JPH02180388A - Fluid flow control valve - Google Patents
Fluid flow control valveInfo
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- JPH02180388A JPH02180388A JP30300489A JP30300489A JPH02180388A JP H02180388 A JPH02180388 A JP H02180388A JP 30300489 A JP30300489 A JP 30300489A JP 30300489 A JP30300489 A JP 30300489A JP H02180388 A JPH02180388 A JP H02180388A
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- F16K31/046—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor with electric means, e.g. electric switches, to control the motor or to control a clutch between the valve and the motor
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、比例制御弁又はオン／オフ弁のような流体流
量制御弁に関する。但し、本発明の弁によって与えられ
る利点は、比例制御弁に対して最も適したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to fluid flow control valves, such as proportional control valves or on/off valves. However, the advantages offered by the valve of the present invention are best suited to proportional control valves.
（従来の技術と発明が解決しようとする課題）一般的に
使用される多くの流体流量弁は、駆動源として圧縮空気
源を用いる空気弁である。このような空気制御弁は次の
ような不利益を有する。BACKGROUND OF THE INVENTION Many commonly used fluid flow valves are pneumatic valves that use a source of compressed air as their driving source. Such air control valves have the following disadvantages.
（１）空気弁は、圧縮空気の供給源を必要とする。(1) Air valves require a source of compressed air.
その空気は好ましくは清浄で乾燥しかつオイルフリーで
あるべきである。空気圧回路は多くの産業において有用
であるが、それらが備えられなければならない場合には
、高価で大がかりかつ保守の労力が大きな設備が必要に
なる。The air should preferably be clean, dry and oil-free. Although pneumatic circuits are useful in many industries, they require expensive, bulky, and high maintenance equipment if they must be provided.
（２）空気弁は、１１御信号を受は変換信号を送らなけ
ればならないので電気配線をなくすことはできない。従
って、最終の装置は空気配管及び電気配線を備える混合
された複雑なものとなる。(2) Since the air valve must receive the 11 control signal and send a conversion signal, electrical wiring cannot be eliminated. The final device is therefore a mixed complex with pneumatic piping and electrical wiring.
（３）空気弁は、注意深い保守を必要とする？ｌｌ雑で
高精度の部品であり大きな初期資本投下を必要とする。(3) Do air valves require careful maintenance? It is a complicated and high-precision component and requires a large initial capital investment.
（４）空気弁はアナログ装置であるから、それらがディ
ジタルコンピュータ制御システムに組み込まれる場合に
は、アナログ−ディジタル変換器がインターフェースと
して必要となる。これによって、装置のコストと複雑さ
が増す。(4) Since pneumatic valves are analog devices, if they are incorporated into a digital computer control system, an analog-to-digital converter is required as an interface. This increases the cost and complexity of the device.
（５）弁が供給空気圧力より高い圧力の流体を制御する
場合には、大面櫃のダイアフラムを用いなければならず
、即ち大きくて重い制御弁になる。(5) If the valve controls fluid at a pressure higher than the supply air pressure, a large-sided diaphragm must be used, ie, a large and heavy control valve.
空気！制御弁に代わるものとしては電気的に制御される
流体流量制御弁がある。この種の弁は多くのものが提案
され、そして量弁において制御された流体の圧力に対し
て弁部品の動きを制御する力は、モータの大きさを適切
に選択することによりあるいはモータと弁部品の間に設
けた減速ギアを適切に選択することによりまったく自由
に選択されるという利点を有する。しかし、この弁に作
用する力の増大は、もし弁体がモータの最大駆動力のも
とでその弁座上に駆動されるならばあるいは同様の力で
ハウジングに対して戻されるならば、弁全体に対して重
大な損害を与えるという付加的な危険を弁に対してもた
らす。更に、電気的に作動される流体制御弁に対しては
、弁体を動かさないで所定期間アイドル状態に保持する
ことを可能にすることが好ましく、また、この期間中流
体の流れ自体がその予定の静止位置から弁体の動きに影
響しないようにすることが重要である。air! An alternative to the control valve is an electrically controlled fluid flow control valve. Many valves of this type have been proposed, and in volume valves the force controlling the movement of the valve parts relative to the pressure of the controlled fluid can be determined by properly selecting the size of the motor or by combining the motor and the valve. It has the advantage that it can be selected completely freely by appropriate selection of the reduction gears provided between the parts. However, this increase in force acting on the valve will increase if the valve body is driven onto its seat under the maximum driving force of the motor or if it is returned against the housing with a similar force. poses an additional risk to the valve of serious damage to the whole. Furthermore, for electrically actuated fluid control valves, it is preferable to allow the valve body to remain motionless and idle for a predetermined period of time, during which time the fluid flow itself It is important not to influence the movement of the valve body from its rest position.
上記！ＩＩ＋に対し本発明は、空気で作動される弁の特
性と同程度の制御が可能な流体流量制御弁を、簡単かつ
安価に提供することを目的としている。the above! In contrast to II+, it is an object of the present invention to provide a simple and inexpensive fluid flow control valve that can control the characteristics to the same degree as a pneumatically operated valve.
（課題を解決するための手段）
上記した目的を達成するために１本発明においては、当
該流体流量制御弁を、流体の流量を制御するために弁座
と係合可能で軸方向へ移動可能な弁体と１回転弁アクチ
ユエータを駆動するステッピングモータと、前記回転弁
アクチュエータと前記弁体間にあって前記回載弁アクチ
ュエータの回転運動に応答して前記弁体の軸方向への往
復動を制御する駆動ｍ構と、前記弁体又は前記駆動機構
の軸方向可動部分と連係して前記弁体の許容される動き
の限界を規定するリミットスイッチと、前記弁体の作動
が前記規定限界を越える原因となるような場合に前記ス
テッピングモータの作動を禁止する手段を備える構成と
した。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned objects, in the present invention, the fluid flow control valve is engageable with a valve seat and movable in the axial direction in order to control the flow rate of fluid. a stepping motor that drives a single-rotation valve actuator and a single-rotation valve actuator; and a stepping motor that is located between the rotary valve actuator and the valve body and controls reciprocating motion of the valve body in an axial direction in response to rotational movement of the rotary valve actuator. a drive mechanism; a limit switch that cooperates with the valve body or an axially movable portion of the drive mechanism to define a limit of permissible movement of the valve body; and a cause for the operation of the valve body to exceed the specified limit. The present invention is configured to include means for prohibiting the operation of the stepping motor in such a case.
本発明の流量制御弁に於けるステッピングモータの使用
は、ステッピングモータが静止位置から離れないよう所
定期間アイドル状態に留まることが出来るような性質を
備えるからである。たしかにモータのトルクを働かせる
ために十分な弁体上へのなんらかの機械的バイアスが１
丈夫で信頼できる弁を作るために重要なレベルまで耐え
られるべきである。The use of a stepper motor in the flow control valve of the present invention is such that the stepper motor is capable of remaining idle for a predetermined period of time without leaving a rest position. Certainly some mechanical bias on the valve body sufficient to exert the motor torque is 1
It should be able to withstand up to an important level to create a durable and reliable valve.
望むならば、本発明の弁は前記回転弁アクチュエータ又
は前記弁体と連係する位置センサからフィードバックル
ープを取り入れることにより更に改善される。ステッピ
ングモータを制御するパルスは、弁体の予定された静止
位置を示す命令信号と位置フィードバック信号の比較に
応じて作られる。弁体あるいはそのアクチュエータは動
かされ、その正確に決められた予定の最終位置に保持さ
れるという効果がある。このようなフィードバックルー
プは、ステッピングモータのパルススキッピング（即ち
、モータに供給される全ての単一パルスにたいし１ステ
ップ動くべきモータの誤動作）と関係付られる可能性の
ある問題を避ける。If desired, the valve of the invention is further improved by incorporating a feedback loop from a position sensor associated with the rotary valve actuator or the valve body. Pulses controlling the stepper motor are generated in response to a comparison of a command signal and a position feedback signal indicative of a predetermined rest position of the valve body. The effect is that the valve body or its actuator is moved and held in its precisely defined and predetermined final position. Such a feedback loop avoids problems that can be associated with stepper motor pulse skipping (ie, malfunction of the motor which should move one step for every single pulse applied to the motor).
ステッピングモータは、ハウジングの一側でしっかりと
位置が決められ、弁体及びその駆動機構の動作環境から
シールによって守られる。これらの環境において、駆動
機構はロストモーション機構と結合して、これによって
軸方向に固定されたアクチュエータの回転連動が弁体の
回転あるいは非回転の軸方向運動に変換される。その駆
動機構は弁体に軸方向運動を伝えるためにリードスクリ
ューと結合している。 リードスクリューの使用はステ
ッピングモータと弁体ｕ５の機械的な利点を増すことと
、弁が長期間同じ開放あるいは閉止位置に保持されると
き弁体上の流体力に起因する弁体からの逆トルクからス
テッピングモータを実質的に分離するという２つの利点
を有する。弁座あるいは駆動機構の軸方向可動部分と連
係するリミットスイッチは、弁座或は弁ハウジングのい
ずれかに対し最大動作トルク下で弁体を駆動することと
関係が深いと考えられる問題を避けるのに重要である。The stepper motor is firmly located on one side of the housing and is protected by a seal from the operating environment of the valve body and its drive mechanism. In these environments, the drive mechanism is coupled to a lost motion mechanism that converts the rotational coupling of the axially fixed actuator into rotational or non-rotational axial movement of the valve body. The drive mechanism is coupled to a lead screw to transmit axial movement to the valve body. The use of a lead screw increases the mechanical advantage of the stepper motor and the valve body U5 and eliminates back torque from the valve body due to fluid forces on the valve body when the valve is held in the same open or closed position for long periods of time. This has two advantages: it substantially separates the stepper motor from the motor. Limit switches associated with axially moving parts of the valve seat or drive mechanism avoid problems that may be associated with driving the valve body under maximum operating torque relative to either the valve seat or valve housing. is important.
リミットスイッチは、それらがそれぞれの限界を越えて
弁体の運動を続けるような結果となったステッピングモ
ータになんらかの命令信号を送ってそれを禁止するよう
に、望ましくは論理回路に接続されるべきである。その
禁止は、限界内での弁体の逆運動を害することなく限界
を越える弁体の運動を禁止するのに効果があるように配
列することが出来る。The limit switches should preferably be connected to a logic circuit so that they inhibit the stepper motor by sending some command signal that results in continued movement of the valve body beyond its respective limit. be. The inhibition can be arranged to be effective in inhibiting movement of the valve body beyond the limit without prejudice to reverse movement of the valve body within the limit.
（作用及び効果）
本発明においては、弁の動きを全て電気的に制御するこ
とができ、空気圧、油圧等を必要としないので、コンパ
クトかつ安価な流体流量制御弁を得ることが出来る。又
、ステッピングモータと駆動機構によって弁体を駆動す
るａｒａであるため、その構造は簡易であり、組付けや
保守時の分解が容易である。さらに本発明においては、
電気的にｔＩＪ御できるステッピングモータを使って弁
を駆動しており又ステッピングモータがディジタル装置
であるのでコンピュータとの接続が容易であるため、多
くの性能バリエーションを安価に得ることが出来る。又
、本発明は駆動機構がステッピングモータにより駆動さ
れる回転弁アクチュエータの回転運動を弁体の軸方向運
動に変換するものであるから、流体の圧力が高く弁体に
軸方向の大きな力が作用していても、ステッピングモー
タに大きなトルクを必要としない。(Operations and Effects) In the present invention, all movements of the valve can be controlled electrically, and air pressure, oil pressure, etc. are not required, so a compact and inexpensive fluid flow control valve can be obtained. Furthermore, since the valve body is driven by a stepping motor and a drive mechanism, the structure is simple and easy to assemble and disassemble for maintenance. Furthermore, in the present invention,
The valve is driven using a stepping motor that can be electrically controlled by tIJ, and since the stepping motor is a digital device, it is easy to connect to a computer, so many performance variations can be obtained at low cost. Furthermore, since the drive mechanism of the present invention converts the rotational motion of the rotary valve actuator driven by the stepping motor into the axial movement of the valve body, the fluid pressure is high and a large axial force acts on the valve body. However, the stepping motor does not require a large torque.
（実施例）
第１図と第２図は、本発明による液体流量制御弁１０を
示している。弁１０は、流通路が形成された弁本体１１
を備える。弁体１３は、流体の流れを制限し或は遮断す
るためこの流通路において弁座１４に対して軸方向に可
動である。弁体１３は弁本体１１のネジ形成部分と螺合
するネジ形成された弁ステム１５を備える。このため弁
体１３の回転は、弁体１３を弁座１４に向かうあるいは
離れる軸方向に動かせ得る。上記した弁体１３の回頓は
、弁本体１１の側面に取り付けられたアクチュエータ機
［４０の駆動ステム１２によって誘導される。バンキン
グ１６は、弁の流体保持のために駆動ステム１２と弁本
体１１の間に設けられている。(Example) FIGS. 1 and 2 show a liquid flow control valve 10 according to the present invention. The valve 10 includes a valve body 11 in which a flow path is formed.
Equipped with. The valve body 13 is axially movable relative to the valve seat 14 in this flow path to restrict or block fluid flow. The valve body 13 includes a threaded valve stem 15 that threads into a threaded portion of the valve body 11 . Therefore, rotation of the valve body 13 can move the valve body 13 in the axial direction toward or away from the valve seat 14. The above-mentioned rotation of the valve body 13 is guided by the drive stem 12 of the actuator machine [40] attached to the side surface of the valve body 11. Banking 16 is provided between drive stem 12 and valve body 11 for fluid retention of the valve.
アクチュエータ機構４０は、ハウジング２３内に回転子
２１と固定子２２からなるステッピングモータ２０を備
える。回転子２１は、ハウジング２３から軸方向に延び
直角方向の駆動ピン２５にいたる駆動軸２４を駆動する
。駆動ピン２５は第３図に別個に図示されているように
回転子２１の回転運動をコストモーションリンケージ３
０に伝達する。リンケージ３０は、 Ｉｆ！動ステム
１２に完全に結合された先端開放の円筒部分３１からな
る。The actuator mechanism 40 includes a stepping motor 20 including a rotor 21 and a stator 22 within a housing 23. The rotor 21 drives a drive shaft 24 that extends axially from the housing 23 to a perpendicular drive pin 25 . Drive pin 25 directs rotational movement of rotor 21 to cost motion linkage 3, as shown separately in FIG.
0. The linkage 30 is If! It consists of an open-ended cylindrical portion 31 that is completely connected to the moving stem 12.
円筒部分３１と駆動ステム１２の間には、以下に記述す
る目的のために完全に形成されたフランジ部分５１があ
る。円筒部分３１における直径方向の対向する位置の円
筒壁に形成された２つの軸方向長孔３２は、直角方向駆
動ビン２５の両端を受け、駆動軸２４とロストモーショ
ンリンケージ３０の間の回転結合をなす。ロストモーシ
ョン機能は、リンケージ３０が回転結合を邪魔すること
なく、第１図、第２図に示される位置の間を動（ことに
よって与えられる。Between the cylindrical portion 31 and the drive stem 12 is a fully formed flange portion 51 for purposes described below. Two axial slots 32 formed in the cylindrical wall at diametrically opposed positions in the cylindrical portion 31 receive opposite ends of the orthogonal drive pin 25 and provide rotational coupling between the drive shaft 24 and the lost motion linkage 30. Eggplant. Lost motion capability is provided by the linkage 30 moving between the positions shown in FIGS. 1 and 2 without interfering with the rotational coupling.
ネジのきられた弁ステム１５は弁体１３と一体の部分で
あるから、弁座１４に対する弁体１３頭部の動きは回転
と軸方向移動の両方である。それ故、弁体１３の頭部は
摺動運動して弁座１４に着座したり離座したりする。こ
のことは、弁体１３が良好な着座を確実に行う上におい
て有利である。Since the threaded valve stem 15 is an integral part of the valve body 13, the movement of the head of the valve body 13 relative to the valve seat 14 is both rotational and axial. Therefore, the head of the valve body 13 slides into and out of the valve seat 14. This is advantageous in ensuring that the valve body 13 is properly seated.
弁体１３の頭部とネジのきられた弁ステム１５間に回転
結合を与えることによって弁体の頭部と弁座間に相対運
動の回転成分を持たない単純昇降弁が得られる。By providing a rotational connection between the head of the valve body 13 and the threaded valve stem 15, a simple lift valve is obtained with no rotational component of relative movement between the head of the valve body and the valve seat.
第１図と第２図に図示される２つのリミットスイッチ５
０は、アクチュエータ機構４０の側壁を通して同側壁に
取り付けられ、リンケージ３０が第１図、第２図の弁全
閉位置と弁全開位置に達した時に、フランジ部分５１と
接触することによって作動させられる。Two limit switches 5 illustrated in FIGS. 1 and 2
0 is attached to the side wall of the actuator mechanism 40 through the same side wall, and is actuated by contacting the flange portion 51 when the linkage 30 reaches the valve fully closed position and the valve fully open position shown in FIGS. 1 and 2. .
ステッピングモータ２０は電気的駆動回路によって駆動
され、モータが動く数とステップは上記駆動回路のディ
ジタル出力によって決められる。The stepper motor 20 is driven by an electrical drive circuit, and the number and steps the motor moves are determined by the digital output of the drive circuit.
ステッピングモータは一回転あたり１０００ステップ以
上の分解能を得ることが出来る。弁体の弁ステム１５と
弁本体間のネジのピッチの選択と関連するステッピング
モータの要求分解能の選択は、流量制御弁の感度と弁の
完全開放から完全閉止への移動に要する時間とを決定す
る。弁のレンジと分解能と応答速度を制御する他の因子
は電気的駆動回路によって作られるディジタル信号の語
長とモータのステッピング速度である。A stepping motor can obtain a resolution of 1000 steps or more per revolution. The selection of the thread pitch between the valve stem 15 and the valve body of the valve body and the associated required resolution of the stepper motor determine the sensitivity of the flow control valve and the time required for the valve to move from fully open to fully closed. do. Other factors that control the range, resolution, and speed of response of the valve are the word length of the digital signal produced by the electrical drive circuit and the stepping speed of the motor.
弁ステム１５に微細ピッチネジを使用することは、弁体
が制御された流体圧力に抗して軸方向に動かされるよう
な場合、構造的な利点を与える。The use of fine pitch threads in the valve stem 15 provides structural advantages in cases where the valve body is moved axially against controlled fluid pressure.
従って、弁体１３が弁座１４上に最大押圧力で駆動され
ること及び弁本体１１に対し最大圧力で引っ張られるこ
とを防ぐ為の何等かの保護物を制御弁１０に設けること
は非常に重要である。リミットスイッチ５０はこのＩｌ
ｊ素子を実現する。即ち、第１図と第２図に図示される
下方リミットスイッチ５０は弁座１４上への弁体１３の
駆動においてステッピングモータ２０の連続作動を禁止
する効果を有し、そして上方リミットスイッチの作動は
逆方向へのステッピングモータの更なる作動を禁止する
効果がある。第４図は、リミットスイッチとステッピン
グモータのインターロックを行うのに用いられる回路の
一例を図示した。第４図において、第１図と第２図の２
つのリミットスイッチ５０が５０ ａ、 ５０ ｂと
して表される。インタロック回路への入力信号は、２つ
のリミットスイッチからの信号と制御コンピュータから
の命令信号Ａ及びＢからなる。信号Ａの単一正値パルス
は弁閉止方向に弁体１３を動かすような意味でステッピ
ングモータを−ステップ動かすように指令する。Therefore, it is extremely important to provide the control valve 10 with some kind of protection to prevent the valve body 13 from being driven with the maximum pressing force onto the valve seat 14 and from being pulled against the valve body 11 with the maximum pressure. is important. The limit switch 50 is
Realize J-element. That is, the lower limit switch 50 shown in FIGS. 1 and 2 has the effect of inhibiting continuous operation of the stepping motor 20 in driving the valve body 13 onto the valve seat 14, and inhibits the operation of the upper limit switch. has the effect of prohibiting further operation of the stepping motor in the opposite direction. FIG. 4 illustrates an example of a circuit used to interlock a limit switch and a stepping motor. In Figure 4, 2 of Figures 1 and 2
The two limit switches 50 are represented as 50a, 50b. The input signals to the interlock circuit consist of signals from the two limit switches and command signals A and B from the control computer. A single positive pulse of signal A commands the stepper motor to move -step, meaning to move the valve body 13 in the direction of valve closing.
信号Ｂの単一正価パルスは弁開放方向にモータを一ステ
ップ動かすのに十分である。命令信号Ａ。A single net pulse of signal B is sufficient to move the motor one step in the valve opening direction. Command signal A.
Ｂにおけるパルスの同時発生は許容されない。Simultaneous occurrence of pulses in B is not allowed.
リミットスイッチ５０ａと５０ｂのいずれも作動してい
ないとき、ラインＡ、 Ｂ上の命令信号はつぎのよう
にラインＣ，Ｄ上の出力信号として伝達される。ライン
Ｃ上の信号は、出力パルスがハイの時ステッピングモー
タが駆動し、ロウのとき停止するよう指令する。ライン
Ｄ上の信号は、Ｄ信号がハイの時モータが弁の閉止方向
に動き、ロウの時は弁の開放方向に動（ことを示す方向
信号である。When neither limit switch 50a nor 50b is activated, the command signals on lines A and B are transmitted as output signals on lines C and D as follows. The signal on line C commands the stepper motor to run when the output pulse is high and to stop when it is low. The signal on line D is a direction signal indicating that when the D signal is high, the motor moves in the direction of closing the valve, and when it is low, the motor moves in the direction of opening the valve.
インタロック回路の論理要素は、弁の動きが特定の限界
を越えるような時、出力Ｃで駆動信号の生成が禁止され
るようにＡＮＤゲート２の１人力を選択的に禁止する。The logic elements of the interlock circuit selectively inhibit one input of AND gate 2 such that the generation of a drive signal at output C is inhibited when the valve movement exceeds a certain limit.
しかし、リミットスイッチから離れる逆方向への動作が
指令されると、駆動信号がＡＮＤゲート２を通過するこ
とが許される。However, when movement in the opposite direction away from the limit switch is commanded, the drive signal is allowed to pass through the AND gate 2.
第５図は、第１図、第２図に於ける弁に対する命令制御
の一般的な配列をあられすブロック図を図示したもので
ある。第５図において制御信号は、要求される弁作動を
定めるためコンピュータ８０へ入力する。コンピュータ
８０からの出力は、第１図、第２図に示されるように弁
８３を＄り御するステッピングモータ８２のディジタル
指令を送るため駆動回路８１で変換される。ステッピン
グモータ８２と弁８３の間の光学的シャフトエンコーダ
のような位置センサは、存在するならばフィードバック
回路８４を通してコンピュータに流体弁の位置をフィー
ドバックする。従ってもし命令パルスがなんらかの理由
で跳ばされあるいは無視されるならば、コンピュータ８
０は付加的な補償パルスを生成する。FIG. 5 is a block diagram showing the general arrangement of commands and controls for the valves in FIGS. 1 and 2. In FIG. 5, control signals are input to computer 80 to determine the required valve actuation. The output from computer 80 is converted by drive circuit 81 to provide digital commands to stepper motor 82 which controls valve 83 as shown in FIGS. A position sensor, such as an optical shaft encoder between stepper motor 82 and valve 83, if present, feeds back the fluid valve position to the computer through feedback circuit 84. Therefore, if a command pulse is skipped or ignored for any reason, the computer 8
0 generates an additional compensation pulse.
第６図は、熱交換器の他側に通過する熱い空気の出口温
度を制御するため、熱交換器内を流れる冷却水の流量を
調節する装置に対して本発明による弁を接続した論理ブ
ロック図である。当該装置のフィードバックは、空気出
口温度を計る熱電対１００から得られる。熱電対１００
のアナログ出力は減算器１０１の負入力に加えられ、熱
交換器からの所定の空気出口温度を指示する関連信号は
減算器１０１の正入力に加えられる。減算器１０１の出
力はディジタルコンピュータ１０３によって処理される
ようにＡ−Ｄ変換器１０２に加えられる。コンピュータ
１０３は、ブロック１０４にて第１図、第２図に示すよ
うに流体流量制御弁１０６を開放あるいは閉止するよう
にステッピングモータ１０５に対する命令信号を与える
６位置フィードバック１０７（光学的性質である）は、
ステッピングモータ１０５と弁１０６の間の光学的シャ
フトエンコーダのようなセンサからなり、ブロック１０
４で作られた駆動信号に応答して弁の実際の動きを感知
する。FIG. 6 is a logic block connecting a valve according to the invention to a device for regulating the flow rate of cooling water flowing through the heat exchanger in order to control the outlet temperature of the hot air passing to the other side of the heat exchanger. It is a diagram. Feedback for the device is obtained from a thermocouple 100 that measures the air outlet temperature. thermocouple 100
The analog output of is applied to the negative input of subtractor 101, and the associated signal indicating the predetermined air outlet temperature from the heat exchanger is applied to the positive input of subtractor 101. The output of subtractor 101 is applied to analog to digital converter 102 for processing by digital computer 103. Computer 103 provides six position feedback 107 (of an optical nature) which provides a command signal to stepper motor 105 to open or close fluid flow control valve 106 as shown in FIGS. 1 and 2 at block 104. teeth,
The block 10 consists of a sensor such as an optical shaft encoder between a stepper motor 105 and a valve 106.
The actual movement of the valve is sensed in response to the drive signal produced in step 4.
位置フィードバック１０７は、感知した弁作動をコンピ
ュータ１０３に戻す。従ってモータが命令パルスを飛ば
すならば、付加的補償パルスが作られるプログラムを備
えたコンピュータによって感知される。第６図に示した
例において、弁１０６は熱交換器１０７を通る冷却水の
流れをＩＩＩ御する。従って、熱交換器によって冷やさ
れた空気の出口温度を所望の値に制御することが出来る
。Position feedback 107 returns sensed valve actuation to computer 103. Therefore, if the motor skips a command pulse, it is sensed by the computer with the program that additional compensation pulses are created. In the example shown in FIG. 6, valve 106 controls the flow of cooling water through heat exchanger 107. Therefore, the outlet temperature of the air cooled by the heat exchanger can be controlled to a desired value.
なお１位置センサとしては、光学的シャフトエンコーダ
に代えて回転ポテンショメータを採用することも可能で
ある。Note that as the one-position sensor, it is also possible to use a rotary potentiometer instead of the optical shaft encoder.
第１図は本発明による流体流量制御弁の閉止状態におけ
る軸方向断面図、第２図は同流体流量制御弁の開放状態
における軸方向断面図、第３図は第１図の駆動機構のロ
ストモーション機構における２１１図の■−■線に沿う
直角新面図、第４図は第１図、第２図のリミットスイッ
チの動作を図示した論理回路図、第５図は第１図、第２
図の弁におけるステッピングモータのモータ制御を図示
したブロック図、第６図は弁が熱交換器を通過する水量
を調整するのに用いられるとき第１図、第２図に従って
流体流量制御弁の制御と動作を図示したブロック図であ
る。
符号の説明
１３ ・ ・ ・弁体、 １４ ・ ・ ・弁座、 １
５ ・ ・弁ステＡ（リードスクリュー）、 ２１・・
・ステッピングモータ、３０・・・コストモーション機
ｍ＜駆動機構）、４０・・・アクチュエータ機構（回転
弁アクチュエータ）、５ｏ・・・リミットスイッチ。
出願人 アイシン精機株式会社FIG. 1 is an axial sectional view of the fluid flow control valve according to the present invention in a closed state, FIG. 2 is an axial sectional view of the same fluid flow control valve in an open state, and FIG. 3 is a diagram showing the lost drive mechanism of FIG. 1. A new right-angle view along the line ■-■ in Figure 211 of the motion mechanism, Figure 4 is a logic circuit diagram illustrating the operation of the limit switches in Figures 1 and 2, and Figure 5 is a diagram showing the operation of the limit switches in Figures 1 and 2.
FIG. 6 is a block diagram illustrating the motor control of the stepper motor in the valve of FIG. 6; FIG. 6 is the control of the fluid flow control valve according to FIGS. FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation. Explanation of symbols 13 ・ ・ ・ Valve body, 14 ・ ・ ・ Valve seat, 1
5. Valve stem A (lead screw), 21.
- Stepping motor, 30... Cost motion machine m < drive mechanism), 40... Actuator mechanism (rotary valve actuator), 5o... Limit switch. Applicant Aisin Seiki Co., Ltd.
Claims (10)
方向へ移動可能な弁体と、回転弁アクチュエータを駆動
するステッピングモータと、前記回転弁アクチュエータ
と前記弁体間にあつて前記回転弁アクチュエータの回転
運動に応答して前記弁体の軸方向への往復動を制御する
駆動機構と、前記弁体又は前記駆動機構の軸方向可動部
分と連係して前記弁体の許容される動きの限界を規定す
るリミットスイッチと、前記弁体の作動が前記規定限界
を越える原因となるような場合に前記ステッピングモー
タの作動を禁止する手段とからなる流体流量制御弁。(1) A valve body capable of engaging with a valve seat and movable in the axial direction to control the flow rate of fluid, a stepping motor that drives a rotary valve actuator, and a valve body located between the rotary valve actuator and the valve body; a drive mechanism that controls axial reciprocation of the valve body in response to rotational movement of the rotary valve actuator; A fluid flow control valve comprising: a limit switch that defines a limit of movement; and means for prohibiting operation of the stepping motor when the operation of the valve body causes the operation of the valve body to exceed the specified limit.
機構によつて前記回転弁アクチュエータの軸方向には固
定された回転運動が前記弁体の回転運動と軸方向運動に
変換されるようにした請求項１に記載の流体流量制御弁
。(2) The drive mechanism includes a lost motion mechanism, and the mechanism converts the rotational movement of the rotary valve actuator, which is fixed in the axial direction, into rotational movement and axial movement of the valve body. The fluid flow control valve of claim 1.
機構によつて前記回転弁アクチュエータの軸方向には固
定された回転運動が前記弁体の非回転軸方向運動に変換
されるようにした請求項１に記載の流体流量制御弁。(3) The drive mechanism includes a lost motion mechanism, and the mechanism converts the rotational movement of the rotary valve actuator, which is fixed in the axial direction, into a non-rotational axial movement of the valve body. Item 1. The fluid flow control valve according to item 1.
めにリードスクリューを備えてなる上記各請求項に記載
の流体流量制御弁。(4) The fluid flow control valve according to each of the above claims, wherein the drive mechanism includes a lead screw for distributing axial movement to the valve body.
ータ又は前記弁体と連係する位置センサからの位置フィ
ードバック信号と命令信号の比較に応答して制御される
ようにしてなる上記各請求項に記載の流体流量制御弁。(5) The fluid flow rate according to each of the above claims, wherein the stepping motor is controlled in response to a comparison of a command signal with a position feedback signal from a position sensor associated with the rotary valve actuator or the valve body. control valve.
る請求項５に記載の流体流量制御弁。6. The fluid flow control valve of claim 5, wherein the position sensor is an optical shaft encoder.
求項５に記載の流体流量制御弁。(7) The fluid flow control valve according to claim 5, wherein the position sensor is a rotary potentiometer.
ータに対して前記各規定限界を越えて前記弁体の運動を
続けさせるような命令信号を禁止するための論理回路に
前記リミットスイッチが結合されてなる上記各請求項に
記載の流体流量制御弁。(8) The limit switch is coupled to a logic circuit for inhibiting a command signal to be sent to the stepping motor to continue the movement of the valve body beyond each of the specified limits when each of the specified limits is reached. A fluid flow control valve according to each of the above claims.
流量制御弁。(9) The fluid flow control valve according to each of the above claims, which is a liquid flow control valve.
記載の流体流量制御弁。(10) The fluid flow control valve according to any one of claims 1 to 8, which is a gas flow control valve.
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- 1988-11-21 GB GB8827186A patent/GB2225415A/en not_active Withdrawn
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