KR20190122238A

KR20190122238A - 회전 제어 장치

Info

Publication number: KR20190122238A
Application number: KR1020197028091A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 나리타
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-29
Also published as: KR102147922B1; CN110476040B; WO2018181473A1; CN110476040A; JP2018169259A; JP6802104B2

Abstract

본 발명은 비접촉식의 상대적 위치 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치를 보다 저비용으로 실현하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 관한 회전 제어 장치(100)는, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위를 비접촉으로 검출하는 상대적 위치 센서(1)와, 조작 대상축의 회전 방향에서의 소정의 중간 위치(Pa, Pm, Pb)에 조작 대상축이 도달했을 때에 검지 신호를 출력하는 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)를 구비하고, ON/OFF 센서는, 조작 대상축의 축선과 직교하는 주면(20a, 20b)을 갖는 기판(20)과, 기판의 주면 상에 배치된 전극(21a, 21b)과, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 전극 중 하나에 접촉하는 접촉자(201a, 201b)와, 접촉자가 전극에 접촉하면 검지 신호를 출력하는 검출 회로(23_i)와, 기판의 주면 상에 배치되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 없을 때에 접촉자의 타단을 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 복수의 캠부재(24a, 24b)를 구비한다.

Description

회전 제어 장치

본 발명은, 조작 대상축의 회전을 제어하는 회전 제어 장치에 관한 것이며, 예컨대 조절 밸브의 밸브축을 조작 대상축으로 하는 회전 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 밸브축 등의 조작 대상축의 회전을 제어하는 회전 제어 장치는, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위를 위치 센서에 의해 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 축의 조작량을 결정하고 있다. 예컨대, 볼밸브 등의 로터리식의 조절 밸브의 밸브축을 조작하는 전동식 조작기(액츄에이터)에서는, 위치 센서로서 가변 저항기로 이루어진 포텐셔미터를 이용하고, 그 포텐셔미터에 의해 검출한 밸브축의 회전 방향의 기계적 변위량에 기초하여 밸브축을 제어하고 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 축의 회전 방향의 기계적 변위량을 측정하기 위한 위치 센서로는, 포텐셔미터로 대표되는 접촉식의 위치 센서 외에, 로터리 엔코더와 같이, 측정 대상의 축의 회전 방향의 위치를 비접촉으로 검출하는 비접촉식의 위치 센서가 있다. 또한, 비접촉식의 위치 센서에는, 검출 대상축의 각도 위치에 대응한 신호를 출력하는 절대적 위치 센서와, 검출 대상축의 회전 각도, 즉 각도 위치의 변화량에 따른 신호를 출력하는 상대적 위치 센서가 있다. 예컨대, 비접촉식의 절대적 위치 센서로는, 검출 대상축의 절대적인 각도 위치에 대응한 코드 신호를 출력하는 앱솔루트형의 로터리 엔코더가, 비접촉식의 상대적 위치 센서로는, 검출 대상축의 회전 각도에 대응하여 펄스를 출력하는 인크리멘탈형의 로터리 엔코더가, 각각 알려져 있다(특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2011-074935호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2010-286444호 공보

일반적으로, 포텐셔미터는, 슬라이더를 기계적으로 조작하는 것에 의한 저항치의 변화를 출력하는 센서이기 때문에, 내구성이 낮고, 제품 수명이 짧은 경향이 있다. 또한, 포텐셔미터 대신에, 절대적 비접촉 위치 센서로서의 앱솔루트형의 로터리 엔코더를 이용한 경우, 일반적으로 부품 단가가 높을 뿐만 아니라, 앱솔루트형의 로터리 엔코더를 구동시키기 위한 배터리가 별도로 필요해지기 때문에, 제품 비용이 증대되어 버린다.

따라서, 본 발명자는, 포텐셔미터 대신에, 로터리 엔코더 등의 비접촉식의 상대적 위치 센서와, 소정의 위치에 조작 대상축이 도달했을 때에 검지 신호를 출력하는 ON/OFF 센서를 이용한 새로운 회전 제어 장치를 제안했다(일본 특허 출원 2017-034014). 이 회전 제어 장치에서, 예컨대 도 18에 나타낸 바와 같이, ON/OFF 센서(3_1~3_5)는, 조작 대상축(301)의 근방에 설치되고, 각종 연산 처리를 행하는 IC 칩(302)을 탑재한 프린트 기판(300)의 주면(300a)에 전극(321)을 배치한다. 그리고, 조작 대상축(301)에 연결된 쇼트 플레이트(303)를 전극(321)의 어느 것과 접촉시켜, 불연속이기는 하지만 조작 대상축(301)의 절대적인 위치를 검출한다. 이하, 이러한 ON/OFF 센서를 이용하여, 불연속이기는 하지만 조작 대상축의 절대적인 위치를 검출하는 위치 센서를 「불연속인 절대적 위치 센서」라고 하는 경우가 있다.

그러나, 이러한 구성에서는, 쇼트 플레이트(303)를 프린트 기판(300)에 접촉시키지 않도록 하면, 쇼트 플레이트(303)와 프린트 기판(300)의 간격의 미묘한 조정이 필요진다. 이것은, 비용 상승의 원인이 될 뿐만 아니라, 실현도 용이하지 않다. 또한, 쇼트 플레이트(303)의 스프링성의 경년 변화에 의한 접촉 저항의 신뢰성에도 문제가 있다. 반대로, 쇼트 플레이트(303)가 프린트 기판(300)의 주면(300a)을 슬라이딩시켜 버리면, 프린트 기판(300)에 악영향을 미칠 우려가 있고, 포텐셔미터와 동일하게 내구성 및 제품 수명의 문제가 생겨 버린다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 비접촉식의 상대적 위치 센서와 ON/OFF 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치를 보다 저비용으로 실현하면서, 그 내구성과 신뢰성을 향상시키는 것에 있다.

본 발명에 관한 조작 대상축(200)의 회전을 제어하는 회전 제어 장치(100)는, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위를 비접촉으로 검출하는 상대적 위치 센서(1)와, 조작 대상축의 회전 방향에서의 제1 위치(Pc)로부터 제2 위치(Po)까지의 회전 가능한 범위(SR)에서, 제1 위치와 제2 위치를 제외한 적어도 하나의 소정의 중간 위치(Pa, Pm, Pb)에 조작 대상축이 도달했을 때에 검지 신호를 출력하는 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)와, 검지 신호가 출력되고 나서의, 상대적 위치 센서에 의해 검출된 기계적 변위의 적산치(RP)와, 그 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서에 대응하는 소정의 중간 위치를 나타내는 기준치(AP)에 기초하여, 조작 대상축의 회전 방향의 절대적인 위치를 산출하는 위치 산출부(3)와, 조작 대상축의 회전 방향의 목표 위치(SP)의 정보와, 위치 산출부에 의해 산출된 조작 대상축의 절대적인 위치(PV)에 기초하여, 조작 대상축의 조작량(MV)을 산출하는 조작량 산출부(4)와, 조작량 산출부에 의해 산출된 조작량에 기초하여, 조작 대상축의 회전 방향에서의 제1 위치로부터 제2 위치까지의 회전 가능한 범위 내에서 조작 대상축을 조작하는 조작부(5)를 구비하고, ON/OFF 센서는, 조작 대상축의 둘레에 설치되고, 조작 대상축의 축선과 직교하는 주면(20a, 20b)을 갖는 기판(20)과, 기판의 주면 상에 배치된 적어도 하나의 전극(21a, 21b)과, 일단이 조작 대상축에 고정되고, 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 전극 중 하나에 접촉하는 접촉자(201a, 201b)와, 접촉자가 전극 중 하나에 접촉하면 검지 신호를 출력하는 검출 회로(23_i)와, 기판의 주면 상에 배치되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 없을 때에 접촉자의 타단을 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 캠부재(24a, 24b)를 구비한다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 전극(21a, 21b)은, 주면 상의 소정의 중간 위치에 대응하는 위치에 배치되고, 캠부재(24a, 24b)는, 조작 대상축의 축선을 중심으로 하는 원주(C2)를 따라서 배치되고, 각각, 원주를 따라서 주면 상의 소정의 중간 위치에 대응하는 위치에 근접함에 따라 주면으로부터의 높이가 낮아지도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 전극(21a, 21b)과 캠부재(24a, 24b)는, 각각, 주면 상의 조작 대상축의 축을 중심으로 하여 서로 다른 반경을 갖는 제1 원주(C1)와 제2 원주(C2)를 따라서 배치되고, 캠부재 중 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 주면 상에서 서로 이격하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 전극(21a, 21b)과 캠부재(24a, 24b)는, 주면 상의 조작 대상축의 축을 중심으로 하는 동일한 원주(C1) 상에 배치되고, 캠부재(24a, 24b)는, 각각 절연성을 갖는 재료로 형성되고, 캠부재 중 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 각각 전극(21)의 일부를 덮고 또한 전극 상에서 서로 이격되도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 접촉자(201a, 201b)는, 탄성 변형 가능한 판형의 부재이며, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 있을 때에 전극에 접촉하는 부분의 폭은, 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부끼리의 간격보다 좁게 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 기판은, 주면으로서, 제1 주면(20a)과 이 제1 주면과 반대측의 제2 주면(20b)을 가지며, 전극은, 제1 주면 상에 배치된 적어도 하나의 제1 전극(21a)과, 제2 주면 상에 배치된 적어도 하나의 제2 전극(21b)으로 이루어지며, 접촉자는, 일단이 조작 대상축에 고정되고, 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 제1 전극 중 하나에 접촉하는 제1 접촉자(201a)와, 제1 접촉자와 전기적으로 접속됨과 더불어, 일단이 조작 대상축에 고정되고, 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 제2 전극 중 하나에 접촉하는 제2 접촉자(201b)로 이루어지며, 캠부재는, 기판의 제1 주면 상에 배치되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 없을 때에 제1 접촉자의 타단을 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 복수의 제1 캠부재(24a)와, 기판의 제2 주면 상에 배치되고, 조작 대상축이 소정의 중간 위치에 없을 때에 제2 접촉자의 타단을 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 복수의 제2 캠부재(24b)를 포함하며, 검출 회로는, 제1 접촉자의 타단측의 일부가 제1 전극에 접촉하고, 또한 제2 접촉자의 타단측의 일부가 제2 전극에 접촉하면 검지 신호를 출력하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 조작 대상축의 회전 방향이 반전된 횟수를 카운트하는 반전 횟수 카운트부(6)를 더 구비하고, 조작량 산출부(4A)는, 검지 신호가 출력되지 않고 반전 횟수 카운트부에 의해 카운트된 값이 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작 대상축을 제1 위치, 제2 위치 및 소정의 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 조작량을 산출하고, 조작부(5)는, 조작량 산출부에 의해 산출된 조작량에 기초하여 조작 대상축을 조작하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위의 절대치를 적산하는 절대치 적산부(7)를 더 구비하고, 조작량 산출부(4B)는, 검지 신호가 출력되지 않고 절대치 적산부에 의해 적산된 값이 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작 대상축을 제1 위치, 제2 위치 및 소정의 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 조작량을 산출하고, 조작부(5)는, 조작량 산출부에 의해 산출된 조작량에 기초하여 조작 대상축을 조작하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간을 적산하는 타이머(8)를 더 구비하고, 조작량 산출부(4C)는, 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간이 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작 대상축을 제1 위치, 제2 위치 및 소정의 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 조작량을 산출하고, 조작부(5)는, 조작량 산출부에 의해 산출된 조작량에 기초하여 조작 대상축을 조작하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 조작 대상축이 움직이기 시작한 횟수를 카운트하는 기동 횟수 카운트부(9)를 더 구비하고, 조작량 산출부(4D)는, 검지 신호가 출력되지 않고 기동 횟수 카운트부에 의해 카운트된 값이 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작 대상축을 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 소정의 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 조작량을 산출하고, 조작부(5)는, 조작량 산출부에 의해 산출된 조작량에 기초하여 조작 대상축을 조작하도록 해도 좋다.

상기 회전 제어 장치에 있어서, 위치 산출부(3)는, 검지 신호가 출력되면, 상대적 위치 센서에 의해 검출된 기계적 변위의 적산치를 리셋하는 기준치 갱신부(32)를 구비하고 있어도 좋다.

또, 상기 설명에서는, 일례로서, 발명의 구성 요소에 대응하는 도면상의 참조 부호를, 괄호를 붙여 기재하고 있다.

이상 설명한 것에 의해, 본 발명에 의하면, 비접촉식의 상대적 위치 센서와 ON/OFF 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치를 보다 저비용으로 실현하면서, 그 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 불연속인 절대적 위치 센서의 개념을 설명하는 도면이다.
도 3a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3b는, 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3c는, 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3d는, 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3e는, 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례에서의 전극과 캠부재의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치의 원점 복귀 동작 모드에서의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 5는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치의 통상 동작 모드에서의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 6a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6b는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 구성예에서의 전극과 캠부재의 관계를 설명하는 도면이다.
도 7a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7b는, 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예에서의 전극과 캠부재의 관계를 설명하는 도면이다.
도 7c는, 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7d는, 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9a는, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 9b는, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 10은, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11a는, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 11b는, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 12는, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13a는, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 13b는, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 14는, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15a는, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 15b는, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 16a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
도 16b는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 17a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
도 17b는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 18은, 선원에서의 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 일례를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에서, 각 실시형태에서 공통된 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 반복 설명을 생략한다.

<실시형태 1>

≪회전 제어 장치의 구성≫

도 1은, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 회전 제어 장치(100)는, 예컨대, 플랜트 등에서 유량의 프로세스 제어에 이용되는 볼밸브 등의 로터리식 조절 밸브의 밸브축(조작 대상축)의 회전을 제어하는 전동식 조작기이다.

구체적으로, 회전 제어 장치(100)는, 도시하지 않은 상위 장치로부터 부여된 조절 밸브의 밸브 개방도의 목표치(설정치)(SP)와 조절 밸브의 밸브 개방도의 실측치(이하, 「실개방도」라고도 칭함)(PV)의 편차(ΔP)를 산출한다. 그리고, 회전 제어 장치(100)는, 그 편차(ΔP)가 0이 되도록 밸브축(200)을 구동시키는 것에 의해, 조절 밸브의 밸브 개방도가 목표치(SP)가 되도록 제어한다.

이하, 회전 제어 장치(100)의 구체적인 구성에 관해 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 회전 제어 장치(100)는, 상대적 위치 센서(1), 복수의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)(n은 2 이상의 정수), 위치 산출부(3), 조작량 산출부(4) 및 조작부(5)를 구비하고 있다. 복수의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)는, 불연속인 절대적 위치 센서를 구성한다.

이들 구성 요소는, 예컨대 금속 재료로 이루어진 케이스 내부에 수용된다. 또, 회전 제어 장치(100)는, 전술한 기능부에 더하여, 조절 밸브의 밸브 개방도 등의 각종 정보를 사용자에게 제시하기 위한 표시부(예컨대 액정 디스플레이)나 외부 기기와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하기 위한 통신 회로 등을 구비하고 있어도 좋다.

우선, 조절 밸브의 실개방도, 즉 밸브축(200)의 회전 방향의 위치를 측정하기 위한 상대적 위치 센서(1) 및 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)를 포함하는 불연속인 절대적 위치 센서에 관해 설명한다.

상대적 위치 센서(1)는, 회전 제어 장치(100)의 조작 대상축으로서의 밸브축(200)의 회전 방향의 기계적 변위(Md)를 비접촉으로 검출하는 기능부이다. 상대적 위치 센서(1)로는, 검출 대상축(밸브축(200))의 회전 각도에 대응하여 펄스를 출력하는 인크리멘탈형의 로터리 엔코더를 예시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 상대적 위치 센서(1)가 인크리멘탈형의 로터리 엔코더인 것으로 하여 설명한다.

한편, 불연속인 절대적 위치 센서는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)를 포함하며, 조작 대상축인 밸브축(200)이 회전 방향에서의 소정의 위치에 도달했을 때에, 그 소정의 위치에 대응하여 설치된 각 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)는 각각 검지 신호(P1∼Pn)를 출력한다. ON/OFF 센서(2_1∼2_n)는, 밸브축(200)이 회전 방향에서 특정한 위치에 도달한 것을 나타내는 전기 신호를 출력하는 것이 가능한 부품이면 된다. 구체적으로는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로서, 예컨대 리미트 스위치를 이용할 수 있다. 여기서, 상기 전기 신호는, 밸브축(200)이 회전 방향에서 특정한 위치에 도달한 것을 나타내는 신호이면 되며, 예컨대 온ㆍ오프 신호(상태를 나타내는 신호, 예컨대 디지털 신호)이다.

도 2를 참조하여, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 배치에 관해 설명한다. 도 2에는, n=5로 한 경우의 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 배치예가 나타나 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, ON/OFF 센서(2_1∼2_5)는, 밸브축(200)의 회전 가능 범위(SR) 내에서, 서로 다른 복수의 위치마다 대응하여 설치되고, 밸브축(200)이 그 대응하는 위치에 도달했을 때에 검지 신호(P1∼Pn)를 각각 출력한다.

여기서, 회전 가능 범위(SR)란, 밸브축(200)의 회전 방향에서의 회전 가능한 범위이며, 예컨대, 회전 방향에서의 제1 위치로서의 밸브 개방도가 0%가 되는 완전 폐쇄 위치(Pc)로부터, 제2 위치로서의 밸브 개방도가 100%가 되는 완전 개방 위치(Po)까지의 범위를 나타낸다.

회전 제어 장치(100)에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_5)는, 밸브 개방도가 0%부터 100%까지의 범위에서의 어느 위치에 대응하여 설치되어 있다. 예컨대, 도 2에 나타내는 배치예의 경우, ON/OFF 센서(2_1)는, 밸브 개방도가 0%가 되는 완전 폐쇄 위치(Pc)에 대응하여 설치되어 있다. ON/OFF 센서(2_2)는, 밸브 개방도가 20%가 되는 위치(Pa)에 대응하여 설치되어 있다. ON/OFF 센서(2_3)는, 밸브 개방도가 50%가 되는 위치(Pm)에 대응하여 설치되어 있다. ON/OFF 센서(2_4)는, 밸브 개방도가 70%가 되는 위치(Pb)에 대응하여 설치되어 있다. 또한, ON/OFF 센서(2_5)는, 밸브 개방도가 100%가 되는 완전 개방 위치(Po)에 대응하여 설치되어 있다.

밸브축(200)에서, 밸브 개방도가 0%가 되는 완전 폐쇄 위치(Pc)와 밸브 개방도가 100%가 되는 완전 개방 위치(Po)를 제외한, 밸브 개방도가 20%가 되는 위치(Pa), 밸브 개방도가 50%가 되는 위치(Pm), 밸브 개방도가 70%가 되는 위치(Pb)는, 각각 본 발명에서의 「소정의 중간 위치」에 해당한다.

도 2에 나타내는 배치예의 경우, ON/OFF 센서(2_1)는, 밸브축(200)이 완전 폐쇄 위치(Pc)에 도달했을 때에 검지 신호(P1)을 출력한다. ON/OFF 센서(2_2)는, 밸브축(200)이 위치(Pa)(밸브 개방도 : 20%)에 도달했을 때에 검지 신호(P2)를 출력한다. ON/OFF 센서(2_3)는, 밸브축(200)이 위치(Pm)(밸브 개방도 : 50%)에 도달했을 때에 검지 신호(P3)을 출력한다. ON/OFF 센서(2_4)는, 밸브축(200)이 위치(Pb)(밸브 개방도 : 70%)에 도달했을 때에 검지 신호(P4)를 출력한다. ON/OFF 센서(2_5)는, 밸브축(200)이 완전 개방 위치(Po)(밸브 개방도 : 100%)에 도달했을 때에 검지 신호(P5)를 출력한다.

다음으로, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 구체적인 구조에 관해 설명한다.

ON/OFF 센서(2_1∼2_n)는, 밸브축(200)의 둘레에 설치되어 있다. ON/OFF 센서(2_1∼2_n)는, 밸브축(200)의 축선과 직교하는 제1 주면(20a) 및 제2 주면(20b)을 갖는 프린트 기판(20)과, 이 프린트 기판의 제1 주면(20a) 및 제2 주면(20b) 상에 각각 배치된 복수의 제1 전극(21a) 및 제2 전극(21b)과, 밸브축(200)의 측면에 고정된 쇼트 플레이트(201)와, 쇼트 플레이트(201)의 제1 접촉자(201a) 및 제2 접촉자(201b)가 복수의 제1 전극(21a) 및 제2 전극(21b)의 하나에 각각 접촉하면 검지 신호(Pi)를 출력하는 검출 회로(23_i)와, 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a) 상에 배치된 복수의 제1 캠부재(24a)와, 제2 주면(20b) 상에 배치된 복수의 제2 캠부재(24b)를 구비하고 있다.

이하, 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a) 및 제2 주면(20b)을 합쳐 「주면(20a, 20b)」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 제1 전극(21a) 및 제2 전극(21b)을 합쳐 「전극(21a, 21b)」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 쇼트 플레이트(201)의 제1 접촉자(201a) 및 제2 접촉자(201b)를 합쳐 「접촉자(201a, 201b)」라고 하는 경우가 있다. 또한, 제1 캠부재(24a)와 제2 캠부재(24b)를 합쳐 「캠부재(24a, 24b)」라고 하는 경우가 있다.

도 3a∼3e는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 구체적인 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 여기서는, n=5로 한 경우가 나타나 있다.

여기서, 도 3a 및 도 3b는, 각각, 밸브축(200)이 완전 폐쇄 위치(Pc), 위치(Pa)(밸브 개방도 : 20%), 위치(Pm)(밸브 개방도 : 50%), 위치(Pb)(밸브 개방도 : 70%), 완전 개방 위치(Po)(밸브 개방도 : 100%)의 어느 것에 도달한 상태에서의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도 및 I-I선 단면도이다. 또한, 도 3c 및 도 3d는, 각각, 밸브축(200)이 상기 소정 위치의 어디에도 도달하지 않았을 때의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도 및 II-II선 단면도이다. 또한, 도 3e는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 구조를 모식적으로 나타내는 측면도이다.

이 예에서, 개개의 ON/OFF 센서(2_i)(1≤i≤n)는, 도 3a∼3e에 나타낸 바와 같이, 밸브축(200)의 둘레에 설치되는 프린트 기판(20) 상에, 저항(R)과 전극(21a, 21b)을 배치하고, 밸브축(200)에 쇼트 플레이트(201)를 설치하는 것에 의해 실현할 수 있다.

구체적으로는, 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a)에 제1 전극(21a)을 형성함과 더불어, 제1 전극(21a)과 전원 전압이 공급되는 전원 라인(Vcc) 사이에 저항(R)을 접속한다. 또한, 프린트 기판(20)의 제2 주면(20b)에 제2 전극(21b)을 형성함과 더불어, 제2 전극(21b)을, 그라운드 전압이 공급되는 그라운드 라인(GND)에 접속한다. 프린트 기판(20)의 2개의 주면(20a, 20b)에 각각 형성되는 복수의 전극(21a, 21b)은, 밸브축(200)의 축을 중심으로 하는 원주(C1)를 따라서 배치되어 있다. 여기서, 저항(R)은, 예컨대, 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a)에 배치하면 된다. 또한, 전원 라인(Vcc)은, 예컨대 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a)에 형성하고, 그라운드 라인(GND)은, 예컨대 프린트 기판(20)의 제2 주면(20b)에 형성하면 된다.

프린트 기판(20)의 제1 주면(20a)에는, 후술하는 위치 산출부(3) 및 조작량 산출부(4)로서 기능하는 마이크로 컨트롤러나 CPU 등의 프로그램 처리 장치를 포함하는 IC 칩(30)이 배치된다. 여기서, 전술한 저항(R)과 전극(21a)이 접속되는 노드(na)는, IC 칩(30)의 어느 하나의 입력 단자에 접속된다.

밸브축(200)은, 프린트 기판(20)에 형성된 관통 구멍(20c)에 삽입 관통되어 있다. 밸브축(200)의 축선과 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)은 서로 직교한다. 밸브축(200)의 외주면에는 쇼트 플레이트(201)가 접합되어 있다.

도 3b, 3d에 나타낸 바와 같이, 쇼트 플레이트(201)는, 예컨대 측면시 「コ」자형으로 형성되어 있다. 쇼트 플레이트(201)는, 예컨대, 놋쇠나 스테인레스 등의 금속으로 이루어진 스트립형의 판부재를 굽힘 가공하여 측면시 「コ」자형으로 형성하면 된다. 이러한 쇼트 플레이트(201)를 밸브축(200)의 측면에 나사 등으로 고정한다. 이에 따라, 이 쇼트 플레이트(201)는, 일단이 밸브축(200)에 고정되어 이 밸브축(200)의 직경 방향으로 연장되는 제1 접촉자(201a)와, 이 제1 접촉자(201a)와 전기적으로 접속되고, 일단이 밸브축(200)에 고정되어 이 밸브축(200)의 직경 방향으로 연장되는 제2 접촉자(201b)를 제공하게 된다. 제1 접촉자(201a)와 제2 접촉자(201b)는 모두, 탄성 변형 가능한 판형의 부재이다. 프린트 기판(20)은, 이들 한쌍의 접촉자(201a, 201b) 사이에 배치된다. 이 상태에서 이들 접촉자(201a, 201b)의 접점(201a', 201b')이 프린트 기판(20)의 표리의 2개의 주면(20a, 20b)의 방향으로 각각 압박되어 있다. 따라서, 밸브축(200)에 고정된 쇼트 플레이트(201)는, 대향하는 한쌍의 접촉자(201a, 201b)가 프린트 기판(20)을 사이에 끼운 상태로 밸브축(200)과 함께 회전한다.

여기서, 밸브축(200)이, 완전 폐쇄 위치(Pc), 밸브 개방도가 20%가 되는 위치(Pa), 밸브 개방도가 50%가 되는 위치(Pm), 밸브 개방도가 70%가 되는 위치(Pb) 및 완전 개방 위치(Po)의 어느 위치에 도달한 경우가 고려된다. 이 경우, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는, 이들 소정의 위치에 대응하는 위치에 배치된 전극(21a, 21b)과 접촉한다. 예컨대, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 밸브축(200)이 회전하여 쇼트 플레이트(201)가 ON/OFF 센서(2_3)의 위치에 도달했을 때, 쇼트 플레이트(201)의 접점(201a')이 ON/OFF 센서(2_3)의 전극(21a)과 접촉한다. 게다가, 쇼트 플레이트(201)의 접점(201b')이 ON/OFF 센서(2_3)의 전극(21b)과 접촉한다. 이 때, 전원 라인(Vcc)으로부터, 저항(R), 전극(21a), 쇼트 플레이트(201) 및 전극(21b)을 통하여 그라운드 라인(GND)에 이르는 전류 경로가 형성되고, 노드(na)의 전위가 0 V(그라운드 전위)가 된다.

한편, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 쇼트 플레이트(201)가 ON/OFF 센서(2_1)와 ON/OFF 센서(2_2) 사이에 있을 때, 즉, 밸브축(200)이 소정의 중간 위치에 없는 경우를 고려한다. 이 경우, 쇼트 플레이트(201)의 접점(201a', 201b')은 어느 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 전극(21a, 21b)에도 접촉하지 않는 상태가 된다. 이것에 의해, 각 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 노드(na)의 전위가 Vcc(전원 전압)이 된다.

이와 같이, 각 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 노드(na)의 전압 변화를 검출 신호로서 IC 칩(30)에 입력하는 것에 의해, 밸브축(200)이 회전 방향에서의 소정의 위치에 도달한 것을 검출하는 것이 가능해진다. 따라서, 일단이 전원 라인(Vcc)에 접속된 저항(R)과, 이 저항(R)의 타단에 접속된 전극(21a)과, 그라운드 라인(GND)에 접속된 전극(21b)은, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)의 타단측의 일부가, 복수의 전극(21a, 21b) 중 하나에 각각 접촉하면 검지 신호(Pi)를 출력하는 검출 회로(23_i)를 구성한다.

또한 본 실시형태에서는, ON/OFF 센서(2_1~2_5)는, 프린트 기판(20)의 제1 주면(20a) 상에 배치된 캠부재(24a)와, 제2 주면(20b) 상에 배치된 캠부재(24b)를 구비하고 있다. 도 3a 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 이들 캠부재(24a, 24b)는, 각각 프린트 기판(20)의 2개의 주면(20a, 20b) 상에서, 밸브축(200)의 축선을 중심으로 하는 원주(C2)를 따라서 배치되어 있다.

캠부재(24a, 24b)는 플라스틱 등의 재료로 구성되며, 각각 원주(C2)를 따라서 주면 상의 소정의 중간 위치에 대응하는 위치, 즉 전극(21a, 21b)이 배치되어 있는 위치에 근접함에 따라 주면으로부터의 높이가 낮아지는 형상을 갖고 있다. 2개의 주면(20a, 20b)의 각각에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는 서로 이격되어 있다.

이들 캠부재(24a, 24b)를 접착제로 프린트 기판(20)에 고정하기 위해서는, 접착제나 나사를 이용하면 된다. 또, 캠부재(24a, 24b)를 프린트 기판(20) 상에 실장하는 대신, 도시하지 않은 수지 케이스 등의 구조물 상에 캠부재(24a, 24b)를 형성해도 좋다.

도 3d는, 밸브축(200)이 소정의 위치, 즉, 도 2에 나타낸 완전 폐쇄 위치(Pc), 위치(Pa), 위치(Pm), 위치(Pb) 및 완전 개방 위치(Po)의 어느 것에 없을 때의 불연속인 절대적 위치 센서의 모습을 설명하는 도면이다. 도 3d에 나타낸 바와 같이, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에도 없을 때에, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는, 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b) 상에 각각 설치된 캠부재(24a, 24b)와 접촉한다. 그리고, 접촉자(201a, 201b)의 타단측은 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b)으로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 따라서, 이 경우는, 접촉자(201a, 201b)의 접점(201a', 201b')은 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)과는 접촉하지 않는다.

이것에 대하여, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에 있을 때에는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는 전극(21a, 21b)에 접촉한다.

다음으로, 위치 산출부(3), 조작량 산출부(4) 및 조작부(5)에 관해 설명한다.

위치 산출부(3)는, 밸브축(200)의 절대적인 위치를 산출하는 기능부이다. 위치 산출부(3)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 검지 신호(P1∼Pn)가 출력되고 나서의, 상대적 위치 센서(1)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)와, 그 검지 신호(P1∼Pn)를 출력한 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치를 나타내는 기준치(AP)에 기초하여, 조작 대상축의 회전 방향의 절대적인 위치를 산출한다.

위치 산출부(3)는, 예컨대, 마이크로 컨트롤러나 CPU 등의 프로그램 처리 장치에 의한 프로그램 처리에 의해 실현할 수 있다. 전술한 예의 경우, 프린트 기판(20)에 배치된 IC 칩(30)에 의해 실현된다.

보다 구체적으로는, 위치 산출부(3)는, 기준치 갱신부(32), 상대적 위치 정보 취득부(31) 및 위치 결정부(33)를 포함한다.

기준치 갱신부(32)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호(P1∼Pn)가 출력된 경우에, 기준치(AP)를 갱신함과 더불어 리셋 신호(RST)를 출력하는 기능부이다.

여기서, 기준치(AP)는, 회전 가능 범위(SR) 내에서의 절대적인 위치를 나타내는 값이며, 밸브축(200)의 회전 방향의 절대적인 위치를 산출할 때의 기준이 된다.

구체적으로, 기준치 갱신부(32)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)가 검지 신호(P1∼Pn)를 출력할 때마다, 기준치(AP)를, 그 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치를 나타내는 값으로 설정한다. 예컨대, 도 2의 예의 경우, 우선, 밸브축(200)이 회전하여 밸브 개방도가 20%가 되는 위치(Pa)에 도달하고, ON/OFF 센서(2_2)가 검지 신호(P2)를 출력한 경우, 기준치 갱신부(32)는, 기준치(AP)를, ON/OFF 센서(2_2)에 대응하는 위치(Pa)를 나타내는 값으로 설정한다. 그 후, 밸브축(200)이 더 회전하고, 밸브 개방도가 50%가 되는 위치(Pm)에 밸브축(200)이 도달하여 ON/OFF 센서(2_3)가 검지 신호(P3)를 출력한 경우, 기준치 갱신부(32)는, 기준치(AP)를, 위치(Pa)를 나타내는 값으로부터 ON/OFF 센서(2_3)에 대응하는 위치(Pm)를 나타내는 값으로 변경한다.

상대적 위치 정보 취득부(31)는, 상대적 위치 센서(1)에 의해 검출된 밸브축(200)의 회전 방향의 기계적 변위(Md)를 취득하고, 그 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 산출하는 기능부이다. 예컨대, 상대적 위치 정보 취득부(31)는, 상대적 위치 센서(1)로서의 인크리멘탈형의 로터리 엔코더로부터 출력되는 펄스를 카운트하여, 그 펄스수의 적산치(RP)를 산출한다.

또한, 상대적 위치 정보 취득부(31)는, 기준치 갱신부(32)로부터 리셋 신호(RST)가 출력된 경우에, 그 때까지 카운트했던 펄스수의 적산치(RP)를 리셋한다. 리셋후, 상대적 위치 정보 취득부(31)는 펄스의 카운트 동작을 재개한다.

즉, 상대적 위치 정보 취득부(31)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 것으로부터 검지 신호가 출력될 때마다 적산치(RP)를 리셋한다. 따라서, 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 산출되는 적산치(RP)는, 직전에 기준치(AP)가 갱신되고 나서 다음에 기준치(AP)가 갱신될 때까지, 로터리 엔코더로부터 출력된 펄스수의 누적치가 된다.

위치 결정부(33)는, 기준치 갱신부(32)에 의해 생성된 기준치(AP)와, 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 산출된 펄스수의 적산치(RP)에 기초하는 밸브축(200)의 회전 방향의 기계적 변위량을 가산하여, 회전 가능 범위(SR)에서의 밸브축(200)의 절대적인 위치를 산출한다. 위치 결정부(33)는, 산출한 밸브축(200)의 절대적인 위치를 밸브 개방도로 환산하고, 환산한 값을 실개방도(PV)로서 출력한다.

조작량 산출부(4)는, 밸브축(200)의 회전 방향의 목표 위치로서의 밸브 개방도의 목표치(SP)와, 위치 산출부(3)에 의해 산출된 실개방도(PV)에 기초하여, 밸브축(200)의 조작량을 산출하는 기능부이다. 조작량 산출부(4)는, 예컨대, 위치 산출부(3)와 마찬가지로, 마이크로 컨트롤러나 CPU 등의 프로그램 처리 장치에 의한 프로그램 처리에 의해 실현할 수 있다. 전술한 예의 경우, 프린트 기판(20)에 배치된 IC 칩(30)에 의해 실현된다.

구체적으로는, 조작량 산출부(4)는, 목표치 취득부(41), 편차 산출부(42) 및 조작량 결정부(43)를 포함한다.

목표치 취득부(41)는, 예컨대 밸브 제어 시스템에서의 상위 장치(도시하지 않음)로부터 부여된 밸브 개방도의 목표치(SP)를 취득하는 기능부이다. 목표치(SP)는, 외부 컨트롤러로부터 통신이나, 예컨대 4-20 mA의 아날로그 신호에 의해 설정된다.

편차 산출부(42)는, 목표치 취득부(41)에 의해 취득된 밸브 개방도의 목표치(SP)와, 위치 산출부(3)에 의해 산출된 실개방도(PV)의 편차(ΔP)를 산출하는 기능부이다.

조작량 결정부(43)는, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여, 밸브축(200)이 목표치(SP)에 기초하는 회전 방향의 목표 위치에 도달할 때까지 필요한 조작량(MV)을 산출한다.

조작부(5)는, 조작량 산출부(4)에 의해 산출된 조작량(MV)에 기초하여, 밸브축(200)을 회전 가능 범위(SR) 내에서 조작하는 기능부이다. 구체적으로, 조작부(5)는, 전동 모터(52), 전동 모터 구동부(51) 및 감속기(53)를 포함한다.

전동 모터(52)는, 밸브축(200)을 조작하기 위한 회전력을 발생시키는 부품이다. 전동 모터(52)로는, 브러시리스 모터나 스텝핑 모터, 동기 모터 등을 예시할 수 있다.

전동 모터 구동부(51)는, 전동 모터(52)를 구동시키는 기능부이다. 구체적으로, 전동 모터 구동부(51)는, 조작량 산출부(4)에 의해 산출된 조작량(MV)에 따른 전류(또는 전압)를 전동 모터(52)에 인가하는 것에 의해, 전동 모터(52)의 출력축을 회전시킨다.

감속기(53)는, 전동 모터(52)에 의해 발생한 회전력을 감속하여 밸브축(200)에 전달하는 동력 전달 기구이다. 예컨대, 감속기(53)는, 유성 기어 기구 등의 각종 기어 기구에 의해 구성되어 있다. 감속기(53)의 출력축이 밸브축(200)에 연결되는 것에 의해, 전동 모터(52)의 회전력을 소정의 감속비로 감속한 회전력에 의해 밸브축(200)을 회전시킬 수 있다.

≪실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)의 동작 원리≫

다음으로, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)의 동작 원리에 관해 설명한다.

먼저, 회전 제어 장치(100)에 의한 원점 복귀의 동작에 관해 설명한다.

도 4는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)의 원점 복귀 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 도면이다.

여기서는, 회전 제어 장치(100)의 전원 투입의 시점에서, 밸브축(200)이 밸브 개방도가 80%가 되는 위치에 도달해 있는 경우를 예를 들어 설명한다.

회전 제어 장치(100)에 전원이 투입된 경우, 회전 제어 장치(100)는, 상대적 위치 센서(1)의 원점 복귀의 처리를 행하는 원점 복귀 동작 모드로 동작을 시작한다. 원점 복귀 동작 모드에서, 회전 제어 장치(100)는 조절 밸브를 폐쇄하는 방향으로 전동 모터(52)를 구동시킨다(S11). 구체적으로는, 전동 모터 구동부(51)는, 조작량 결정부(43)에 의해 밸브 개방도가 0%가 되도록 산출된 조작량(MV)에 기초하여 전동 모터(52)를 구동시킨다.

다음으로, 회전 제어 장치(100)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력되었는지 아닌지를 판정한다(S12). 단계 S12에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력되지 않은 경우에는, 회전 제어 장치(100)는, 계속해서 밸브 개방도가 0%가 되도록 전동 모터(52)를 구동시킨다.

한편, 단계 S12에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 회전 제어 장치(100)는, 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치를, 밸브축(200)의 절대적인 위치를 산출할 때의 기준치(AP)(초기점)로 한다(S13).

예컨대, 도 2의 예의 경우, 단계 S11에서 밸브 개방도가 80%가 되는 위치로부터 0%가 되는 방향으로 밸브축(200)이 회전하고, 그 후, 밸브 개방도가 70%가 되는 위치(Pb)에 밸브축(200)이 도달했을 때에, ON/OFF 센서(2_4)로부터 검지 신호(P4)가 출력된다. 이 때, 위치 산출부(3)에서의 기준치 갱신부(32)는, 검지 신호(P4)를 출력한 ON/OFF 센서(2_4)에 대응하는 위치(Pb)를 나타내는 값을 기준치(AP)로서 설정함과 더불어, 리셋 신호(RST)를 출력한다.

기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받은 상대적 위치 정보 취득부(31)는, 그 때까지 카운트했던 펄스수의 적산치(RP)를 리셋한다(S14).

이상에 의해 원점 복귀의 처리가 완료하고, 회전 제어 장치(100)는 원점 복귀 동작 모드로부터 통상 동작 모드로 이행한다.

다음으로, 원점 복귀후의 통상 동작 모드에서의 회전 제어 장치(100)의 동작에 관해 설명한다.

도 5는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치의 통상 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

회전 제어 장치(100)는, 원점 복귀 동작 모드가 종료하면 통상 동작 모드로 이행한다. 통상 동작 모드에서, 회전 제어 장치(100)는, 상위 장치로부터 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시될 때까지 대기한다(S20). 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시된 경우에는, 회전 제어 장치(100)의 편차 산출부(42)가, 위치 산출부(3)에 의해 산출된 밸브축(200)의 절대적인 위치에 기초하는 실개방도(PV)가 상위 장치로부터 지시된 목표치(SP)보다 큰지 아닌지를 판정한다(S21).

단계 S21에서, 실개방도(PV)가 목표치(SP)보다 큰 경우, 회전 제어 장치(100)는, 조절 밸브를 폐쇄하는 방향으로 전동 모터(52)를 구동시킨다(S22a). 구체적으로는, 조작량 결정부(43)가, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여 밸브 개방도가 목표치(SP)가 되도록 조작량(MV)을 산출하고, 전동 모터 구동부(51)가 그 조작량(MV)에 기초하여 전동 모터(52)를 구동시킨다.

한편, 단계 S21에서, 실개방도(PV)가 목표치(SP)보다 작은 경우, 회전 제어 장치(100)는, 조절 밸브를 개방하는 방향으로 전동 모터(52)를 구동시킨다(S22b). 구체적으로는, 조작량 결정부(43)가, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여 밸브 개방도가 목표치(SP)가 되도록 조작량(MV)을 산출하고, 전동 모터 구동부(51)가 그 조작량(MV)에 기초하여 전동 모터(52)를 구동시킨다.

단계 S22a 또는 단계 S22b의 후, 회전 제어 장치(100)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 하나로부터 검지 신호가 출력되었는지 아닌지를 판정한다(S23).

단계 S23에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력되지 않은 경우에는, 회전 제어 장치(100)는, 직전에 기준치 갱신부(32)에 의해 설정된 기준치(AP)와, 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 산출된 상대적 위치 센서(1)로부터의 출력 펄스수의 적산치(RP)에 기초하는 밸브축(200)의 기계적 변위량에 기초하여, 실개방도(PV)(밸브축(200)의 절대적인 위치)를 산출한다(S26).

예컨대, 전술한 원점 복귀의 처리(단계 S11∼S14)의 후, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 한번도 출력되지 않은 경우를 고려한다. 이 경우, 원점 복귀 동작 모드의 단계 S13에서 설정한 기준치(AP)(상기 예의 경우, 밸브 개방도가 70%가 되는 위치)에, 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 산출된 적산치(RP)에 기초하는 밸브축(200)의 기계적 변위량을 가산하는 것에 의해 실개방도(PV)를 산출한다.

한편, 단계 S23에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 회전 제어 장치(100)는 기준치(AP)를 갱신한다(S24). 구체적으로는, 기준치 갱신부(32)가, 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치를 새로운 기준치(AP)로 설정한다. 예컨대, 전술한 원점 복귀 동작 모드에서, 기준치(AP)가 위치(Pb)(밸브 개방도 : 70%)를 나타내는 값으로 설정된 직후의 단계 S23에서, ON/OFF 센서(2_3)로부터 검지 신호(P3)가 출력된다고 가정한다, 이 경우, 기준치 갱신부(32)는, 기준치(AP)를, 위치(Pb)(밸브 개방도 : 70%)를 나타내는 값으로부터 위치(Pm)(밸브 개방도 : 50%)를 나타내는 값으로 변경한다. 이 때, 기준치 갱신부(32)는 리셋 신호(RST)도 출력한다.

기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받은 상대적 위치 정보 취득부(31)는, 그 때까지 카운트했던 상대적 위치 센서(1)의 출력 펄스수의 적산치(RP)를 리셋한다(S25).

다음으로, 회전 제어 장치(100)는, 단계 S24에서 기준치 갱신부(32)에 의해 설정된 기준치(AP)와, 단계 S25에서 리셋된 후에 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 카운트된 적산치(RP)에 기초하여, 실개방도(PV)(밸브축(200)의 절대적인 위치)를 산출한다(S26). 예컨대, 단계 S24에서, 기준치(AP)가 위치(Pm)(밸브 개방도 : 50%)를 나타내는 값으로 변경된 경우에는, 그 기준치(AP)에, 단계 S25 이후에 상대적 위치 정보 취득부(31)에 의해 카운트된 적산치(RP)에 기초하는 밸브축(200)의 기계적 변위량을 가산한다. 이에 따라, 회전 제어 장치(100)는 밸브축(200)의 절대적인 위치를 산출하고, 그 위치로부터 실개방도(PV)를 산출한다.

다음으로, 회전 제어 장치(100)는, 단계 S26에서 산출된 실개방도(PV)가 목표치(SP)와 일치하는지 아닌지를 판정한다(S27).

단계 S27에서, 실개방도(PV)가 목표치(SP)와 일치하지 않는 경우에는, 단계 S21로 되돌아가, 회전 제어 장치(100)는, 다시 전술한 처리(S21∼S26)를 행한다. 한편, 단계 S27에서, 실개방도(PV)가 목표치(SP)와 일치한 경우에는, 회전 제어 장치(100)는 밸브 개방도를 목표치(SP)로 설정하는 일련의 처리를 종료한다.

≪실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)의 효과≫

전술한 바와 같이, 본 발명에 관한 회전 제어 장치(100)는, 밸브축(200)의 회전 방향의 위치를 측정하기 위한 위치 센서로서 비접촉식의 상대적 위치 센서(1)에 더하여, 밸브축(200)이 완전 폐쇄 위치(Pc) 및 완전 개방 위치(Po)를 제외한 제3 위치(Pa, Pm, Pb)에 도달했을 때에 검지 신호를 출력하는 ON/OFF 센서(2_2∼2_4)를 구비하고 있다. 회전 제어 장치(100)는, 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_2∼2_4)에 대응하는 위치를 나타내는 기준치(AP)와, 그 검지 신호가 출력되고 나서의 상대적 위치 센서(1)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)에 기초하여, 밸브축(200)의 회전 방향의 절대적인 위치를 산출한다.

이것에 의하면, 완전 폐쇄 위치(Pc) 및 완전 개방 위치(Po)뿐만 아니라 상기 제3 위치도, 밸브축(200)의 위치 측정에서의 기준점, 즉, "원점"으로 간주할 수 있다. 그 때문에, 완전 폐쇄 위치(Pc) 또는 완전 개방 위치(Po)만을 원점으로 설정한 경우에 비교하여, 원점 복귀의 처리에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.

구체적으로는, 회전 가능 범위(SR) 내에 n개의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)를 배치한 경우에, 회전 제어 장치(100)의 전원 투입시에 완전 개방 위치(Po)에 있는 밸브축(200)을 원점 복귀시키는 데 요하는 시간(T)은, 하기 식(1)로 표시된다. 여기서, Tf는, 밸브축(200)이 완전 개방 위치로부터 완전 폐쇄 위치까지 이동하는 데 요하는 시간(풀스트로크 시간)이다.

[수 1]

예컨대, 5개(n=5)의 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)를 배치하고, 풀스트로크 시간(Tf)이 60〔초〕인 경우, 완전 개방 위치(Po)에 있는 밸브축(200)을 원점 복귀시키는 데 요하는 시간(T)은 60/(5-1)=15〔초〕가 된다.

이와 같이, 본 발명에 관한 회전 제어 장치(100)에 의하면, 인크리멘탈형의 로터리 엔코더와 같은 상대적 위치 센서(1)를 이용한 경우에 필요해지는 밸브축(200)의 원점 복귀에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.

즉, 비접촉식의 상대적 위치 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치에서, 조작 대상축의 원점 복귀에 요하는 시간을 짧게 하고, 또한 조작 대상축의 위치 측정의 오차를 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 회전 제어 장치(100)는, 밸브축(200)이 완전 폐쇄 위치(Pc) 및 완전 개방 위치(Po)를 제외한 제3 위치를 통과할 때마다 원점 복귀와 동일한 처리를 행한다. 구체적으로는, n=5로 했을 때, 회전 제어 장치(100)는, ON/OFF 센서(2_2∼2_4)로부터 검지 신호가 출력된 경우에, 기준치(AP)를, 그 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_2∼2_4)에 대응하는 위치를 나타내는 값으로 갱신함과 더불어 적산치(RP)를 리셋한다.

이것에 의하면, 회전 제어 장치(100)를 장시간 운전한 경우라 하더라도, 전술한 감속기(53) 등을 구성하는 기어의 백래시의 누적, 전동 모터(52)로서 스텝핑 모터나 동기 모터 등의 전동 모터를 오픈 루프로 사용한 경우의 전동 모터의 탈조(脫調) 및 동기 모터를 사용한 경우의 전원 주파수의 변동 등에 기인하는, 상대적 위치 센서(1)에 의한 밸브축(200)의 기계적 변위량의 측정 오차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 조절 밸브의 밸브 개방도 제어를 보다 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 회전 제어 장치(100)에 의하면, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)를 복수 설치하는 것에 의해, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 하나가 고장난 경우라 하더라도, 그 밖의 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 의해 밸브 개방도 제어를 계속할 수 있다. 이것에 의해, 회전 제어 장치(100)로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 회전 가능 범위(SR) 내에 설치하는 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 갯수를 늘리는 것에 의해, 원점 복귀에 요하는 시간과 상대적 위치 센서(1)에 의한 밸브축(200)의 기계적 변위량의 측정 오차를 더욱 작게 하는 것이 가능해진다.

<캠부재의 다른 구성예>

전술한 실시형태 1에서는, 캠부재(24a, 24b)를 각각 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b) 상에 배치한 예에 관해 설명했다. 그러나, 캠부재(24a, 24b)의 배치에 관해서는, 이것에 한정되지 않는다. 이하에 설명한 바와 같이, 캠부재(24a, 24b) 대신에, 예컨대, 파형의 표면을 갖는 1장의 판형 부재를 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b) 상의 각각에 배치하도록 해도 좋다. 이러한 캠부재를 이용한 불연속인 절대적 위치 센서의 구성의 예를 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.

도 6a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 도 6b는, 도 6a에서 원주(C1)에서의 단면의 일부를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 6a 및 도 6b는, 그 밖의 구성예에서의 전극과 캠부재의 관계를 설명하는 도면이다.

도 6a에 나타낸 바와 같이, 그 밖의 구성예에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 전극(21a)(21b)이 프린트 기판(20)의 주면(20a)(20b) 상에서, 밸브축(200)의 축을 중심으로 하는 동일한 원주(C1) 상에 배치되어 있다. 이 점에서, 도 6a에 나타낸 구성예는, 도 3a 내지 도 3e에 나타낸 불연속인 절대적 위치 센서와 공통된 한편, 평면시에서 원호형으로 형성된 1장의 캠부재(34a)(34b)가, 각각 프린트 기판(20)의 주면(20a)(20b) 상에서, 밸브축(200)의 축을 중심으로 하는 원주(C2) 상에 배치되어 있다. 이 점에서, 도 6a에 나타낸 구성예는, 도 3a 내지 도 3e에 나타낸 불연속인 절대적 위치 센서와 상이하다.

그 밖의 구성예에서는, 캠부재(34a, 34b)는 각각 절연성을 갖는 재료로 형성된다. 캠부재(34a, 34b)의 표면은, 각각 원주(C2)를 따라서 파상으로 형성되어 있다. 캠부재(34a, 34b)는, 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b)에 각각 배치되었을 때에, 밸브축(200)을 중심으로 하는 직경 방향에서, 파상의 바닥에 상당하는 부분이 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)의 전극(21a, 21b)과 일치한다.

따라서, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는 캠부재(34a, 34b)와 접촉하면서 둘레 방향으로 이동하여, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에도 없을 때에는, 캠부재(34a, 34b)가 접촉자(201a, 201b)의 타단측을 양 주면(20a, 20b)으로부터 이격되는 방향으로 이동시킨다. 이 경우는, 접촉자(201a, 201b)의 접점(201a', 201b')은 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)과는 접촉하지 않는다. 이것에 대하여, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에 있을 때에는, 캠부재(34a, 34b)의 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b)으로부터의 높이가 낮아진다. 그 때문에, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는 전극(21a, 21b)에 접촉한다.

또한, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 캠부재(34a, 34b)의 표면 형상을 고안하는 것에 의해, 원주(C1)를 따라서 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)가 전극(21a, 21b)에 접촉할 수 있는 범위를 간격(W)으로 하는 것이 바람직하다. 보다 세부적으로는, 접촉자(201a, 201b)의 전극(21a, 21b)과 접촉하는 부분의 폭보다 약간 넓은 범위로, 또한, 가능한 한 접촉자(201a, 201b)의 폭에 가까운 간격(W)으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.

전극(21a, 21b)은, 원주(C1) 방향으로 폭을 갖기 때문에, 밸브축(200)이 동일한 위치에 도달하더라도, 그 위치에 도달할 때의 방향에 따라서 밸브축(200)의 회전 각도와 검출 회로(23_i)의 출력의 관계가 상이하다는, 소위 히스테리시스가 생긴다. 이것에 대하여, 그 밖의 구성예와 같이, 캠부재(34a, 34b)의 표면 형상을 고안하여, 전극(21a, 21b)과 접촉자(201a, 201b)가 전기적으로 접촉할 수 있는 범위를 간격(W)으로 한정하는 것에 의해 히스테리시스를 저감할 수 있다.

<불연속인 절대적 위치 센서의 변형예>

전술한 바와 같이, 불연속인 절대적 위치 센서는, ON/OFF 센서(2_1~2_5)의 전극(21a, 21b)이 원주(C1) 방향으로 폭을 갖는 것에 의해 히스테리시스를 갖는다. 따라서, 이 히스테리시스를 저감하기 위한 구성을 갖는 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예에 관해 설명한다.

도 7a는, 불연속인 절대적 위치 센서의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 7b는, 도 7a에서 원주(C1)에서의 단면의 일부를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7c는, 도 7a에 나타내는 III-III선에서의 단면을 나타내는 도면이다. 도 6a 내지 도 7c는, 이 변형예에서의 전극과 캠부재의 관계를 설명하는 도면이다.

이 변형예에 관한 불연속인 절대적 위치 센서는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 전극(21a, 21b)과 캠부재(44a, 44b)가, 각각 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b) 상에서, 밸브축(200)의 축을 중심으로 하는 동일한 원주(C1) 상에 배치되어 있다. 이 점에서, 이 변형예에 관련된 불연속인 절대적인 위치 센서는 도 3a 내지 도 3e에 나타낸 것과 상이하다.

그 밖의 구성예에서는, 캠부재(44a, 44b)는 각각 절연성을 갖는 재료로 형성된다. 또한, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 캠부재(44a, 44b)의 각각은, 인접하는 전극(21a, 21b) 사이에 연장된다. 또한, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 캠부재(44a, 44b) 중, 각각 각 주면(20a, 20b) 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 각각 전극(21a, 21b)의 일부를 덮고 있다. 각 주면(20a, 20b) 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 전극(21a, 21b) 상에서 서로 이격되어 있다.

도 7b는, 제1 주면(20a) 상에 배치된, 서로 인접하는 2개의 제1 캠부재(44a)가, 원주(C1)를 따라서 간격(Wg)을 두고 배치되어 있는 것을 나타내고 있다. 마찬가지로, 제2 주면(20b) 상에서 서로 인접하는 제2 캠부재(44b)도 원주(C1)를 따라서 간격(Wg)을 두고 배치되어 있다. 따라서, 전극(21a, 21b)은 각각, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)가 이동하는 방향, 즉, 원주(C1)를 따라서 간격(Wg)에 걸쳐 노출되고, 그 이외의 부분은 캠부재(44a, 44b)에 덮여 있다.

따라서, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에도 없을 때에는, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)는 각각 캠부재(44a, 44b)와 접촉하여, 프린트 기판(20)의 양 주면(20a, 20b)으로부터 이격되는 방향으로 이동하는 한편, 밸브축(200)이 소정 위치의 어느 곳에 있을 때에는, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)의 접점(201a', 201b')이 각각 전극(21a, 21b)에 접촉하여, 검지 신호가 출력된다.

이 때, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 캠부재(44a, 44b)의 단부가 전극(21a, 21b)의 일부를 덮어, 전극(21a, 21b)과 접촉자(201a, 201b)와가 전기적으로 접촉할 수 있는 범위가 간격(Wg)에 한정되어 있다. 따라서, 밸브축(200)의 위치 검출의 정밀도를 높일 수 있음과 더불어 히스테리시스를 저감할 수 있다.

또한, 이 변형예에서의 캠부재(44a, 44b)는, 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)에 배치된 상태로 원주(C1)를 따라서 형성된 홈을 갖고 있다. 따라서, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 밸브축(200)이 소정 위치에 없고, 쇼트 플레이트(201)의 접촉자(201a, 201b)가 평면시에서 전극과 전극 사이에 위치하는 상태에서는, 접촉자(201a, 201b)는, 접점(201a', 201b') 이외의 위치에서 캠부재(44a, 44b)와 접한다. 그 때문에, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 접점(201a', 201b')은 홈에 의해 캠부재(44a, 44b)와 접하는 일은 없다. 따라서, 접점의 마모를 방지하고, 신뢰성과 내구성의 향상에 기여할 수 있다.

또, 이 변형예에서는, 도 7c에 기재하는 바와 같이, 캠부재(44a, 44b)에 홈을 형성한 예를 설명하였다. 그러나, 홈을 형성하는 대신에, 도 7d에 기재하는 바와 같이, 캠부재(44a', 44b')의 두께 혹은 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)으로부터의 높이가 밸브축(200)을 중심으로 하여 직경 방향 외측에 갈수록 낮아지는 형상으로 캠부재(44a', 44b')를 형성해도 좋다.

<다른 구성예에 의한 효과>

전극(21a, 21b)은, 원주(C1) 방향으로 폭을 갖기 때문에, 밸브축(200)이 동일한 위치에 도달하더라도, 그 위치에 도달할 때의 방향에 따라서 밸브축(200)의 회전 각도와 검출 회로(23_i)의 출력의 관계가 상이하다는, 소위 히스테리시스가 생긴다. 이것에 대하여, 그 밖의 구성예에서는, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 캠부재(44a, 44b)의 단부가 전극(21a, 21b)의 일부를 덮어, 전극(21a, 21b)과 접촉자(201a, 201b)가 전기적으로 접촉할 수 있는 범위를 간격(Wg)에 한정한다. 이에 따라, 밸브축(200)이 소정의 위치에 있을 때에만 접촉자(201a, 201b)와 전극(21a, 21b)이 접촉하는 구조에 가깝게 할 수 있다. 그 때문에, 위치 검출의 정밀도를 향상시킴과 더불어 히스테리시스를 저감할 수 있다.

또, 히스테리시스를 저감하는 관점에서는, 이 간격(Wg)을 가능한 한 좁게 함으로써 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 캠부재(44a, 44b)에 홈을 형성하거나, 프린트 기판(20)의 주면(20a, 20b)에 대하여 경사진 면을 부여해도 좋다. 이러한 구성으로 하면, 접촉자(201a, 201b)의 접점(201a', 201b')은, 전극(21a) 이외의 부분에서 캠부재나 그 밖의 부재와 접하지는 않는다. 따라서, ON/OFF 센서의 수명과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

<실시형태 2>

실시형태 1에 관한 회전 제어 장치를, 전원을 떨어뜨리지 않고 연속하여 운전시킨 경우, 원점 복귀의 처리가 장시간 행해지지 않는다. 그 때문에, 밸브축의 회전 방향을 전환했을 때에 감속기 등을 구성하는 기어에서 발생하는 백래시의 누적에 의해, 로터리 엔코더의 출력 펄스수의 적산치와 실제의 밸브축의 회전 방향에서의 기계적 변위량의 사이에 차이가 생겨, 밸브 개방도의 측정 결과에 오차가 생긴다.

또한, ON/OFF 센서를 복수 배치한 경우라 하더라도, 인접하는 ON/OFF 센서 사이에서 밸브축이 이동을 반복하고 있는 경우에는, 백래시가 누적되는 경우가 있다.

따라서 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치는, 비접촉식의 상대적 위치 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치에서, 백래시의 누적에 따르는 측정 오차를 저감하는 것을 목적으로 한다.

≪실시형태 2에 관한 회전 제어 장치의 구성≫

도 8은, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)는, 밸브축(200)의 회전 방향이 반전된 횟수를 카운트하여, 그 카운트치가 임계치를 넘은 경우에 밸브축(200)을 조작하여 상대적 위치 센서(31)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 리셋하는, 소위 밸브축(200)의 회전 방향의 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 기능을 갖는다. 이 점에서, 회전 제어 장치(100A)는 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 상이하다. ON/OFF 센서의 구성 등을 포함하는 그 이외의 구성은 전술한 실시형태 1과 동일하기 때문에, 공통된 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

구체적으로, 회전 제어 장치(100A)는 반전 횟수 카운트부(6)를 더 갖는다. 반전 횟수 카운트부(6)는, 조작 대상축으로서의 밸브축(200)의 회전 방향이 반전된 횟수를 카운트하여, 그 카운트치를 유지한다. 반전 횟수 카운트부(6)는, 예컨대 마이크로 컨트롤러에 내장되어 있는 카운터 및 프로그램에 의해 실현할 수 있다.

예컨대, 반전 횟수 카운트부(6)는, 직전에 밸브축(200)이 회전한 방향을 기억해 두고, 다음에 밸브축을 회전시키는 방향이 직전에 밸브축(200)이 회전한 방향과 상이한 경우에는, 반전 횟수(Rc)를 인크리멘트한다. 한편, 다음에 밸브축을 회전시키는 방향이 직전에 밸브축(200)이 회전한 방향과 일치하는 경우에는, 반전 횟수 카운트부(6)는 반전 횟수(Rc)를 인크리멘트하지 않는다.

또한, 반전 횟수 카운트부(6)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 반전 횟수(Rc)를 리셋한다. 예컨대, 반전 횟수 카운트부(6)는, 기준치 갱신부(32)로부터 출력된 리셋 신호(RST)를 받아, 반전 횟수(Rc)를 리셋한다.

조작량 산출부(4A)는, 반전 횟수 카운트부(6)에 의해 카운트된 반전 횟수(Rc)가 소정의 임계치(Rt)를 넘은 경우에, 조작부(5)를 통해 밸브축(200)을 조작하는 것에 의해, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시킨다.

구체적으로는, 조작량 산출부(4A)에서의 조작량 결정부(43A)는, 반전 횟수 카운트부(6)에 의한 반전 횟수(Rc)를 감시한다. 조작량 결정부(43A)는, 반전 횟수(Rc)가 임계치(Rt)를 넘은 경우에는, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시켜, 적산치(RP)를 리셋하는 처리(강제 리셋 처리)를 행한다.

강제 리셋 처리에서는, 시간 단축의 관점에서, 밸브축(200)의 위치를, 반전 횟수 카운트부(6)의 카운트치가 임계치를 넘은 시점에서의 밸브축(200)(쇼트 플레이트(201))의 위치로부터 가장 가까운 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치까지, 이동시키는 것이 바람직하다. 이것에 대하여, 조작 대상축이 밸브축인 경우는, 밸브의 용도에 따라서, 밸브가 폐쇄되는 방향 또는 개방되는 방향으로 이동시키도록 해도 좋다.

강제 리셋 처리후, 조작량 결정부(43A)는, 실시형태 1에 관한 조작량 결정부(43)와 동일하게, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여 조작량(MV)을 결정한다.

≪실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)의 동작 원리≫

다음으로, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)의 통상 동작 모드에서의 동작에 관해 설명한다.

도 9a 및 도 9b는, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)의 통상 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

우선, 회전 제어 장치(100A)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게, 원점 복귀 동작 모드가 종료하면 통상 동작 모드로 이행한다. 통상 동작 모드에서, 회전 제어 장치(100A)는, 상위 장치로부터 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시될 때까지 대기한다(S20).

단계 S20에서, 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시된 경우에는, 실시형태 2에서는, 밸브축(200)의 회전 방향이 반전된 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S3)를 실행한다. 이 반전된 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리의 순서를 도 9b에 나타낸다.

우선, 회전 제어 장치(100A)의 반전 횟수 카운트부(6)는, 밸브축(200)이 반전되는지 아닌지, 즉 다음에 밸브축(200)을 회전시키는 방향이 직전에 밸브축(200)을 회전시킨 방향과 반대인지 아닌지를 판정한다(S30). 단계 S30에서, 밸브축(200)이 반전되지 않는다고 판정된 경우에는, 회전 제어 장치(100A)는, 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S3)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아가, 단계 S21∼S27의 처리를 실행한다.

또, 단계 S21∼S27까지의 일련의 처리는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하기 때문에 그 상세한 설명을 생략한다.

한편, 단계 S30에서, 밸브축(200)이 반전된다고 판정된 경우에는, 반전 횟수 카운트부(6)가 반전 횟수(Rc)를 인크리멘트한다(S31).

다음으로, 조작량 결정부(43A)가, 반전 횟수 카운트부(6)에 의해 카운트된 반전 횟수(Rc)가 임계치(Rt)보다 큰지 아닌지를 판정한다(S32). 단계 S32에서, 반전 횟수(Rc)가 임계치(Rt)를 넘지 않는 경우에는, 회전 제어 장치(100A)는, 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S3)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아가, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S21∼S27의 처리를 실행한다.

한편, 단계 S32에서, 반전 횟수(Rc)가 임계치(Rt)보다 큰 경우에는, 조작량 산출부(4A)는, (φh-φ)과 (φ-φl)를 각각 산출하여 (φ-φl)≤(φh-φ)인지 아닌지를 판정한다(S33). 여기서, φh는, 현재의 밸브 개방도 φ보다 크고 현재의 밸브 개방도 φ에 가장 가까운, 어느 하나의 ON/OFF 센서(2_1~2_n)에 대응하는 개방도를 나타낸다 예컨대, 현재의 밸브 개방도 φ가 60%라고 하면, φh는 70%(Pb, 2_4)가 된다. 또한, φl은, 현재의 밸브 개방도 φ보다 작고 현재의 밸브 개방도 φ에 가장 가까운, 어느 하나의 ON/OFF 센서(2_1~2_n)에 대응하는 개방도를 나타낸다 예컨대, 현재의 밸브 개방도 φ가 60%라고 하면, φl은 50%(Pm, 2_3)가 된다.

단계 S33의 판정의 결과, (φ-φl)≤(φh-φ)의 경우에는, 조작량 산출부(4A)는 조절 밸브를 폐쇄하는 방향으로 밸브축(200)을 이동시킨다(S34a). 한편, (φ-φl)>(φh-φ)의 경우에는, 조작량 산출부(4A)는 조절 밸브를 개방하는 방향으로 밸브축(200)을 이동시킨다(S34b).

단계 S34a 또는 단계 S34b의 후, 회전 제어 장치(100)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력되었는지 아닌지를 판정한다(S35). 단계 S35에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력되지 않은 경우에는, 회전 제어 장치(100)는 단계 S33으로 되돌아가, 다시 전술한 처리(S33∼S35)를 행한다.

한편, 단계 S35에서, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 회전 제어 장치(100)는, 전동 모터를 정지함과 더불어(S36), 기준치(AP)를 갱신한다(S37). 구체적으로는, 기준치 갱신부(32)가, 검지 신호를 출력한 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치를 새로운 기준치(AP)로 설정한다. 이 때, 기준치 갱신부(32)는 리셋 신호(RST)도 출력한다.

상대적 위치 정보 취득부(31)는, 기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받아, 그 때까지 카운트했던 상대적 위치 센서(1)로부터의 출력 펄스수의 적산치(RP)를 리셋한다(S38).

또한, 반전 횟수 카운트부(6)는, 기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받아, 그 때까지 카운트했던 반전 횟수(Rc)를 리셋한다(S39).

이상으로 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S3)를 종료하고, 메인 루틴으로 되돌아간다. 그 후, 회전 제어 장치(100A)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S21∼S27의 처리를 실행한다.

또, 단계 S25에서, 적산치(RP)가 리셋될 때에는, 반전 횟수 카운트부(6)에 의한 반전 횟수(Rc)도 동일하게 리셋된다(도 9a의 단계 S39).

≪실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)의 효과≫

일반적인 조절 밸브의 제어 시스템에서는, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 장시간 도달하지 않은 상황이 장시간 계속되는 경우가 있다. 예컨대, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_2)에 대응하는 위치(밸브 개방도 : 20%)와 ON/OFF 센서(2_3)에 대응하는 위치(밸브 개방도 : 50%)의 사이를 오고 가는 상황이 장시간 계속되는 경우가 있다. 이 경우에는, 백래시가 누적되어, 상대적 위치 센서(1)(예컨대, 인크리멘탈형의 로터리 엔코더)에 의한 측정 결과에 오차가 생길 우려가 있다.

이것에 대하여, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)에 의하면, 반전 횟수(Rc)가 소정수(임계치(Rt))를 넘으면 적산치(RP)가 강제적으로 리셋되기 때문에, 전술한 상황에서도, 백래시의 누적에 기인하는 측정 오차를 억제하는 것이 가능해진다.

이상, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)에 의하면, 조작 대상축의 위치 측정의 오차를 더욱 작게 하는 것이 가능해진다.

<실시형태 3>

실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)는, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)와 동일하게, 백래시의 누적에 따르는 측정 오차를 저감하는 것을 목적으로 한다. 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)는, 밸브축(200)의 회전 방향의 반전 횟수에 기초하여, 강제적으로 밸브축(200)을 조작하여 상대적 위치 센서(31)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 리셋하도록 구성하였다. 이에 비해, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)는, 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치에 기초하여 강제적으로 밸브축(200)을 조작하여, 상대적 위치 센서에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 리셋하도록 구성하는 점에서 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)와 상이하다.

≪실시형태 3에 관한 회전 제어 장치의 구성≫

도 10은, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)의 구성을 나타내는 도면이다.

실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)는, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 장시간 도달하지 않은 상황에서의 밸브축(200)의 이동 거리를 적산한다. 그리고, 그 적산치가 임계치를 넘은 경우에 밸브축(200)을 조작하여 상대적 위치 센서(31)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 리셋하는, 소위 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치에 기초하는 강제 리셋 기능을 갖는다. 이 점에서, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)는 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100) 및 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)와 상이하다. 강제 리셋 처리 이외의 ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 구성 등을 포함하는 구성은, 전술한 실시형태 1 및 실시형태 2와 동일하다. 그 때문에, 이하에서, 공통된 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

구체적으로, 회전 제어 장치(100B)는 절대치 적산부(7)를 더 갖는다. 절대치 적산부(7)는, 조작 대상축으로서의 밸브축(200)의 회전 방향의 이동 거리를 적산하여, 그 적산치를 유지한다. 보다 구체적으로는, 절대치 적산부(7)는, 밸브축(200)의 회전 방향의 기계적 변위(Md)의 절대치|ΔP|를 적산한다. 예컨대, 절대치 적산부(7)는, 상대적 위치 센서(1)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 절대치|ΔP|를 적산하여, 그 적산치(RP)를 기억한다. 이러한 절대치 적산부(7)는, 예컨대 마이크로 컨트롤러에 내장되어 있는 카운터 및 프로그램에 의해 실현할 수 있다.

또한, 절대치 적산부(7)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치를 리셋한다. 예컨대, 절대치 적산부(7)는, 기준치 갱신부(32)로부터 출력된 리셋 신호(RST)를 받아, 밸브축(200)의 회전 방향의 이동 거리의 적산치를 리셋한다.

조작량 산출부(4B)는, 절대치 적산부(7)에 의해 적산된 밸브축(200)의 회전 방향의 이동 거리의 적산치가 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작부(5)를 통해 밸브축(200)을 조작하는 것에 의해, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시킨다.

구체적으로는, 조작량 산출부(4B)에서의 조작량 결정부(43B)는, 절대치 적산부(7)에 기억된, 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치를 감시한다. 조작량 결정부(43B)는, 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치가 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에는, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시켜, 적산치(RP)를 리셋하는 처리(강제 리셋 처리)를 행한다.

강제 리셋 처리후, 조작량 결정부(43B)는, 실시형태 1에 관한 조작량 결정부(43)와 동일하게, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여 조작량(MV)을 결정한다.

≪실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)의 동작 원리≫

다음으로, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)의 통상 동작 모드에서의 동작에 관해 설명한다.

도 11a 및 도 11b는, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)의 통상 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

우선, 회전 제어 장치(100B)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게, 원점 복귀 동작 모드가 종료하면 통상 동작 모드로 이행한다. 통상 동작 모드에서, 단계 S20으로부터 전동 모터를 구동시키는 단계 S22a, S22b까지는, 실시형태 1과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

조작부(5)가 전동 모터(52)를 구동시켜 밸브축(200)을 회전시키면(단계 S22a 또는 S22b), 회전 제어 장치(100B)는 이동 거리의 적산치에 기초하는 강제 리셋 처리(S4)를 실행한다. 이 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치에 기초하는 강제 리셋 처리의 순서를 도 11b에 나타낸다.

도 11b에 나타낸 바와 같이, 우선, 조작부(5)에 의해 밸브축(200)이 회전한 것에 의한 기계적 변위(Md)의 절대치, 즉 이동 거리를 적산한다(S41).

다음으로, 절대치 적산부(7)에 의해 적산된 이동 거리의 적산치가 미리 정해진 임계치보다 큰지 아닌지를 판정한다(S42). 단계 S42에서, 이동 거리의 적산치가 임계치를 넘지 않는 경우에는, 회전 제어 장치(100B)는, 이동 거리의 적산치에 기초하는 강제 리셋 처리(S4)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아단다. 그 후, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S23∼S27의 처리를 실행한다.

한편, 단계 S42에서, 이동 거리의 적산치가 임계치보다 큰 경우에는, 조작량 산출부(4B)는, 실시형태 2에서의 조작량 산출부(4A)와 동일하게, 단계 S33∼S38에 따라서 강제 리셋 처리를 실행한다. 이 강제 리셋 처리의 순서 단계 S33∼S38은, 실시형태 2에서의 순서와 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 것으로부터 검지 신호가 출력되었을 때에는, 절대치 적산부(7)는, 기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받아, 그 때까지의 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치를 리셋한다(S49).

이상으로 이동 거리에 기초하는 강제 리셋 처리(S4)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아간 후, 회전 제어 장치(100B)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S23∼S27의 처리를 실행한다.

또, 단계 S25에서, 적산치(RP)가 리셋될 때에는, 절대치 적산부(7)에 기억된 이동 거리의 적산치도 동일하게 리셋된다(도 11a의 단계 S49).

≪실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)의 효과≫

밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 장시간 도달하지 않은 상황이 장시간 계속되면, 백래시가 누적되어, 상대적 위치 센서(1)(예컨대, 인크리멘탈형의 로터리 엔코더)에 의한 측정 결과에 오차가 생길 우려가 있다.

이것에 대하여, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)에 의하면, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 장시간 도달하지 않은 상황에서 밸브축(200)의 이동 거리의 적산치가 임계치를 넘으면 적산치(RP)가 강제적으로 리셋된다. 그 때문에, 백래시의 누적에 기인하는 측정 오차를 억제하는 것이 가능해진다.

따라서, 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치(100B)에 의하면, 조작 대상축의 위치 측정의 오차를 더욱 작게 하는 것이 가능해진다.

<실시형태 4>

실시형태 4에 관한 회전 제어 장치도, 실시형태 2 및 실시형태 3에 관한 회전 제어 장치와 동일하게, 비접촉식의 상대적 위치 센서에 의해 조작 대상축의 회전 방향의 위치를 측정하는 회전 제어 장치에서, 백래시의 누적에 따르는 측정 오차를 저감하는 것을 목적으로 한다.

≪실시형태 4에 관한 회전 제어 장치의 구성≫

도 12는, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)의 구성을 나타내는 도면이다.

실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100C)는, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 도달하지 않고, 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간이 임계치를 넘은 경우에, 밸브축(200)을 강제적으로 조작하여 상대적 위치 센서(31)에 의해 검출된 기계적 변위(Md)의 적산치(RP)를 리셋한다. 이 점에서, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100C)는 실시형태 1 내지 3에 관한 회전 제어 장치와 상이하다. 이하, 강제 리셋 처리 이외의 ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 구성 등을 포함하는 구성은, 전술한 실시형태 1, 2 및 3과 동일하기 때문에, 공통된 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. 또, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 도달하지 않고, 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간을 「체류 시간」이라고 하는 경우가 있다.

구체적으로, 회전 제어 장치(100C)는 타이머(8)를 갖는다. 타이머(8)는, 조작 대상축으로서의 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 도달하지 않고, 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간, 즉 체류 시간을 카운트하여, 그 카운트치를 유지한다. 타이머(8)는, 예컨대 마이크로 컨트롤러에 내장되어 있는 클록 회로, 카운터 및 프로그램에 의해 실현할 수 있다.

예컨대, 타이머(8)는, 밸브축(200)이 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치에 도달하여 검지 신호가 검출되면, 한번 리셋되고, 다시 그 때로부터 경과한 시간을 체류 시간으로서 카운트한다.

조작량 산출부(4C)는, 타이머(8)에 의해 카운트된 체류 시간이 소정의 임계치를 넘은 경우에, 조작부(5)를 통해 밸브축(200)을 조작하는 것에 의해, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시킨다.

구체적으로는, 조작량 산출부(4C)에서의 조작량 결정부(43C)는, 타이머(8)에 의해 카운트된 체류 시간을 감시한다. 조작량 결정부(43C)는, 체류 시간이 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에는, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시켜, 적산치(RP)를 리셋하는 처리(강제 리셋 처리)를 행한다.

≪실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)의 동작 원리≫

다음으로, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)의 통상 동작 모드에서의 동작에 관해 설명한다.

도 13a 및 도 13b는, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)의 통상 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

우선, 회전 제어 장치(100C)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게, 원점 복귀 동작 모드가 종료하면 통상 동작 모드로 이행한다. 통상 동작 모드에서, 회전 제어 장치(100C)는, 상위 장치로부터 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시될 때까지 대기한다(S20).

단계 S20에서, 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시된 경우에는, 실시형태 4에서는, 체류 시간에 기초하는 강제 리셋 처리(S5)를 실행한다. 이 체류 시간에 기초하는 강제 리셋 처리의 순서를 도 13b에 나타낸다.

우선, 조작량 결정부(43C)는, 타이머(8)에 기억된 체류 시간을 판독하여(S51), 체류 시간이 임계치보다 큰지 아닌지를 판정한다(S52). 단계 S52에서, 체류 시간이 임계치를 넘지 않는 경우에는, 회전 제어 장치(100C)는 강제 리셋 처리(S5)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아가, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S21∼S27의 처리를 실행한다.

한편, 단계 S52에서, 체류 시간이 임계치보다 큰 경우에는, 조작량 산출부(4C)는, 실시형태 2에서의 조작량 산출부(4A)와 동일하게 단계 S33∼S38에 따라서 강제 리셋 처리를 실행한다. 이 강제 리셋 처리의 순서 단계 S33∼S38은, 실시형태 2에서의 순서와 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 것으로부터 검지 신호가 출력되었을 때에는, 타이머(8)는, 기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받아, 그 때까지 카운트했던 체류 시간을 리셋한다(S59).

이상으로 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S3)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아간 후, 회전 제어 장치(100C)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S21∼S27의 처리를 실행한다.

또, 단계 S25에서, 적산치(RP)가 리셋될 때에는, 그 때까지 타이머(8)가 카운트했던 체류 시간도 동일하게 리셋된다(도 13a의 단계 S59).

≪실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)의 효과≫

이것에 대하여, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)에 의하면, 반전 횟수(Rc)가 소정수(임계치(Rt))를 넘으면 적산치(RP)가 강제적으로 리셋되기 때문에, 전술한 상황에서도, 백래시의 누적에 기인하는 측정 오차를 억제하는 것이 가능해진다.

이상, 실시형태 4에 관한 회전 제어 장치(100C)에 의하면, 조작 대상축의 위치 측정의 오차를 더욱 작게 하는 것이 가능해진다.

<실시형태 5>

실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)는, 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)와 동일하게, 백래시의 누적에 따르는 측정 오차를 저감하는 것을 목적으로 한다. 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)는, 밸브축(200)의 회전 방향의 반전 횟수에 기초하여 강제 리셋 처리를 행하도록 구성한다. 이에 비해, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)는, 밸브축(200)의 회전 방향에 상관없이, 밸브축(200)이 움직이기 시작한 횟수(이하, 「기동 횟수」라고 하는 경우가 있음)에 기초하여 강제 리셋 처리를 행하도록 구성하는 점에서 실시형태 2에 관한 회전 제어 장치(100A)와 상이하다.

≪실시형태 5에 관한 회전 제어 장치의 구성≫

도 14는, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)의 구성을 나타내는 도면이다. 이 회전 제어 장치(100D)는 기동 횟수 카운트부(9)를 더 가지며, 기동 횟수 카운트부(9)에 의해 카운트된 기동 횟수가 소정의 임계치(Rt)를 넘은 경우에, 강제 리셋 처리를 실행하는 조작량 산출부(4D)를 구비한다.

또, ON/OFF 센서의 구성 등을 포함하는 그것 이외의 구성은 전술한 실시형태 1과 동일하기 때문에, 공통된 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

기동 횟수 카운트부(9)는, 조작 대상축으로서의 밸브축(200)이 움직이기 시작한 횟수를 카운트하여 그 값(Rs)을 유지한다. 구체적으로는, 목표치(SP)가 변경될 때마다 밸브축(200)은 회전하기 때문에, 목표치(SP)가 변경된 횟수를 기동 횟수로서 카운트해도 좋다. 이러한 기동 횟수 카운트부(9)는, 예컨대 마이크로 컨트롤러에 내장되어 있는 카운터 및 프로그램에 의해 실현할 수 있다.

기동 횟수 카운트부(9)는, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 것으로부터 검지 신호가 출력된 경우에는, 위치 산출부(3)의 기준치 갱신부(32)로부터 출력된 리셋 신호(RST)에 의해 리셋된다.

조작량 산출부(4D)는, 통상 동작 모드에서는, 밸브축(200)의 회전 방향의 목표 위치로서의 밸브 개방도의 목표치(SP)와, 위치 산출부(3)에 의해 산출된 실개방도(PV)에 기초하여, 밸브축(200)의 조작량(MV)을 산출한다. 한편, 강제 리셋 처리를 실행할 때에는, 조작부(5)를 통해 밸브축(200)을 조작하는 것에 의해, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시킨다.

보다 구체적으로는, 조작량 결정부(43D)는, 기동 횟수 카운트부(9)에 의해 카운트된 기동 횟수를 감시한다. 조작량 결정부(43D)는, 기동 횟수가 임계치를 넘은 경우에는, 밸브축(200)을 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 하나에 대응하는 위치까지 회전시키는 것에 의해, 적산치(RP)를 리셋하는 처리(강제 리셋 처리)를 행한다.

강제 리셋 처리에서는, 시간 단축의 관점에서, 밸브축(200)의 위치를, 기동 횟수 카운트부(9)의 카운트치가 임계치를 넘은 시점에서의 밸브축(200)(쇼트 플레이트(201))의 위치로부터 가장 가까운 ON/OFF 센서(2_1∼2_n)에 대응하는 위치까지 이동시키는 것이 바람직하다. 이것에 대하여, 조작 대상축이 밸브축인 경우는, 밸브의 용도에 따라서, 밸브가 폐쇄되는 방향 또는 개방되는 방향으로 이동시키도록 해도 좋다.

강제 리셋 처리후, 조작량 결정부(43D)는, 실시형태 1에 관한 조작량 결정부(43)와 동일하게, 편차 산출부(42)에 의해 산출된 편차(ΔP)에 기초하여 조작량(MV)을 결정한다.

≪실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)의 동작 원리≫

다음으로, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)의 통상 동작 모드에서의 동작에 관해 설명한다.

도 15a 및 도 15b는, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)의 통상 동작 모드에서의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

우선, 회전 제어 장치(100D)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게, 원점 복귀 동작 모드가 종료하면 통상 동작 모드로 이행한다. 통상 동작 모드에서, 회전 제어 장치(100D)는, 상위 장치로부터 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시될 때까지 대기한다(S20).

단계 S20에서, 밸브 개방도의 목표치(SP)의 변경이 지시된 경우에는, 밸브축(200)의 기동 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S6)를 실행한다.

이 기동 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리의 순서를 도 15b에 나타낸다.

우선, 회전 제어 장치(100D)의 기동 횟수 카운트부(9)는, 기동 횟수를 인크리멘트한다(S61).

다음으로, 조작량 결정부(43D)가, 기동 횟수 카운트부(9)에 의해 카운트된 기동 횟수가 미리 설정된 임계치보다 큰지 아닌지를 판정한다(S62). 단계 S62에서, 기동 횟수가 임계치를 넘지 않는 경우에는, 회전 제어 장치(100D)는, 반전 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S6)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아간다.

한편, 단계 S62에서, 기동 횟수가 임계치보다 큰 경우에는, 조작량 산출부(4B)는, 실시형태 2에서의 조작량 산출부(4A)와 동일하게 단계 S33∼S38에 따라서 강제 리셋 처리를 실행한다. 이 강제 리셋 처리의 순서 단계 S33∼S38은, 실시형태 2에서의 순서와 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, ON/OFF 센서(2_1∼2_n)의 어느 것으로부터 검지 신호가 출력되었을 때에는, 기동 횟수 카운트부(9)는, 기준치 갱신부(32)로부터의 리셋 신호(RST)를 받아, 그 때까지의 기동 횟수를 리셋한다(S69).

이상으로 기동 횟수에 기초하는 강제 리셋 처리(S6)를 종료하고 메인 루틴으로 되돌아간다. 그 후, 회전 제어 장치(100D)는, 실시형태 1에 관한 회전 제어 장치(100)와 동일하게 단계 S23∼S27의 처리를 실행한다.

또한, 단계 S25에서, 적산치(RP)가 리셋될 때에는, 기동 횟수 카운트부(9)에 기억된 기동 횟수도 동일하게 리셋된다(도 15a의 단계 S69).

≪실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)의 효과≫

실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)에 의하면, 기동 횟수가 소정수(임계치)를 넘으면 적산치(RP)가 강제적으로 리셋되기 때문에, 백래시의 누적에 기인하는 측정 오차를 억제하는 것이 가능해진다.

이상, 실시형태 5에 관한 회전 제어 장치(100D)에 의하면, 조작 대상축의 위치 측정의 오차를 더욱 작게 하는 것이 가능해진다.

<실시형태의 확장>

이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.

예컨대, 전술한 실시형태 1에서는, 측면시 대략 「コ」자형의 쇼트 플레이트(201)를 사용하기 때문에, 프린트 기판(20)의 2개의 주면(20a, 20b)에 각각 전극(21a, 21b) 및 캠부재(24a, 24b)를 설치하는 예를 설명하였다. 그러나, 전극(21) 및 캠부재(24)를 프린트 기판(20)의, 예컨대 제1 주면(20a)만에 배치하도록 해도 좋다.

또한, 예컨대 상기 실시형태에서는, 밸브축(200)이, 완전 폐쇄 위치(Pc), 밸브 개방도가 20%가 되는 위치(Pa), 밸브 개방도가 50%가 되는 위치(Pm), 밸브 개방도가 70%가 되는 위치(Pb) 및 완전 개방 위치(Po)의 5개소에 5개의 ON/OFF 센서(2_1∼2_5)를 각각 설치하는 경우를 나타냈다. 그러나, 설치하는 ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 위치나 갯수는 이것에 한정되지 않는다. 이하, ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 다른 배치예를 나타낸다.

도 16a는, ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.

이 예에서는, n=3으로서, 각각 밸브축(200)이, 밸브 개방도가 0%가 되는 완전 폐쇄 위치(Pc), 완전 폐쇄 위치(Pc)와 완전 개방 위치(Po)의 중간점, 즉 밸브 개방도가 50%가 되는 중간 위치(Pm), 밸브 개방도가 100%가 되는 완전 개방 위치(Po)에 도달한 것을 검출하는 3개의 ON/OFF 센서(2_1, 2_2, 2_3)를 설치하는 경우가 나타나 있다. 도 16b는, 도 16a에 나타내는 배치예에 대응한, 절대적 위치 센서의 전극(21)과 캠부재(24)의 배치예를 나타내는 도면이다. 도 16b에 나타낸 바와 같이, 둘레 방향에서 ON/OFF 센서(2_1, 2_2, 2_3)를 각각 구성하는 전극(21)의 사이에 캠부재(24)가 설치되어 있다.

이것에 의하면, 밸브축(200)이, 완전 폐쇄 위치(Pc), 완전 개방 위치(Po) 및 완전 폐쇄 위치(Pc)와 완전 개방 위치(Po)의 중간점의 중간 위치(Pm)에 도달했을 때에, 원점 복귀(기준치(AP)의 갱신)가 행해진다. 그 때문에, 완전 폐쇄 위치(Pc) 또는 완전 개방 위치(Po)만을 밸브축(200)의 원점으로 설정한 경우에 비교하여, 원점 복귀에 요하는 시간과 상대적 위치 센서(1)에 의한 기계적 변위량의 측정 오차를 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, ON/OFF 센서를 설치하는 것에 의한 추가 비용을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 도 16a 및 도 16b에서, ON/OFF 센서(2_1~2_n)는, 밸브 개방도가 0%가 되는 완전 폐쇄 위치(Pc)와 밸브 개방도가 100%가 되는 완전 개방 위치(Po)의 양쪽이 아니라, 어느 한쪽에 배치해도 좋다.

또한, 도 17a는, ON/OFF 센서(2_1~2_n)의 또 다른 배치예를 나타내는 도면이다.

이 예에서는, 밸브 개방도가 50%가 되는 중간 위치(Pm)에 밸브축(200)이 도달한 것을 검출하는 하나의 ON/OFF 센서(2)를 설치하는 경우가 나타나 있다. 이 때, 도 17b에 나타낸 바와 같이, ON/OFF 센서(2)를 구성하는 전극(21)의 양측에는 캠부재(24)를 배치한다. 이들 캠부재(24)는, 완전 폐쇄 위치(Pc)와 중간 위치(Pm)의 사이, 및 중간 위치(Pm)와 완전 개방 위치(Po)의 사이에, 쇼트 플레이트(201)의 접점의 궤도를 따라서 배치한다.

이것에 의하면, 완전 폐쇄 위치(Pc)와 완전 개방 위치(Po)의 중간점인 위치(Pm)에서 원점 복귀가 행해진다. 그 때문에, 완전 폐쇄 위치(Pc) 또는 완전 개방 위치(Po)만을 원점으로 설정한 경우에 비교하여, 원점 복귀에 요하는 시간과 상대적 위치 센서(1)에 의한 기계적 변위량의 측정 오차를 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, ON/OFF 센서가 하나로 끝나기 때문에, ON/OFF 센서를 설치하는 것에 의한 추가의 비용 등을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 상대적 위치 센서(1)로서 인크리멘탈형의 로터리 엔코더를 이용하는 경우를 예시하였다. 그러나, 비접촉으로 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위(Md)를 검출할 수 있는 것이면, 상대적 위치 센서(1)로서 이용할 수 있다. 예컨대, 전동 모터(52)로서 브러시리스 모터를 이용하는 경우에는, 그 브러시리스 모터를 구성하는 홀 소자(홀 IC)로부터 출력되는 신호를 상대적 위치 센서(1)로서 이용하는 것도 가능하다.

또한, 전동 모터(52)로서 스텝핑 모터를 이용하는 경우에는, 상대적 위치 센서(1)를 별도로 설치하지 않고, 그 스텝핑 모터를 구동시키기 위한 펄스 신호를 위치 산출부(3)가 카운트하는 것에 의해, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위량을 산출하는 것도 가능하다.

또한, 전동 모터(52)로서 동기 모터를 이용하는 경우에는, 상대적 위치 센서(1)를 별도로 설치하지 않고, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위량을 산출하는 것도 가능하다. 예컨대, 동기 모터를 구동시키고 있는 구동 시간을 T〔s〕, 회전 속도를 N〔rpm〕, 감속기(53)의 감속비를 1/G로 했을 때, 회전 각도 Φ〔°〕는 (T×N×360)/(60×G)로 표시된다. 따라서, 위치 산출부(3)가 상기 계산을 행하는 것에 의해, 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위량을 산출하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 회전 제어 장치(100)를 조절 밸브의 밸브축(200)을 조작하는 전동식의 조작기로서 적용하는 경우를 예시하였다. 그러나, 회전 제어 장치(100)에 의해 조작되는 조작 대상축은, 밸브축에 한정되지 않고, 회전 제어 장치에서 상대적 위치 센서를 사용하는 소위 개방도 계측 시스템에 적용하는 것이 가능해진다. 예컨대, 회전 제어 장치(100)를, 댐퍼 샤프트를 조작하는 댐퍼용의 조작기로서 적용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 프린트 기판(20)에 형성한 관통 구멍(20c)에 밸브축(200)을 삽입 관통시키는 경우를 예시했지만, 본 발명은 예시된 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 18에 나타낸 바와 같이, 프린트 기판(300)의 한 변에 예컨대 평면시 반원 형상의 절결부(300d)를 형성하고, 이 절결부(300d)에 상술한 밸브축(200)을 배치해도 좋다. 이 경우, 상술한 전극(21a)은, 프린트 기판(300)의 주면(300a)에서의 절결부(300d)의 주변에 배치하면 된다.

100 : 회전 제어 장치(조작기), 200 : 밸브축, 1 : 상대적 위치 센서, 2, 2_1∼2_n : ON/OFF 센서, 3 : 위치 산출부, 4, 4A : 조작량 산출부, 5 : 조작부, 6 : 반전 횟수 카운트부, 7 : 절대치 적산부, 8 : 타이머, 9 : 기동 횟수 카운트부, 20 : 프린트 기판, 20a, 20b : 주면, 21a, 21b : 전극, 201 : 쇼트 플레이트, 201a, 201b : 접촉자, 23_i : 검출 회로, 24a, 24b : 캠부재, 31 : 상대적 위치 정보 취득부, 32 : 기준치 갱신부, 33 : 위치 결정부, 41 : 목표치 취득부, 42 : 편차 산출부, 43 : 조작량 결정부, 51 : 전동 모터 구동부, 52 : 전동 모터, 53 : 감속기, SP : 목표치, PV : 실개방도, ΔP : 편차, MV : 조작량, RP : 적산치, AP : 기준치, RST : 리셋 신호.

Claims

조작 대상축의 회전을 제어하는 회전 제어 장치로서,
상기 조작 대상축의 회전 방향의 기계적 변위를 비접촉으로 검출하는 상대적 위치 센서와,
상기 조작 대상축의 회전 방향에서의 제1 위치로부터 제2 위치까지의 회전 가능한 범위에서 상기 제1 위치와 상기 제2 위치를 제외한 적어도 하나의 미리 정해진 중간 위치에 상기 조작 대상축이 도달했을 때에 검지 신호를 출력하는 ON/OFF 센서와,
상기 검지 신호가 출력되고 나서의, 상기 상대적 위치 센서에 의해 검출된 상기 기계적 변위의 적산치와, 상기 검지 신호를 출력한 상기 ON/OFF 센서에 대응하는 상기 미리 정해진 중간 위치를 나타내는 기준치에 기초하여, 상기 조작 대상축의 회전 방향의 절대적인 위치를 산출하는 위치 산출부와,
상기 조작 대상축의 회전 방향의 목표 위치의 정보와, 상기 위치 산출부에 의해 산출된 상기 조작 대상축의 절대적인 위치에 기초하여, 상기 조작 대상축의 조작량을 산출하는 조작량 산출부와,
상기 조작량 산출부에 의해 산출된 상기 조작량에 기초하여, 상기 조작 대상축의 회전 방향에서의 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치까지의 회전 가능한 범위 내에서 상기 조작 대상축을 조작하는 조작부를 구비하고,
상기 ON/OFF 센서는,
상기 조작 대상축의 둘레에 설치되고, 상기 조작 대상축의 축선과 직교하는 주면을 갖는 기판과,
상기 기판의 주면 상에 배치된 적어도 하나의 전극과,
일단(一端)이 상기 조작 대상축에 고정되고, 상기 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 있을 때에 타단측(他端側)의 일부가 상기 전극 중 하나에 접촉하는 접촉자와,
상기 접촉자가 상기 전극 중 하나에 접촉하면 상기 검지 신호를 출력하는 검출 회로와,
상기 기판의 상기 주면 상에 배치되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 없을 때에 상기 접촉자의 타단을 상기 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 캠부재
를 구비하는 회전 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 전극은, 상기 주면 상의 상기 미리 정해진 중간 위치에 대응하는 위치에 배치되고,
상기 캠부재는, 상기 조작 대상축의 축선을 중심으로 하는 원주를 따라서 배치되고, 각각 상기 원주를 따라서 상기 주면 상의 상기 미리 정해진 중간 위치에 대응하는 위치에 근접함에 따라 상기 주면으로부터의 높이가 낮아지는 것인 회전 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극과 상기 캠부재는 각각, 상기 주면 상의 상기 조작 대상축의 축을 중심으로 하여 서로 다른 반경을 갖는 제1 원주와 제2 원주를 따라서 배치되고,
상기 캠부재 중 상기 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 상기 주면 상에서 서로 이격되어 있는 것인 회전 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극과 상기 캠부재는, 상기 주면 상의 상기 조작 대상축의 축을 중심으로 하는 동일한 원주 상에 배치되고,
상기 캠부재는, 각각 절연성을 갖는 재료로 형성되고,
상기 캠부재 중 상기 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부는, 각각 상기 전극의 일부를 덮고 또한 상기 전극 상에서 서로 이격되어 있는 것인 회전 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 접촉자는, 탄성 변형 가능한 판형의 부재이며,
상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 있을 때에 상기 전극에 접촉하는 부분의 폭은, 상기 주면 상에서 인접하는 2개의 캠부재의 서로 대향하는 단부끼리의 간격보다 좁은 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은, 상기 주면으로서, 제1 주면과 이 제1 주면과 반대측의 제2 주면을 가지며,
상기 전극은, 상기 제1 주면 상에 배치된 적어도 하나의 제1 전극과, 상기 제2 주면 상에 배치된 적어도 하나의 제2 전극으로 이루어지고,
상기 접촉자는, 일단이 상기 조작 대상축에 고정되고, 상기 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 상기 제1 전극 중 하나에 접촉하는 제1 접촉자와, 상기 제1 접촉자와 전기적으로 접속됨과 더불어, 일단이 상기 조작 대상축에 고정되고, 상기 조작 대상축의 직경 방향으로 연장되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 있을 때에 타단측의 일부가 상기 제2 전극 중 하나에 접촉하는 제2 접촉자로 이루어지고,
상기 캠부재는, 상기 기판의 상기 제1 주면 상에 배치되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 없을 때에 상기 제1 접촉자의 타단을 상기 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 복수의 제1 캠부재와, 상기 기판의 상기 제2 주면 상에 배치되고, 상기 조작 대상축이 상기 미리 정해진 중간 위치에 없을 때에 상기 제2 접촉자의 타단을 상기 주면으로부터 이격시키는 방향으로 이동시키는 복수의 제2 캠부재를 포함하고,
상기 검출 회로는, 상기 제1 접촉자의 타단측의 일부가 상기 제1 전극에 접촉하고, 또한 상기 제2 접촉자의 타단측의 일부가 상기 제2 전극에 접촉하면 상기 검지 신호를 출력하는 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조작 대상축의 회전 방향이 반전된 횟수를 카운트하는 반전 횟수 카운트부를 더 구비하고,
상기 조작량 산출부는, 상기 검지 신호가 출력되지 않고 상기 반전 횟수 카운트부에 의해 카운트된 값이 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에, 상기 조작 대상축을 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 미리 정해진 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 상기 조작량을 산출하고,
상기 조작부는, 상기 조작량 산출부에 의해 산출된 상기 조작량에 기초하여 상기 조작 대상축을 조작하는 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조작 대상축의 회전 방향의 상기 기계적 변위의 절대치를 적산하는 절대치 적산부를 더 구비하고,
상기 조작량 산출부는, 상기 검지 신호가 출력되지 않고 상기 절대치 적산부에 의해 적산된 값이 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에, 상기 조작 대상축을 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 미리 정해진 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 상기 조작량을 산출하고,
상기 조작부는, 상기 조작량 산출부에 의해 산출된 상기 조작량에 기초하여 상기 조작 대상축을 조작하는 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간을 적산하는 타이머를 더 구비하고,
상기 조작량 산출부는, 상기 검지 신호가 출력되지 않고 경과한 시간이 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에, 상기 조작 대상축을 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 미리 정해진 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 상기 조작량을 산출하고,
상기 조작부는, 상기 조작량 산출부에 의해 산출된 상기 조작량에 기초하여 상기 조작 대상축을 조작하는 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조작 대상축이 움직이기 시작한 횟수를 카운트하는 기동 횟수 카운트부를 더 구비하고,
상기 조작량 산출부는, 상기 검지 신호가 출력되지 않고 상기 기동 횟수 카운트부에 의해 카운트된 값이 미리 정해진 임계치를 넘은 경우에, 상기 조작 대상축을 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 미리 정해진 중간 위치 중 어느 하나까지 이동시키기 위한 상기 조작량을 산출하고,
상기 조작부는, 상기 조작량 산출부에 의해 산출된 상기 조작량에 기초하여 상기 조작 대상축을 조작하는 것인 회전 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치 산출부는,
상기 ON/OFF 센서로부터 상기 검지 신호가 출력되면, 상기 상대적 위치 센서에 의해 검출된 상기 기계적 변위의 적산치를 리셋하는 기준치 갱신부를 구비하는 것인 회전 제어 장치.