JPH06137449A - モータバルブのバックラッシュ・レス制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータバルブにおいて、バックラッシュのな
い状態でバルブの開閉量を制御し、開閉量制御の精度を
高めることである。 【構成】 モータの回転出力を減速機により減速し、減
速機の回転出力によりバルブの開閉量を調節するモータ
バルブにおいて、バルブ操作のたびに最後にどちらに動
かしたかを記憶しておき、次に動かすとき、必ず反転方
向への駆動を２回行わせ、バックラッシュの発生位置を
２回通過させ、この２回の反転動作の差を目的のバルブ
操作量となるようにすることによって、バックラッシュ
の影響を除去している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータバルブの開閉量
をバックラッシュのない状態で制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】バルブに減速機を介してＡＣモータを直
結させたいわゆる「モータバルブ」はサーボバルブに比
較して安価であるが、減速機の減速比がきわめて大きい
ため、反転時のバックラッシュが無視できない。そのた
め、もっぱら単なる開閉制御すなわちオンオフ制御に使
用され、それ以外の精度の要求される用途には不向きと
考えられていた。

【０００３】

【発明の目的】本発明の目的は、モータバルブにおい
て、バックラッシュのない状態でバルブの開閉量を制御
し、開閉量制御の精度を高めることである。

【０００４】

【発明の解決手段】上記目的のもとに、本発明は、モー
タの回転出力を減速機により減速し、減速機の回転出力
によりバルブの開閉量を調節するモータバルブにおい
て、バルブ操作のたびに最後にどちらに動かしたかを記
憶しておき、次に動かすとき、直前の駆動方向に対して
反転方向への駆動を２回行わせ、バックラッシュの発生
位置を２回通過させ、この２回の反転動作の差を目的の
バルブ操作量となるようにすることによって、バックラ
ッシュの影響を除去している。

【０００５】

【実施例】図１は、モータバルブ１とその制御部２との
関係を示している。モータバルブ１は、例えばＡＣのモ
ータ３を備えており、このモータ３の回転出力は、減速
機４を介してバルブ５に伝達される。上記制御部２は、
オープンループ制御方式のもとに、モータ３の回転方向
および回転量を制御することによって、バルブ５の開閉
量を調節する。

【０００６】このような制御では、前述の通り、次の問
題点が存在する。 （１）微量の開閉を行うとき、モータ３が動きだすまで
にわずかなむだ時間が存在し、時間に対してバルブ５の
開閉の度合が比例しない。 （２）バルブ開閉動作が反転すると、減速機４の減速比
が大きいので、無視できないバックラッシュが発生す
る。 極端なときには、このむだ時間やバックラッシュの経過
時間以外の開度を指令しても、バルブ５は動作せず、目
的の開閉量（開度）が得られない。

【０００７】図２は、横軸に時間をとり、縦軸にバルブ
の開度をとって、モータバルブ１の反転起動特性を示し
ている。動作特性は、からの区間に分けられる。

【０００８】むだ時間：電気的スイッチの遅れなどが
存在する時間 バックラッシュ：モータ３が動きだすが、減速機４が
介在し、その回転力の伝達経路にバックラッシュが存在
するため、バルブ５は動かない。 初期非直線部分：時間経過に対してバルブ５の開度が
比例しない部分が存在する。 比例動作域：この区間では、モータ３の回転速度が一
定であるから、時間の経過に伴ってバルブ５の開度が比
例する。 慣性動作部分：通電状態がオフに設定されても、この
区間では、モータ３の慣性力によって、バルブ５の開度
が駆動方向に少しだけ変化する。

【０００９】次に、図３は、上記起動特性を簡略化した
グラフを示している。図２の反転起動特性は、図３のよ
うに、動作の傾向を検討するために、実用的な動作特性
上支障のない範囲で、直線近似できる。この図３では、
バルブ５の動作しない時間すなわち不感帯時間ｔｄがあ
り、それ以後は時間に比例してバルブ５が動作すると考
えられる。したがって、指令時間ｔｗに対してバルブ開
度ΔＶは、比例係数ｋを用いて、式〔ΔＶ＝ｋ（ｔｗ−
ｔｄ）〕によって表される。

【００１０】ここで、不感帯時間ｔｄより短い時間Δｔ
相当分だけバルブ５の開度を変化させることを考える。
直接、短い時間Δｔを出力したのでは、不感帯時間ｔｄ
時間内の動作となるため、バルブ５が全く動かなくなっ
てしまうので、所定の関係を満足するある指令時間ｔｗ
を選んで、最後の操作方向に対して、一度逆方向にバル
ブ５を動かし、さらに反転させて、その引き算値つまり
差を目的のバルブ開度とする。

【００１１】図４は、過去と同じ方向へ短い時間Δｔ相
当分だけバルブ５を動かすときの例を示している。この
ときのバルブ開度は、図４中の式によって表される。

【００１２】次に、図５は、過去と逆方向へ短い時間Δ
ｔ相当分だけバルブ５を動かすときの図を示している。
このときの、バルブ開度は、図５中の式によって表され
る。

【００１３】この制御方法により、不感帯時間ｔｄの効
果をかなりの程度消去できるものと期待される。もちろ
ん、短い時間Δｔは、大きな値であってもいっこうに支
障はない。そこで、バルブ５を駆動するときには、全て
この方法を用いれば、不感帯時間ｔｄやバックラッシュ
の影響がなくなり、バルブ開度の高精度な制御が可能と
なる。

【００１４】

【発明の効果】本発明では、減速機付モータバルブのバ
ルブ開度制御の精度が高められるため比例制御やＰＩＤ
制御に高価なサーボバルブを用いなくてもよく、モータ
バルブの用途が拡大できること、サーボバルブでは、ド
ライバやアナログアンプが必要であるが、モータバルブ
では単なる電源のオンオフ制御で済むので、制御系が簡
単なものとして構成でき、制御装置が安価に提供できる
ことなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御系のブロック線図である。

【図２】モータバルブの反転起動特性のグラフである。

【図３】モータバルブの反転起動特性の簡略化グラフで
ある。

【図４】バルブを過去と同じ方向へ動かすときの動作の
説明図である。

【図５】バルブを過去と反対方向へ動かすときの動作説
明図である。

【符号の説明】

１ モータバルブ ２ 制御部 ３ モータ ４ 減速機 ５ バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転出力を減速機により減速
   し、減速機の回転出力によりバルブの開閉量を調節する
   モータバルブにおいて、バルブ操作のたびに最後にどち
   らに動かしたかを記憶しておき、次に動かすときに、直
   前の駆動方向に対して反転方向への駆動を２回行わせ、
   バックラッシュの発生位置を２回通過させ、この２回の
   反転動作の差を目的のバルブ操作量とすることを特徴と
   するモータバルブのバックラッシュ・レス制御方法。