JP6272267B2 - 電動アクチュエータにおけるトルク検出装置 - Google Patents
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- Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
Description
データを採取する負荷連続検出装置である。
この通信回線は、電動アクチュエータに設けた弁開閉検出手段における弁開閉度検出部で検出した弁開閉度信号を含む各種制御信号を、所用のネットワークトポロジーを適用して、外部の集中監視制御装置に送信して、集中監視制御装置との間の信号のやり取りを行うネットワーク型の通信システムのことであり、この通信回線によって、複数の電動アクチュエータを外部から集中的に監視・制御したり、複数の動力駆動バルブの作動状況を集中的に管理したり、また複数のバルブの開閉を同期制御したりすることができる。
この際にも、電動アクチュエータの駆動に係る冗長性を高く保つことが望まれる。
(1)モータにより回転させられ、かつケーシングに対して軸方向に摺動可能として支持したウォームをもって被駆動体を駆動させるようにし、かつ前記ウォームの軸線方向と直交するとともに、前記ウォームの軸線方向の送りに基づく推力を受けるようにして前記ケーシングに設けた起歪体に歪みゲージを取付け、この起歪体の変形に伴う歪みゲージの抵抗変化によって、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにした電動アクチュエータにおけるトルク検出装置において、
前記起歪体の中心に対して、互いに同一構造の歪みゲージ群を、円周方向に複数組配設し、各組の歪みゲージ群を、それぞれ専用の抵抗値検出回路に接続し、前記各抵抗値検出回路の出力値を、健全性検出処理手段において健全性を保つと見なせる値と比較して、許容値を超えて異なる値を出力する抵抗値検出回路を不健全回路として検出し、その不健全回路を除く残りの抵抗値検出回路の出力値を用いて、前記被駆動体の駆動トルクを検出する。
このような構成とすると、起歪体に設けた複数の歪みゲージ群の健全性を、トルク検出用のブリッジ回路を構成している複数のハーフブリッジからなる複数の抵抗値検出回路をもって、健全性検出処理手段が検出し、それらの検出は、互いに健全性検出処理手段において、起歪体に加わる力の大きさに関わりなく、いつでも、いかなる状況においても、瞬時に比較され、その際に、許容値を超える不健全な回路が検出されると、健全性検出処理手段は、その検出された不健全回路を含まないトルク検出用のブリッジ回路を選択又は構成することができ、これにより、トルク検出ブリッジ回路の稼働の冗長性を高めて、いついかなる状況下においても、制御を継続する確率を高めた、電動バルブアクチュエータを提供することができる。
このような構成とすると、円型起歪溝の外周と内周に沿った1対の歪みゲージが、円型起歪溝内に生じる歪みの影響を、互いに逆相に受けて、ブリッジ回路もしくは疑似ブリッジ回路を構成したときに、出力感度を増大するとともに、外周と内周に沿ってそれぞれに列べた歪みゲージ同士は、軸線方向にのみ移動可能なシリンダを介して押圧される起歪体の円型起歪溝内で歪みを受けるため、円周方向に列ぶ各歪みゲージは、均等に押圧力の歪みの影響を受け、それらは互いに互換性の高い歪みゲージを形成しているため、複数のハーフブリッジの組み合わせの自在性が高くなり、もって冗長性の高いトルクセンサを容易に構成することができる。
このような構成とすると、同一構造のハーフブリッジ回路1対を、互いに電源極性を異なえた1対のハーフブリッジ回路として組み合わせることにより、互いの直列接続点の電圧を検出する電圧フォロア回路出力信号から、他の電気回路に影響を与えることなく、容易に高感度のトルク信号を得ることができる。
電動バルブアクチュエータ1は、中央上方の手動ハンドル2の軸線方向下方において、弁装置3の弁体(図示略)に繋がるステム4を挿通したグランド5と連結している。
また、起歪体29は、熱容量の大きな鋼材の固まりで、しかも歪みゲージ39自体の熱容量は極小さく、計測電流も少なくて発熱もないため、歪みゲージ39の温度環境は、均一であると見なすものとする。
R3/r2=(r4+X1)/(R1+Y1)
変形すると、
R3(R1+Y1)=r2(r4+X1)
上記平衡条件は、設計時において外側の抵抗R1、R3及び内側の抵抗r2、r4を、同じ値、もしくは、それぞれに特定な値に定めても、起歪体29に添着後に変動してしまうので、各抵抗R3、R1、r2、r4は、それぞれに異なる値になることを前提にして、回路設計してある。
3、74の出力値を、それぞれA/D変換器75、76、77、78を介してデジタル変換した後の出力値をもって、それぞれ算術的に加算した値として採用することができる。
その値の実際の相違値は、各抵抗R1、R3、r2、r4の実効的抵抗値を3〜5百Ωとした場合、補正抵抗X1、Y1の値が1Ω以下の固定抵抗で平衡を設定できるため、平衡状態における各ブリッジ辺の相違値は、極僅か1%以下でほぼ等しいとすることができる。
なお、図7と共通する部分は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
2 手動ハンドル
3 弁装置
4 ステム
5 グランド
6 ケーシング
7 中空室
8 出力軸
9 歯車
10 電動モータ
11 出力軸
12 ウォーム
13 ウォーム軸
13a 左方ウォーム軸
13b 縮径軸
13c 雄ねじ
13d 右方ウォーム軸
13e 縮径部
13f 雄ねじ
13g ナット
14 歯車
15 ウォームホイール
16 軸受突起
17 ラジアルベアリング
17a インナー
17b アウター
18 カラー
19 ナット
20 中空室
21 円筒壁
22 通孔
23 シリンダ
23a 遊端
24 開口部
24a 拡径段部
24c スナップリング
25 ラジアルスラスト軸受
25a インナー
25b アウター
26 第1縮径段部
27 第2縮径段部
28 第3縮径段部
29 起歪体
29a 係合孔
30 取付け孔
31 雄ねじ
32 ナット
33 ボス部
34 孔
35 供回り防止板
36 固定ねじ
37 フランジ部
38 円型起歪溝
38a 表面
39 歪みゲージ
40 保護膜
41 歪み検出パターン
42 感知抵抗部
42a 感知抵抗
42b 感知抵抗
43a ブリッジ回路
43b ブリッジ回路
44 通電部分
45 電子回路基板
46 基板取付け板
47 接続ケーブル
48 接続コネクタ
50a トルク値検出回路
50b トルク値検出回路
50c 出力信号
50d 出力信号
52a A/D変換器
52b A/D変換器
53 コントローラ
53a 第1コントローラ
53b 第2コントローラ
54 デジタル制御部
55 初期値メモリー
56 設定値メモリー
57 履歴メモリー
59 電源投入遮断スイッチ
58 モータ駆動電源
60a 弁開閉信号
60b 弁開閉信号
61 通信ユニット
62 ローカル操作部
63 バルブ開閉信号
64 切換スイッチ
65 健全性検出処理手段
66 電圧フォロアーアンプ
67 電圧フォロアーアンプ
68 電圧フォロアーアンプ
69 電圧フォロアーアンプ
71 抵抗値検出回路
72 抵抗値検出回路
73 抵抗値検出回路
74 抵抗値検出回路
75 A/D変換器
76 A/D変換器
77 A/D変換器
78 A/D変換器
79 デジタル制御部
80 初期値メモリー
81 設定値メモリー
82 履歴メモリー
83 電圧比較判定手段
84 切換スイッチ
85 切換スイッチ
86a 擬似的トルク信号
86b 擬似的トルク信号
87 ハーフブリッジ回路群
87a ハーフブリッジ回路群
87b ハーフブリッジ回路群
88a 正極性(+)
88b 陰極性(−)
89 電圧フォロアーアンプ
90 A/D変換器
91 抵抗値検出回路
X1 補正抵抗
Y1 補正抵抗
a1 信号
b1 信号
g1 開度計測信号
R11、R13、R21、R23抵抗
r12、r14、r22、r24抵抗
Claims (3)
- モータにより回転させられ、かつケーシングに対して軸方向に摺動可能として支持したウォームをもって被駆動体を駆動させるようにし、かつ前記ウォームの軸線方向と直交するとともに、前記ウォームの軸線方向の送りに基づく推力を受けるようにして前記ケーシングに設けた起歪体に歪みゲージを取付け、この起歪体の変形に伴う歪みゲージの抵抗変化によって、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにした電動アクチュエータにおけるトルク検出装置において、
前記起歪体の中心に対して、互いに同一構造の歪みゲージ群を、円周方向に複数組配設し、各組の歪みゲージ群を、それぞれ専用の抵抗値検出回路に接続し、前記各抵抗値検出回路の出力値を、健全性検出処理手段において健全性を保つと見なせる値と比較して、許容値を超えて異なる値を出力する抵抗値検出回路を不健全回路として検出し、その不健全回路を除く残りの抵抗値検出回路の出力値を用いて、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。 - 複数組の互いに同一構造の歪みゲージ群が、起歪体における円型起歪溝の外周と内周に沿った1対の歪みゲージを、互いに直列接続してハーフブリッジを形成した複数組の歪みゲージである請求項1記載の電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。
- 抵抗値検出回路が、円型起歪溝の外周と内周に沿った1対の歪みゲージを直列接続してなるハーフブリッジと、そのハーフブリッジの直列接続点の電圧を検出する電圧フォロア回路である請求項1又は2いずれか記載の電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。
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