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JP3873020B2 - Actuator operating condition detecting device and operating condition detecting method - Google Patents
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JP3873020B2 - Actuator operating condition detecting device and operating condition detecting method - Google Patents

Actuator operating condition detecting device and operating condition detecting method Download PDF

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    • F15B15/06Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/066Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the scotch yoke type

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの作動状況検出装置及び作動状況検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、火力発電プラントにおいては、燃料タンクからボイラーまでの燃料の配送経路が複雑であり、この配送経路に多数の弁が設けられ、各弁がそれぞれのアクチュエータにより開閉される。あるいは、ボイラーの給排気経路にダンパーが設けられ、ダンパーがアクチュエータにより開閉される。これらのアクチュエータは、制御盤からの遠隔制御により作動する。
【0003】
一方、アクチュエータもしくは弁やダンパーの性能は、長期の使用により劣化するため、これらの異常等の早期発見や保守管理が重要である。同時に、異常等の早期発見や予知発見での保守管理を、人手に頼らず自動化することも望まれる技術となってくる。
【0004】
例えば、特許文献1や特許文献2には、調節弁の弁開度を検出し、この弁開度を所定値と比較することにより、調節弁が正常であるか異常であるかを判定するという技術が開示されている。
【0005】
また、特許文献3には、操作空気圧、調節弁の弁開度、及び流量の相互関係に基づいて、調節弁に係わる異常を検出するという技術が開示されている。
【0006】
【特許文献1】
特許第3223433号公報
【特許文献2】
特許第3189967号公報
【特許文献3】
特開平4−119275号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクチュエータ、及びアクチュエータにより駆動される弁やダンパー等は、それらの性能が徐々に劣化して、故障に至ることが多い。例えば、弁が目標開度まで開き、弁の役目を果たすことができたとしても、アクチュエータや弁の性能の劣化によりそれらの動きが遅くなったり速くなったりし、この様な作動状況が起きるようになった後で、アクチュエータや弁の故障に至る。従って、アクチュエータや弁の異常等を早期に発見するには、弁の役目を結果的に果たすことができているか否かを確認するだけではなく、弁の作動状況の変化を監視することが必要となる。
【0008】
しかしながら、上記特許文献1、2の技術では、調節弁の弁開度を所定値と比較することにより調節弁の異常を判定しているのであって、弁の作動状況の変化を監視しているものではない。
【0009】
また、特許文献3の技術では、操作空気圧、調節弁の弁開度、及び流量の相互関係を見ているものの、弁の役目を結果的に果たすことができるかを判定しているに過ぎず、やはり弁の作動状況の変化を監視しているものではない。
【0010】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータ、及びアクチュエータにより駆動される弁やダンパー等の作動状況の変化を監視して、これらの異常の早期発見を行なうことが可能なアクチュエータの作動状況検出装置及び作動状況検出方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出装置において、アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出出力を用いて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時手段と、アクチュエータの作動の度に、移動時間計時手段により計時された移動時間を記憶する記憶手段と、記憶手段内の各移動時間を該各移動時間の基準値又は初期値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定手段とを備えている。
また、本発明は、シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出装置において、アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出出力を用いて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時手段と、アクチュエータの作動の度に、移動時間計時手段により計時された移動時間を記憶する記憶手段と、記憶手段内の各移動時間の比率を閾値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定手段とを備えている。
【0012】
この様な構成の本発明によれば、アクチュエータの作動に係わる作動箇所が各作動位置に達したことを検出し、該作動箇所が各作動位置間を移動する移動時間を計時している。このため、この移動時間に基づいて、アクチュエータの作動に係わる作動箇所のそれぞれの動きが遅くなったか速くなったかを知ることができる。つまり、アクチュエータの作動状況の変化を監視することができる。
【0013】
アクチュエータの作動に係わる作動箇所としては、アクチュエータの部品、あるいはアクチュエータにより駆動される弁やダンパー等の部品がある。また、検出される各作動箇所を多くする程、アクチュエータの作動状況の変化の監視を詳細に行なうことができる。例えば、第1乃至第4作動箇所を設定した場合は、第1及び第2作動箇所間の移動時間を計時し、この移動時間に基づいて、初期動作を監視し、また第2及び第3作動箇所間の移動時間を計時し、この移動時間に基づいて、中間動作を監視し、更に第3及び第4作動箇所間の移動時間を計時し、この移動時間に基づいて、最終動作を監視することができる。
【0020】
更に、本発明においては、アクチュエータの作動に係わる作動位置は、回転位置もしくは回転角度で表される。あるいは、アクチュエータの作動に係わる作動位置は、移動位置もしくは移動距離で表される。
【0021】
この様に作動位置は、回転位置、回転角度、移動位置、移動距離のいずれによっても表すことができる。
【0022】
また、本発明においては、位置検出手段は、アクチュエータの作動に係わる作動箇所が各作動位置に達したことを検出する光センサを備え、移動時間計時手段は、位置検出手段の光センサの検出出力を用いて、該作動箇所が各作動位置間を移動する移動時間を計時している。
【0023】
光センサを用いた場合は、作動箇所が各作動位置に達したことを非接触で検出することができる。
【0024】
更に、本発明においては、アクチュエータは、弁を駆動している。あるいは、アクチュエータは、ダンパーを駆動している。
【0025】
この場合、アクチュエータの作動に係わる作動箇所は、アクチュエータそのものの作動箇所、あるいは弁やダンパーの作動箇所となる。
【0026】
一方、本発明のアクチュエータの作動状況検出方法は、シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出方法において、アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出ステップと、位置検出ステップでの検出結果に基づいて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時ステップと、アクチュエータの作動の度に、移動時間計時ステップで計時された移動時間を記憶する記憶ステップと、記憶ステップで記憶された各移動時間を該各移動時間の基準値又は初期値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定ステップとを含んでいる。
また、本発明のアクチュエータの作動状況検出方法は、シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出方法において、アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出ステップと、位置検出ステップでの検出結果に基づいて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時ステップと、アクチュエータの作動の度に、移動時間計時ステップで計時された移動時間を記憶する記憶ステップと、記憶ステップで記憶された各移動時間の比率を閾値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定ステップとを含んでいる。
【0027】
この様な本発明の方法によっても、本発明の装置と同様の作用及び効果を果たすことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0029】
図1及び図2は、本発明の作動状況検出装置の一実施形態を適用したアクチュエータを示す平面図及び側面図である。本実施形態の作動状況検出装置11では、回転板14をアクチュエータ12の回転軸13の上端に固定し、アクチュエータ12の上側に基板Aを固定し、基板Bを基板Aの上方に離間させて固定し、第1乃至第4光センサ15a〜15dを回転板14の切り欠き部14aに沿って等間隔に配列して基板B上に固定し、第1乃至第4光センサ15a〜15dに接続された電子ユニット16を基板B上に配置している。また、アクチュエータ12の回転軸13の下端には、弁(図示せず)のステム17を接続している。
【0030】
回転板14は、アクチュエータ12の回転軸13並びに弁のステム17と共に回転する。また、回転板14は、その外周に切り欠き部14aを有している。第1乃至第4光センサ15a〜15dは、発光素子及び受光素子を備え、該各素子を回転板14の切り欠き部14aを挟んで対向配置したものであり、回転板14の回転位置を検出する。回転板14の回転に伴い、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第1回転位置P1に達すると、第1光センサ15aの発光素子及び受光素子間の光路が回転板14によって遮られ、第1光センサ15aによって該縁14bが第1回転位置P1に達したことが検出される。また、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第2回転位置P2に達すると、第2光センサ15bの発光素子及び受光素子間の光路が回転板14によって遮られ、第2光センサ15bによって該縁14bが第2回転位置P2に達したことが検出される。同様に、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第3及び第4回転位置P3,P4に順次達すると、第3及び第4光センサ15c,15dによって該縁14bが第3及び第4回転位置P3,P4に順次達したことが検出される。更に、回転板14が逆方向に回転したときには、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第4回転位置P4、第3回転位置P3、第2回転位置P2、及び第1回転位置P1に達する度に、第4光センサ15d、第3光センサ15c、第2光センサ15b、及び第1光センサ15aの光路が逐次再形成されて、該各回転位置に達したことが順次検出される。
【0031】
図3は、電子ユニット16の構成を示すブロック図である。電子ユニット16は、中央処理装置(以下CPUと称する)21と、メモリ22と、通信回路23と、電源回路24とを備えている。
【0032】
CPU21は、第1乃至第4光センサ15a〜15dの検出出力を監視しており、第1及び第2光センサ15a,15bの検出出力の一方が変化してから他方が変化するまでの時間を計時して、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第1及び第2回転位置P1,P2間を移動する第1移動時間t1を求めている。また、第2及び第3光センサ15b,15cの検出出力の一方が変化してから他方が変化するまでの時間を計時して、該縁14bが第2及び第3回転位置P2,P3間を移動する第2移動時間t2を求め、更に第3及び第4光センサ15c,15dの検出出力の一方が変化してから他方が変化するまでの時間を計時して、該縁14bが第3及び第4回転位置P3,P4間を移動する第3移動時間t3を求めている。そして、CPU21は、第1移動時間t1、第2移動時間t2、及び第3移動時間t3をメモリ22に記憶し、第1乃至第3移動時間t1〜t3に基づいて、アクチュエータ12もしくは弁の異常を判定する。回転板14がアクチュエータ12の回転軸13並びに弁のステム17と共に回転するため、第1乃至第3移動時間t1〜t3が回転軸13並びにステム17の回転に要する回転時間でもある。従って、第1乃至第3移動時間t1〜t3に基づいて、アクチュエータ12もしくは弁の作動状況の変化を監視し、これらの異常を判定することが可能である。
【0033】
通信回路23は、有線通信もしくは無線通信を行なうものであり、例えばLAN等を通じてコンピュータ等の端末装置(図示せず)と接続される。CPU21は、通信回路23を通じて端末装置との間でデータ通信を行なう。
【0034】
電源回路24は、外部電源からの電力を入力し、この電力をCPU21、メモリ22、通信回路23、及び第1乃至第4光センサ15a〜15d等に供給する。
【0035】
図4及び図5は、アクチュエータ12を示す横断面図及び縦断面図である。尚、図4及び図5では、揺動形アクチュエータで、構造がスコッチアンドヨークタイプの構造で作動説明を行うが、これが他の構造、一例としてラックアンドピニオンタイプのアクチュエータであっても良い。
【0036】
図4及び図5から明らかな様に、アクチュエータ12は、円筒体31と、円筒体31の両側開口部を塞ぐ左蓋体32及び右蓋体33と、円筒体31の内側に挿入された左ピストン34及び右ピストン35と、左ピストン34及び右ピストン35を連結する連結体36と、回転自在に軸支された回転軸13と、回転軸13に固定されたアーム38と、連結体36により回転自在に支持され、アーム38の溝38aに挿入されたピン39とを備えている。
【0037】
更に、図6及び図7は、アクチュエータ12の作動状態を示す横断面図である。図6及び図7から明らかな様に、円筒体31には、左気体経路41及び右気体経路42が形成されている。また、円筒体31の内側には、左蓋体32と左ピストン34間に挟まれる左室43、及び右蓋体33と右ピストン35間に挟まれる右室44が形成されている。左気体経路41は、左ポート41aから左室43に至る。また、右気体経路42は、右ポート42aから右室44に至る。
【0038】
ここで、図6に示す様にポート41aから左気体経路41を通じて左室43へと気体(空気や窒素ガス等)を圧送すると共に、右室44の気体を右気体経路42を通じて右ポート42aから排出すると、左室43が拡張し、左ピストン34、右ピストン35、及び連結体36が右方向に移動する。これに伴ってピン39が右方向に移動し、アーム38が時計周りに旋回し、回転軸13及び回転板14が時計周りに回転する。また、図7に示す様にポート42aから右気体経路42を通じて右室44へと気体を圧送すると共に、左室43の気体を左気体経路41を通じて左ポート41aから排出すると、右気体経路42が拡張し、左ピストン34、右ピストン35、及び連結体36が左方向に移動する。これに伴ってピン39が左方向に移動し、アーム38が反時計周りに旋回し、回転軸13及び回転板14が反時計周りに回転する。
【0039】
また、図5に示す様に回転軸13の下端凹部13aに弁のステム17が嵌合されていることから、回転軸13の回転に伴って、回転板14が回転されるだけではなく、該弁のステム17が回転され、該弁が開閉される。回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第1及び第4回転位置P1,P4間を往復移動したときには、回転軸13及び該弁のステム17も往復回転移動し、該弁の開閉動作が一度行われる。
【0040】
次に、図8のフローチャートに従って、作動状況検出装置11によるアクチュエータ12の異常判定のための処理過程を説明する。
【0041】
まず、CPU21は、第1乃至第4光センサ15a〜15dの検出出力を監視しており(ステップS101)、第1乃至第4光センサ15a〜15dの検出出力の変化に基づいて、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第1及び第2回転位置P1,P2間を移動する第1移動時間t1、該縁14bが第2及び第3回転位置P2,P3間を移動する第2移動時間t2、及び該縁14bが第3及び第4回転位置P3,P4間を移動する第3移動時間t3を計時し(ステップS102)、第1移動時間t1、第2移動時間t2、及び第3移動時間t3をメモリ22に記憶する(ステップS103)。
【0042】
次に、CPU21は、第1移動時間t1、第2移動時間t2、及び第3移動時間t3を予め設定された第1基準時間T1、第2基準時間T2、及び第3基準時間T3とそれぞれ比較し、t1≦T1、かつt2≦T2、かつt3≦T3であれば、アクチュエータ12もしくは弁に異常が発生していないと判定して(ステップS104で「OK」)、ステップS101に戻る。また、CPU21は、t1>T1、t2>T2、t3>T3のうちの少なくとも1つが成立すれば、アクチュエータ12もしくは弁に異常が発生していると判定して(ステップS104で「NG」)、この判定内容をメモリ22に記憶し(ステップS105)、この判定内容を通信回路23を通じてコンピュータ等の端末装置に送信し(ステップS106)、この後にステップS101に戻る。
【0043】
ここでは、第1移動時間t1が第1基準時間T1を超えるか、第2移動時間t2が第2基準時間T2を超えるか、第3移動時間t3が第3基準時間T3を超えると、つまりアクチュエータ12の回転軸13並びに弁のステム17の回転時間が通常よりも長くかかると、アクチュエータ12もしくは弁に何等かの異常が発生しているものとみなして、この異常をコンピュータ等の端末装置に通知している。
【0044】
一般に、アクチュエータ12もしくは弁の使用期間が長くなると、これらの性能が徐々に劣化して、作動時間が長くなる。そこで、t1>T1、t2>T2、t3>T3のうちの少なくとも1つが成立したときには、アクチュエータ12もしくは弁に異常が発生しているとみなし、この異常を外部の端末装置に通知している。この端末装置側でアクチュエータ12もしくは弁の異常の発生を表示や音声により報知すれば、アクチュエータ12もしくは弁が故障する前に、これらを点検して、修理や交換等の保守管理を行なうことができる。
【0045】
例えば、アクチュエータ12を作動させるための気体に不純物が混入したり、弁を通過する流体(気体や液体)に不純物が混入したりすることにより、アクチュエータ12の作動に弊害が生じると、移動時間が長くなることから、アクチュエータ12もしくは弁の異常を検出することができ、アクチュエータ12もしくは弁が故障する前に、これらの異常を報知して、これらの保守管理を行なうことができる。
【0046】
ところで、本実施形態では、t1>T1、t2>T2、t3>T3のうちの少なくとも1つが成立したときに、アクチュエータ12もしくは弁に異常が発生しているとみなしているが、t1>T1、t2>T2、t3>T3のうちの2つが成立したときや、これらの全てが成立したときに、アクチュエータ12もしくは弁に異常が発生しているとみなしても良い。また、異常とみなすときの条件として、移動時間が基準時間未満になったときという条件を設定しても構わない。この場合は、アクチュエータ12もしくは弁の作動時間が短くなったことになる。
【0047】
また、計時された移動時間を基準時間と比較するのではなく、移動時間の計時の度に、移動時間をメモリ22に記憶して、移動時間の履歴情報をメモリ22内に作成し、この履歴情報に基づいて、異常の発生を判定しても良い。例えば、最初に計時された第1乃至第3移動時間t1〜t3を初期値としてメモリ22に記憶しておき、これ以降に計時されて記憶された第1乃至第3移動時間t1〜t3については、初期値と比較し、初期値から大きく外れたときに異常が発生したとみなす。この場合は、初期値からの外れた程度に基づいて、アクチュエータ12及び弁等の性能の劣化状態を把握することも可能である。
【0048】
更に、第1乃至第4光センサ15a〜15dの検出出力に基づいて、回転板14の切り欠き部14aの縁14bが第1及び第4回転位置P1,P4間を往復移動した回数N(アクチュエータ12の作動回数に対応する)を計数し、この回数Nが一定回数のn倍(nは整数)に達したときにだけ、第1乃至第3移動時間t1〜t3の計時及び記憶を行なっても良い。つまり、アクチュエータ12もしくは弁の耐用回数が非常に多く、これらの性能が急激に劣化することはないため、アクチュエータ12の作動の度に、計時及び記憶を行なうのではなく、例えばアクチュエータ12の作動回数Nが100のn倍に達したときにだけ、移動時間の計時及び記憶を行なう。
【0049】
また、第1及び第2移動時間t1,t2の比率、第1及び第3移動時間t1,t3の比率、第2及び第3移動時間t2,t3の比率等を求め、この様な比率と予め設定された閾値を比較し、この比較結果に基づいて、異常が発生しているか否かを判定しても構わない。アクチュエータ12もしくは弁は、作動開始直後、作動中間位置、及び作動終了間際等の各作動位置での作動速度が異なる。例えば、作動開始直後では作動速度が遅く、また作動中間位置では作動速度が速く、更に作動終了間際では作動速度が更に速くなる。従って、第1回転位置P1、第2回転位置P2、第3回転位置P3、第4回転位置P4が相互に等間隔で並んでいれば、第1移動時間t1、第2移動時間t2、及び第3移動時間t3が相互に異なり、アクチュエータ12もしくは弁が正常動作しているときと異常動作しているときとでは、第1移動時間t1、第2移動時間t2、及び第3移動時間t3間の比率が変化する。このため、この比率と閾値との比較により、異常が発生しているか否かを判定することができる。
【0050】
更に、第1乃至第4光センサ15a〜15dにより回転板14の4つの回転位置を検出しているが、2つ以上の回転位置を検出して、1つ以上の移動時間を計時すれば、移動時間に基づいて異常が発生しているか否かを判定することができる。ただし、検出される位置の数が多い程、計時される移動時間の数も多くなることから、アクチュエータ12の作動を詳細に監視しつつ、異常の発生を判定することができる。
【0051】
また、アクチュエータ12の回転軸13の回転位置を検出しているが、回転軸13の回転角度を検出したり、アクチュエータ12の左ピストン34、右ピストン35、及び連結体36等の直線的な移動位置や移動距離を検出しても良い。また、他の種類のアクチュエータであっても、出力軸の回転位置、回転角度、移動位置、移動距離等を検出して、移動時間を計時し、この移動時間に基づいて、異常の発生を判定することができる。更に、気体圧で作動するアクチュエータばかりではなく、油圧や水圧や電力で作動するアクチュエータであっても構わない。
【0052】
更に、アクチュエータ12の出力軸だけではなく、この出力軸に連動する部材であれば、この部材の作動位置の回転位置、回転角度、移動位置、移動距離等を検出して、この部材の移動時間を計時しても構わない。この部材としては、例えば弁の部品等がある。この場合は、アクチュエータ12の出力軸の作動を間接的に監視することになる。
【0053】
また、第1乃至第4光センサ15a〜15d及び回転板14の代わりに、図9に示す様な1つの光センサ51及び回転板52を設けても良い。回転板52は、複数のスリット52aを放射状に形成されており、アクチュエータ12の回転軸13の上端に固定されている。光センサ51は、発光素子及び受光素子を備え、該各素子を回転板52を挟んで対向配置したものである。回転板52の回転に際し、回転板52の各スリット52aが光センサ51の発光素子と受光素子間に位置するか否かにより、発光素子と受光素子間の光路が形成されたり遮断され、光センサ51の検出出力が変化する。光センサ51の出力変化の回数は、回転板52の回転角度に対応するため、この回数を計数すれば、回転板52の回転位置、つまり回転軸13の回転位置を検出することができる。ただし、回転板52の初期の回転角度を設定し、光センサ51の出力変化の回数に対応する回転角度を該初期の回転位置に加減算する必要がある。これに対して、第1乃至第4光センサ15a〜15d及び回転板14を用いた場合は、回転板14の初期の回転角度を設定しなくても、第1乃至第4光センサ15a〜15dの検出出力に基づいて、回転板14の回転位置を検出することができる。
【0054】
更に、光センサとして、光を光ファイバーを通じて出射及び入射するものを用いても良い。あるいは、光センサの代わりに、被検出物の接近を検出する近接センサを適用しても良い。更に、光センサと回転板の組み合わせの代わりに、カムとマイクロスイッチもしくはリミットスイッチを組み合わせ、各スイッチをカムの周囲に位置決めし、カムの移動により各スイッチをオンオフさせ、各スイッチのオンオフに基づいて、アクチュエータの出力軸の作動位置を検出しても構わない。また、回転位置、回転角度、移動位置、移動距離等を検出し得るポテンショメータ、エンコーダ等の位置検出装置及びポジショナー等を用いた位置検出装置を適用しても良い。要するに、回転位置、回転角度、移動位置、移動距離等の検出が可能であれば、如何なる種類の検出手段を適用しても構わない。
【0055】
また、電子ユニット16では、移動時間の計時までの処理を行ない、この移動時間を外部の端末装置に通信し、外部の端末装置側で移動時間に基づく異常の判定を行なっていも良い。
【0056】
また、アクチュエータにより駆動される弁は、ボールバルブやバタフライバルブ等、あるいはコントロール弁等であり、他の如何なる種類の弁であっても構わない。更に、アクチュエータにより弁を駆動する代わりに、ダンパー等を駆動しても良い。ダンパーを駆動するアクチュエータとしては、揺動形アクチュエータを使用しても良いし、直線形のアクチュエータで、シリンダロッドの動きを外部の機構で進退時に回転させるものも考えられるし、又、レバー等のリンク機構によりアクチュエータの直線運動を、ダンパーの駆動軸を回転させるものでも良い。
【0057】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、アクチュエータの作動に係わる作動箇所が各作動位置に達したことを検出し、該作動箇所が各作動位置間を移動する移動時間を計時している。このため、この移動時間に基づいて、アクチュエータの作動に係わる作動箇所の動きが遅いか速いかを知ることができる。つまり、アクチュエータの作動状況の変化を監視することができる。
【0058】
例えば、アクチュエータを作動させるための流体(気体や液体)に不純物が混入したり、弁を通過する流体(気体や液体)に不純物が混入したりすることにより、アクチュエータの作動に弊害が生じると、移動時間が変化することから、アクチュエータもしくは弁の異常を検出することができ、アクチュエータもしくは弁が故障する前に、これらの異常を知って、これらの保守管理を行なうことができる。
【0059】
また、判定手段を設けることにより、アクチュエータの作動状況を自動的に判定している。例えば、作動箇所が各作動位置間を移動する移動時間と基準時間を比較して、アクチュエータの作動に係わる作動箇所の動きが遅いか速いかを自動的に判定している。あるいは、各移動時間の変化を記憶しておき、移動時間の履歴情報に基づいて、アクチュエータの作動状況を判定している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作動状況検出装置の一実施形態を適用したアクチュエータ示す平面図である。
【図2】図1の作動状況検出装置及びアクチュエータ示す側面図である。
【図3】図1の作動状況検出装置における電子ユニットの構成を示すブロック図である。
【図4】図1のアクチュエータ示す横断面図である。
【図5】図1のアクチュエータ示す縦断面図である。
【図6】図1のアクチュエータの作動状態を説明するために用いた図である。
【図7】図1のアクチュエータの他の作動状態を説明するために用いた図である。
【図8】図1の作動状況検出装置によるアクチュエータの異常判定のための処理過程を示すフローチャートである。
【図9】図1の作動状況検出装置における光センサ及び回転板の変形例を示す図である。
【符号の説明】
11 作動状況検出装置
12 アクチュエータ
13 回転軸
14 回転板
15a〜15d 第1乃至第4光センサ
16 電子ユニット
17 ステム
21 中央処理装置(CPU)
22 メモリ
23 通信回路
24 電源回路
31 円筒体
32 左蓋体
33 右蓋体
34 左ピストン
35 右ピストン
36 連結体
38 アーム
39 ピン
41 左気体経路
42 右気体経路
43 左室
44 右室
51 光センサ
52 回転板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator operating condition detection device and an operating condition detection method.
[0002]
[Prior art]
For example, in a thermal power plant, a fuel delivery path from a fuel tank to a boiler is complicated, and a number of valves are provided in the delivery path, and each valve is opened and closed by a respective actuator. Alternatively, a damper is provided in the supply / exhaust path of the boiler, and the damper is opened and closed by an actuator. These actuators are operated by remote control from the control panel.
[0003]
On the other hand, the performance of actuators or valves and dampers deteriorates with long-term use, so early detection and maintenance management of these abnormalities are important. At the same time, it is also a desirable technology to automate maintenance management for early detection and prediction detection of abnormalities without relying on human resources.
[0004]
For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is determined whether the control valve is normal or abnormal by detecting the valve opening of the control valve and comparing the valve opening with a predetermined value. Technology is disclosed.
[0005]
Patent Document 3 discloses a technique for detecting an abnormality related to the control valve based on the correlation between the operating air pressure, the valve opening of the control valve, and the flow rate.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3222333
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3189967
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-119275
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the performance of actuators, valves, dampers and the like driven by the actuators often deteriorates gradually, leading to failure. For example, even if the valve opens to the target opening and can fulfill the role of the valve, the movement of the actuator or valve may slow down or become fast due to the deterioration of the performance of the actuator or valve, and such an operating situation may occur. After that, the actuator and valve fail. Therefore, in order to detect abnormalities in actuators and valves at an early stage, it is necessary not only to check whether or not the valve functions can be fulfilled as a result, but also to monitor changes in the valve operating status. It becomes.
[0008]
However, in the techniques of Patent Documents 1 and 2 described above, abnormality of the control valve is determined by comparing the valve opening of the control valve with a predetermined value, and a change in the operating state of the valve is monitored. It is not a thing.
[0009]
Moreover, although the technique of patent document 3 looks at the correlation between the operation air pressure, the valve opening degree of the control valve, and the flow rate, it merely determines whether or not the role of the valve can be achieved as a result. Still, it does not monitor changes in the operating status of the valve.
[0010]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and monitors changes in operating conditions of actuators, valves and dampers driven by the actuators, and early detection of these abnormalities is performed. It is an object of the present invention to provide an operating state detecting device and an operating state detecting method for an actuator.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention provides:In the operating condition detection device for the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs it,ActuatorAxis of rotationUsing position detection means for detecting that each operating position has been reached, and detection output of the position detection means,Actuator rotation axisBetween each operating positionrotationMoving time timing means for measuring moving timeAnd a storage means for storing the movement time measured by the movement time measuring means each time the actuator is operated, and the actuator by comparing each movement time in the storage means with a reference value or an initial value of each movement time. Determining means for determining the abnormality ofIt has.
  Further, the present invention provides an actuator operating state detection device for converting linear motion of a piston in a cylinder into rotational motion of a rotary shaft and outputting the position detection for detecting that the rotary shaft of the actuator has reached each operating position. Using the detection output of the position detecting means, the moving time measuring means for measuring the moving time for the rotation axis of the actuator to rotate between the operating positions, and the moving time measuring means for each time the actuator is operated. Storage means for storing the travel time, and determination means for judging an abnormality of the actuator by comparing the ratio of each travel time in the storage means with a threshold value.
[0012]
According to the present invention having such a configuration, it is detected that the operation location related to the operation of the actuator has reached each operation position, and the movement time for the operation location to move between the operation positions is counted. For this reason, it is possible to know whether the movement of each of the operating portions related to the operation of the actuator has become slow or fast based on the moving time. That is, it is possible to monitor a change in the operating state of the actuator.
[0013]
The operation location related to the operation of the actuator includes parts of the actuator, or parts such as a valve and a damper driven by the actuator. In addition, as the number of detected operation points increases, the change in the operating state of the actuator can be monitored in detail. For example, when the first to fourth operation points are set, the movement time between the first and second operation points is measured, the initial operation is monitored based on the movement time, and the second and third operation points are monitored. The movement time between points is counted, the intermediate operation is monitored based on this movement time, the movement time between the third and fourth operating points is further counted, and the final movement is monitored based on this movement time. be able to.
[0020]
Furthermore, in the present invention, the operation position related to the operation of the actuator is represented by a rotation position or a rotation angle. Alternatively, the operation position related to the operation of the actuator is represented by a movement position or a movement distance.
[0021]
As described above, the operation position can be expressed by any of the rotation position, the rotation angle, the movement position, and the movement distance.
[0022]
In the present invention, the position detecting means includes an optical sensor that detects that the operating location related to the operation of the actuator has reached each operating position, and the moving time measuring means is a detection output of the optical sensor of the position detecting means. Is used to measure the time required for the operation point to move between the operation positions.
[0023]
When the optical sensor is used, it can be detected in a non-contact manner that the operating point has reached each operating position.
[0024]
Furthermore, in the present invention, the actuator drives the valve. Alternatively, the actuator drives the damper.
[0025]
In this case, the operating location related to the operation of the actuator is the operating location of the actuator itself or the operating location of the valve or damper.
[0026]
  On the other hand, the operation status detection method of the actuator of the present invention is:In the method for detecting the operating state of the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs it,ActuatorAxis of rotationBased on the detection result in the position detection step and the position detection step, which detects that has reached each operating position,Actuator rotation axisA moving time measuring step for measuring the moving time for rotational movement between the operating positions;Each time the actuator is actuated, a storage step for storing the movement time measured in the movement time measurement step, and each movement time stored in the storage step is compared with a reference value or an initial value of each movement time. And a determination step for determining the abnormality.
  Also, the actuator operating state detection method of the present invention is an actuator operating state detection method that outputs a linear motion of a piston in a cylinder converted into a rotational motion of a rotating shaft. A position detecting step for detecting the occurrence of the failure, a moving time measuring step for measuring the moving time for the rotation axis of the actuator to rotate between the operating positions based on the detection result in the position detecting step, and the degree of actuation of the actuator. A storage step for storing the movement time measured in the movement time counting step, and a determination step for determining an abnormality of the actuator by comparing the ratio of each movement time stored in the storage step with a threshold value. .
[0027]
Such a method of the present invention can achieve the same operations and effects as the apparatus of the present invention.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0029]
FIG.1 and FIG.2 is the top view and side view which show the actuator to which one Embodiment of the operation condition detection apparatus of this invention is applied. In the operation state detection apparatus 11 of the present embodiment, the rotating plate 14 is fixed to the upper end of the rotating shaft 13 of the actuator 12, the substrate A is fixed to the upper side of the actuator 12, and the substrate B is spaced apart above the substrate A and fixed. The first to fourth photosensors 15a to 15d are arranged at equal intervals along the notch 14a of the rotating plate 14 and fixed on the substrate B, and are connected to the first to fourth photosensors 15a to 15d. The electronic unit 16 is disposed on the substrate B. A stem 17 of a valve (not shown) is connected to the lower end of the rotating shaft 13 of the actuator 12.
[0030]
The rotating plate 14 rotates together with the rotating shaft 13 of the actuator 12 and the valve stem 17. The rotating plate 14 has a notch 14a on the outer periphery thereof. The first to fourth optical sensors 15a to 15d are each provided with a light emitting element and a light receiving element, and the respective elements are arranged opposite to each other with the notch portion 14a of the rotating plate 14 interposed therebetween, and the rotational position of the rotating plate 14 is detected. To do. When the edge 14b of the notch 14a of the rotating plate 14 reaches the first rotation position P1 with the rotation of the rotating plate 14, the optical path between the light emitting element and the light receiving element of the first optical sensor 15a is blocked by the rotating plate 14. The first optical sensor 15a detects that the edge 14b has reached the first rotational position P1. When the edge 14b of the notch 14a of the rotating plate 14 reaches the second rotational position P2, the optical path between the light emitting element and the light receiving element of the second photosensor 15b is blocked by the rotating plate 14, and the second photosensor 15b. Thus, it is detected that the edge 14b has reached the second rotational position P2. Similarly, when the edge 14b of the notch portion 14a of the rotating plate 14 sequentially reaches the third and fourth rotational positions P3 and P4, the third and fourth photosensors 15c and 15d cause the edge 14b to be third and fourth. It is detected that the rotational positions P3 and P4 have been reached sequentially. Further, when the rotating plate 14 rotates in the reverse direction, the edge 14b of the notch portion 14a of the rotating plate 14 is at the fourth rotation position P4, the third rotation position P3, the second rotation position P2, and the first rotation position P1. Each time the optical path of the fourth optical sensor 15d, the third optical sensor 15c, the second optical sensor 15b, and the first optical sensor 15a is sequentially re-formed, it is sequentially detected that the rotational positions have been reached. .
[0031]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the electronic unit 16. The electronic unit 16 includes a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”) 21, a memory 22, a communication circuit 23, and a power supply circuit 24.
[0032]
The CPU 21 monitors the detection outputs of the first to fourth optical sensors 15a to 15d, and determines the time from when one of the detection outputs of the first and second optical sensors 15a and 15b changes until the other changes. The time is measured to obtain the first movement time t1 when the edge 14b of the notch 14a of the rotating plate 14 moves between the first and second rotational positions P1 and P2. Also, the time from when one of the detection outputs of the second and third photosensors 15b and 15c changes until the other changes, the edge 14b moves between the second and third rotational positions P2 and P3. The second moving time t2 for moving is obtained, and the time from when one of the detection outputs of the third and fourth photosensors 15c and 15d changes until the other changes, the edge 14b becomes the third and A third movement time t3 for moving between the fourth rotational positions P3 and P4 is obtained. Then, the CPU 21 stores the first movement time t1, the second movement time t2, and the third movement time t3 in the memory 22, and the actuator 12 or the valve malfunctions based on the first to third movement times t1 to t3. Determine. Since the rotating plate 14 rotates together with the rotating shaft 13 of the actuator 12 and the stem 17 of the valve, the first to third movement times t1 to t3 are also rotating times required for the rotating shaft 13 and the stem 17 to rotate. Therefore, based on the first to third movement times t1 to t3, it is possible to monitor changes in the operating state of the actuator 12 or the valve and determine these abnormalities.
[0033]
The communication circuit 23 performs wired communication or wireless communication, and is connected to a terminal device (not shown) such as a computer through, for example, a LAN. The CPU 21 performs data communication with the terminal device through the communication circuit 23.
[0034]
The power supply circuit 24 inputs power from an external power supply, and supplies this power to the CPU 21, the memory 22, the communication circuit 23, the first to fourth photosensors 15a to 15d, and the like.
[0035]
4 and 5 are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing the actuator 12, respectively. 4 and 5, the operation is described with a swing type actuator having a scotch and yoke type structure, but this may be another structure, for example, a rack and pinion type actuator.
[0036]
As apparent from FIGS. 4 and 5, the actuator 12 includes the cylindrical body 31, the left lid body 32 and the right lid body 33 that close the openings on both sides of the cylindrical body 31, and the left side that is inserted inside the cylindrical body 31. The piston 34 and the right piston 35, the connecting body 36 that connects the left piston 34 and the right piston 35, the rotating shaft 13 that is rotatably supported, the arm 38 that is fixed to the rotating shaft 13, and the connecting body 36. And a pin 39 that is rotatably supported and inserted into the groove 38 a of the arm 38.
[0037]
6 and 7 are cross-sectional views showing the operating state of the actuator 12. As is clear from FIGS. 6 and 7, a left gas path 41 and a right gas path 42 are formed in the cylindrical body 31. A left chamber 43 sandwiched between the left lid 32 and the left piston 34 and a right chamber 44 sandwiched between the right lid 33 and the right piston 35 are formed inside the cylindrical body 31. The left gas path 41 reaches the left chamber 43 from the left port 41a. The right gas path 42 extends from the right port 42 a to the right chamber 44.
[0038]
Here, as shown in FIG. 6, gas (air, nitrogen gas, etc.) is pumped from the port 41a to the left chamber 43 through the left gas path 41, and the gas in the right chamber 44 is sent from the right port 42a through the right gas path 42. When discharged, the left chamber 43 expands, and the left piston 34, the right piston 35, and the coupling body 36 move in the right direction. Along with this, the pin 39 moves to the right, the arm 38 turns clockwise, and the rotary shaft 13 and the rotary plate 14 rotate clockwise. In addition, as shown in FIG. 7, when the gas is pumped from the port 42 a to the right chamber 44 through the right gas path 42 and the gas in the left chamber 43 is discharged from the left port 41 a through the left gas path 41, the right gas path 42 is The left piston 34, the right piston 35, and the coupling body 36 move leftward. Along with this, the pin 39 moves to the left, the arm 38 turns counterclockwise, and the rotating shaft 13 and the rotating plate 14 rotate counterclockwise.
[0039]
Further, as shown in FIG. 5, since the valve stem 17 is fitted in the lower end recess 13a of the rotating shaft 13, not only the rotating plate 14 is rotated with the rotation of the rotating shaft 13, but also the The valve stem 17 is rotated to open and close the valve. When the edge 14b of the notch portion 14a of the rotating plate 14 reciprocates between the first and fourth rotational positions P1 and P4, the rotating shaft 13 and the valve stem 17 also reciprocately move, and the opening / closing operation of the valve is performed. Done once.
[0040]
Next, a process for determining an abnormality of the actuator 12 by the operating state detection device 11 will be described according to the flowchart of FIG.
[0041]
First, the CPU 21 monitors the detection outputs of the first to fourth optical sensors 15a to 15d (step S101), and the rotating plate 14 is based on the change in the detection outputs of the first to fourth optical sensors 15a to 15d. The first movement time t1 when the edge 14b of the notch 14a moves between the first and second rotational positions P1 and P2, and the second movement when the edge 14b moves between the second and third rotational positions P2 and P3. Time t2, and the third movement time t3 when the edge 14b moves between the third and fourth rotational positions P3 and P4 (step S102), the first movement time t1, the second movement time t2, and the third time The travel time t3 is stored in the memory 22 (step S103).
[0042]
Next, the CPU 21 compares the first movement time t1, the second movement time t2, and the third movement time t3 with preset first reference time T1, second reference time T2, and third reference time T3, respectively. If t1 ≦ T1, t2 ≦ T2, and t3 ≦ T3, it is determined that no abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve (“OK” in step S104), and the process returns to step S101. If at least one of t1> T1, t2> T2, and t3> T3 is satisfied, the CPU 21 determines that an abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve (“NG” in step S104). The determination content is stored in the memory 22 (step S105), and the determination content is transmitted to a terminal device such as a computer through the communication circuit 23 (step S106). Thereafter, the process returns to step S101.
[0043]
Here, when the first movement time t1 exceeds the first reference time T1, the second movement time t2 exceeds the second reference time T2, or the third movement time t3 exceeds the third reference time T3, that is, the actuator If the rotation time of the twelve rotating shafts 13 and the valve stem 17 takes longer than usual, it is considered that some abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve, and this abnormality is notified to a terminal device such as a computer. is doing.
[0044]
In general, as the operating period of the actuator 12 or the valve becomes longer, these performances gradually deteriorate and the operating time becomes longer. Therefore, when at least one of t1> T1, t2> T2, and t3> T3 is satisfied, it is considered that an abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve, and this abnormality is notified to an external terminal device. If the occurrence of an abnormality of the actuator 12 or the valve is notified on the terminal device side by display or voice, the actuator 12 or the valve can be inspected and maintenance management such as repair or replacement can be performed before the actuator 12 or the valve breaks down. .
[0045]
For example, if impurities are mixed into the gas for operating the actuator 12 or impurities are mixed into the fluid (gas or liquid) passing through the valve, the movement time may be reduced. Therefore, the abnormality of the actuator 12 or the valve can be detected, and before the actuator 12 or the valve breaks down, the abnormality can be notified and the maintenance management can be performed.
[0046]
By the way, in this embodiment, when at least one of t1> T1, t2> T2, and t3> T3 is established, it is considered that an abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve, but t1> T1, When two of t2> T2 and t3> T3 are established, or when all of these are established, it may be considered that an abnormality has occurred in the actuator 12 or the valve. Further, as a condition when it is regarded as abnormal, a condition that the moving time becomes less than the reference time may be set. In this case, the operation time of the actuator 12 or the valve is shortened.
[0047]
Further, instead of comparing the measured travel time with the reference time, the travel time is stored in the memory 22 every time the travel time is measured, and travel history information is created in the memory 22. The occurrence of abnormality may be determined based on the information. For example, the first to third movement times t1 to t3 measured first are stored in the memory 22 as initial values, and the first to third movement times t1 to t3 timed and stored after this are stored. Compared with the initial value, when the value deviates significantly from the initial value, it is considered that an abnormality has occurred. In this case, it is also possible to grasp the deterioration state of the performance of the actuator 12 and the valve based on the degree of deviation from the initial value.
[0048]
Further, based on the detection outputs of the first to fourth optical sensors 15a to 15d, the number N of times the edge 14b of the notch 14a of the rotating plate 14 reciprocates between the first and fourth rotational positions P1 and P4 (actuator Only when the number N reaches n times a predetermined number (n is an integer), the first to third movement times t1 to t3 are counted and stored. Also good. That is, the actuator 12 or the valve has a very long service life, and the performance of the actuator 12 or the valve does not deteriorate rapidly. Therefore, the actuator 12 is not timed and stored every time the actuator 12 is operated. Only when N reaches n times 100, the movement time is measured and stored.
[0049]
Further, the ratio of the first and second movement times t1, t2, the ratio of the first and third movement times t1, t3, the ratio of the second and third movement times t2, t3, etc. are obtained. The set threshold values may be compared, and it may be determined whether an abnormality has occurred based on the comparison result. The actuator 12 or the valve has different operating speeds immediately after the start of operation, at each operation position such as an intermediate operation position and just before the end of the operation. For example, the operation speed is low immediately after the start of the operation, the operation speed is high at the intermediate operation position, and the operation speed is further increased just before the end of the operation. Therefore, if the first rotation position P1, the second rotation position P2, the third rotation position P3, and the fourth rotation position P4 are arranged at equal intervals, the first movement time t1, the second movement time t2, and the The three movement times t3 are different from each other, and when the actuator 12 or the valve is operating normally or abnormally, the first movement time t1, the second movement time t2, and the third movement time t3 The ratio changes. Therefore, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred by comparing the ratio with the threshold value.
[0050]
Further, the four rotation positions of the rotating plate 14 are detected by the first to fourth optical sensors 15a to 15d, but if two or more rotation positions are detected and one or more movement times are counted, It can be determined whether or not an abnormality has occurred based on the travel time. However, the greater the number of detected positions, the greater the number of movement times that are timed, so that the occurrence of an abnormality can be determined while monitoring the operation of the actuator 12 in detail.
[0051]
Further, the rotational position of the rotary shaft 13 of the actuator 12 is detected, but the rotational angle of the rotary shaft 13 is detected, and the left piston 34, the right piston 35, the coupling body 36, etc. of the actuator 12 are linearly moved. The position and moving distance may be detected. Even with other types of actuators, the rotation position, rotation angle, movement position, movement distance, etc. of the output shaft are detected, the movement time is counted, and the occurrence of an abnormality is determined based on this movement time. can do. Furthermore, not only an actuator that operates by gas pressure, but an actuator that operates by hydraulic pressure, water pressure, or electric power may be used.
[0052]
Further, if the member is not only an output shaft of the actuator 12 but also a member that is linked to this output shaft, the rotation position, rotation angle, movement position, movement distance, etc. of the operation position of this member are detected and the movement time of this member You can count the time. Examples of this member include valve parts. In this case, the operation of the output shaft of the actuator 12 is indirectly monitored.
[0053]
Further, instead of the first to fourth optical sensors 15a to 15d and the rotating plate 14, one optical sensor 51 and a rotating plate 52 as shown in FIG. 9 may be provided. The rotating plate 52 is formed with a plurality of slits 52 a radially, and is fixed to the upper end of the rotating shaft 13 of the actuator 12. The optical sensor 51 includes a light emitting element and a light receiving element, and the elements are arranged to face each other with the rotating plate 52 interposed therebetween. When the rotating plate 52 is rotated, an optical path between the light emitting element and the light receiving element is formed or blocked depending on whether each slit 52a of the rotating plate 52 is positioned between the light emitting element and the light receiving element of the optical sensor 51. 51 detection output changes. Since the number of output changes of the optical sensor 51 corresponds to the rotation angle of the rotating plate 52, the rotating position of the rotating plate 52, that is, the rotating position of the rotating shaft 13 can be detected by counting this number of times. However, it is necessary to set an initial rotation angle of the rotating plate 52 and add / subtract the rotation angle corresponding to the number of output changes of the optical sensor 51 to the initial rotation position. On the other hand, when the first to fourth optical sensors 15a to 15d and the rotating plate 14 are used, the first to fourth optical sensors 15a to 15d are not required even if the initial rotation angle of the rotating plate 14 is not set. Based on this detection output, the rotational position of the rotating plate 14 can be detected.
[0054]
Further, an optical sensor that emits and enters light through an optical fiber may be used. Or you may apply the proximity sensor which detects the approach of a to-be-detected object instead of an optical sensor. Furthermore, instead of the combination of the optical sensor and the rotating plate, a cam and a micro switch or limit switch are combined, each switch is positioned around the cam, and each switch is turned on and off by the movement of the cam. The operating position of the output shaft of the actuator may be detected. Further, a position detection device such as a potentiometer or an encoder that can detect a rotation position, a rotation angle, a movement position, a movement distance, and the like, a position detection device using a positioner, and the like may be applied. In short, any type of detection means may be applied as long as the rotation position, rotation angle, movement position, movement distance, and the like can be detected.
[0055]
Further, the electronic unit 16 may perform processing up to the measurement of the travel time, communicate the travel time to an external terminal device, and perform an abnormality determination based on the travel time on the external terminal device side.
[0056]
The valve driven by the actuator is a ball valve, a butterfly valve or the like, or a control valve, and may be any other type of valve. Furthermore, a damper or the like may be driven instead of driving the valve by an actuator. As the actuator that drives the damper, a swinging actuator may be used, and a linear actuator that rotates the cylinder rod when moving forward or backward with an external mechanism may be considered. A linear mechanism of the actuator may be rotated by a link mechanism to rotate the drive shaft of the damper.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is detected that the operation location related to the operation of the actuator has reached each operation position, and the movement time for the operation location to move between the operation positions is counted. For this reason, it is possible to know whether the movement of the operating portion related to the operation of the actuator is slow or fast based on the moving time. That is, it is possible to monitor a change in the operating state of the actuator.
[0058]
For example, if impurities are mixed into the fluid (gas or liquid) for operating the actuator, or impurities are mixed into the fluid (gas or liquid) passing through the valve, the actuator operation will be adversely affected. Since the moving time changes, the abnormality of the actuator or valve can be detected, and the maintenance management can be performed by knowing these abnormality before the actuator or valve breaks down.
[0059]
Further, by providing a determination means, the operation status of the actuator is automatically determined. For example, a reference time is compared with a movement time during which the operating location moves between the operating locations, and it is automatically determined whether the motion of the operating location related to the operation of the actuator is slow or fast. Or the change of each movement time is memorize | stored and the operating condition of an actuator is determined based on the historical information of movement time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an actuator to which an embodiment of an operation state detection apparatus of the present invention is applied.
FIG. 2 is a side view showing an operation state detection device and an actuator of FIG. 1;
3 is a block diagram showing a configuration of an electronic unit in the operation state detection apparatus of FIG.
4 is a transverse sectional view showing the actuator of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the actuator of FIG. 1;
6 is a view used for explaining an operating state of the actuator of FIG. 1; FIG.
7 is a view used for explaining another operating state of the actuator of FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing process for determining an abnormality of an actuator by the operating state detection device of FIG. 1;
9 is a diagram showing a modification of the optical sensor and the rotating plate in the operating state detection device of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
11 Operating status detection device
12 Actuator
13 Rotating shaft
14 Rotating plate
15a to 15d first to fourth optical sensors
16 electronic units
17 stem
21 Central processing unit (CPU)
22 memory
23 Communication circuit
24 Power supply circuit
31 Cylindrical body
32 Left lid
33 Right lid
34 Left piston
35 Right piston
36 Linkage
38 arms
39 pins
41 Left gas path
42 Right gas path
43 left ventricle
44 Right chamber
51 Optical sensor
52 Rotating plate

Claims (12)

シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出装置において、
アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出手段と、
位置検出手段の検出出力を用いて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時手段と、
アクチュエータの作動の度に、移動時間計時手段により計時された移動時間を記憶する記憶手段と、
記憶手段内の各移動時間を該各移動時間の基準値又は初期値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定手段と
を備えることを特徴とするアクチュエータの作動状況検出装置。
In the operating condition detection device for the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs it,
Position detecting means for detecting that the rotation shaft of the actuator has reached each operating position;
Using the detection output of the position detecting means, a moving time counting means for counting a moving time the rotary shaft of the actuator rotates moves between the operative position,
Storage means for storing the movement time measured by the movement time counting means each time the actuator is operated;
An actuator operating state detection apparatus comprising: a determination unit that determines an abnormality of the actuator by comparing each movement time in the storage unit with a reference value or an initial value of each movement time .
判定手段は、記憶手段内の移動時間が該移動時間の基準値を超えると、アクチュエータの異常を判定することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The actuator operating state detection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines that the actuator is abnormal when the movement time in the storage unit exceeds a reference value of the movement time. 判定手段は、記憶手段内の移動時間が該移動時間の基準値未満になると、アクチュエータの異常を判定することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The actuator operating state detection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines that the actuator is abnormal when the movement time in the storage unit is less than a reference value of the movement time. 判定手段は、記憶手段内の移動時間が該移動時間の初期値から外れた程度に基づいてアクチュエータの異常を判定することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The actuator operating state detection apparatus according to claim 1, wherein the determining means determines an abnormality of the actuator based on a degree that the moving time in the storage means deviates from an initial value of the moving time. シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出装置において、In the operating condition detection device for the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs it,
アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出手段と、Position detecting means for detecting that the rotation shaft of the actuator has reached each operating position;
位置検出手段の検出出力を用いて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時手段と、Using the detection output of the position detection means, the movement time counting means for measuring the movement time for the rotational axis of the actuator to rotate between the operating positions;
アクチュエータの作動の度に、移動時間計時手段により計時された移動時間を記憶する記憶手段と、Storage means for storing the movement time measured by the movement time counting means each time the actuator is operated;
記憶手段内の各移動時間の比率を閾値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定手段とDetermining means for determining an abnormality of the actuator by comparing a ratio of each moving time in the storage means with a threshold;
を備えることを特徴とするアクチュエータの作動状況検出装置。An actuator operating state detection device comprising:
アクチュエータの回転軸の作動位置は、回転位置もしくは回転角度で表されることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The actuator operating state detecting device according to claim 1, wherein the operating position of the rotating shaft of the actuator is represented by a rotating position or a rotating angle. アクチュエータの回転軸の作動位置は、移動位置もしくは移動距離で表されることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The actuator operating state detecting device according to claim 1, wherein the operating position of the rotating shaft of the actuator is represented by a moving position or a moving distance. 位置検出手段は、アクチュエータの回転軸の作動箇所が各作動位置に達したことを検出する光センサを備え、The position detecting means includes an optical sensor that detects that the operating position of the rotation shaft of the actuator has reached each operating position,
移動時間計時手段は、位置検出手段の光センサの検出出力を用いて、該作動箇所が各作動位置間を移動する移動時間を計時することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。2. The operating state of the actuator according to claim 1, wherein the moving time measuring means measures a moving time during which the operating portion moves between the operating positions using the detection output of the optical sensor of the position detecting means. Detection device.
アクチュエータは、弁を駆動すること特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。The actuator operating state detecting device according to claim 1, wherein the actuator drives a valve. アクチュエータは、ダンパーを駆動すること特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの作動状況検出装置。The actuator operating state detection device according to claim 1, wherein the actuator drives a damper. シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出方法において、In the method for detecting the operating state of the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs the
アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出ステップと、A position detecting step for detecting that the rotation axis of the actuator has reached each operating position;
位置検出ステップでの検出結果に基づいて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時ステップと、Based on the detection result in the position detection step, a movement time counting step for measuring the movement time for the rotation axis of the actuator to rotate between the operating positions;
アクチュエータの作動の度に、移動時間計時ステップで計時された移動時間を記憶する記憶ステップと、A storage step for storing the travel time measured in the travel time timing step each time the actuator is operated,
記憶ステップで記憶された各移動時間を該各移動時間の基準値又は初期値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定ステップとA determination step of determining an abnormality of the actuator by comparing each movement time stored in the storage step with a reference value or an initial value of each movement time;
を含むことを特徴とするアクチュエータの作動状況検出方法。A method for detecting an operating state of an actuator, comprising:
シリンダ内のピストンの直線運動を回転軸の回転運動に変換して出力するアクチュエータの作動状況検出方法において、In the method for detecting the operating state of the actuator that converts the linear motion of the piston in the cylinder into the rotational motion of the rotary shaft and outputs it,
アクチュエータの回転軸が各作動位置に達したことを検出する位置検出ステップと、A position detecting step for detecting that the rotation axis of the actuator has reached each operating position;
位置検出ステップでの検出結果に基づいて、アクチュエータの回転軸が各作動位置間を回転移動する移動時間を計時する移動時間計時ステップと、Based on the detection result in the position detection step, a movement time counting step for measuring the movement time for the rotation axis of the actuator to rotate between the operating positions;
アクチュエータの作動の度に、移動時間計時ステップで計時された移動時間を記憶する記憶ステップと、A storage step for storing the travel time measured in the travel time timing step each time the actuator is operated,
記憶ステップで記憶された各移動時間の比率を閾値と比較することによりアクチュエータの異常を判定する判定ステップとA determination step of determining an abnormality of the actuator by comparing a ratio of each movement time stored in the storage step with a threshold value;
を含むことを特徴とするアクチュエータの作動状況検出方法。A method for detecting an operating state of an actuator, comprising:
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