JP4974225B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

この発明は、回転弁や直動弁など流体の流量を規制する流量規制機構を駆動するアクチュエータに関するものである。

従来より、この種のアクチュエータは、流量制御用のバルブや風量制御用のダンパなどの流量規制機構に組み付けられて用いられている。このアクチュエータでは、モータの回転力を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流量規制機構の開度制御を行う。なお、アクチュエータには、駆動軸にリターンスプリングを設けたタイプ（スプリングリターン型アクチュエータ）と、リターンスプリングの無いタイプ（ノンスプリングリターン型アクチュエータ）がある。スプリングリターン型アクチュエータでは、停電などによりアクチュエータへの電源が遮断された場合、モータと減速機構との間に設けられた電磁クラッチが切れ、リターンスプリングの復帰力によって強制的に駆動軸が回転され、流量規制機構が全閉又は全開とされる。

図８に従来のスプリングリターン型アクチュエータを備えた電動弁の一例を示す（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は減速機構、４は電磁クラッチ、５はモータ、６’は制御部、７は駆動軸１の動作位置に応じて流体の流量を規制する弁体（流量規制機構）、８は駆動軸１の動作位置を弁体７の現在の開度θｐｖとして検出する開度センサである。

この電動弁１００’において、制御部６’は電源（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へは制御部６’への電源が分岐して常時供給され、クラッチ接となり、モータ５の出力軸を減速機構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および減速機構３を介して駆動軸１に伝達され、弁体７の開度制御が行われる。この場合、制御部６’は、弁体７の現在の開度θpvを指示される開度指令値（設定開度）θspに一致させるように、モータ５に正転指令や逆転指令を送る。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は現在の動作位置を維持する。

停電などにより、電動弁１００’への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、弁体７が強制的に全閉（θ0 ）あるいは全開（θ100 ）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。

この電動弁１００’では、設定開度を指示した後に、一定時間経過しても実開度θpvが開度指令値θspに到達しないという現象が生じることがある。以下、この現象を「開度不一致」と呼ぶ。この開度不一致の原因としては、「異物噛み込み」、「弁固着」、「モータ駆動不良」などが考えられる。

例えば、「異物噛み込み」が生じた場合、途中まで動くが、閉方向か開方向のどちらかにおいて、実開度θpvが開度指令値θspに到達しない状態となる。このような現象を「故障Ａ（第１の故障）」と呼ぶことにする。また、弁固着が生じたような場合、動作不能となり、閉方向と開方向の両方において、実開度θpvが開度指令値θspに到達しない状態となる。このような現象を「故障Ｂ（第２の故障）」と呼ぶことにする。故障Ａや故障Ｂはモータ駆動不良によって生じることもある。

このような「開度不一致」に対し、例えば、特許文献２では、弁体が全閉位置または全開位置とならない場合を異常と検知するようにしている。また、特許文献３では、電動弁内の異物噛み込みを過トルク検出スイッチで検知するようにしている。また、特許文献４では、「開度不一致」に類似する異常動作検出後に、開度調整動作を緊急停止を行うようにしている。

特開２００２−１７４２６９号公報 特開２００３−３０７２８０号公報 特開平５−１０６７５４号公報 特開平０９−１５９０４７号公報

しかしながら、特許文献４では、異常動作が検出されると、開度調整動作が緊急停止されてしまう。すなわち、上述した故障Ａ（第１の故障）のように、運用に耐え得る動作範囲が残されている状態である場合でも、即座に開度調整動作が停止されてしまい、開度制御を続けることができない。

また、特許文献２や特許文献３では、何れも正常でない状態を一律に異常と判断するのみで、上述した故障Ａ（第１の故障）や故障Ｂ（第２の故障）の区別がなされず、現場に出向かないと故障種別の特定ができない。また、異常が生じてから本格的な対応処置までの応急処置としては、全ての異常に対して一律の応急処置しかとれない。

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、故障と診断されても、残されている運用可能な動作範囲を利用して、開度制御を続けることができるアクチュエータを提供することにある。
また、正常でない状態を一律に異常と診断するのではなく、故障の種別を区別して診断することができ、残されている運用可能な動作範囲を利用して、開度制御を続けることができるアクチュエータ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、流体の流量を規制する流量規制機構と、この流量規制機構の実開度を検出する実開度検出手段と、この実開度検出手段が検出する実開度を開度指令値に一致させるように流量規制機構の開度を制御する制御部とを備えたアクチュエータにおいて、制御部に、開度指令値への流量規制機構の開度制御の開始から終了までの所要の動作時間以上の所定時間経過後、流量規制機構の現在の実開度を故障診断動作開度としてチェックし、この故障診断動作開度が開度指令値の許容範囲内に到達していれば正常と診断し、開度指令値の許容範囲内に到達しておらず、開度制御の開始時の開度と故障診断動作開度との開度差が所定の開度幅を超えていた場合には、故障診断動作開度より先には動かない状態あるいは動作速度が遅くなり開度指令値に到達する前に前記所定時間が経過した状態として定義される第１の故障と診断し、所定の開度幅を超えていなかった場合には、現時点より閉方向にも開方向にも動作しない状態として定義される第２の故障と診断する故障診断手段と、故障診断手段が第１の故障と診断した場合にその時の故障診断動作開度を開度指令値の方向への限界値として流量規制機構の開度制御範囲を変更する開度制御範囲変更手段とを設けたものである。

この発明によれば、例えば、設定開度θspが変更されると、制御部は、変更指示された開度指令値θspnew への流量規制機構の開度制御を開始し、開度制御の開始から終了までの所要の動作時間（変更前の流量規制機構の開度θSTを開度指令値θspnew に合わせ込むまでに必要とされる動作時間）以上の所定時間ＴＸ経過後、流量規制機構の現在の実開度θpvを故障診断動作開度θＸとしてチェックする。ここで、故障診断動作開度θＸが開度指令値θspの許容範囲内に到達していれば、正常と診断する。開度指令値θspの許容範囲内に到達しておらず、開度制御の開始時の開度θSTと故障診断動作開度θＸとの開度差Δθ（Δθ＝｜θＸ−θST｜）が所定の開度幅θｗを超えていた場合には、故障診断動作開度より先には動かない状態あるいは動作速度が遅くなり開度指令値に到達する前に所定時間ＴＸが経過した状態として定義される第１の故障（故障Ａ）と診断し、所定の開度幅θｗを超えていなかった場合には、現時点より閉方向にも開方向にも動作しない状態として定義される第２の故障（故障Ｂ）と診断する。第１の故障（故障Ａ）と診断した場合、制御部は、その時の故障診断動作開度θＸを開度指令値θspnew の方向への限界値として流量規制機構の開度制御範囲を変更する。これにより、第１の故障である場合、すなわち運用に耐え得る動作範囲が残されている故障Ａである場合、その残されている運用可能な動作範囲を利用して、開度制御を続けることが可能となる。

なお、本発明では、通常の開度制御において、流量規制機構の設定開度が変更される毎に、故障診断結果を得るようにしてもよいし、外部より故障診断指令を与え、その時の開度指令値を１００％としたり、０％とするなどして、上述した診断結果を得るようにしてもよい。

本発明によれば、開度指令値への流量規制機構の開度制御の開始から終了までの所要の動作時間以上の所定時間（ＴＸ）経過後、流量規制機構の現在の実開度を故障診断動作開度としてチェックし、この故障診断動作開度が開度指令値の許容範囲内に到達していれば正常と診断し、開度指令値の許容範囲内に到達しておらず、開度制御の開始時の開度と故障診断動作開度との開度差（Δθ）が所定の開度幅（θｗ）を超えていた場合には、故障診断動作開度より先には動かない状態あるいは動作速度が遅くなり開度指令値に到達する前に所定時間（ＴＸ）が経過した状態として定義される第１の故障（故障Ａ）と診断し、所定の開度幅（θｗ）を超えていなかった場合には、現時点より閉方向にも開方向にも動作しない状態として定義される第２の故障（故障Ｂ）と診断し、第１の故障と診断した場合にその時の故障診断動作開度を開度指令値の方向への限界値として流量規制機構の開度制御範囲を変更するようにしたので、正常でない状態を一律に異常と診断するのではなく、故障Ａまたは故障Ｂというように故障の種別を区別して診断することができ、故障Ａである場合、残されている運用可能な動作範囲を利用して、開度制御を続ける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は本発明に係るアクチュエータの一実施の形態を含む電動弁故障診断システムの概略を示す図である。同図において、図８と同一符号は図８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、アクチュエータを備えた電動弁１００の制御部６は、図８に示した従来の電動弁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、この実施の形態において、電動弁１００の流量規制機構である弁体７の通常の開度制御範囲は全閉（θ0 ）〜全開（θ100 ）までの開度範囲とされ、フェールセーフ方向を全閉方向とし、全閉位置θ0 がフェールセーフ位置θFSとされている。また、全閉位置θ0 がリターン動作終点位置θSRとして定められている。

なお、全閉位置θ0 よりも下位の位置にリターン動作終点位置θSRを定めたり、全開位置θ100 がフェールセーフ位置θFSとされたり、全開位置θ100 をリターン動作終点位置θSRとしたり、また、全開位置θ100 よりも上位の位置にリターン動作終点位置θSRを定めたりすることもある。

本実施の形態では、フェールセーフ位置θFS（リターン動作終点位置θSR）に弁体７の到達したことを検知するリミットスイッチＬＳ１を設け、このリミットスイッチＬＳ１の検知信号を制御部６へ送るようにしている。なお、全開位置θ100 をリターン動作終点位置θSRとしたり、フェールセーフ位置θFSとする場合には、全閉位置θ100 に弁体７が到達したことを検知するリミットスイッチ（図示せず）を設ける。

図２に電動弁１００における制御部６のハードウェア構成の概略を示す。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、６−９はＥＥＰＲＯＭなどの再書き込みが可能な不揮発性のメモリである。ＡＣ／ＤＣ変換器６−４は、電磁クラッチ４やモータ５への電源（ＡＣ２４Ｖ）を分岐入力とし、この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、不揮発性のメモリ６−９に供給する。

ＣＰＵ６−１は、ＲＡＭ６−２や不揮発性のメモリ６−９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、故障診断プログラムが格納されている。

〔実施の形態１〕
以下、故障診断プログラムに従う故障診断処理動作の第１例（実施の形態１）について、図３および図４に分割して示したフローチャートを参照して説明する。なお、この故障診断処理動作に入る前の状態として、ＣＰＵ６−１は、電磁クラッチ４をクラッチ接の状態として、弁体７の開度θpvを設定開度（前回の開度指令値）θspに一致させているものとする。

ＣＰＵ６−１は、設定開度θspが所定幅以上変更されると（図３に示すステップ１０１のＹＥＳ）、弁体７の現在の開度θpvを変更前の開度θSTとし（ステップ１０２）、また変更指示された開度指令値θspをθspnew とし（ステップ１０３）、変更前の開度θSTと変更指示された開度指令値θspnew との関係から開度指令値θspnew への弁体７の開度制御の開始から終了までの所要の動作時間ＴＳ以上の所定時間ＴＸを定める（ステップ１０４）。この例では、所要の動作時間ＴＳに一定時間αをプラスした時間を所定時間ＴＸとする。

次に、ＣＰＵ６−１は、弁体７の現在の開度θpvを開度指令値θspnew へ一致させるように、モータ５に正転指令や逆転指令を送る（ステップ１０５）。これにより、モータ５の回転力が電磁クラッチ４および減速機構３を介して駆動軸１に伝達され、弁体７の開度指令値θspnew への開度制御が開始される。

また、ＣＰＵ６−１は、この弁体７の開度指令値θspnew への開度制御の開始と同時に、タイマの計時を開始する（ステップ１０６）。そして、このタイマのタイマ時間ＴＭがステップ１０４で定めた所定時間ＴＸを超えた時点で（ステップ１０７のＹＥＳ）、すなわち弁体７の開度指令値θspnew への開度制御の開始から所定時間ＴＸ経過後、その時の弁体７の開度θpvを故障診断動作開度θＸとして読み取る（ステップ１０８）。

そして、この読み取った故障診断動作開度θＸと開度指令値θspnew との差の絶対値が開度指令値θspnew を中心とした開方向及び閉方向の許容範囲β以下であるか比較し（ステップ１０９）、この条件を満たしていれば（ステップ１０９のＹＥＳ、図５に示す矢印（１）参照）、「正常」と診断し（ステップ１１０）、故障診断処理を終了する。

一方、ステップ１０９の条件を満たしていなければ（ステップ１０９のＮＯ）、開度指令値θspnew が変更前の開度θSTより大きいか比較し（ステップ１１１）、この条件を満たす場合（ステップ１１１のＹＥＳ）、ステップ１１２に進み、θspnew −θＸが許容範囲βを超えているか比較する。

ステップ１１２の条件を満たさない場合（ステップ１１２のＮＯ）は、故障診断動作開度θＸが開度指令値θspnew を中心とした開方向の許容範囲βを超えてオーバーシュートした場合であるので（図５に示す矢印（４）参照）、「正常」とは区別して「オーバーシュート」と診断し（ステップ１１３）、故障診断処理を終了する。ただし、この「オーバーシュート」は制御パラメータ等が不適切で生じたものであって、制御パラメータを適切に調節することで容易に「正常」に復帰させることが可能であり、また、開度指令値θspnew には到達したのであるから、故障扱いにする必要はない。

一方、ステップ１１２の条件を満たす場合は、ＣＰＵ６−１は「開度不一致」と判断し、後述のステップ１１６に進む。

遡って、ステップ１１１の条件を満たさない場合（ステップ１１１のＮＯ）は、ステップ１１４に進み、θＸ−θspnew が許容範囲βを超えているか比較する。

ステップ１１４の条件を満たさない場合（ステップ１１４のＮＯ）は、故障診断動作開度θＸが開度指令値θspnew を中心とした閉方向の許容範囲βを超えてオーバーシュートした場合であるので、「正常」とは区別して「オーバーシュート」と診断し（ステップ１１５）、故障診断処理を終了する。ただし、この「オーバーシュート」は制御パラメータ等が不適切で生じたものであって、制御パラメータを適切に調節することで容易に「正常」に復帰させることが可能であり、また、開度指令値θspnewには到達したのであるから、故障扱いにする必要はない。

一方、ステップ１１４の条件を満たす場合は、ＣＰＵ６−１は「開度不一致」と判断し、後述のステップ１１６に進む。

なお、「開度不一致」の原因としては、「異物噛み込み」、「弁固着」、「モータ駆動不良」などが考えられ、その故障の種別として「故障Ａ（第１の故障）」と「故障Ｂ（第２の故障）」が挙げられる。故障Ａでは、弁体７は途中まで動くが、実開度θpvが開度指令値θspnew に到達しない。故障Ｂでは弁体７が殆ど動かない。

そこで、本実施の形態では、故障Ａと故障Ｂとを区別するための所定の開度幅θｗを定め、この開度幅θｗと開度制御の開始時の開度θSTと故障診断動作開度θＸとの開度差Δθ（Δθ＝｜θＸ−θST｜）とを比較する（ステップ１１６）ことにより、「開度不一致」の状態が故障Ａであるのか、故障Ｂであるのかを判断するようにする。

この場合、ＣＰＵ６−１は、開度差Δθが所定の開度幅θｗを超えていれば（ステップ１１６のＹＥＳ、図５に示す矢印（２）参照）、「故障Ａ」と診断し、その診断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（ステップ１１７）。

これに対し、開度差Δθが所定の開度幅θｗを超えていなければ（ステップ１１６のＮＯ、図５に示す矢印（３）参照）、ＣＰＵ６−１は、「故障Ｂ」と診断し、その診断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（ステップ１１８）。

これにより、遠隔監視装置３００側では、電動弁１００の「開度不一致」の状態を故障Ａと故障Ｂに区別して知ることができ、その状況に応じた対処をすることが可能となる。

〔故障Ａと診断した場合〕
ＣＰＵ６−１は、故障Ａと診断すると（ステップ１１６のＹＥＳ）、その診断結果を遠隔監視装置３００へ通知するとともに（ステップ１１７）、その時の故障診断動作開度θＸを開度指令値θspnew の方向への限界値として弁体７の開度制御範囲を変更する（図４に示すステップ１１９）。

例えば、開度指令値θspnew が開方向への指令値であった場合、ＣＰＵ６−１は、その時の故障診断動作開度θＸを開方向への限界値とし、全閉位置θ0 から故障診断動作開度θＸまでの開度範囲を弁体７の開度制御範囲とする（図６（ａ）参照）。開度指令値θspnew が閉方向への指令値であった場合、ＣＰＵ６−１は、その時の故障診断動作開度θＸを閉方向への限界値とし、全開位置θ100 から故障診断動作開度θＸまでの開度範囲を弁体７の開度制御範囲とする（図６（ｂ）参照）。

なお、開方向、閉方向ともに故障Ａと診断された場合には、図６（ｃ）に示すように、開方向の故障診断動作開度θX1と閉方向の故障診断動作開度θX2とによって、弁体７の開度制御範囲が規制される。

ＣＰＵ６−１は、開度制御範囲を変更した場合、その開度制御範囲内における設定開度の指定については、通常通り弁体７の開度制御を行う。これに対し、開度制御範囲外における設定開度の指定については、弁体７を動作させないことで、モータ５の電力消費を抑える。

本実施の形態において、故障Ａと診断される状態として、次の２つの場合がある。
(１)異物により故障診断動作開度θＸより先には全く動かず、開度指令値θspnew に到達しない場合．
(２)動いているのだが、異物により動作速度が遅くなり、開度指令値θspnew に到達する前に所定時間ＴＸが経過する場合．

上記(１)，(２)の何れの状態においても、運用に耐え得る動作範囲が残されている状態であるので、緊急停止や強制全閉／全開動作をさせる状況に至っていない。本実施の形態では、故障Ａと診断した場合、即時に緊急停止や強制全閉／全開をするのではなく、開度制御範囲を変更することにより、残されている運用可能な動作範囲にて、現状保持する能力を最大限に利用する。

開度制御範囲を変更した後、ＣＰＵ６−１は、不揮発性のメモリ６−９から故障Ａの発生回数ＮＡを読み出し、この故障Ａの発生回数ＮＡを１カウントアップし（ステップ１２０）、このカウントアップした故障Ａの発生回数ＮＡを不揮発性のメモリ６−９に更新保持する（ステップ１２１）。なお、この場合、不揮発性のメモリ６−９には、工場出荷段階で故障Ａの発生回数ＮＡとして０が格納されているものとする。これにより、故障Ａの発生回数ＮＡをメンテナンス情報として、定量的に取り扱うことが可能となる。

〔故障Ａ解消動作〕
図３および図４に分割して示したフローチャートでは、開度指令値θspnew への開度制御の開始から所定時間ＴＸ経過後に故障診断動作開度θＸを読み取り、この読み取った故障診断動作開度θＸが開度指令値θspnew に到達しておらず（ステップ１１２のＹＥＳまたはステップ１１４のＹＥＳ）、その時の開度差Δθが所定の開度幅θｗを超えていれば（ステップ１１６のＹＥＳ）、故障Ａと診断し、直ちにその診断結果を遠隔監視装置３００に通知するようにした。

しかし、故障Ａの場合、例えば異物を取り除くことによって、その異常状態が解消されることがある。そこで、別の方法として、故障Ａと診断した場合、一旦制御動作方向と逆に動作させて再度制御方向へ動作させることにより、故障Ａの解消を図るように試みるようにすることが考えられる。

例えば、図７に矢印（０）で示すように、最初の制御動作により故障Ａと診断された場合、開度指令値θspnew への方向とは逆方向に弁体７をある一定量戻す（矢印（１））。その後、再度、開度指令値θspnew へ向けて制御動作を開始する。再度、故障Ａと診断される場合は、開度指令値θspnew への方向とは逆方向に弁体７をある一定量戻す（矢印（２））。このような動作をｎ回まで繰り返す。

ここで、弁体７を開度指令値θspnew の方向とは逆方向へ動作させることを「解消動作」と定義した場合、最大ｎ回の解消動作における解消動作時間（逆方向へ動作させる時間）をそれぞれ設定可能とし、故障Ａの状況に応じてｎ種類の解消動作を試みる。この解消動作によって、異物が動いたり、異物が粉砕されたりして、故障Ａが解消されることがある。この解消動作によって、故障Ａが解消された場合には、効果があったことを不揮発性のメモリ６−９に記録する。効果が現れず、故障Ａの状態が継続する場合には、弁体７の開度制御範囲を変更する。

〔故障Ｂと診断した場合〕
本実施の形態において、異物噛み込み、弁固着、モータ駆動不能（断線）などにより、現時点より閉方向にも開方向にも動作しない場合、故障Ｂと診断される。

この場合は、アクチュエータがスプリングリターン型であれば、スプリングリターン動作をさせることによって、弁体７を動かすことが可能な場合がある。また、アクチュエータがノンスプリングリターン型の場合は別途駆動装置を用意して、この駆動装置により強制動作させることで弁体７を動かすことが可能な場合がある。

ＣＰＵ６−１は、故障Ｂと診断すると（ステップ１１６のＮＯ）、その診断結果を遠隔監視装置３００へ通知するとともに（ステップ１１８）、先ず、フェールセーフ方向にモータ５を駆動する（ステップ１２２）。

この駆動によって、モータ５が回転し、弁体７が動き、フェールセーフ位置θFSに達すると、リミットスイッチＬＳ１がＯＮとなる。この場合、ＣＰＵ６−１は、リミットスイッチＬＳ１がＯＮとなった時点で（ステップ１２３のＹＥＳ）、モータ５への電源の供給を遮断する（ステップ１２８）。これにより、モータ５の駆動が停止され、以降の電力の無駄な消費が防がれる。

これに対し、ステップ１２２でモータ５を駆動しても、弁体７が動かなければ、所定時間Ｔ１が経過してもリミットスイッチＬＳ１がＯＮとならないことを確認して（ステップ１２４のＹＥＳ）、電磁クラッチ４を断とする（ステップ１２５）。なお、この場合、アクチュエータはスプリングリターン型であるとする。これにより、モータ５のトルクが駆動軸１へ伝達されなくなり、スプリングリターン動作が開始される。

このスプリングリターン動作によって、弁体７が強制的に動かされ、リターン動作終点位置θSR（フェールセーフ位置θFS）に達すると、リミットスイッチＬＳ１がＯＮとなる。この場合、ＣＰＵ６−１は、リミットスイッチＬＳ１がＯＮとなった時点で（ステップ１２６のＹＥＳ）、モータ５への電源の供給を遮断する（ステップ１２８）。これにより、モータ５の駆動が停止され、以降の電力の無駄な消費が防がれる。

スプリングリターン動作の開始後、所定時間Ｔ２が経過してもリミットスイッチＬＳ１がＯＮとならない場合（ステップ１２７のＹＥＳ）、ＣＰＵ６−１は、弁体７を動かすことは困難であると判断し、モータ５への電源の供給を遮断する（ステップ１２８）。これにより、モータ５の駆動が停止され、以降の電力の無駄な消費が防がれる。

なお、この実施の形態では、リターン動作終点位置θSRとフェールセーフ位置θFSとを同じとしたが、リターン動作終点位置θSRとフェールセーフ位置θFSとが異なる場合もあり、この場合はそれぞれの位置を検出するためのリミットスイッチを設けて、上述したと同様の処理動作を行わせるようにする。

また、故障Ａや故障Ｂと診断された場合、その時の故障診断動作開度θＸと開度指令値θspnew を対応して不揮発性のメモリ６−９に記録するようにしてもよい。これにより、故障Ａと診断した際の動作方向を把握したり、故障Ａや故障Ｂの履歴を確認したりすることができる。

また、上述した実施の形態１では、設定開度θspが所定幅以上変更される毎に故障診断を行うようにしたが、遠隔監視装置３００から故障診断指令を電動弁１００へ与え、その時の開度指令値を１００％としたり、０％とするなどして、故障診断結果を得るようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、所要の動作時間ＴＳに一定時間αをプラスした時間を所定時間ＴＸとして定めたが、所要の動作時間ＴＳを所定時間ＴＸとして定めるようにしてもよく、弁体７の開度を全閉位置θ0 から全開位置θ100 とするまでに要する最大動作時間を所定時間ＴＸとして定めたりするようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、電磁クラッチ４を断とし、リターンスプリング２の復帰力によって、弁体７をリターン動作終点位置θSRに戻すようにしたが、リターンスプリング２の復帰力ではなく、例えば油圧や空気圧などによって弁体７をリターン動作終点位置θSRに戻すようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、電動弁１００の故障診断を行うものとして説明したが、油圧によって弁体を駆動する油圧弁、空気圧によって弁体を駆動する空気圧弁、回転弁や直動弁など、流体の流量を規制する弁体を駆動する多種多様のアクチュエータについて、同様にして故障診断を行うことが可能である。

また、上述した実施の形態１では、電動弁１００をネットワーク２００を介して遠隔監視装置３００と接続した構成としたが、電動弁１００に表示部を設け、この表示部に故障診断結果を表示するようにしてもよい。

本発明に係るアクチュエータの一実施の形態を含む電動弁故障診断システムの概略を示す図である。 この電動弁故障診断システムにおける電動弁の制御部のハードウェア構成の概略を示す図である。 この電動弁の制御部が実行する故障診断プログラムに従う故障診断処理動作の第１例（実施の形態１）を示すフローチャートである。 図３に続く故障診断処理動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の故障診断処理動作において故障Ａと故障Ｂとが区別して診断される様子を示す図である。 故障Ａと診断された場合の開度制御範囲の変更例を示す図である。 故障Ａと診断された場合の故障Ａ解消動作を説明する図である。 従来の電動弁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…減速機構、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、６−９…不揮発性のメモリ、７…弁体、８…開度センサ、１００…電動弁、２００…ネットワーク、３００……遠隔監視装置。

Claims (1)

1. 流体の流量を規制する流量規制機構と、この流量規制機構の実開度を検出する実開度検出手段と、この実開度検出手段が検出する実開度を開度指令値に一致させるように前記流量規制機構の開度を制御する制御部とを備えたアクチュエータにおいて、
   前記制御部は、
   前記開度指令値への前記流量規制機構の開度制御の開始から終了までの所要の動作時間以上の所定時間経過後、前記流量規制機構の現在の実開度を故障診断動作開度としてチェックし、この故障診断動作開度が前記開度指令値の許容範囲内に到達していれば正常と診断し、前記開度指令値の許容範囲内に到達しておらず、前記開度制御の開始時の開度と前記故障診断動作開度との開度差が所定の開度幅を超えていた場合には、前記故障診断動作開度より先には動かない状態あるいは動作速度が遅くなり前記開度指令値に到達する前に前記所定時間が経過した状態として定義される第１の故障と診断し、所定の開度幅を超えていなかった場合には、現時点より閉方向にも開方向にも動作しない状態として定義される第２の故障と診断する故障診断手段と、
   前記故障診断手段が前記第１の故障と診断した場合にその時の前記故障診断動作開度を前記開度指令値の方向への限界値として前記流量規制機構の開度制御範囲を変更する開度制御範囲変更手段と
   を備えることを特徴とするアクチュエータ。

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