(バルブ駆動範囲の上限位置)及び/又は全閉位置(バルブ駆動範囲の下限位置)に対応する上記アナログ制御信号が正常であるか異常であるかを検知する後述の信号状態検知処理が実行され,該信号状態検知処理により検知された検知結果を上記多色表示回路103(信号状態検知結果出力手段の一例)により上記第1〜第3のLEDに出力させる後述の検知結果出力処理が実行されるため,上記専用端末等を用いることなく,また,上記煩雑な確認作業を行うことなく簡単に上記アナログ制御信号の信号幅を確認することができる。なお,上記信号状態検知処理及び上記検知結果出力処理は,上記主制御部108のCPUがROM等に格納されたプログラムに従って所定の演算を行うことにより実行される処理である。
まず,ステップS10において,上記バルブ駆動用アクチュエータXの運転中に,前記切換SW5(図1)がゼロ調整モード位置に操作されたかどうかが,前記切換SW回路105に入力された切換スイッチ信号が上記主制御部108に検出されることにより判断される。ここで,上記切換SW5がゼロ調整モード位置に操作されたと判断されると,続いて,上記バルブ駆動用アクチュエータXの運転状態(運転モード)が,ゼロ調整可能な状態(ゼロ調整モード)に切り換えられる(S20)。なお,上記ゼロ調整モードでは,上述した上記主制御部108により実行されるバルブの角度制御は中断される。このときモータ1にはアナログ制御信号は一切出力されないため,モータ1はフリーの状態となる。このゼロ調整モードでは,モータ1に出力するアナログ制御信号の信号幅の下限値(バルブ全閉位置に応じたアナログ制御信号値)の調整を行うことができ,さらに,上記ゼロ調整が正常に行われたかどうかの確認を行うことができる。このゼロ調整の確認は以下の手順により行われる。
上記ステップS40において,上記調整誤差ΔEが上記許容設定範囲内にあると判断され,即ち,アナログ制御信号が正常であると判断されると,続いて,ステップS50において,上記主制御部108は,上記多色表示回路103に対して,上記第3のLED3cを緑色に点滅(正常であることを示す)させる発光信号を出力させる正常出力処理(検知結果出力処理)が実行される。なお,このとき,上記第1のLED3aおよび第2のLED3bには発光信号が出力されず,消灯状態が維持される。
また,上記ステップS40において,上記調整誤差ΔEが上記許容設定範囲を逸脱しており,上記アナログ制御信号が異常であると判断されると,続いて,ステップS60において,上記多色表示回路103に対して,上記第3のLED3cを赤色に点滅(異常であることを示す)させる発光信号を出力させる異常出力処理(検知結果出力処理)が実行される。
このように,上記正常出力処理或いは異常出力処理が行われることにより,上記第3のLED3cはアナログ制御信号の正常状態を示す「緑色点滅」に発光し,或いは,アナログ制御信号の異常状態を示す「赤色点滅」に発光するため,ユーザは上記アナログ制御信号の正常状態或いは異常状態を容易に判別することが可能となる。そのため,例えば,間違ったゼロ調整が行われた場合でも,前記専用端末を用いなくとも,簡単に調整後のアナログ制御信号の調整値を確認することができる。
次に,図3のフローチャートを用いて本バルブポジショナ10の主制御部108により実行される上述の信号状態検知処理及び検知結果出力処理の手順の他の一例について説明する。図中のS10,S20,…は処理手順(ステップ)番号を示す。なお,上述の第1の実施の形態において図2のフローチャートを用いて説明した処理と同じ処理手順には同じステップ番号を付して,その詳細な説明を省略する。
切換SW5が操作されることにより,上記バルブ駆動用アクチュエータXの運転モードがゼロ調整モードに切り替えられると(S10,S20),バルブポジショナ10によるモータ1の制御が中断される(モータ1がフリー状態となる)。続いて,ステップS21において,バルブが全閉位置に移動されたかどうかが判断される。この判断は,例えば,バルブを駆動するモータ1の駆動軸に取り付けられた上記角度検出センサ2のセンサ出力値に基づいて判断される。具体的には,上記バルブの全閉位置に対応する上記角度検出センサ2の全閉位置信号値が予め上記設定値記憶部106に記憶されており,上記角度検出信号入力部102に入力されて,第1のA/D変換部112によりデジタル信号に変換された角度検出信号と,上記設定値記憶部106に予め記憶された上記全閉位置信号値との一致判断が上記主制御部108により行われることにより判断される。実際にゼロ調整を行なう場合は,調整者によりフリー状態となったモータ1が手動で全閉位置に動かされるため,このような動作が行われることにより,上記角度検出信号と上記全閉位置信号値とが一致すると判断される。
上記ステップS21において,バルブが全閉位置に移動されたと判断されると,次に,上記確認SW4からの入力信号が検出されたかどうかが判断される(S30)。ここで,入力信号が検出さた場合は,その後,ステップS40において,上記主制御部108によって,上述の信号状態検知処理が実行される。
また,上記ステップS40において,アナログ制御信号が異常であると判断されると,続いて,ステップS41において,調整誤差判断処理が実行される。この調整誤差判断処理は,前記下限基準値(4mA)とゼロ調整後のアナログ制御信号の下限値との調整誤差ΔEがどの程度であるかを判断する処理であって,例えば,上記調整誤差ΔEのうち,上記下限基準値未満に対する減方向誤差ΔEr及び上記下限値超越分に対する増方向誤差ΔEaが下記の表1の「異常状態」の項目に示す範囲内にあるかどうかを判断する処理である。なお,下記の表1は,ゼロ調整後のアナログ制御信号の状態に応じて定められた第1〜第3のLEDの発光パターンを示すものであり,この表1に関するデータは,上記設定値記憶部106にテーブルデータとして記憶されている。
なお,上述した第1の実施の形態及び第2の実施の形態では,ゼロ調整後の信号状態検知処理及び信号状態検知結果出力処理の手順を中心に説明したが,スパン調整後の信号状態検知処理及び信号状態検知結果出力処理も略同様の手順に従って行われるため,ここでは詳細な説明を省略する。
2…角度検出センサ
3a…第1のLED(発光手段の一例)
3b…第2のLED(発光手段の一例)
3c…第3のLED(発光手段の一例)
4…状態確認SW
5…モード切換SW
101…モータ駆動回路
102…角度検出信号入力部
103…多色表示回路(検知結果出力手段の一例)
104…確認SW回路
105…切換SW回路
106…設定値記憶部(設定値記憶手段の一例)
107…指示信号入力部
108…主制御部
112…第1のA/D変換部
117…第2のA/D変換部
Claims (6)
- バルブを駆動するバルブ駆動用アクチュエータに,バルブ駆動用モータに出力される電流あるいは電圧である制御信号を出力することにより,上記バルブを上記制御信号に応じた動作角度に駆動制御するバルブポジショナにおいて,
上記バルブの駆動範囲の上限位置及び/又は下限位置に対応する上記制御信号が予め定められた許容設定範囲にあるかどうかを検知する信号状態検知手段と,
上記信号状態検知手段により検知された検知結果を出力する信号状態検知結果出力手段と,
を具備してなることを特徴とするバルブポジショナ。 - 上記バルブの駆動範囲の上限位置及び/又は下限位置に対応する上記制御信号に関する上記許容設定範囲を記憶する許容設定範囲記憶手段を更に備え,
上記信号状態検知手段が,上記バルブの駆動範囲の上限位置及び/又は下限位置に対応する上記制御信号と,上記許容設定範囲記憶手段に記憶された上記許容設定範囲とを比較することにより,上記制御信号が予め定められた許容設定範囲にあるかどうかを検知するものである請求項1に記載のバルブポジショナ。 - 上記信号状態検知結果出力手段が,上記信号状態検知手段による検知結果に応じて予め定められた規則に基づく信号を一又は複数の発光手段に出力するものである請求項1〜2のいずれかに記載のバルブポジショナ。
- 上記発光手段に出力される信号は,上記信号状態検知手段による検知結果の種類或いは内容の細目を表す発光パターンを形成する信号である請求項3に記載のバルブポジショナ。
- 上記発光手段が,少なくとも二以上の発光ダイオードが一体形成された多色発光ダイオードである請求項3又は4に記載のバルブポジショナ。
- 上記請求項1〜5のいずれかに記載のバルブポジショナを具備してなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。
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