JP5725440B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、駆動手段として三相交流電源の供給を受けて動作するモータを備えた電動アクチュエータに関する。

三相交流電源の供給を受けて動作するモータの回転方向は、入力された電源の相順に依存する。すなわちこのようなモータは、入力された電源の相順が正相の場合には正転し、反相の場合には逆転する。従来、駆動手段としてこのようなモータを備えた電動アクチュエータの構成として、以下のようなものが知られている。

第一のものとして、アクチュエータ内部には電源の相順を変更するための機構を備えておらず、外部に電磁接触器等を利用して電源の相順を変更するための相順変更回路を設けてアクチュエータに接続するものが挙げられる。このようなものの一例を図２を参照しつつ以下に説明する。このアクチュエータは、モータａ１により図示しない弁体を駆動するものであって、外部の三相交流電源ａ１０から電流の供給を受けて作動する前記モータａ１と、弁体が全開位置に位置している際に切断する開放側リミットスイッチａ４と、弁体が全閉位置に位置している際に切断する閉止側リミットスイッチａ５とを有する。前記三相交流電源ａ１０とアクチュエータとの間には、相順変更回路たる外部開閉操作部ａ１１を設けている。この外部開閉操作部ａ１１は、前記開放側リミットスイッチａ４及び前記閉止側リミットスイッチａ５に接続しているとともに、弁体を開放するための操作を受け付ける開放スイッチａ６と、この開放スイッチａ６に対する操作を受けて前記三相交流電源ａ１０からの電流の相順を反相としてモータａ１に出力するための開放側電磁接触器ａ７と、弁体を閉止するための操作を受け付ける閉止スイッチａ８と、この閉止スイッチa８に対する操作を受けて、前記三相交流電源ａ１０からの電流の相順を正相のままモータａ１に出力するための閉止側電磁接触器ａ９とを含む。さらに、この外部開閉操作部ａ１１は、前記開放側電磁接触器ａ７と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第１の補助接点ａ７ａ、前記開放側電磁接触器ａ７と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第２の補助接点ａ７ｂ、前記閉止側電磁接触器ａ９と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第３の補助接点ａ９ａ、及び前記閉止側電磁接触器ａ９と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第４の補助接点ａ９ｂも含む。

そして、前記開放スイッチａ６に対する操作が行われると、前記開放側電磁接触器ａ７に電流が供給されてモータａ１が弁体を開放方向に駆動し、弁体が全開位置に達すると前記開放側リミットスイッチａ４が切断され、前記開放側電磁接触器ａ７への電流の供給が中止される。また、前記閉止スイッチａ８に対する操作が行われると、前記閉止側電磁接触器ａ９に電流が供給されてモータａ１が弁体を閉止方向に駆動し、弁体が全閉位置に達すると前記閉止側リミットスイッチａ５が切断され、前記閉止側電磁接触器ａ９への電流の供給が中止される。

すなわち、このようなアクチュエータには、三相交流電源から電流の供給を受けるための電源端子と、外部開閉操作部ａ１１と開放側リミットスイッチａ４及び閉止側リミットスイッチａ５とを接続するための端子を設ければよい。

また、第二のものとして、アクチュエータ内部に電源の相順を変更するための相順変更回路を備えるものが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。このようなものにおいて、回転方向を外部から指令できるようにすべく、図３に示すように、アクチュエータの外部に回転方向の指令を受け付ける回転方向指令入力手段を別途設け、この回転方向指令入力手段に入力された指令に基づいて相順変更回路を作動させるものが考えられている。

具体的には、このアクチュエータは、外部の三相交流電源ｂ１０から電流の供給を受けて作動するモータｂ１と、このモータｂ１と前記三相交流電源ｂ１０との間に介在し前記三相交流電源ｂ１０からの電流の相順を反相としてモータｂ１に出力するための開放側電磁接触器ｂ７及び三相交流電源ｂ１０からの電流の相順を正相のままモータｂ１に出力するための閉止側電磁接触器ｂ９を含む相順変更回路とを備えている。また、このアクチュエータは、アクチュエータ外部に設けた回転方向指令入力手段ｂ１１により開閉操作を行う場合に接続される外部操作スイッチｂ１２、及びこのアクチュエータに別途設けた操作つまみｂ１４などの操作手段により開閉操作を行う場合に接続される内部操作スイッチｂ１３をさらに有する。そして、前記相順変更回路は、前記回転方向指令入力手段ｂ１１に接続してなる。加えて、前記相順変更回路は、前記開放側電磁接触器ｂ７と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第１の補助接点ｂ７ａ、前記開放側電磁接触器ｂ７と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第２の補助接点ｂ７ｂ、前記閉止側電磁接触器ｂ９と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第３の補助接点ｂ９ａ、及び前記閉止側電磁接触器ｂ９と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第４の補助接点ｂ９ｂも含む。

この回転方向指令入力手段ｂ１１は、弁体を開放するための操作を受け付ける開放スイッチｂ６と、弁体を閉止するための操作を受け付ける閉止スイッチｂ８とを備えている。

なお、このアクチュエータには、緊急時に操作を受けてモータｂ１への電源の供給を中止するための緊急停止スイッチｂ１７をさらに備えている。

そして、弁体を開放させるべく前記開放スイッチｂ６又は操作つまみｂ１４に対する操作が行われると、前記開放側電磁接触器ｂ７に電流が供給されてモータｂ１が弁体を開放方向に駆動する。一方、弁体を閉止させるべく前記閉止スイッチｂ８又は操作つまみｂ１４に対する操作が行われると、前記閉止側電磁接触器ａ９に電流が供給されてモータａ１が弁体を閉止方向に駆動する。

すなわち、このようなアクチュエータには、三相交流電源から電流の供給を受けるための電源端子と、外部開閉操作部ｂ１１と前記相順変更回路とを接続するための端子を設ければよい。

しかして、前記第一の構成の電動アクチュエータから、アクチュエータの外部から回転方向の指令を受け付けることができるようにしつつ、高度な機能を利用すべく前記第二の構成の電動アクチュエータに取り替えるに際しては、以下のような問題が存在する。

すなわち、前記第一の構成の電動アクチュエータを利用するに際しては、利用者側で電源の相順を変更するための相順変更回路を用意して電動アクチュエータに接続する必要がある。これに対して、前記第二の構成の電動アクチュエータを利用するに際しては、相順変更回路は必要でなく、その代わりに、アクチュエータ外部からの操作により回転方向を変更するためにはアクチュエータ外部に回転方向指令入力手段を設ける必要がある。その際に行う必要があるアクチュエータ外部の回路の変更には大きな手間を必要とする場合がある。

実開平６−１４９７８号公報

本発明は、電動アクチュエータを更新するに際して、アクチュエータ外部の回路の変更に掛かる手間を低減することを目的とする。

すなわち本発明に係る電動アクチュエータは、三相交流電流の相順を正相又は反相としてモータに出力するための接触器を有する外部開閉操作部とともに用いられ、三相交流電源から相順が正相である三相交流電流及び相順が反相である三相交流電流の双方を受け付けることが可能であり、三相交流電源から電流の供給を受け弁体の開閉動作を行うモータと、供給された三相交流電源の相順を検出し、検出した三相交流電源の相順が正相であるか反相であるかを示す信号を出力する相順検出器と、この相順検出器から出力された信号が示す相順が正相である場合と反相である場合とでモータを逆方向に回転させる制御を行う制御装置とを具備することを特徴とする。

このようなものであれば、制御装置が、三相交流電源の相順が正相である場合にモータを正転、反相である場合にモータを逆転させる制御それぞれ行うか、あるいは前記相順が正相である場合にモータを逆転、反相である場合にモータを正転させる制御をそれぞれ行うので、アクチュエータ外部の回路の変更を行うことなく電動アクチュエータを更新することができる。

また、前記制御装置が、少なくとも弁体の開放動作及び閉止動作を行わせるための指令の入力を受け付ける開放操作スイッチ及び閉止操作スイッチを有するとともに受け付けた指令に対応する信号を出力する操作スイッチとこの操作スイッチから出力された信号に基づき指令に対応した制御を行う制御回路とを具備するものであれば、試運転等の際等、アクチュエータ近傍に作業者が配置されている場合には、作業者がこの操作スイッチに対して操作を加えることによりアクチュエータを作動させることができる。

一方、前記制御装置が、弁体に接続してなり、該弁体を開閉駆動する電動アクチュエータであって、前記制御装置が、弁体の開度を設定するための指令を受け付ける機構を有するとともに、この機構から出力された信号に基づき指令に対応した制御を行う制御回路を具備するものであれば、弁体の開度が所望の開度に達した際にリミットスイッチを切断させるなどの方法により、弁体の開度を所望の開度に設定することができる。

本発明の構成によれば、相順検出器からの信号に基づき制御装置がモータの回転方向の制御を行うので、電動アクチュエータを更新するに際して、アクチュエータ外部の回路の変更に掛かる手間を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの構成を概略的に示す図。 従来の電動アクチュエータの構成を概略的に示す図。 従来の電動アクチュエータの構成を概略的に示す図。

本発明の一実施形態を図１を参照しつつ以下に説明する。

本発明に係る電動アクチュエータは、三相電源１０から電力の供給を受けて図示しない弁体を回転駆動するモータ１と、このモータ１の回転方向、回転トルクや弁の開度等の制御を行うための制御装置２と、この制御装置２に前記三相電源１０から供給される交流電流の相順が正相であるか反相であるかを示す信号を出力する相順検出器３と、弁体が全開位置に位置している際に切断する開放側リミットスイッチ４と、弁体が全閉位置に位置している際に切断する閉止側リミットスイッチ５とを有する。なお、図示はしないが、モータ１と弁体との間には減速機が介在する場合もある。

具体的には、前記制御装置２は、モータ１の回転方向等の制御を行うための信号を出力する制御回路２ａと、前記制御回路２ａからの信号を受けてモータ１を駆動するドライバ２ｂと、モータ１の回転方向指令や、全開位置及び全閉位置を設定するための指令を受け付け、受け付けた指令に対応する信号を制御回路２ａに出力する操作スイッチ２ｃと、前記制御回路２ａからの信号を受けてモータ１の回転方向や弁体の位相等を視認可能に出力する表示器２ｄとを有する。ここで、制御回路２ａは、図示しない直流電源の供給を受けて作動し、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏインタフェース等を包有するマイクロコンピュータシステムを利用して形成している。そして、この制御回路２ａのＲＯＭ又はフラッシュメモリには、正転側入力ピン２ｅ及び逆転側入力ピン２ｆを有し、正転側入力ピン２ｅに信号電流の入力があった場合にはモータ１を正転させる制御、逆転側入力ピン２ｆに信号電流の入力があった場合にはモータ１を逆転させる制御をそれぞれ行うためのプログラムを内蔵していて、ＣＰＵがこのプログラムを読み取り実行することにより、対応する制御を行う。また、制御スイッチ２は、請求項中における弁体の開度を設定するための指令を受け付ける機構として機能する。

前記相順検出器３は、例えば、電流の相順が反相である場合にのみ制御回路２ａの正転側入力ピン２ｅに信号電流を流す第１の状態をとり、電流の相順が正相である場合には制御回路２ａの逆転側入力ピン２ｆに信号電流を流す第２の状態をとるスイッチ３ａを利用して構成したものである。このスイッチ３ａは、本実施形態ではリレースイッチ又は半導体スイッチである。

一方、このアクチュエータの外部には、前記開放側リミットスイッチ４及び閉止側リミットスイッチ５に接続してなるとともに、弁体を開放するための操作を受け付ける開放スイッチ６、この開放スイッチ６に対する操作を受けて三相交流電源１０からの電流の相順を反相としてモータ１に出力するための開放側電磁接触器７、弁体を閉止するための操作を受け付ける閉止スイッチ８、及び三相交流電源１０からの電流の相順を正相のままモータ１に出力するための閉止側電磁接触器９を有する外部開閉操作部１１を設けている。

前記外部開閉操作部１１は、さらに、前記開放側電磁接触器７と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第１の補助接点７ａ、前記開放側電磁接触器７と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第２の補助接点７ｂ、前記閉止側電磁接触器９と連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第３の補助接点９ａ、及び前記閉止側電磁接触器９と相反的にＯＮ／ＯＦＦ動作を行う第４の補助接点９ｂを有する。

ここで、弁体が全開位置以外に位置している状態で前記開放スイッチ６に対する操作が行われると、各部は以下のように作用する。

まず、前記開放スイッチ６に対する操作が行われると、前記開放側電磁接触器７に電流が供給される。すると、三相交流電源１０からの電流は相順が反相に変更された状態でアクチュエータに供給される。この電流の一部は相順検出器３に供給され、相順検出器３からは制御回路２ａの正転側入力ピン２ｅに信号が出力される。すなわち、制御回路２ａは、相順検出器３を経て、弁体を開放方向に駆動すべくモータ１を正転させるためにドライバ２ｂを作動させるための制御を行う。

そして、弁体が全開位置に達すると、開放側リミットスイッチ４が切断されるので、前記開放側電磁接触器７への電流の供給が中止され、これに伴いモータ１への電流の供給も中止される。

一方、弁体が全閉位置以外に位置している状態で前記閉止スイッチ８に対する操作が行われると、各部は以下のように作用する。

まず、前記閉止スイッチ８に対する操作が行われると、前記閉止側電磁接触器９に電流が供給される。すると、三相交流電源１０からの電流は相順が正相のままアクチュエータに供給される。この電流の一部は相順検出器３に供給され、相順検出器３からは制御回路２ａの逆転側入力ピン２ｆに信号が出力される。すなわち、制御回路２ａは、相順検出器３を経て、弁体を閉止方向に駆動すべくモータ１を逆転させるべくドライバ２ｂを作動させるための制御を行う。

そして、弁体が全閉位置に達すると、閉止側リミットスイッチ５が切断されるので、前記閉止側電磁接触器９への電流の供給が中止され、これに伴いモータ１への電流の供給も中止される。

さらに本実施形態では、図示は省略するが、前記操作スイッチ２ｃに、弁体を開放するための操作を受け付ける開放操作スイッチ、弁体を閉止するための操作を受け付ける閉止操作スイッチ、所望の弁体の開度やモータのトルク等を入力させるための数字入力キー、及び所望の弁体の開度や所望のモータのトルク等、設定する対象を選択するための設定対象選択キーを少なくとも備えている。

そして、前記制御回路２ａのＲＯＭ又はフラッシュメモリには、開放操作を受け付けた場合には弁体を開放方向に駆動すべくモータ１を正転させるべくドライバ２ｂを作動させるためのプログラム、及び、閉止操作を受け付けた場合には弁体を閉止方向に駆動すべくモータ１を逆転させるべくドライバ２ｂを作動させるためのプログラムを内蔵していて、ＣＰＵがこのプログラムを読み取り実行することにより、対応する制御を行う。加えて、前記ＲＯＭ又はフラッシュメモリには、所望の弁体の開度を設定するための設定操作を受け付けた場合に引き続き数字入力により所望の弁体の開度の入力操作を受け付け、別途弁体に設けた図示しない弁体開度センサから出力される信号が示す弁体の開度が受け付けた所望の弁体の開度に達した場合には開放側リミットスイッチ４又は閉止側リミットスイッチ５を作動させるためのプログラムを内蔵していて、ＣＰＵがこのプログラムを読み取り実行することにより、対応する制御を行う。

すなわち、本実施形態に係るアクチュエータの構成によれば、相順検出器３により、三相交流電源の相順が正相である場合には逆転側入力ピン２ｆに信号電流が出力される状態となる一方、三相交流電源の相順が反相である場合には正転側入力ピン２ｅに信号電流が出力される状態となり、信号電流を受け付けた制御回路２ａからの指令によりドライバ２ｂがモータを所望の方向に回転するよう駆動する。従って、図２を参照しつつ示した従来の相順変更回路たる外部開閉操作部ａ１１の回路に変更を加えることなく、上述した外部開閉操作部１１を回転方向指令入力手段として利用することができる。すなわち、図２を参照しつつ示した従来の操作部の回路に変更を加えることなく、図２を参照しつつ示した従来のアクチュエータに替えてモータドライバを有するアクチュエータを設置することができる。

さらに、弁体の開放動作及び閉止動作を行わせるための指令の入力を受け付けるとともに指令に対応する信号を制御回路２ｂに出力する操作スイッチ２ｃを具備するので、試運転等の際等、アクチュエータ近傍に作業者が配置されている場合には、作業者がこの操作スイッチ２ｃに対して操作を加えることによりアクチュエータを作動させることができるようにすることもできる。

加えて、この操作スイッチ２ｃが、弁体の全閉位置又は全開位置を設定するための指令の入力を受け付けるとともに指令に対応する信号を制御回路２ｂに出力し、弁体の開度が所望の開度に達した際にこの制御回路２ｂがリミットスイッチ４、５を切断させ制御を行うので、弁体の開度を所望の開度に設定することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、本発明における電動アクチュエータは、弁体以外を駆動するものであってもよい。

また、操作スイッチはアクチュエータ外部にも設けるようにしてもよい。

さらに、アクチュエータ側の操作スイッチは省略してもかまわない。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

１…モータ
２…制御装置
３…相順検出器

Claims (3)

1. 三相交流電流の相順を正相又は反相としてモータに出力するための接触器を有する外部開閉操作部とともに用いられ、
   三相交流電源から相順が正相である三相交流電流及び相順が反相である三相交流電流の双方を受け付けることが可能であり、
   三相交流電源から電流の供給を受け弁体の開閉動作を行うモータと、供給された三相交流電源の相順を検出し、検出した三相交流電源の相順が正相であるか反相であるかを示す信号を出力する相順検出器と、この相順検出器から出力された信号が示す相順が正相である場合と反相である場合とでモータを逆方向に回転させる制御を行う制御装置とを具備することを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記制御装置が、少なくとも弁体の開放動作及び閉止動作を行わせるための指令の入力を受け付ける開放操作スイッチ及び閉止動作スイッチを有するとともに受け付けた指令に対応する信号を出力する操作スイッチと、この操作スイッチから出力された信号に基づき指令に対応した制御を行う制御回路とを具備する請求項１記載の電動アクチュエータ。
3. 弁体に接続してなり、該弁体を開閉駆動する電動アクチュエータであって、前記制御装置が、弁体の開度を設定するための指令を受け付ける機構を有するとともに、この機構から出力された信号に基づき指令に対応した制御を行う制御回路を具備する請求項１又は２記載の電動アクチュエータ。

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