JPH03168480A - バルブの電動サーボアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野ｊ この発明はバルブの設定開度を示す設定信号と、バルブ
の現在の開度を示す開度信号との偏差に応してモータを
制御し、そのモータによりバルブの開度を設定開度にす
るバルブの電動サーボアクチュエータに関する。

「従来の技術」 従来のバルブの電動サーボアクチュエータを第５図に示
す．バルブの現在の開度を示す開度信号Ｐｖ（プロセス
バリュ）が開度検出器１２で検出され、その開度信号Ｐ
Ｖと、端子１３に与えられるバルブの設定開度を示す設
定信号ＳＰとが偏差増幅器１４へ供給され、両信号の偏
差に応じた出力が回転方向制御信号発生器１５および制
御量信号発生器１６へ供給され、これらより回転方向を
示す信号と、制御量を示す信号とがモータ制御論理回路
１７へ供給される。モータ制御論理回路１７は入力され
た回転方向を示す信号に応じてモータ駆動回路ｌ８のト
ランジスタ１９および２１または２２および２３をそれ
ぞれ入力された制御量を示す信号に応じて導通させ、モ
ータ２４を正または逆回転させ、モータ２４の回転によ
り減速ギャ２５を介してバルブ２５の開度が制御され、
開度信号Ｐ■が設定信号ＳＰに一致するようにされ、バ
ルブ２５の開度が設定信号ＳＰの設定開度となる． このようなバルプの電動サーボアクチュエータにおいて
、設定開度が変更され、つまり設定信号ＳＰがセットさ
れ、モータ２４が回転されてバルブ１１の開度が設定開
度に向かって制御されるが、そのバルプ１１の制御の途
中で、例えばバルブｌ１に異物が挟まり、モータ２４の
回転が停止し、過負荷になった場合、モータ２４やモー
タ駆動回路１８を焼損する場合がある．これを防止する
ため、従来においてはｉ！電流検出回路２６を設けて、
モータ２４の電流通路に直列に小抵抗値の電流検出抵抗
器２７を挿入し、この電流検出抵抗器２７の降下電圧と
電圧ａ２８の設定電圧Ｅ１とを演算増幅器２９で比較し
、電流検出抵抗器２７の降下電圧が設定電圧Ｅ．を越え
ると、演算増幅器２９の出力電圧が負から正となり、モ
ータ２４に所定値以上の過電流が流れたと検出され、こ
の検出出力をモータ制御論理回路１７のインタラブト端
子へ供給して、モータ２４への供給電流を断として回転
を停止させていた． 「発明が解決しようとする課題」 従来の過負荷保護では、モータの過電流を検出してモー
タへの電流供給を停止すると、モータ電流が減少し、過
電流検出回路２６は過電流を検出してない状態となり、
モータが再び駆動され、これによりモータ電流が過大と
なり、過電流が検出され、モータ電流を停止することが
繰り返され、この状態が長時間続くと、モータ、モータ
駆動回路が過熱、焼損する可能性がある． このため、従来においては過負荷検出（過電流検出）が
繰り返される状態が一定時間、例えば１０秒間継続する
と、モータを停止状態にラッチするようにしたものもあ
る。この場合は、モータが反対方向に回転されるように
設定信号ＳＰを設定しなおすか、電源を一度切断した後
、再投入した時にモータ停止のラッチがリセットされる
ようになっており、操作員が設定信号ＳＰを手動で変化
させるか、電源の切、人をする必要があり、面倒である
． 「課題を解決するための手段」 この発明によればモータ電流の過電流が過電流検出回路
で検出されると、その検出出力はロック検出回路のコン
デンサへ供給され、そのコンデンサの電圧が所定値を越
えると、ロック検出回路からロック検出出力が生じる．
ロック検出回路からのロック検出出力で第１パルス発生
回路から第１パルスが発生され、その第１パルスにより
第２パルス発生回路から第２パルスが発生され、第Ｉバ
ルスによりバルブが全閉状態または全開状態になるよう
に制御され、第２パルスによりバルブが全開状態または
全閉状態になるように制１１される。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示し、第５図と対応する部
分に同一符号を付けてある．この発明では過電流検出回
路２６の検出出力はロック検出回路３１内のコンデンサ
（図に示さず）へ供給され、そのコンデンサの電圧が所
定値を越えると、ロック検出出力が第１パルス発生回路
３２へ供給され、第１パルス発生回路３２から第１パル
スが出力され、第１パルスは第２パルス発生回路３３へ
供給され、第２パルス発生回路３３から第２パルスが発
生される．第１パルス、第２パルスはそれぞれゲー｝３
４．３５を通じて全閉、全開設定回路３６へ供給される
．全閉、全開設定回路３６は例えば第１パルスでバルブ
ｌ１を全開状態に設定する全閉設定信号を偏差増幅器ｌ
４へ供給し、第２パルスでバルブ１１を全開状態に設定
する全開設定信号を偏差増幅器１４へ供給する。回転方
向制御信号発生器１５の出力が反転検出器３７へ供給さ
れ、モータ２４が反転制御されるごとに、反転検出器３
７の出力によりロック検出回路３１内のコンデンサが放
電させられる．更に、この例では第１パルスおよび第２
パルスがインクラブトタイマ３８へ供給され、インタラ
ブトタイマ３８の出力は常時は高レベルでゲート３４．
３５を開としているが、第１パルス、第２パルスが＃１
続的に繰り返し出ている時間が所定時間を越えると、出
力が低レベルとなり、ゲー｝３４．３５が閉とされる．
更にロック検出回路３Ｉのロック検出出力はモータ制御
論理回路１７のインタラプト端子へ供給され、モータ２
４の電流が断とされる． 設定信号ＳＰを変化し、モータ２４を回転制御し、その
途中でバルブｌ１の異物の噛み込みなどでモータ２４の
回転が停止すると、モータ電流が過電流となり、過電流
検出回路２６で過電流が検出され、この過電流検出状態
が例えば数秒間以上となると、ロック検出回路３ｌはそ
の内部のコンデンサの電圧が所定値を越えてロック検出
出力を発生し、ロック検出出力により、モータ電流が断
とされ、また第１パルス発生回路３２から第１パルスを
発生する．第１パルスは例えば２〜６秒のパルス幅で、
これにより全閉、全開設定回路３６から全閉設定信号が
その間発生し、バルブ１１を全開するようにモータ２４
が駆動される．第１パルスの後緑で第２パルスが第２パ
ルス発生回路３３から発生され、第２パルスもそのパル
ス幅が２〜６秒程度であり、この間、全閉、全開設定回
路３６から全開設定信号が発生し、バルブｌ１を全開す
るようにモータ２４が駆動される。

バルブ１ｌを閉方向に設定制御する途中でロンク検出出
力が生じた場合は、前記全開制御時にモータ２４が逆転
してバルブ１ｌが全開状態とされ、バルブｌ１を開方向
に設定制御する途中でロック検出出力が生じた場合は、
前記全閉制御時にモータ２４が逆転してバルブｌ１が全
開状態とされる。

何れにしても、設定制御の途中でバルブｌ１に異物が噛
み込まれてその制御が途中で停止した場合は、ロック検
出出力が生じ、全閉制御または全開制御の何れかで設定
制御と反対方向にバルブｌ１が制御されるため、噛み込
んだ異物が外れて流されてしまう可能性がある。前述し
たように全閉制御または全開制御の何れかでモータ２４
が逆転されるが、その時の逆転指令で反転検出器３７の
出力によりロック検出回路３１のコンデンサが放電され
、ロック検出出力がなくなっており、モータ２４を全閉
または全開制御でき、また、第２パルスによる全開制御
の後に、端子１３からの設定信号ＳＰに応じた設定開度
にバルブｌ１がなるようにモータ２４が再制御され、つ
まり通常動作となり、前述のように異物が外れた場合は
バルブ１１の開度は設定開度になる。

前述の全開制御、全開制御によって異物が外れない場合
は、設定Ｗ１御が閉方向の場合は全開制御の後の再設定
制１１１時に、設定制御が開方向の場合は全開制御時（
またはその後の再設定制御時）に再びロック検出出力が
生じ、前と同様に全閉制御、全開制御、その後、通常動
作が行われる．このようにして設定信号ＳＰによる設定
開度にバルブｌ１の開度がならなければ、何回でも前述
の動作が繰り返される．このため第１パルス、第２パル
スが繰り返し発生され、この繰り返し発生時間が所定値
、例えば２０〜３０秒継続するとインタラブトタイマ３
８の出力が低レベルとなり、ゲート３４．３５が閉じら
れる．この時、最後に、設定信号ＳＰによる通常動作が
行われた時に、再びモータ２４が過負荷状態になると、
この時のロック検出出力によりモータ２４が停止制御さ
れ、この状態が保持される． 次に各部の具体例を説明する．第２図は過電流検出回路
２６およびロック検出回路３１の具体例を示し、第１図
、第６図と対応する部分には同一符号を付けてある．過
電流検出回路２６は従来と同様に構威した場合である．
過電流検出回路２６の検出出力はオア回路３９を通じて
モータ制御論理回路ｌ７のインタラプト端子へ供給され
ると共にロック検出回路３ｌ内のコンデンサ４１の一端
に逆流阻止ダイオード４２一抵抗器４３を通じて供給さ
れる．コンデンサ４ｌの他端は接地され、このコンデン
？４１の電圧は演算増幅器４４で電圧ａ４５の所定電圧
Ｅ２と比較される．モータ電流が過電流になると、過電
流検出回路２６の出力が正電圧となり、この検出出力に
よりモータ２４が停止制御されると共に、この検出出力
によりコンデンサ４１が充電される．モータ２４の停止
制御によりモータ電流が減少し、過電流検出回路２６の
検出出力がなくなり、モータ２４が再駆動され、再びモ
ータ電流が過電流となり、前述のことが繰り返される．
過電流検出出力ごとにコンデンサ４１が充電される。こ
のモータ停止、再駆動の繰り返しが、例えば約８秒以上
行われると、コンデンサ４１の電圧が所定値Ｅ，より大
になり、演算増幅器４４の出力電圧が負から正となり、
これがロック検出出力としてオア回路３９を通してモー
タ制御論理回路ｌ７のインタラブト端子へ供給され、モ
ータ２４に対する電流の供給が停止され、またこのロッ
ク検出出力は抵抗器４６を通じて演算増幅器４４に正帰
還され、ロック検出状態が保持される．前述した全閉設
定信号または全開設定信号により、回転方向制御信号発
生器ｌ５の出力が高レベルから低レベル、または低レベ
ルから高レベルへ変化すると、その変化時点で反転検出
器３７からパルスが発生し、そのパルスにより、コンデ
ンサ４１と並列のトランジスタ４７がオンとされて、コ
ンデンサ４１が放電され、ロック検出出力がなくなる． 第３ＵｊＪに第１パルス発生回路３２、第２パルス発生
回路３３、インタラブトタイマ３８の具体例を示す。第
１バルス発生回路３２、第２パルス発生回路３３は共に
単安定マルチバイブレークで構威され、ロック検出回路
３１よりロック検出出力が生じると、その立ち上がりで
第１パルス発生回路３２がトリガされ、約４秒の第１パ
ルスを発生し、そのＱ出力端の正パルスはゲート３４へ
供給され、頁出力端の負パルスはインクラブトタイマ３
８内のＮＡＮＤ回路４８へ供給され、そのパルスの間、
ＮＡＮＤ回路４８の出力が高レベルとなり、その高レベ
ルによりコンデンサ４９に対する充電が行われる．Ｑ出
力端の正の第１パルスの立下りで第２パルス発生回路３
３がトリガされ、そのＱ出力端から正の第２パルスを約
４秒発生し、これがゲート３５へ供給され、亘出力端か
らの負の第２パルスはＮＡＮＤ回路４８へ供給され、そ
のパルスの間、ＮＡＮＤ回路４８の出力が高レベルとな
り、コンデンサ４９が充電される．コンデンサ４９に対
する充電抵抗器５１は例えば６９０ＫΩで、コンデンサ
４９の放電抵抗器５２は５ＭΩで、充電時定数より放電
時定数が大きくされてある．第１パルス、第２パルスが
繰り返し発生し、第１パルス、第２パルスが出ている時
間が合計で例えば約３０秒を超えると、コンデンサ４９
の電圧が所定値を越え、演算増幅器５３の出力電圧が正
から負に反転し、これがインタラプトタイマ３８の出力
としてゲー｝３４．３５に与えられ、ゲ−｝３４．３５
が閉じる．前述したように、ゲー｝３４．３５が閉じる
直前の第２パルスの後の通常動作、つまり設定信号ＳＰ
の設定開度になるように作用する動作において、ロック
検出出力が生じてモータ２４が停止状態に保持され、そ
の後、コンデンサ４９が放電して、演算増幅器５３の出
力電圧が負から正に反転しても、第１パルス、第２パル
スの発生がないから、前記全閉制御、全開制御がなされ
ず、つまり回転方向制１ｌＩ信号発生器１５の出力が変
化しないから、ロック検出回路３ｌ中のコンデンサ４ｌ
が放電されず、モータ停止状態が保持される．またイン
タラプトタイマ３８は例えば２〜３分間、第１、第２パ
ルスが供給されないと、コンデンサ４つが放電してリセ
ットされるため、その後手動で設定信号ＳＰを変化させ
てモータを逆転させて再起動させると、前記動作を繰り
返す． 第４図に全閉、全開設定回路３６の具体例を示す．電圧
＋ｖｌの端子がｐｎｐトランジスタ５４−ｎｐｎ｝ラン
ジスタ５５を通じて電圧一■１の端子に接続され、設定
信号入力端子１３がバッファ５６を通じてトランジスタ
５４、５５の接続点に接続され、この接続点は偏差増幅
器１４に接続される．常時はトランジスタ５４、５５は
共にオフで、端子１３からの設定信号ＳＰが偏差増幅器
１４へ供給される．第１パルスが入力されるとこれによ
りトランジスタ５５がオンとされ、第１パルスの間、全
開設定信号として−■１が偏差増幅器ｌ４へ供給される
。第２パルスが入力されると、これはインバータ５７を
通じてトランジスタ５４をオンとし、第２パルスの間、
全開設定信号として＋■１が偏差増幅器ｌ４へ供給され
る。

先に述べたように、この発明ではバルブの開度を変更し
ようとして設定信号ＳＰを変化し、これに応じてモータ
が制御され、バルブの開度がその設定開度に向かってい
る途中で異物が挟まってモータが停止した時に、これを
モータの過電流により検出してロック検出出力を発生し
、バルブに対し全閉制御と、全開制御とを行うことによ
り、バルブの開度を設定開度に近づける方向と逆方向に
制御することにより、挟まった異物が外れる可能性があ
ることを利用したものであるから、前述の実施例におい
てインタラブトタイマ３８、ゲート３４．３５を省略し
てもよく、またロック検出出力でモータを停止させなく
てもよく、１回だけ全閉制御、全開制御をやる場合はロ
ック検出回路３１内のコンデンサ４ｌの強制放電を行わ
なくてもよい。第１パルスで全開設定信号を発生させ、
第２パルスで全開設定信号を発生させてもよい、ロック
検出回路３１内のコンデンサ４１の放電は反転検出Ｈ３
７の出力ではなく、第１パルスまたは第２パルスで行っ
てもよい．全閉制御、全開制御は、全閉設定信号、全開
設定信号を発生する代わりに、モータ制御論理回路１７
に全閉信号、全開信号を与えるようにしてもよい。ロッ
ク検出回路３１でロック検出出力が生じた時に、これを
正帰還で保持したが、そのようなことをすることなく、
コンデンサ４１の電荷を徐々に放電させてもよい．「発
明の効果」 以上述べたように、この発明によればモータが過負荷に
なると、これを検出して、バルブを自動的に全閉制１′
Ｂ１全開制ｉ１Ｌた後、通常動作に自動的に戻るため、
全閉制御または全開制御時にバルブに挟まった異物が外
れる可能性があり、つまりモータの過負荷状態が自動的
に解消してバルブの開度が設定開度になる可能性がある
．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
その過電流検出回路２６およびロック検出回路３１の具
体例を示す接続図、第３図は第１、第２パルス発生回路
３２，３３、インタラプトタイマ３８の具体例を示す接
続図、第４図は全閉、全開設定回路３６の具体例を示す
接続図、第５図は従来のバルブの電動サーボアクチュエ
ータを示すブロック図である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブの設定開度を示す設定信号と、上記バルブ
   の現在の開度を示す開度信号との偏差に応じてモータを
   制御し、そのモータにより上記バルブの開度を上記設定
   開度にするバルブの電動サーボアクチュエータにおいて
   、 上記モータの電流が所定値以上になるとこれを検出する
   過電流検出回路と、 その過電流検出回路の検出出力がコンデンサに供給され
   、そのコンデンサの電圧が所定値を超えると、ロック検
   出出力を出力するロック検出回路と、 そのロック検出回路の検出出力で第１パルスを発生する
   第１パルス発生回路と、 その第１パルスにより第２パルスを発生する第２パルス
   発生回路と、 上記第１パルスで上記バルブを全閉状態または全開状態
   に制御する第１強制制御手段と、上記第２パルスで上記
   バルブを全開状態または全閉状態に制御する第２強制制
   御手段と、を具備することを特徴とするバルブの電動サ
   ーボアクチュエータ。