JP4680782B2 - 電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの動作確認システム - Google Patents

Description

この発明は、流量制御用のバルブや風量制御用のダンパなどを駆動する電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの動作確認システムに関するものである。

従来より、この種の電動アクチュエータとして、流量制御用のバルブや風量制御用のダンパなどを駆動するスプリングリターン型の電動アクチュエータが用いられている。このスプリングリターン型の電動アクチュエータでは、モータの回転力を電磁クラッチおよび減速機構を介して駆動軸へ伝達することにより、トルクを増加させて、バルブやダンパなどの比例弁の開閉動作を行う。駆動軸にはリターンスプリングが設けられており、停電などにより電動アクチュエータへの主電源が遮断された場合、リターンスプリングの復帰力によって強制的に比例弁を全閉又は全開とする。

図４に従来の比例弁用の電動アクチュエータの一例を示す（例えば、特許文献１参照）。同図において、１は駆動軸、２は駆動軸１に付設されたリターンスプリング、３はギヤ機構、４は電磁クラッチ、５はモータ、６’は制御部である。

この電動アクチュエータ１００’において、制御部６’は主電源（例えば、ＡＣ２４Ｖ）の供給を受けて動作し、モータ５に正転指令や逆転指令を送る。また、電磁クラッチ４へは電源が常時供給され、クラッチ接となり、モータ５の出力軸をギヤ機構３を介して駆動軸１に常時回転結合する。

これにより、モータ５の回転力が電磁クラッチ４およびギヤ機構３を介して駆動軸１に伝達され、比例弁（図示せず）の開閉動作が行われる。なお、正転指令や逆転指令を受けた後、モータ５が停止すると、モータ５の保持トルクにより、駆動軸１は現在の動作角度位置を維持する。

停電などにより、電動アクチュエータ１００’への主電源の供給が遮断されると、電磁クラッチ４への電源も断たれる。このため、電磁クラッチ４が断となり、モータ５のトルクが駆動軸１へ伝達されなくなり、リターンスプリング２の復帰力によって駆動軸１が閉方向あるいは開方向に動作し、強制的に比例弁が全閉あるいは全開とされる。この機能をスプリングリターン機能と呼んでいる。

この電動アクチュエータ１００’は、現場に設置した後、または通常動作をしばらく行った後、スプリングリターン機能が正常に働くか否かを確認する必要がある。従来、このスプリングリターン機能の動作確認は、電動アクチュエータ１００’への主電源を落としたり、電動アクチュエータ１００’に付設されている確認ボタン（図示せず）を押したりすることによって行っている。

特開２００２−１７４２６９号公報

しかしながら、通常、現場に設置される電動アクチュエータには、他の機器も含めて共通に電源が供給されている。このため、スプリングリターン機能の動作確認のために電動アクチュエータへの主電源を落とすと、電源が共通とされた他の機器すべての電源が落ちてしまうことになり、他の機器に影響を与えてしまう。また、確認ボタンを押す場合、アクセスしにくい電動アクチュエータの本体部まで行かないと操作することができない。また、何れの場合も、設置現場まで行かないと、スプリングリターン機能の動作確認ができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電源が共通とされた他の機器に影響を及ぼすことなく、また設置現場に行くことなく、スプリングリターン機能の動作確認を行うことができる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの動作確認システムを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、主電源の供給を受けて動作する制御部と、この制御部からの指令を受けて駆動されるモータと、このモータの出力軸に電磁クラッチおよび減速機構を介して接続された駆動軸と、電磁クラッチが断とされた場合に駆動軸を所定のリターン動作角度位置に戻すリターンスプリングとを備えた電動アクチュエータにおいて、制御部に、遠隔地から送られてくる主電源が遮断された場合に駆動軸がリターンスプリングによって所定のリターン動作角度位置に戻されるスプリングリターン機能が正常に働くか否かを確認するスプリングリターン動作確認指令を受けて電磁クラッチを断とする手段と、電磁クラッチの断後、リターンスプリングにより駆動軸が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を遠隔地に通知する手段とを設けたものである。

本発明において、電動アクチュエータの制御部は、主電源の供給を受けて動作し、遠隔地からスプリングリターン動作確認指令が送られてくると、電磁クラッチを断とする。電磁クラッチが断とされると、正常であれば、リターンスプリングの復帰力によって、駆動軸が所定のリターン動作角度位置（例えば、「全閉位置」あるいは「全開位置」）に戻される。制御部は、電磁クラッチを断とした後、リターンスプリングにより駆動軸が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かの確認結果（スプリングリターン機能の動作確認結果）を遠隔地に通知する。なお、本発明において、駆動軸が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かは、リミットスイッチやポテンショメータなどで検出することが可能である。

本発明は、電動アクチュエータ単体ではなく、電動アクチュエータと、この電動アクチュエータと通信を行う遠隔監視装置とを設けた電動アクチュエータの動作確認システムとしても提供することができる。この場合、遠隔監視装置からスプリングリターン動作確認指令を電動アクチュエータに送り、電動アクチュエータでのスプリングリターン機能の動作確認結果を遠隔監視装置へ通知する。

また、本発明は、電動アクチュエータ単体ではなく、複数の電動アクチュエータと、これら電動アクチュエータと通信を行う遠隔監視装置とを設けた電動アクチュエータの動作確認システムとしても提供することができる。このシステムでは、遠隔監視装置より個別に電動アクチュエータを指定してスプリングリターン動作確認指令を送るようにしてもよく、複数の電動アクチュエータに対して一括してスプリングリターン動作確認指令を送るようにしてもよい。

一括してスプリングリターン動作確認指令を送る場合、各電動アクチュエータの制御部には、遠隔監視装置から一括して送られてくるスプリングリターン動作確認指令を受けて電磁クラッチを断とする手段と、電磁クラッチの断後、リターンスプリングにより駆動軸が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を自己のアドレスと共に遠隔監視装置に通知する手段とを設けるようにする。

本発明によれば、主電源の供給を受けて動作する制御部に、遠隔地から送られてくるスプリングリターン動作確認指令を受けて電磁クラッチを断とする手段や独自のタイミングで電磁クラッチを断とする手段を設け、電磁クラッチの断後、リターンスプリングにより駆動軸が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を遠隔地に通知するようにしたので、電動アクチュエータへの主電源を落とすことなく、すなわち電源が共通とされた他の機器に影響を及ぼすことなく、また設置現場に行くことなく、遠隔地においてスプリングリターン機能の動作確認を行うことができるようになる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る電動アクチュエータの一実施の形態を用いた電動アクチュエータの動作確認システムの概略を示す図である。同図において、図４と同一符号は図４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態において、電動アクチュエータ１００の制御部６は、図４に示した従来の電動アクチュエータ１００’の制御部６’とはその機能が一部異なっており、ネットワーク２００を介して接続される遠隔監視装置３００との通信機能を備えている。

また、本実施の形態の電動アクチュエータ１００には、スプリングリターン機能により比例弁（図示せず）が全閉又は全開とされたか否か、すなわち駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを検出する動作確認手段７が設けられている。なお、この例では、動作確認手段７としてリミットスイッチを用いているが、ポテンショメータなどを用いてもよい。

図２に電動アクチュエータ１００における制御部６のハード構成の概略を示す。同図において、６−１はＣＰＵ、６−２はＲＡＭ、６−３はＲＯＭ、６−４はＡＣ／ＤＣ変換器、６−５〜６−８はインターフェイスである。ＡＣ／ＤＣ変換器６−４は、電磁クラッチ４やモータ５への主電源（ＡＣ２４Ｖ）を分岐入力とし、この主電源を直流電圧に変換して、ＣＰＵ６−１，ＲＡＭ６−２，ＲＯＭ６−３，インタフェース６−５〜６−８に供給する。ＣＰＵ６−１は、ＲＡＭ６−２にアクセスしながら、ＲＯＭ６−３に格納されたプログラムに従って動作し、モータ５へ正転指令や逆転指令を送り、電磁クラッチ４にＯＮ指令やＯＦＦ指令を送る。ＲＯＭ６−３には、本実施の形態特有のプログラムとして、スプリングリターン動作確認プログラムが格納されている。

〔通常モード〕
制御部６のＣＰＵ６−１は、遠隔監視装置３００からの後述するスプリングリターン動作確認指令を受けていない通常モードでは、電磁クラッチ４にＯＮ指令を送り、電磁クラッチ４をクラッチ接の状態とする。また、モータ５に正転指令や逆転指令を送る。これにより、モータ５の出力軸がギヤ機構３を介して駆動軸１に常時回転結合され、モータ５の回転力が電磁クラッチ４およびギヤ機構３を介して駆動軸１に伝達され、比例弁の開閉動作が行われる。なお、正転指令や逆転指令を受けた後、モータ５が停止すると、モータ５の保持トルクにより、駆動軸１は現在の動作角度位置を維持する。

〔スプリングリターン機能の動作確認〕
管理者は、電動アクチュエータ１００のスプリングリターン機能の動作を確認したい場合、遠隔監視装置３００よりネットワーク２００を介して電動アクチュエータ１００へスプリングリターン動作確認指令を送る。このスプリングリターン動作確認指令を受けて、制御部６のＣＰＵ６−１は、電磁クラッチ４へＯＦＦ指令を送る。これにより、電磁クラッチ４への電源が遮断され、電磁クラッチ４が断となり、モータ５のトルクが駆動軸１へ伝達されなくなる。

この場合、スプリングリターン機能が正常に働けば、リターンスプリング２の復帰力によって駆動軸１が閉方向あるいは開方向に動作し、強制的に比例弁が全閉あるいは全開とされ、駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻される。すると、この駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻された状態を動作確認手段７が確認し、その確認結果をインタフェース６−７を介してＣＰＵ６−１へ送る。ＣＰＵ６−１は、動作確認手段７からの確認結果を受けて、その確認結果（スプリングリターン機能が正常に働いたことを示す確認結果）をインタフェース６−８を介し、ネットワーク２００を経由して、遠隔監視装置３００へ通知する。

これに対し、電磁クラッチ４へＯＦＦ指令を送ったにも拘わらず、駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻されたことを動作確認手段７が確認しなかった場合、すなわち駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻されなかったことを動作確認手段７が確認した場合、ＣＰＵ６−１は、その確認結果（スプリングリターン機能が正常に働かなかったことを示す確認結果）をインタフェース６−８を介し、ネットワーク２００を経由して、遠隔監視装置３００へ通知する。

〔通常モードへの復帰指令〕
遠隔監視装置３００は、電動アクチュエータ１００からのスプリングリターン機能が正常に働いたか否かの確認結果の通知を受けて、その確認結果をディスプレイに表示したり、記録したりする。そして、その確認結果の受信後、ネットワーク２００を介して電動アクチュエータ１００へ通常モードへの復帰指令を送る。この通常モードへの復帰指令を受けて、制御部６のＣＰＵ６−１は、電磁クラッチ４へＯＮ指令を送る。これにより、電磁クラッチ４への電源の供給が再開され、電磁クラッチ４が接となり、モータ５のトルクが駆動軸１へ伝達されるようになる。

このようにして、本実施の形態では、電動アクチュエータ１００への主電源を落とすことなく、遠隔地においてスプリングリターン機能の動作確認を行うことができる。したがって、電源が共通とされた他の機器に影響を及ぼすことがなく、また設置現場に行く必要もなくなる。これにより、確認作業効率が上がる。

なお、上述した実施の形態では、スプリングリターン機能の動作確認を行う電動アクチュエータ１００を１台としたが、複数の電動アクチュエータ１００に対しても同様にしてスプリングリターン機能の動作確認を行うことが可能である。この場合、図３に示すように、複数の電動アクチュエータ１００をネットワーク２００を介して遠隔監視装置３００に接続する。遠隔監視装置３００からは、個別に電動アクチュエータ１００を指定してスプリングリターン動作確認指令を送るようにしてもよく、複数の電動アクチュエータ１００に対して一括してスプリングリターン動作確認指令を送るようにしてもよい。

スプリングリターン動作確認指令を個別に送るようにすれば、他に影響を与えない確認を行うことが可能であり、スプリングリターン動作確認指令を一括して送るようにすれば、一度に効率のよい確認を行うことが可能となる。スプリングリターン動作確認指令を一括して送る場合には、各電動アクチュエータ１００の制御部６に、遠隔監視装置３００から一括して送られてくるスプリングリターン動作確認指令を受けて電磁クラッチ４を断とする機能と、電磁クラッチ４の断後、リターンスプリング２により駆動軸１が所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を自己に割り振られた通信タイミングで自己のアドレスと共に遠隔監視装置３００に通知する機能を設けるようにする。

また、電動アクチュエータ１００同士が通信で連携して、室内や環境に影響を与えないように分散して、自動動作確認をするようにしてもよい。
また、電動アクチュエータ１００とネットワーク２００との間の通信は、有線に限られるものではなく、無線であってもよい。

本発明に係る電動アクチュエータの一実施の形態を用いた電動アクチュエータの動作確認システムの概略を示す図である。 この動作確認システムにおける電動アクチュエータの制御部のハード構成の概略を示す図である。 複数の電動アクチュエータのスプリングリターン機能の動作確認を行う場合のシステム構成図である。 従来の比例弁用の電動アクチュエータの一例を示す図である。

符号の説明

１…駆動軸、２…リターンスプリング、３…ギヤ機構、４…電磁クラッチ、５…モータ、６…制御部、６−１…ＣＰＵ、６−２…ＲＡＭ、６−３…ＲＯＭ、６−４…ＡＣ／ＤＣ変換器、６−５〜６−８…インターフェイス、７…動作確認手段、１００…電動アクチュエータ、２００…ネットワーク、３００…遠隔監視装置。

Claims (3)

1. 主電源の供給を受けて動作する制御部と、この制御部からの指令を受けて駆動されるモータと、このモータの出力軸に電磁クラッチおよび減速機構を介して接続された駆動軸と、前記電磁クラッチが断とされた場合に前記駆動軸を所定のリターン動作角度位置に戻すリターンスプリングとを備えた電動アクチュエータにおいて、
   前記制御部は、
   遠隔地から送られてくる前記主電源が遮断された場合に前記駆動軸が前記リターンスプリングによって前記所定のリターン動作角度位置に戻されるスプリングリターン機能が正常に働くか否かを確認するスプリングリターン動作確認指令を受けて前記電磁クラッチを断とする手段と、
   前記電磁クラッチの断後、前記リターンスプリングにより前記駆動軸が前記所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を遠隔地に通知する手段と
   を備えたことを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 主電源の供給を受けて動作する制御部と、この制御部からの指令を受けて駆動されるモータと、このモータの出力軸に電磁クラッチおよび減速機構を介して接続された駆動軸と、前記電磁クラッチが断とされた場合に前記駆動軸を所定のリターン動作角度位置に戻すリターンスプリングとを備えた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータと通信を行う遠隔監視装置とを備え、
   前記電動アクチュエータの制御部は、
   前記遠隔監視装置から送られてくる前記主電源が遮断された場合に前記駆動軸が前記リターンスプリングによって前記所定のリターン動作角度位置に戻されるスプリングリターン機能が正常に働くか否かを確認するスプリングリターン動作確認指令を受けて前記電磁クラッチを断とする手段と、
   前記電磁クラッチの断後、前記リターンスプリングにより前記駆動軸が前記所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を前記遠隔監視装置に通知する手段と
   を備えたことを特徴とする電動アクチュエータの動作確認システム。
3. 主電源の供給を受けて動作する制御部と、この制御部からの指令を受けて駆動されるモータと、このモータの出力軸に電磁クラッチおよび減速機構を介して接続された駆動軸と、前記電磁クラッチが断とされた場合に前記駆動軸を所定のリターン動作角度位置に戻すリターンスプリングとを備えた複数の電動アクチュエータと、これら電動アクチュエータと通信を行う遠隔監視装置とを備え、
   前記遠隔監視装置は、
   前記複数の電動アクチュエータに対して一括して前記主電源が遮断された場合に前記駆動軸が前記リターンスプリングによって前記所定のリターン動作角度位置に戻されるスプリングリターン機能が正常に働くか否かを確認するスプリングリターン動作確認指令を送る手段を備え、
   前記各電動アクチュエータの制御部は、
   前記遠隔監視装置から一括して送られてくるスプリングリターン動作確認指令を受けて前記電磁クラッチを断とする手段と、
   前記電磁クラッチの断後、前記リターンスプリングにより前記駆動軸が前記所定のリターン動作角度位置に戻されたか否かを確認し、その確認結果を自己のアドレスと共に前記遠隔監視装置に通知する手段と
   を備えたことを特徴とする電動アクチュエータの動作確認システム。

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