TWI832935B - 閥控制裝置、驅動控制裝置及流體控制裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供適於閥之調整的閥控制裝置、驅動控制裝置及流體控制裝置。
實施形態之閥控制裝置具備:棒狀的轉子,其以旋轉軸為中心可旋轉地設置,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體,可改變閥體與由該閥體封閉之閥座之相對位置或上述閥體與閥座間之接觸力;一對接觸件,其等夾持上述轉子,可使上述轉子旋轉;移動部,其包括使一對接觸件發生相對移動之壓電元件;及驅動控制部,其藉由對上述壓電元件施加上升斜率與下降斜率不同之電壓波形並利用一對接觸件使轉子旋轉,根據陡峭者所產生轉子與一對接觸件之間之滑動,使轉子往任意方向旋轉而控制閥體與閥座之相對位置或閥體與閥座間之接觸力。
Description
本發明係關於控制用於調整流路中所流動之流體之閥的閥控制裝置、驅動控制裝置及流體控制裝置。
習知技術中,已知有對流經流路之流體之流量或流速或壓力進行調整之調整機器(例如速度控制器或調節器)(例如參照專利文獻1)。
此種調整機器具備閥且藉由作業人員調整閥之開度而調整流體之流量或流速或壓力。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-043196號公報
習知技術上,有作業人員以於調整作業之最後固定閥之位置之方式利用固定螺母進行緊固時,因背隙(亦稱為齒隙,所謂反沖)而導致固定螺母自緊固位置稍微偏離,與此對應地導致閥自調整之位置偏離之情況。其結果有閥之調整精度降低之情況。
本發明係為了解決上述課題而成者,目的在於提供一種適於閥之
調整的閥控制裝置。
為了解決上述課題,本發明之實施形態之閥控制裝置之特徵在於具備:棒狀的轉子,其以旋轉軸為中心可旋轉地設置,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體,藉由旋轉,可改變上述閥體與由該閥體封閉之閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力;一對接觸件,其等夾持上述轉子,利用相對移動,可使上述轉子旋轉;移動部,其包括使上述一對接觸件發生相對移動之壓電元件;及驅動控制部,其藉由對上述壓電元件施加上升斜率與下降斜率不同之電壓波形,根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者所產生上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動,使上述轉子往任意方向旋轉而控制上述閥體與上述閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力。
根據本發明,可提供一種適於閥之調整的閥控制裝置、驅動控制裝置及流體控制裝置。
1:閥控制裝置
1a:流體控制裝置
10:閥調整機構
20:控制裝置
30:流體調整裝置
30a:速度控制器
30b:調節器
40:氣壓缸
101:接觸件
102:接觸件
103:壓電元件
104:轉子
105:慣性矩構件
210:電源部
220:I/O部
230:記憶體裝置
240:控制部
241:訊號接收部
242:值算出部
243:轉子驅動部用控制部
250:轉子驅動部
251:充電電流限制電路
251:放電電流限制電路
300:本體
300a:本體
300b:本體
301:第1埠口
301a:第1埠口
301b:第1埠口
302:第2埠口
302a:第2埠口
302b:第2埠口
303:通路
303a:通路
303b:通路
304a:第1通路
304b:第1通路
305a:第2通路
305b:第2通路
306:O形環
310a:閥部
310b:閥部
311a:閥體
311b:閥體
312a:閥座
312b:閥座
313a:孔部
313b:孔部
320:調整彈簧
330:膜片
340:彈簧接盤
350:連接桿
360:小彈簧
370:前端部
371:頂部
372:傾斜面
411:活塞桿
圖1係第1實施形態之閥控制裝置之構成圖。
圖2係概略性表示閥調整機構之構成之圖。
圖3A係表示控制部之構成之構成圖。
圖3B係表示換算表TB之概念圖。
圖3C係表示控制裝置之功能之功能方塊圖。
圖4係表示控制部之轉子驅動部之構成之構成圖。
圖5A係用於說明使轉子順時針正旋轉時之控制之圖。
圖5B係表示順時針正旋轉之轉子之情況之概略圖。
圖5C係用於說明使轉子逆時針逆旋轉時之控制之圖。
圖6係表示第2實施形態之流體控制裝置1a之局部剖視圖。
(第1實施形態)
以下,參照圖式對本發明之第1實施形態進行說明。圖1係第1實施形態之閥控制裝置1之構成圖。更具體而言,圖1(a)係控制流體調整裝置30(作為一例,速度控制器(流量調整閥))之閥控制裝置1之構成圖,圖1(b)係控制流體調整裝置30(作為一例,調節器(減壓閥))之閥控制裝置1之構成圖。圖2概略性表示閥調整機構10之構成,自上方俯視閥調整機構10並且示意地表示控制裝置20。
於圖1~圖2中,圖示分別相互正交之x、y及z之座標軸。根據該等座標軸,例如以圖2為基準瞭解方向。如圖2中示意地所示,於自上方俯視閥調整機構10(亦稱為壓電慣性旋轉機構)之情形時,將作為一對接觸件之接觸件101及接觸件102之長邊方向設為x軸之方向(亦稱為寬度方向)、將前後方向設為y軸之方向(亦稱為深度方向)、將高度方向設為z軸之方向(亦稱為垂直方向)。又,圖中之「○」之中記載「×」者(例如圖1之y軸)意指自圖式之表面朝向內面之箭頭,圖中之「○」之中記載較小之「●」者(例如圖2之z軸)意指自圖式之內面朝向表面之箭頭。
以下所說明之「流路」亦稱為流體用通路,指流體(氣體或液體,亦稱為壓力流體)所流經之路徑。並且,以下所說明之流體調整裝置30(速度控制器30a或調節器30b)係配置於流路之既定部位者,速度控制器30a或調節器30b
所具備之第1埠口301a或第1埠口301b、第2埠口302a或第2埠口302b、通路303a或通路303b與流路連通而作為流路之一部分發揮功能。
又,以下所說明之「閥部310a之開閉」或「閥部310b之開閉」表示閥體311a或閥體311b如預期受到控制,更具體而言,指「閥部310a所具備之閥體311a與由該閥體311a封閉之閥座312a之相對位置可變」、或「閥體311b與閥座312b間之接觸力可變」。另外,「閥部310a之開閉」亦包含「作為閥體311a(或閥體311b)與閥座312a(或閥座312b)之相對位置可變之結果,閥體311a(或閥體311b)與閥座312a(或閥座312b)間之接觸力可變」。
又,於以下之說明中,轉子104正旋轉或逆旋轉並沿z軸方向進退,但此處「正旋轉」為如圖2所示自上方俯視閥調整機構10時之順時針,指關閉閥部310a(或閥部310b)之方向之旋轉。「逆旋轉」為如圖2所示自上方俯視閥調整機構10時之逆時針,指打開閥部310a(或閥部310b)之方向之旋轉。
又,以下所說明之所謂「直接連接」,例如指閥體311a與閥調整機構10所具備之轉子104一體地形成,或者閥體311a與轉子104以直接接觸之方式連結之狀態。
所謂「間接地連接」,例如指空間上隔開之狀態之閥體311b與轉子104介隔既定之構件相互連接之狀態。
如圖1所示,閥控制裝置1至少具備閥調整機構10及控制裝置20(驅動控制裝置)。閥控制裝置1為由控制裝置20控制驅動之閥調整機構10將流體調整裝置30內之閥開閉之裝置,其結果調整流體之流量、流速或壓力中之至少一者。
另外,於該第1實施形態中,流體調整裝置30為閥控制裝置1之控制對象且不包含於閥控制裝置1,但閥控制裝置1中包含流體調整裝置30亦可。
流體調整裝置30並不限定於速度控制器30a或調節器30b,只要可
調整流體之流量、流速或壓力中之至少一者,例如節流閥等多種裝置亦符合。
(速度控制器30a)
如圖1(a)所示,速度控制器30a至少具備本體300a及閥部310a。另外,速度控制器30a中已知有各種構成及形狀之變化,速度控制器30a之構成及形狀並不限定於圖1所示之構成及形狀。
於本體300a形成有第1埠口301a、第2埠口302a及與該等連通之通路303a。
閥部310a具備閥體311a及閥座312a。閥部310a例如為針閥。閥部310a以閥座312a為界將通路303a劃分為第1通路304a及第2通路305a。於通路303a之既定部位設有用於防止流體流入不必要之部位之O形環306。
閥體311a形成為針狀,一端側直接連接於閥調整機構10所具備之轉子104之一端側,與該一端側為相反側之端部將閥座312a封閉。
另外,於圖1所示之速度控制器30a中,閥體311a直接連接於轉子104之一端側,但間接地連接亦可。
於按以上之方式構成之速度控制器30a中,藉由閥調整機構10之轉子104旋轉並沿z軸方向(軸L方向)移動,閥體311a亦沿z軸方向移動,將閥座312a之孔部313a封閉或解除封閉(即,使閥部310a開閉)。另外,關於轉子104之旋轉將於下文進行敍述。
藉由使閥部310a開閉,流體自第1通路304a朝向第2通路305a流動。此時,根據閥部310a之開度調整流體之流量。另外,反之,流體自第2通路305a朝向第1通路304a流動亦可。
(調節器30b)
如圖1(b)所示,調節器30b至少具備本體300b、閥部310b、調整彈簧320、膜片330、彈簧接盤340、連接桿350及小彈簧360。另外,調節器30b中已知有各
種構成及形狀之變化,調節器30b之構成及形狀並不限定於圖1所示之構成及形狀。
本體300b具備第1埠口301b、第2埠口302b及與該等連通之通路303b。
閥部310b具備閥體311b、閥座312b。閥部310b以閥座312b為界將通路303b劃分為第1通路304b及第2通路305b。
閥體311b介隔調整彈簧320、膜片330、彈簧接盤340、連接桿350等間接地連接於轉子104。閥體311b藉由小彈簧360始終向封閉閥座312b之孔部313b之方向按壓。閥體311b為具有形成為大致圓錐形狀之前端部370之大致圓柱狀之構件,於其頂部371(連接部)連接有連接桿350,傾斜面372將孔部313b(封閉部)封閉。
於按以上之方式構成之調節器30b中,藉由閥調整機構10之轉子104旋轉並沿z軸方向移動,膜片330經由調整彈簧320或彈簧接盤340被按壓,或者解除該按壓。此時,使閥部310b開閉可改變閥體311b與閥座312b之接觸力,調整流體之壓力。另外,與速度控制器30a同樣地,流體自第1通路304b朝向第2通路305b流動,但反之自第2通路305b朝向第1通路304b流動亦可。
(閥調整機構10)
如圖2及圖3所示,閥調整機構10至少具備作為一對接觸件之接觸件101及接觸件102、壓電元件103(移動部)、轉子104、慣性矩構件105。
閥調整機構10收容於流體調整裝置30。然而,準備未圖示之閥調整機構10專用之殼體,以於該殼體內配置閥調整機構10而安裝於流體調整裝置30之方式構成(即,外部安裝之構成)亦可。
接觸件101形成為大致L字狀,其短邊部101a安裝於壓電元件103之第1接觸端103a。又,接觸件102形成為大致L字狀,其短邊部102a安裝於壓電
元件103之與第1接觸端103a為相反側之第2接觸端103b。接觸件101及接觸件102例如由不鏽鋼構成。
轉子104形成為圓板狀(或圓柱狀),可以軸L為中心旋轉,其周面被接觸件101之長邊部101b及接觸件102之長邊部102b夾持。於轉子104與接觸件101及接觸件102之間,施加有提供所需之靜摩擦力之壓力。轉子104例如由不鏽鋼構成。
另外,為了獲得穩定之靜摩擦力,於轉子104切削外螺紋,於接觸件101及接觸件102切削對應之槽亦可。
作為壓電元件103,可使用板狀壓電體夾著電極積層複數個而構成之積層類型者。作為構成壓電體之壓電材料,使用具有壓電效果之陶瓷材料,例如可使用鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3;PZT)。壓電元件103之形狀可設為長方體、三角柱、六角柱、圓柱等多種形狀。
慣性矩構件105相對於轉子104同軸固定設置,形成為大於轉子104之直徑,對轉子104施加慣性矩。慣性矩構件105例如由黃銅、不鏽鋼等構成。
按以上之方式構成之閥調整機構10藉由壓電元件103之驅動而使接觸件101及接觸件102相互相對移動(以下亦稱為接觸件101及接觸件102之驅動),結果轉子104正旋轉或逆旋轉,與旋轉方向對應地沿z軸方向移動(進退)。另外,該情況將於下文詳細敍述。
(控制裝置20)
其次使用圖3A~圖4對控制裝置20進行說明。圖3A係表示控制裝置20之構成之構成圖。圖3B係表示換算表TB之構成之構成圖。圖3C係表示控制裝置20之控制部240之功能之功能方塊圖。圖4係表示控制裝置20之轉子驅動部250之構成之構成圖。
如圖3A所示,控制裝置20具備電源部210、I/O部220、記憶體裝
置230、控制部240及轉子驅動部250(亦稱為驅動器)。另外,控制裝置20之配置位置並無特別限定,與閥調整機構10同樣地可收容於流體調整裝置30,或者不收容於流體調整裝置30而配置於空間上隔開之位置亦可。
又,以控制裝置20所具備之一部分構成收容於流體調整裝置30,其他一部分構成不收容於流體調整裝置30而配置於空間上隔開之位置之方式構成亦可。例如,以I/O部220或轉子驅動部250收容於流體調整裝置30,電源部210、記憶體裝置230、控制部240不收容於流體調整裝置30而未配置於空間上隔開之位置之方式構成亦可。
如此,可將具有控制裝置20之整體、或至少一部分不收容於流體調整裝置30之構成之閥控制裝置1稱為閥控制系統1。於閥控制系統1中,例如可將個人電腦(PC)等電子機器用作控制裝置20。
此處以控制裝置20接收來自省略圖示之例如鍵盤等輸入裝置之輸入(例如指示閥部310a(或閥部310b)之開閉之操作)之方式構成,基於此種輸入控制流體調整裝置30亦可。又,例如,控制裝置20具備用於連接液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置之埠口亦可。
電源部210至少具有作為直流電源(DC電源)之功能,向各部供給電力。電源部210具有未圖示之各種電氣電路及/或電子電路,可控制電流或電壓。更具體而言,電源部210例如可具備變壓器、振盪器、切換調節器、反流器或轉換器等中之至少一者之功能。
I/O部220係用於將控制裝置20之各部(例如轉子驅動部250)與壓電元件103電性連接之介面,壓電元件103之驅動控制(即轉子104之旋轉控制)透過I/O部220進行。
且I/O部220可具備作為用於控制裝置20與外部之裝置進行通信之介面之功能。通信為有線為無線皆可。
可利用I/O部220與外部之裝置收發各種訊號。該訊號中,可包含指示閥部310a(或閥部310b)之開閉之訊號、或表示流經流體調整裝置30內之流體之流量、流速、壓力中之至少一者之資訊等,流體調整裝置30之閥部310a(或閥部310b)之開閉所需之各種資訊。
記憶體裝置230例如為ROM(read only memory)或RAM(Random Access Memory)。記憶體裝置230中,例如儲存有用於控制轉子驅動部250之程式、或資料(例如此後說明之換算表TB)、各種設定值(例如,此後說明之表示供給至轉子驅動部250之各種電壓或電流之值或供給時機等之資訊)。
控制部240例如為CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-processing Unit)、系統LSI、較系統LSI而言為小規模之IC晶片群等。藉由控制部240執行程式而實現本實施形態中所說明之各種功能。
如圖3B所示,於記憶體裝置230儲存換算表TB。於控制裝置20以可經由未圖示之網路與伺服器或電腦等通信之方式構成之情形時,記憶體裝置230中亦可不儲存換算表TB。於此情形時,儲存於換算表TB之各種數值經由網路適當地收發。
換算表TB中至少對應至「驅動次數」、「旋轉量」及「控制對象量」。換算表TB中包含對應至「驅動次數」表示驅動方向(即,轉子104之旋轉方向)之資訊亦可。
換算表TB之各值適用至各種各樣構件,此處作為一例,「驅動次數」作為接觸件101及接觸件102之相對移動次數(往返次數)。
且「旋轉量」作為利用以上述「驅動次數」相對移動之接觸件101及接觸件102而旋轉之轉子104之變位量。旋轉量例如可為旋轉數(次),亦可為旋轉角度(度),為旋轉角度(弧度:rad)亦可,為移動距離(上述[nm]等)亦可(圖3B中,作為一例設為「rad」)。又,可為閥部310a(或閥部310b)之開度
(%),為閥體311b與閥座312b間之接觸力亦可。接觸力可以[N](牛頓)等多種單位表現。
開度例如以0%~100%(閥部310a(或閥部310b)完全關閉之狀態~閥部310a(或閥部310b)全開之狀態)表示。開度可由控制裝置20根據驅動次數及驅動方向算出。
「控制對象量」設為由閥部310a(或閥部310b)之開閉控制之控制對象之既定之物理量(物理值)。控制對象量例如為流經流體調整裝置30之流體之流量(作為單位之例,為體積流量[m^3/s])、流速(作為單位之例,為[m/s])、壓力(作為單位之例為[Pa])中之至少一者。
其中,除上述體積流量以外,例如可為質量流量[kg/s],為流量[slm(standard liter(升)/min)]或流量[cc m(cc/min)]亦可(圖3B中,作為一例設為「m^3/s」)。同樣地流速或壓力亦進行適當設定。
根據換算表TB,例如於欲設定流經流體調整裝置30之流體之流量、流速、壓力中之至少一者為既定之值之情形時,控制裝置20可獲得或算出應以何種程度之旋轉量使轉子104旋轉,並且為此的驅動次數應為幾次。
又,根據換算表TB,例如以既定之驅動次數及方向使轉子104旋轉之後,控制裝置20可獲得或算出流經流體調整裝置30之流體之流量、流速、壓力成為何種程度之值。
另外,換算表TB可作為使驅動次數與控制對象量對應之表。
如圖3C所示,控制部240至少作為訊號接收部241、值算出部242及轉子驅動部用控制部243發揮功能。
訊號接收部241透過I/O部220接收各種訊號。例如,訊號接收部241自外部接收指示上述閥部310a(或閥部310b)之開閉之訊號、或作為目標之調整量。
值算出部242對應訊號接收部241所接收之各種訊號,根據換算表TB獲得或算出閥部310a(或閥部310b)之控制所需之各種值。更具體而言,值算出部242參照換算表TB,獲得各值(例如驅動次數或旋轉量或控制對象量之值)。且值算出部242亦能如上述般視需要算出開度。
值算出部242例如以開度0%之狀態為基準,對應接觸件101及接觸件102之驅動次數進行包含累計驅動次數之各種演算,算出接觸件101及接觸件102之驅動後之閥部310a(或閥部310b)之開度。此時,值算出部242將驅動方向加入考量而適當增減累計值。作為結果,算出0~100%之既定之開度。
另外,值算出部242亦能根據旋轉量或控制對象量算出開度。又,值算出部242例如亦能算出用於自既定之開度(假設為第1開度)變更為與該既定之開度不同之開度(假設為第2開度)之驅動次數或驅動方向。
值算出部242與演算開度同樣地,亦能參照換算表TB視需要算出驅動次數或旋轉量或控制對象量之值。
轉子驅動部用控制部243對應值算出部242所獲得或算出之值,控制圖3A所示之轉子驅動部250。更具體而言,轉子驅動部用控制部243對應值算出部242所獲得或算出之值,將此後參照圖4進行說明之充電動作指示訊號、充電電流限制值指定電壓(亦稱為充電電流限制值指示電壓或充電電流最大值指定電壓)、放電動作指示訊號及放電電流限制值指定電壓(亦稱為放電電流限制值指示電壓或放電電流最大值指定電壓)輸入到轉子驅動部250。根據該等訊號及電壓,可利用轉子驅動部250進行壓電元件103之驅動控制,結果轉子104旋轉及沿z軸方向移動,使閥部310a(或閥部310b)開閉。
綜上,控制部240藉由參照換算表TB,控制壓電元件103,轉子104旋轉並沿圖1所示之z軸方向移動。結果使閥部310a(或閥部310b)開閉。
如圖4所示,轉子驅動部250具備充電電流限制電路251及放電電
流限制電路252。
充電電流限制電路251及放電電流限制電路252構成切換電路。充電電流限制電路251將電源部210與壓電元件103連接並向壓電元件103充入電流,放電電流限制電路252自壓電元件103釋放電流。
充電電流限制電路251於由控制部240(參照圖3C)之轉子驅動部用控制部243輸入之充電動作指示訊號(指示電流充電動作之訊號)為ON期間,將電源部210與壓電元件103之間連接並向壓電元件103充入電流。
此時流入壓電元件103之充電電流值按照由控制部240之轉子驅動部用控制部243輸入之充電電流限制值指定電壓而受限。
即,充電電流限制值指定電壓為指定於將電源部210與壓電元件103之間連接時流入壓電元件103之電流之限制值(最大值)者,且與流入之電流之最大值成正比地設定。
放電電流限制電路252為由控制部240之轉子驅動部用控制部243輸入之放電動作指示訊號(指示自壓電元件103之電流放電動作之訊號),於放電動作指示訊號為ON期間將負載即壓電元件103與地線間連接,釋放壓電元件103之電流。
此時自壓電元件103流出之電流值按照放電電流限制值指定電壓而受限。
即,放電電流限制值指定電壓為指定於將壓電元件103與地線間連接時自壓電元件103流出之電流之限制值(最大值)者,且與流出之電流之最大值成正比地指定。
(動作之說明)
以下,參照圖5A~圖5C,對使轉子104旋轉時之充電電流限制電路251及放電電流限制電路252所進行之壓電元件103之驅動控制進行說明。
圖5A係用於說明使轉子順時針正旋轉(如上所述,如圖2所示,自上方俯視閥調整機構10時之順時針,將閥部310a(或閥部310b)關閉之方向之旋轉)時之控制之圖。圖5B係用於說明順時針正旋轉之轉子之情況之概略圖。圖5C係用於說明使轉子逆時針逆旋轉(如圖2所示,自上方俯視閥調整機構10時之逆時針,將閥部310a(或閥部310b)打開之方向之旋轉)時之控制之圖。
首先,參照圖5A及圖5B對使轉子104正旋轉之情形進行說明。
如圖5A所示,於充電電流限制電路251及放電電流限制電路252中,充電電流限制值指定電壓及放電電流限制值指定電壓於充電動作指示訊號及放電動作指示訊號成為ON之時點之前預先施加。
充電電流限制值指定電壓值設定為比較低之值,放電電流限制值指示電壓設定為比較高之值。
若充電動作指示訊號變為ON,則電源部210與負載即壓電元件103之間相連接,但由於充電電流限制值指定電壓值比較低,因此流入壓電元件103之電流值(壓電元件驅動電流波形)較低,壓電元件103之兩端電壓(壓電元件驅動電壓波形)以比較平緩之斜率上升。
也就是由於壓電元件103具有與電容器類似之電性,因此如以下所說明般,與電容器同樣地,於電流值較低之情形時電壓斜率變得平緩。
若自固定電流源向電容器供給電流,則電容器之兩端電壓成為如與時間成正比之電壓。假設將電容器之靜電電容設為C,將來自電流源之供給電流設為I,則電容器兩端電壓V及電壓之時變率分別成為(1)式及(2)式。
V=I/C.t (1)
dV/dt=I/C (2)
於電流值I較低之情形時如(2)式所示般dV/dt較低,電壓斜率變得平緩。
並且,若電壓達到電源部210之DC電源電壓,則流入之電流自動
停止。由於壓電元件103具有電容器之功能,因此於流入之電流停止後亦維持兩端電壓。此時充電動作指示訊號變為OFF。
接著,若放電動作指示訊號變為ON,則地線與壓電元件103之間相連接,但由於放電電流限制值指定電壓值較高,因此自壓電元件103流出之電流值(壓電元件驅動電流波形)較高,與上述充電時點相反,壓電元件103之兩端電壓以陡峭之斜率下降。並且,若電壓達到地線電位,則流出之電流自動停止。此時,壓電元件兩端電壓維持為零。此時放電動作指示訊號變為OFF。
如此,藉由充電電流限制電路251及放電電流限制電路252之電流之充入或釋放,對壓電元件103之兩端施加大致鋸波狀之電壓(壓電元件驅動電壓波形),壓電元件103伸縮,可使接觸件101與接觸件102之間產生相對移動。
此時,於因接觸件101與接觸件102之相對移動之加速度而對慣性矩構件105產生之旋轉運動所引起之加速度之產生力,為轉子104與接觸件101、及轉子104與接觸件102之間之靜摩擦力以下之情形時,轉子104因接觸件101及接觸件102之相對移動而旋轉運動,於大於靜摩擦力之情形時,於轉子104、與接觸件101及接觸件102之間產生滑動。
更具體而言,藉由對壓電元件103施加平緩之電壓變化,接觸件102平緩地移動,可利用靜摩擦力使轉子104旋轉,又,藉由施加陡峭之電壓變化,接觸件102急遽移動而克服摩擦力,並且慣性矩構件105發揮作用,於轉子104與接觸件101及接觸件102之間產生滑動,可僅使接觸件101及接觸件102移動。故而,藉由施加上升斜率與下降斜率不同、所謂與鋸狀波類似之電壓波形,可使轉子104之旋轉運動持續於既定期間。
亦即,於圖5A所示之控制之情形時,由於由充電電流產生之平緩之電壓上升所引起之壓電元件103之伸長(參照圖5B之箭頭Ar1),接觸件101整體於與短邊部101a為相反側之長邊部101b之前端側靠近轉子104之方向上(參照
圖5B之箭頭Ar2)後退,接觸件102整體於與短邊部102a為相反側之長邊部102b之前端側遠離轉子104之方向上(參照圖5B之箭頭Ar3)前進,轉子104沿順時針方向(參照圖5B之箭頭Ar4)旋轉。接著,由於由放電電流產生之陡峭之電壓下降所引起之壓電元件103之退化(還原),於接觸件101及接觸件102之間產生滑動,轉子104維持旋轉之狀態,接觸件101及接觸件102之位置還原。藉由將其反覆進行,持續轉子104之順時針方向之旋轉運動。旋轉之轉子104以關閉閥部310a(或閥部310b)之方式沿z軸方向移動。
其次參照圖5C,對使轉子104逆時針逆旋轉之情形進行說明。於使轉子104逆時針逆旋轉之情形時,於充電電流限制電路251及放電電流限制電路252中,充電電流限制值指定電壓及放電電流限制值指定電壓亦於充電動作指示訊號及放電動作指示訊號變為ON之時點之前預先施加。
充電電流限制值指定電壓設定為比較高之值,放電電流限制值指定電壓設定為比較低之值。
若充電動作指示訊號變為ON,則電源部210與壓電元件103之間相連接,但由於充電電流最大值指定電壓值較高,因此流入壓電元件103之電流值(壓電元件驅動電流波形)較高,壓電元件103之兩端電壓以陡峭之斜率上升,若達到DC電源電壓,則流入之電流自動停止。
接著,若放電動作指示訊號變為ON,則地線與壓電元件103之間相連接,但由於放電電流限制值指定電壓值比較低,因此自壓電元件103流出之電流值(壓電元件驅動電流波形)較低,壓電元件兩端電壓以平緩之斜率下降,若達到地線電位,則流出之電流自動停止。
根據如圖5C所示之壓電元件驅動波形,利用由充電電流對慣性矩構件105產生之加速度而產生之力超過轉子104與接觸件101、及轉子104與接觸件102間之靜摩擦力,另一方面,利用由放電電流對慣性矩構件105產生之加速
度而產生之力以未超過轉子104與接觸件101、及轉子104與接觸件102間之靜摩擦力之方式構成。
亦即,於圖5C之情形時,由於由充電電流產生之陡峭之電壓上升所引起之壓電元件103之伸長,於轉子104與接觸件101及接觸件102之間產生滑動。接著,由於由放電電流產生之平緩之電壓下降所引起之壓電元件103之縮退(回到原位),接觸件101及接觸件102以回到原位之方式移動,轉子104沿逆時針方向旋轉(即,轉子104沿與圖5B所示之狀態相反之方向旋轉)。藉由將其反覆進行,轉子104持續逆時針方向之旋轉運動。旋轉之轉子104以打開閥部310a(或閥部310b)之方式沿z軸方向移動。
如上所述,根據利用充電電流限制電路251及放電電流限制電路252之針對壓電元件103之充電電流或放電電流,壓電元件103之壓電元件驅動電壓波形成為上升及下降中斜率不同之鋸波形狀,但只要上升斜率與下降斜率角度不同,則壓電元件驅動電壓波形為與所謂三角波近似之波形狀或梯形之波形狀亦可。
又,轉子驅動部用控制部243可以轉子104未朝向如對閥部310a(或閥部310b)施加不合理之力之方向旋轉之方式控制轉子驅動部250。
所謂「如對閥部310a(或閥部310b)施加不合理之力之方向」,例如為即使開度已是0%,仍進一步關閉閥部310a(或閥部310b)之方向。同樣地如即使開度已是100%,仍進一步打開閥部310a(或閥部310b)之方向。
如以上說明所示,第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於具備:棒狀的轉子(轉子104),其以旋轉軸(軸L)為中心可旋轉地設置,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體(閥體311a或閥體311b),藉由旋轉,可改變上述閥體與由該閥體封閉之閥座(閥座312a或閥座312b)之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力;一對接觸件(接觸件101及接觸
件102),其等夾持上述轉子,利用相對移動,可使上述轉子旋轉;移動部,其包括使上述一對接觸件發生相對移動之壓電元件(壓電元件103);及驅動控制部(轉子驅動部250),其藉由對上述壓電元件施加上升斜率與下降斜率不同之電壓波形,根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者所產生上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動,使上述轉子往任意方向旋轉而控制上述閥體與上述閥座之相對位置。
於閥控制裝置1中,轉子104於未被壓電元件103驅動之狀態時,由於位置固定,因此於閥體311a(或閥體311b)之調整作業之最後可不具備如固定閥體311a(或閥體311b)之位置之鎖定機構(例如固定螺母)。其結果為例如防止於針閥之朝向軸心方向之調整後由於固定螺母之背隙而導致調整偏離。
於具備固定螺母之情形時,例如,於大型機械運轉之工廠中有由於振動而固定螺母鬆弛,導致調整位置偏離之情況,但由於閥控制裝置1不具備固定螺母亦可,因此適合用於此種場所。
又,由於轉子104以奈米(nm)、微米(μm)、毫米(mm)等較小之單位旋轉,因此可進行較作業人員之手動作業之調整更精密之調整。又,相較於作業人員之手動作業之調整,調整之再現性非常高,可減少多次調整之情形時之各次之調整誤差。亦即,可進行穩定之調整。
第1實施形態之閥控制裝置1之上述驅動控制部(轉子驅動部250)之特徵在於:對應由自上述轉子之第1位置至第2位置之旋轉量之值、為了成為該旋轉量而驅動上述一對接觸件之次數(驅動次數)之值、及對應於上述流體相關之物理值(控制對象量)之表(換算表TB)而獲得之該等值中之任一值而使上述轉子(轉子104)旋轉。
例如,亦考慮如使用DC馬達或編碼器檢測轉子104之旋轉位置之構成,但於使用該等之情形時,有構造複雜化,或裝置巨大化之虞。
於閥控制裝置1中,由於根據由換算表TB獲得之值,驅動壓電元件103使轉子104旋轉,因此易於使構造簡單化。又,亦考慮使用步進馬達代替DC馬達或編碼器使轉子104旋轉之構成,但於使用步進馬達之情形時亦有裝置巨大化之虞。與此相比,利用壓電元件103之轉子104之旋轉機構適於裝置之小型化。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:進一步具備供給電力至上述壓電元件(壓電元件103)之直流電源(電源部210),上述驅動控制部(轉子驅動部250)控制上述直流電源及上述壓電元件間之電流之流動,將施加於上述壓電元件之端子間之電壓之上述電壓波形控制為鋸波狀或梯形。
於閥控制裝置1中,可根據鋸波狀或梯形之電壓波形較佳地驅動轉子104。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:具有與流體用通路(流路)連通之第1連結部(第1埠口301a)及第2連結部(第2埠口302a),且具備具有將上述第1連結部與上述第2連結部連通之通路(通路303a)之本體(本體300a),上述轉子(轉子104)之一端側於上述本體內直接或間接地連接於上述閥體(閥體311a),藉由可改變上述閥體及上述閥座(閥座312a)之上述相對位置或上述閥體與上述閥座間之上述接觸力而調整流經上述通路之流體之流量、流速、壓力中之至少一者。
閥控制裝置1可較佳地調整流體之流量、流速、壓力中之至少一者。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:閥體(閥體311a)及上述閥座(閥座312a)為配置於上述本體(本體300a)內部之可開閉之針閥機構。
閥控制裝置1適於針閥之開閉控制。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:上述通路(通路303a)由上述閥座(閥座312a)劃分為第1通路(第1通路304a)及第2通路(第2通路305a),上述閥座具備用於供上述流體通過而自第1通路流動至第2通路之孔部(孔部313a),上述閥體(閥體311a)具備直接或間接地連接於上述轉子(轉子104)之一端側之第1端部、及與該第1端部為相反側且可封閉上述孔部之第2端部,藉由上述驅動控制部(轉子驅動部250)使上述轉子向任意方向旋轉,上述閥體往將上述孔部封閉或解除封閉之方向移動而改變上述閥體與上述閥座之相對位置或閥體與閥座間之接觸力,調整上述流體之壓力、流量及流速之至少一者。
閥控制裝置1藉由轉子驅動部250使轉子104向任意方向旋轉,可容易改變閥體311a與閥座312a之相對位置或閥體311a與閥座312a之接觸力。其結果為可較佳地調整如上述般構成之裝置中之流體之壓力、流量及流速之至少一者。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:上述通路(通路303b)由上述閥座(閥座312b)劃分為第1通路(第1通路304b)及第2通路(第2通路305b),上述閥座具備用於供上述流體通過而自上述第1通路流動至上述第2通路之孔部(孔部313b),上述閥體(閥體311b)具備經由彈性體(調整彈簧320及/或膜片330)連接於上述轉子(轉子104)之一端側之連接部(頂部371)、及可封閉上述孔部之封閉部(傾斜面372),藉由上述驅動控制部(轉子驅動部250)使上述轉子(轉子104)往任意方向旋轉,上述閥體向將上述孔部封閉或解除封閉之方向移動而改變上述閥體與上述閥座之上述接觸力且調整上述流體之壓力。
閥控制裝置1藉由轉子驅動部250使轉子104向任意方向旋轉,閥體311b往將孔部313b封閉或解除封閉之方向移動而可容易地改變閥體311b與閥座312b之接觸力。其結果為適於如上述般構成之裝置中之流體之壓力之調整。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:上述驅動控制部(轉子
驅動部250)連接於上述直流電源(電源部210),具有向上述壓電元件(壓電元件103)充入電流並且限制上述充電電流之充電電流限制電路(充電電流限制電路251)、及自上述壓電元件將電流放電並且限制上述放電電流之放電電流限制電路(放電電流限制電路252),於上述充電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述直流電源朝向上述壓電元件之電流充電動作之充電動作指示訊號、及指定流入上述壓電元件之電流之限制值之充電電流限制值指示電壓(充電電流限制值指定電壓),於上述放電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述壓電元件之電流放電動作之放電動作指示訊號、及指定自上述壓電元件流出之電流之限制值之放電電流限制值指示電壓(放電電流限制值指定電壓)。
又,第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:充電動作指示訊號(充電電流限制值指定電壓)於到達施加於上述壓電元件(壓電元件103)之電壓值達到上述直流電源(電源部210)之電壓前之任意電壓時停止。
於閥控制裝置1中,藉由轉子驅動部250具備上述構成,可對壓電元件103之兩端施加大致鋸波狀或梯形之電壓(壓電元件驅動電壓波形)。其結果為使壓電元件103伸縮,於接觸件101與接觸件102之間產生相對移動,可使轉子104旋轉。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於進一步具備:慣性矩構件(慣性矩構件105),其相對於上述轉子(轉子104)同軸固定,對上述轉子施加慣性矩。
慣性矩構件105可對轉子104施加慣性矩,藉由已施加陡峭之電壓變化之壓電元件103之驅動,適於在轉子104與接觸件101及接觸件102之間產生滑動。
第1實施形態之閥控制裝置1之特徵在於:於因上述一對接觸件(接觸件101及接觸件102)之相對移動之加速度而對上述慣性矩構件(慣性矩構
件105)產生之旋轉運動之加速度所產生之力,為上述轉子與上述一對接觸件之間之靜摩擦力以下之情形時,上述轉子旋轉運動,於因上述一對接觸件之相對移動之加速度而對上述慣性矩構件產生之旋轉運動之加速度所產生之力大於上述轉子與上述一對接觸件之間之靜摩擦力之情形時,於上述轉子與上述一對接觸件之間產生滑動。
於閥控制裝置1中,藉由交替地重複使轉子104旋轉運動,及於轉子104、與接觸件101及接觸件102之間產生滑動,可繼續使轉子104沿一方向(例如正轉之方向)或相反之一方向(例如反轉之方向)旋轉。
第1實施形態之控制裝置20係用於閥控制裝置之驅動控制裝置,具備:棒狀的轉子(轉子104),其以旋轉軸(軸L)為中心可旋轉地設置,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體(閥體311a或閥體311b),藉由旋轉,可改變上述閥體與由該閥體封閉之閥座(閥座312a或閥座312b)之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力;及一對接觸件(接觸件101及接觸件102),其等以既定之壓力夾持上述轉子,藉由相互之相對移動,可使上述轉子旋轉;及對壓電元件(壓電元件103)施加上升斜率及下降斜率不同之電壓波形,根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者產生上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動;其特徵在於具備:直流電源(電源部210);及切換電路(充電電流限制電路251及放電電流限制電路252),其對上述壓電元件進行電流之充入及釋放,限制充電電流及放電電流;且上述切換電路藉由使針對上述壓電元件之上述充電電流與上述放電電流之電流值不同,而對上述壓電元件施加上述電壓波形。
控制裝置20藉由具備上述構成,可對壓電元件103之兩端施加大致鋸波狀或梯形之電壓(壓電元件驅動電壓波形)。其結果使壓電元件103伸縮,
於接觸件101與接觸件102之間產生相對移動,可使轉子104旋轉。
第1實施形態之控制裝置20之特徵在於:上述切換電路(充電電流限制電路251及放電電流限制電路252)連接於上述直流電源(電源部210),具有向上述壓電元件(壓電元件103)充入電流並且限制上述充電電流之充電電流限制電路(充電電流限制電路251)、及自上述壓電元件釋放電流並且限制上述放電電流之放電電流限制電路(放電電流限制電路252),於上述充電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述直流電源朝向上述壓電元件之電流充電動作之充電動作指示訊號、及指定流入上述壓電元件之電流之限制值之充電電流限制值指示電壓(充電電流限制值指定電壓),於上述放電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述壓電元件之電流放電動作之放電動作指示訊號、及指定自上述壓電元件流出之電流之限制值之放電電流限制值指示電壓(放電電流限制值指定電壓)。
又,第1實施形態之控制裝置20之特徵在於:上述充電動作指示訊號於到達施加於上述壓電元件(壓電元件103)之電壓值達到上述直流電源(電源部210)之電壓前之任意電壓時停止。
藉由控制裝置20具備上述構成,可對壓電元件103之兩端施加大致鋸波狀或梯形之電壓(壓電元件驅動電壓波形)。其結果使壓電元件103伸縮,並且於接觸件101與接觸件102之間產生相對移動,可使轉子104旋轉。
第1實施形態之控制裝置20之特徵在於:對應由自上述轉子(轉子104)之第1位置至第2位置之旋轉量之值、為了成為該旋轉量而驅動上述一對接觸件之次數(驅動次數)之值、及對應於上述流體之物理值(控制對象量)相關聯之表(換算表TB)而獲得之該等值中之任一值而使上述轉子旋轉。
於控制裝置20中,藉由自換算表TB參照控制對象量之值,可容易地獲得使轉子104以何種程度旋轉即可(或將接觸件101及接觸件102驅動多少
次即可)之資訊。即,藉由參照換算表TB而容易地進行作為調整目標之控制對象量前之轉子104之旋轉控制。
(第2實施形態)
其次,使用圖6對作為閥控制裝置1之第2實施形態之流體控制裝置1a進行說明。圖6係用於對閥控制裝置1之第2實施形態進行說明之局部剖視圖。於以下之說明中,對與第1實施形態對應之構成標註相同之符號而省略詳細之說明。
如圖6所示,流體控制裝置1a為將閥控制裝置1應用於氣壓缸40之控制之實施形態。氣壓缸40以利用空氣之力使缸本體410內部之活塞桿411往復移動之方式構成。
於氣壓缸40安裝有收容閥調整機構10之複數個流體調整裝置30(例如一對速度控制器30a)。
於此種構成中,可利用速度控制器30a之閥部310a之開度,控制空氣之流量而適當變更活塞桿411之移動速度,藉由使一對速度控制器30a中之一閥部310a之開度、與另一速度控制器30a之閥部310a之開度不同,例如可進行於活塞桿411之去路與歸路使移動速度不同等各種控制。
控制裝置20之控制部240可基於換算表TB獨立地個別控制一對速度控制器30a。另外,閥控制裝置1之應用例不限定於氣壓缸,亦可應用於如利用液體使缸體移動之構成。
第2實施形態之流體控制裝置1a為控制部240控制一對速度控制器30a者,但使控制部240進一步分別獨立地控制許多速度控制器30a亦可。又,可混合至少一個速度控制器30a與至少一個調節器30b,控制部240獨立地控制各者。
第2實施形態之流體控制裝置1a之特徵在於具備:複數個壓電慣性旋轉機構(閥調整機構10),其等具備:棒狀的轉子(轉子104),其以旋轉軸
(軸L)為中心可旋轉地設置,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體(閥體311a或閥體311b),藉由旋轉,可改變上述閥體與由該閥體封閉之閥座(閥座312a或閥座312b)之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力;一對接觸件(接觸件101及接觸件102),其等夾持上述轉子,藉由相對移動,可使上述轉子旋轉;及移動部,其包括使上述一對接觸件發生相對移動之壓電元件(壓電元件103);驅動控制部(控制裝置20),其針對各個壓電慣性旋轉機構,對上述壓電元件施加上升斜率及下降係傾斜不同之電壓波形,藉由根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者所產生上述轉子與上述一對接觸件間之滑動,使上述轉子往任意方向旋轉而控制上述閥體與上述閥座之相對位置;及氣壓缸(氣壓缸40),其具備:本體部(缸本體410),其安裝於上述複數個壓電慣性旋轉機構;及活塞部(活塞桿411),其配置於上述本體部內,藉由可改變由上述驅動控制部控制之上述閥體與閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力而控制移動。
於流體控制裝置1a中,可藉由控制裝置20控制複數個閥調整機構10而控制氣壓缸40之移動。於流體控制裝置1a中,可獲得與閥控制裝置1相同之上述效果,可較佳地控制氣壓缸40。
(其他實施形態)
本案發明並不限定於上述第1實施形態及第2實施形態,進一步可有各種變形、變更。例如,可具有每次控制閥部310a(或閥部310b)之開度時,對該開度進行計數並顯示之計數器。於閥控制裝置1中,由於控制部240機械地控制閥調整機構10而控制閥部310a(或閥部310b)之開度,因此可容易地進行開度之計數。
又,可於閥控制裝置1設置外部感測器(例如壓力感測器或流量計等)。若設置壓力感測器,例如可即時測量並控制閥體311b與閥座312b間之接
觸力。同樣地,若設置流量計,例如可即時測量並控制閥體311a與閥座312a之開閉位置。
[產業上之可利用性]
如以上所示,本發明可提供適於閥之調整之閥控制裝置。
1:閥控制裝置
10:閥調整機構
20:控制裝置
30:流體調整裝置
30a:速度控制器
30b:調節器
103:壓電元件
104:轉子
105:慣性矩構件
300a:本體
300b:本體
301a:第1埠口
301b:第1埠口
302a:第2埠口
302b:第2埠口
303a:通路
303b:通路
304a:第1通路
304b:第1通路
305a:第2通路
305b:第2通路
306:O形環
310a:閥部
310b:閥部
311a:閥體
311b:閥體
312a:閥座
312b:閥座
313a:孔部
313b:孔部
320:調整彈簧
330:膜片
340:彈簧接盤
350:連接桿
360:小彈簧
370:前端部
371:頂部
372:傾斜面
Claims (19)
- 一種閥控制裝置,其特徵在於具備:棒狀的轉子,其以旋轉軸為中心可旋轉地設置,藉由正轉或逆轉旋轉的至少一方而沿旋轉軸方向進退,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體,藉由旋轉而往上述旋轉軸方向移動,可改變上述閥體與由上述閥體封閉之閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者;一對接觸件,其等夾持上述轉子,利用相對移動,可使上述轉子旋轉;移動部,其包括使上述一對接觸件發生相對移動之壓電元件;及驅動控制部,其藉由對上述壓電元件施加既定之電壓波形,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,藉由使上述轉子正轉或逆轉旋轉而使上述轉子往上述旋轉軸方向移動,來控制上述閥體與上述閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者。
- 如請求項1所述之閥控制裝置,其中,上述驅動控制部根據將上述轉子之旋轉量對應之上述一對接觸件之驅動量、和與上述流體相關之物理值建立了對應關係之資訊而使上述轉子旋轉。
- 如請求項1或2所述之閥控制裝置,其進一步具備供給電力至上述壓電元件之直流電源,上述驅動控制部控制上述直流電源及上述壓電元件間之電流之流動,將施加於上述壓電元件之端子間之電壓之上述既定之電壓波形控制為鋸波狀或梯形之至少一者。
- 如請求項1或2所述之閥控制裝置,其具備本體,上述本體具有與流體用通路連通之第1連結部及第2連結部,且具有將上述第1連結部及上述第2連結部連通之通路, 上述轉子之一端側於上述本體內直接或間接地連接於上述閥體,藉由可改變上述閥體及上述閥座之上述相對位置或上述閥體與上述閥座間之上述接觸力之至少一者而調整流經上述通路之流體之流量、流速、壓力中之至少一者。
- 如請求項4所述之閥控制裝置,其中,上述閥體及上述閥座為配置於上述本體內部之可開閉之針閥機構。
- 如請求項5所述之閥控制裝置,其中,上述通路由上述閥座劃分為第1通路及第2通路,上述閥座具備用於供上述流體通過而自上述第1通路流動至上述第2通路之孔部,上述閥體具備直接或間接連接於上述轉子之一端側之第1端部、及與上述第1端部為相反側且可封閉上述孔部之第2端部,藉由上述驅動控制部使上述轉子正轉或逆轉旋轉而使上述轉子往上述旋轉軸方向移動,上述閥體往封閉上述孔部或解除封閉之方向移動而改變上述閥體與上述閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者,調整上述流體之壓力、流量及流速之至少一者。
- 如請求項4所述之閥控制裝置,其中,上述通路由上述閥座劃分為第1通路及第2通路,上述閥座具備用於供上述流體通過而自上述第1通路流動至上述第2通路之孔部,上述閥體具備經由彈性體連接於上述轉子之一端側之連接部、及可封閉上述孔部之封閉部,藉由上述驅動控制部使上述轉子正轉或逆轉旋轉而使上述轉子往上述旋轉軸方向移動,上述閥體往封閉上述孔部或解除封閉之方向移動而改變上述閥體 與上述閥座之上述接觸力並調整上述流體之壓力。
- 如請求項1所述之閥控制裝置,其中,上述既定之電壓波形為上升斜率與下降斜率不同之電壓波形;上述驅動控制部根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者使上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動產生,使上述轉子正轉或逆轉旋轉。
- 如請求項1所述之閥控制裝置,其中,上述驅動控制部具備:充電電流限制電路,其連接於直流電源,向上述壓電元件充入電流,並且限制充電電流;及放電電流限制電路,其自上述壓電元件釋放電流,並且限制放電電流;於上述充電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述直流電源朝向上述壓電元件之電流充電動作之充電動作指示訊號、及指定流入上述壓電元件之電流之限制值之充電電流限制值指示電壓,於上述放電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述壓電元件之電流放電動作之放電動作指示訊號、及指定自上述壓電元件流出之電流之限制值之放電電流限制值指示電壓。
- 如請求項9之閥控制裝置,其中,上述充電動作指示訊號於到達施加於上述壓電元件之電壓值達到上述直流電源之電壓前之任意電壓時停止。
- 如請求項1或2所述之閥控制裝置,其進一步具備慣性矩構件,上述慣性矩構件相對於上述轉子同軸固定,對上述轉子施加慣性矩。
- 如請求項11所述之閥控制裝置,其中, 於因上述一對接觸件之相對移動之加速度對上述慣性矩構件產生之旋轉運動之加速度所產生之力,為上述轉子與上述一對接觸件之間之靜摩擦力以下之情形時,上述轉子進行旋轉運動,於因上述一對接觸件之相對移動之加速度對上述慣性矩構件產生之旋轉運動之加速度所產生之力,大於上述轉子與上述一對接觸件間之靜摩擦力之情形時,於上述轉子與上述一對接觸件之間發生滑動。
- 一種驅動控制裝置,其係用於閥控制裝置,該閥控制裝置具備:棒狀的轉子,其以旋轉軸為中心可旋轉地設置,藉由正轉或逆轉旋轉而沿上述旋轉軸方向進退,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體,藉由旋轉而往上述旋轉軸方向移動,可改變上述閥體與由上述閥體封閉之閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者;及一對接觸件,其等以既定之壓力夾持上述轉子,藉由相互之相對移動,可使上述轉子旋轉;對壓電元件施加既定之電壓波形,利用上述一對接觸件使上述轉子正轉或逆轉旋轉而使上述轉子往上述旋轉軸方向移動;其特徵在於具備:直流電源;及切換電路,其對上述壓電元件進行電流之充入,限制充電電流;且上述切換電路藉由對上述壓電元件輸入之上述充電電流,而對上述壓電元件施加上述既定之電壓波形。
- 如請求項13所述之用於閥控制裝置之驅動控制裝置,其中,上述切換電路具備:充電電流限制電路,其連接於上述直流電源,對上述壓電元件充入電流,並且限制被充入的電流;及放電電流限制電路,其自上述壓電元件釋放電流,並且限制被釋放的電流; 於上述充電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述直流電源朝向上述壓電元件之電流充電動作之充電動作指示訊號、及指定流入上述壓電元件之電流之限制值之充電電流限制值指示電壓,於上述放電電流限制電路中,作為控制輸入,輸入指示自上述壓電元件之電流放電動作之放電動作指示訊號、及指定自上述壓電元件流出之電流之限制值之放電電流限制值指示電壓。
- 如請求項14所述之用於閥控制裝置之驅動控制裝置,其中,上述充電動作指示訊號於到達施加於上述壓電元件之電壓值達到上述直流電源之電壓前之任意電壓時停止。
- 如請求項13至15中任一項所述之用於閥控制裝置之驅動控制裝置,其根據將與上述轉子之旋轉量對應之、上述一對接觸件之驅動量、和與上述流體相關之物理值建立了對應關係之資訊而使上述轉子旋轉。
- 如請求項13至15中任一項所述之驅動控制裝置,其中,上述既定之電壓波形為上升斜率與下降斜率不同之電壓波形;根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者使上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動產生,使上述轉子正轉或逆轉旋轉。
- 一種流體控制裝置,其特徵在於具備:複數個壓電慣性旋轉機構,其等具備:棒狀的轉子,其以旋轉軸為中心可旋轉地設置,藉由正轉或逆轉旋轉而沿旋轉軸方向進退,一端側直接或間接地連接於至少一部分位於流體所流經之流路內之閥體,藉由旋轉而往上述旋轉軸方向移動,可改變上述閥體與由上述閥體封閉之閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者;一對接觸件,其等夾持上述轉子,藉由相對移動, 可使上述轉子旋轉;及移動部,其包括使上述一對接觸件發生相對移動之壓電元件;驅動控制部,其針對各個壓電慣性旋轉機構,對上述壓電元件施加既定之電壓波形,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,藉由使上述轉子正轉或逆轉旋轉而使上述轉子往上述旋轉軸方向移動,來控制上述閥體與上述閥座之相對位置;及氣壓缸,其具備:本體部,其安裝有上述複數個壓電慣性旋轉機構;及活塞部,其配置於上述本體部內,藉由可改變由上述驅動控制部控制之上述閥體與上述閥座之相對位置或上述閥體與上述閥座間之接觸力之至少一者而控制移動。
- 如請求項18所述之流體控制裝置,其中,上述既定之電壓波形為上升斜率與下降斜率不同之電壓波形;根據上述電壓波形之上述上升斜率及上述下降斜率中之平緩者,利用上述一對接觸件使上述轉子旋轉,根據陡峭者使上述轉子與上述一對接觸件之間之滑動產生,使上述轉子正轉或逆轉旋轉。
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