JPH0478A - ボール弁の駆動制御方法およびボール弁の駆動制御装置 - 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〉 本発明は、ボール弁の駆動制御方法およびボール弁の駆
動制御ＩＩ装置に係り、詳しくは、ボール弁とサーボモ
ータとの連結部分における遊びに伴う開度誤差を無くす
よう改良したものに関する。

〈従来の技術〉 ボール弁を用いる装置として、本件出願人は例えば第５
図に示す浴槽システムを考えている・同図において、１
は浴槽であり、この浴槽１の底壁には、浴槽Ｉ内の浴用
水を外部へ導く吸込み口２が設けられており、浴槽１の
対向する側壁には空気と浴槽還流水（これらの供給系に
ついては後述する）とを混合して泡沫マツサージ用のジ
ェット流を浴槽１内に噴出するための２つのジェットノ
ズル３，４がそれぞれ設けられている。また、浴槽１の
一方側壁の上方には浴槽還流水を浴槽１内に斜めに噴出
させるシヲルダーフォールノズル５が設けられており、
浴槽１の他方側壁の上方には浴槽還流水を浴槽１内に滝
のように落とすナイアガラフォールノズル６が設けられ
ている。さらに、浴槽１の底壁には、気泡を噴出させる
エアブロ−ノズル７が設けられている。

８はエアブロー７に接続されるエアポンプ、９はジェッ
トノズル３．４に接続される空気制御弁、１０は吸入側
が吸込み口２に接続される循環ポンプ、１１〜１４はジ
ェットノズル３．４．ンヨルダーフォールノズル５並び
にナイアガラフォールノズル６にそれぞれ個別に接続さ
れる水量制御弁、１５は気水分離タンク、１６．１７は
第１．第２の三方弁、１８は濾過槽、１９は排水管、２
０はリモコン操作部、２１はシーケンスコントローラで
ある。

このような浴槽システムでは、リモコン操作部２０の図
示しない各種のスイッチでもって、下記するジェットモ
ード、エアブロ−モード、濾過モード、逆洗モードが行
えるようになっており、このリモコン操作部２０からの
各モードの指令により、シーケンスコントローラ２１は
、エアポンプ８、空気制御弁９．循環ポンプ１０．水量
制御弁１１〜１４．第１、第２の三方弁１６．１７のう
ち対応する要素を順序制御するものである。二点鎖線は
、それらの制郷系統を示す。

次に、動作を簡単に説明する。

■　ジェットモード 浴槽１内の浴用水を循環ポンプ１０の吸引力により浴槽
１の吸込み口２から吸い込み、この浴用水を水量制御弁
１２．１３を介して２つのジェットノズル３．４にそれ
ぞれ導く。その一方で、前記浴用水の流れに伴って空気
制御弁９がら空気が導入されて前記２つのジェｙ　）ノ
ズル３．４に導かれるので、このジェットノズル３．４
により前記浴用水が気泡混じりのジェット流とされて浴
槽１内に噴出される。

■　エアブロ−モード エアポンプ８から送出される圧縮空気がエアブロ−ノズ
ル７を通じて泡状に浴槽１内に噴出される。

■　濾過モード 浴槽１内の浴用水を循環ポンプ１０の吸引力により浴槽
１の吸込み口２から吸い込み、この浴用水を気水分離タ
ンク１５．第２三方弁１７を通じて濾過槽１８に実線矢
印で示す側から通過させる。

これにより濾過された浴用水は、第１三方弁１６を通し
て循環ポンプ１０の吸入側へ戻され、水量制御弁１１〜
１４のうちのいずれかを通して浴槽１に戻される。

■　逆洗モード 浴槽１内の浴用水を循環ポンプ１０の吸引力により浴槽
１の吸込み口２から吸い込み、この浴用水を気水分離タ
ンク１５および第１三方弁１６を通して濾過槽１８に破
線矢印で示す側から通過させることにより、濾過槽１８
に溜まっている汚れを除去して濾過槽１８を洗浄する。

その後、濾過槽Ｉ８の汚れを含む浴用水は第２三方弁１
７および排水管１９を介して排出される。

ところで、上記構成の浴槽システムに備える空気制御弁
９や４つの水量制御弁１１〜１４は、第６図および第７
図に示すようなボール弁からなっている。

同図のボール弁３０は、同軸に配される２つの分離する
流体通路としての配管３１．３２の突き合わせ部分に配
設されており、開量は貫通孔３０ａの軸線０１と２つの
配管３１．３２の軸！ＯＸとでなす角度θでもって決定
される。例えば、貫通孔の軸線Ｏ３と２つの配管３１．
３２の軸線０２とが同軸となるＯｏを「全開Ｊ、３０”
を「申開」、６０°を「小開Ｊ、９０’を「全閉」と設
定している。なお、０〜９０°の範囲内で無段階の角度
調節も可能である。このボール弁３０は、サーボモータ
３３によって回転駆動されるものであって、サーボモー
タ３３の出力軸（図示省略）に連結されている。そして
、全開側から全閉側への回転方向を正回転、全閉側から
全開側への回転方向を逆回転とする。なお、このサーボ
モータ３３には、その出力軸の回転角度を検出するポテ
ンショメータ（図示省略）が装備されている。

すなわち、シーケンスコントローラ２１は、リモコン操
作部２０に備える図示しない水量調節キーの操作に応答
して、上記サーボモータ３３を、ポテンショメータから
の出力電圧を監視しながら駆動制御することにより、ボ
ール弁３０　（各制御弁９，１１〜１４）の開量を調節
するようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、ボール弁３０と、サーボモータ３３の出力軸
との連結部分には、製造公差に基づく遊びが介在するが
、弁を正回転方向に回転させる場合には遊びが介入せず
、弁を逆回転方向に回転させる場合にのみ前記遊びが介
入することになるために、弁を逆回転方向に回転して弁
開度を設定する場合において出力軸の回転角度よりもボ
ール弁３０の回転角度が不足することになる。

具体的に、第４図（ａｌに示すように、サーボモータ３
３の出力軸３３ａの面Ａがボール弁３０の回転軸３０ａ
の面Ａ′に当接している全閉状態（９０″）において、
出力軸３３ａを矢印Ｘ方向（逆回転方向）に回転させて
例えば全閉状態（９０°）から全開状態（０°）にする
場合では、出力軸３３ａの面Ｂと回転軸３０ａの面Ｂ′
との間の遊びθＸの存在により、第４図（ｂｌに示すよ
うに、出力軸３３ａを逆回転方向に９０°回転させても
ボール弁３０の回転角度は９０″よりも少ない角度しか
回転せずに不足するので、ボール弁３０が全開状態にな
らなくなる。

本発明は、このような事情に鑑みて創案されたものであ
って、ボール弁の一方向への回転角度の狂いを無くして
、流体流量を指示どおりにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

本発明のボール弁の駆動制御方法は、指定されるボール
弁の回転方向が設定回転方向と逆のとき、まず、ボール
弁を逆回転方向に指定回転角度を越えて回転駆動させた
後、この余分に回転させた角度について戻すよう設定回
転方向にボール弁を回転駆動させることに特徴を有する
。

前記の設定回転方向とは、遊びの介入しない回転方向を
意味し、従来技術で定義した正回転方向に相当する。

本発明のボール弁の駆動制御装置は、第１図の機能ブロ
ック図に示すように、サーボモータＭ１と、モータドラ
イバＭ２と、位置検出手段Ｍ３と、設定手段Ｍ４と、制
御手段Ｍ５とを有するものであって、 前記サーボモータＭ１は、流体通路Ｍ６の開度を制御す
るボール弁Ｍ７に連結され、がっ正逆の双方向に回転す
る出力軸Ｍｌｌを有しており、前記モータドライバＭ２
は、サーボモータＭ１を駆動するものであり、 前記位置検出手段Ｍ３は、前記サーボモータＭ１の出力
軸Ｍｌｌの回転角度を検出するものであり、 前記設定手段Ｍ４は、前記ボール弁Ｍ７の目標とする開
度や回転方向に関する設定データＤ１を出力するもので
あり、 前記制御手段Ｍ５は、設定手段Ｍ４から与えられる設定
データＤ１および位置検出手段Ｍ３がら与えられる現在
角眞データＤ２に基づいて、サーボモータＭ１の出力軸
Ｍｌｌの目標回転方向が設定回転方向と逆であると判断
したとき、まず、前記出力軸Ｍｌｌを逆回転方向に目標
開度に対応する角度を越えて回転させた後、設定回転方
向に前記余分に回転させた角度について出力軸Ｍｌｌを
回転させるよう前記モータドライバＭ２を制御するもの
である。

〈作用〉 従来例で説明したように逆回転方向において遊びが介入
する場合について説明する。

そこで、サーボモータの出力軸を逆回転方向に回転させ
る場合、まず、出力軸を設定される目標角度を越えるま
で逆回転方向に回転させ、その後で正回転方向に前記目
標角度位置から越えさせた分について戻すように回転さ
せ、出力軸を目標角度に位置させる。すなわち、出力軸
を正回転方向と同じ方向から停止させるから、逆回転方
向において介入する遊びが除去される。

このような処理を実行する装置では、制御手段Ｍ５が設
定手段Ｍ４から与えられる設定データＤおよび位置検出
手段Ｍ３から与えられる現在角度データＤ２に基づきボ
ール弁Ｍ７の回転方向が設定回転方向と逆であると判断
したとき、上述したようにモータドライバＭ２を制御す
る。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図ないし第４図に本発明の一実施例を示している。

図中、３０は従来例で説明した浴槽システムなどに備え
る空気制御弁や水量制御弁などとされるボール弁で、こ
のボール弁３０は従来例で説明した第６図および第７図
に示すものに相当する。３３はボール弁３０を回転駆動
するサーボモータ、３４はサーボモータ３３に一体的に
装備される可変抵抗型のポテンショメータ、３５はサー
ボモータ３３を駆動するモータドライバ、４０はポテン
ショメータ３４で検出した電圧値の変動分を吸収するバ
ッファ回路、４１は少なくともモータドライバ３５の制
御を司るマイクロコンピュータ、４２は請求項に記載の
設定手段に相当するリモコン操作部である。前記マイク
ロコンピュータ４１はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭで構成さ
れ、請求項に記載の制御手段を含む。

次に、マイクロコンピュータ４１によるボール弁３０の
駆動制御処理を第３図に示すフローチャートに従って説
明する。

リモコン操作部４２に備える図示しない電源スィッチの
ＯＮにより、マイクロコンピュータ４１がアクティブと
なる。リモコン操作部４２に備える図示しない流量制御
キーの操作により、ボール弁３０の目標開度が設定され
る。この流量制御キーからの設定信号がマイクロコンピ
ュータ４１の入力ポートに入力される。

マイクロコンピュータ４１は、ステップＳ２において入
力された設定信号に基づいて図示しない内部メモリより
対応する設定角度データ０．を読み出す、ステップ＄４
において、ポテンショメータ３４およびバッファ回路４
０を通じてアナログの現在角度データ０．が入力される
ので、内部でＡ／Ｄ変換して取り込む。続く、ステップ
Ｓ６において前記設定角度データＯ８と現在角度データ
ＯＦとに基づいて、指定されるボール弁３０の回転方向
が逆回転方向であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定した
場合はステップ３１２〜Ｓ２２の逆回転処理の流れへ、
Ｎｏであると判定した場合はステップＳ８．Ｓ１０の正
回転処理の流れへそれぞれ進む。

前記の正回転処理であるステップ５８，５１０では、設
定角度データＯ８と、ポテンショメータ３４により検出
される現在角度データＯＦ　　（サーボモータ３３の出
力軸３３ａの回転角度）とが−致するまでモータドライ
バ３５を通してサーボモータ３３を正回転方向に駆動し
て、ボール弁３０を目標開度にさせる。この場合、ボー
ル弁３ｏの実際の開度は目標開度と一致する。この後、
ステップＳ２に戻る。

前記の逆回転処理であるステップ３１２〜Ｓ２２では、
まず、ステップＳ１２において、図示しない内部メモリ
に記憶させであるオーバラン角度データＯ８＋αを読み
だし、ステップ３１４においてこのオーバラン角度デー
タ○、＋αを現在角度データＯ１との比較基準として設
定する。続くステップ３１６，５１８において、オーバ
ラン角度データ０．±αと、ポテンショメータ３４によ
り検出される現在角度データ０．とが一致するまでモー
タドライバ３５を通してサーボモータ３３を逆回転方向
に駆動して、ボール弁３０を目標角度を越える所定角度
位置まで回転させる。次に、ステップＳ２０においてス
テップＳ２で取り込んだ当初の設定角度データ０．を現
在角度データＯ１との比較基準として設定する。続くス
テップＳ２２．３２４において、当初の設定角度データ
Ｏ３と、ポテンショメータ３４により検出される現在角
度データ○、とが一致するまでモータドライバ３５を通
じてサーボモータ３３を逆回転方向に駆動することによ
り、前記オーバランさせた分について元に戻し、ボール
弁３００開度を目標開度にさせる。この後、ステップＳ
２に戻る。

以上の処理におけるサーボモータ３３の出力軸３３ａと
ボール弁３０の回転軸３０ａとの連結部分における動作
を第４図を参照して説明する。

図では、ボール弁３０を全閉状態（９０°）から全開状
態（０°）とする逆回転動作の場合を例に挙げる。

この全閉状態では、第４図（ａｌに示すように、サーボ
モータ３３の出力軸３３ａの面Ａがボール弁３０の回転
軸３０ａの面Ａ′に当接しており、出力軸３３ａの面Ｂ
と回転軸３０ａの面Ｂ′との間に遊びθＸが存在してい
るとする。

そこで、第４図（Ｃ）に示すように、サーボモータ３３
の出力軸３３ａを矢印Ｘ方向（逆回転方向）に目標とす
る角度（９０’）を越えるように（９０°＋α）につい
て回転させる。但し、オーバラン量αは遊びθＸよりも
大きく設定される。

この後、第４図（ｄｌに示すように、前記とは逆の矢印
Ｙ方向（正回転方向〉に前記余分に回転させた角度αに
ついて戻すようサーボモータ３３の出力軸３３ａを回転
させる。この戻し時にも出力軸３３ａの面Ａと回転軸３
０ａの面Ａ′との間に遊びθＸが介入するために回転軸
３０ａの実際に回転した角度θ２は（α−θＸ）と不足
することになり、結果的に当初の遊びθＸが戻し時の遊
びθＸで相殺されることになる。したがって、サーボモ
ータ３３の出力軸３３ａの実際の回転角度とボール弁３
０の回転輪３０ａの実際の回転角度とが等しくなり、ボ
ール弁３０の開度が設定どおりとなる。

ところで、本発明は第５図の浴槽システムの他の種々な
装置に装備されるボール弁について通用できるものであ
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、サーボモータの
回転動作を工夫することによってサーボモータの出力軸
とボール弁の回転軸との間で一方回転方向に介入する遊
びを無視できるようにしたから、ボール弁の開度を設定
どおりに正確に制御することができる。したがって、ボ
ール弁による流体流量のばらつきを無（すことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（２）に対応する機能ブロック図である
。 第２図ないし第４図は本発明の一実施例に係り、第２図
はボール弁の駆動制御装置の概略構成を示す回路図、第
３図は動作説明に供するフローチャト、第４図（ａｌな
いしくｄｉは動作説明に関する図であってサーボモータ
の出力軸とボール弁の回転軸との連結部分の横断面図で
ある。 また、第５図ないし第７図は従来例に係り、第５図は浴
槽システムの概略構成図、第６図はボール弁の縦断面図
、第７図は第６図の■−■線断面図である。 実施例の図において、３０はボール弁、３０ａは回転軸
、３３はサーボモータ、３３ａは出力軸である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体通路の開度を制御するボール弁の駆動制御方
   法であって、 指定されるボール弁の回転方向が設定回転方向と逆のと
   き、まず、ボール弁を逆回転方向に指定回転角度を越え
   て回転駆動させた後、この余分に回転させた角度につい
   て戻すよう設定回転方向にボール弁を回転駆動させるこ
   とを特徴とするボール弁の駆動制御方法。
2. （２）サーボモータと、モータドライバと、位置検出手
   段と、設定手段と、制御手段とを有し、前記サーボモー
   タは、流体通路の開度を制御するボール弁に連結され、
   かつ正逆の双方向に回転する出力軸を有しており、 前記モータドライバは、サーボモータを駆動するもので
   あり、 前記位置検出手段は、前記サーボモータの出力軸の回転
   角度を検出するものであり、 前記設定手段は、前記ボール弁の目標とする開度や回転
   方向に関する設定データを出力するものであり、 前記制御手段は、設定手段から与えられる設定データお
   よび位置検出手段から与えられる現在角度データに基づ
   いて、サーボモータの出力軸の目標回転方向が設定回転
   方向と逆であると判断したとき、まず、前記出力軸を逆
   回転方向に目標開度に対応する角度を越えて回転させた
   後、設定回転方向に前記余分に回転させた角度について
   出力軸を回転させるよう前記モータドライバを制御する
   ものである ことを特徴とするボール弁の駆動制御装置。