專利名稱：具有自我診斷功能的閥致動機構及智能型閥致動機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使例如為開、閉流路而設置的水閘、門體、閘門、閥體等(統(tǒng)稱為“閥”)的閥上下移動的閥致動機構，特別涉及可監(jiān)測閥的位置檢測、轉(zhuǎn)矩檢測等的運行狀態(tài)、內(nèi)螺紋的磨損狀態(tài)等的驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)的具有自我診斷功能的閥致動機構；以及根據(jù)各種檢測信息、通過驅(qū)動裝置而自我控制為適當狀態(tài)的智能型閥致動機構。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種使例如為開、閉流路而設置的水閘、門體、閘門、閥體等(統(tǒng)稱為“閥”)的閥上下移動的閥致動機構(valve actuator)，特別涉及可監(jiān)測閥的位置檢測、轉(zhuǎn)矩檢測等的運行狀態(tài)、內(nèi)螺紋的磨損狀態(tài)等的驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)、具有自我診斷功能的閥致動機構以及智能型閥致動機構。
一直以來，水路、水凈化廠、發(fā)電廠、河流等流體流過的路徑上都設有用于開、閉流路而控制流量的閘門、水閘、門體、閥體等的閥，為了使該載荷體動作而采用閥致動機構。眾所周知，用于驅(qū)動閥的閥致動機構向著用控制器控制的中央信息系統(tǒng)化方向發(fā)展，同時，設有在閥的開、閉控制中可進行簡單的部分控制的控制器(參照例如特開平11-107254號公報)。
一直以來，作為閥驅(qū)動用執(zhí)行裝置中的螺紋磨損量檢測裝置，是檢測出與設為標準螺紋而使用的螺紋的間隙，由此檢測出內(nèi)螺紋的磨損量?；蛘撸鳛槁菁y磨損量檢測裝置，檢測出螺紋的載荷扭矩曲線，根據(jù)隨著螺紋間隙的增加而引起的扭矩的變化來計算并求出內(nèi)螺紋的磨損量。該內(nèi)螺紋磨損量檢測裝置由下述部件構成可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體上的軸套；花鍵嵌合在該軸套上的內(nèi)螺紋部件；帶有與該內(nèi)螺紋嚙合且可沿軸向移動的外螺紋的主軸；模型內(nèi)螺紋，該模型內(nèi)螺紋在不承擔該主軸的載荷的狀態(tài)下可旋轉(zhuǎn)地安裝在前述主軸上且與前述內(nèi)螺紋部件一體地旋轉(zhuǎn)，同時通過與前述內(nèi)螺紋部件的磨損量相對應的軸向移動而可向軸向下方移動；移動塊，該移動塊安裝有嵌入到該模型內(nèi)螺紋外周上形成的環(huán)狀槽中的軸承，且被固定在前述殼體上的導銷引導而對應于前述模型內(nèi)螺紋的軸向移動，僅可沿軸向移動；移動量傳感器，由檢測與前述內(nèi)螺紋部件的內(nèi)螺紋磨損量相對應的前述移動塊的移動距離的差動變壓器構成(參照例如實公平8-9603號公報)。
設在已知的閥裝置上的異常診斷、惡化預測裝置用于把握運行中異常的征兆和確定異常位置，確定修理部位，限定電動閥的檢修范圍并判定異常征兆。該異常診斷、惡化預測裝置，是將設在驅(qū)動部的驅(qū)動力傳感器與診斷裝置連接，假設在閥裝置上安裝有檢測向驅(qū)動部供給的供給能量的能量傳感器、及檢測閥裝置的振動的振動傳感器，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元將從這些傳感器輸出的檢測信號轉(zhuǎn)換為規(guī)定信號，按照包含每個診斷項目的允許值及診斷結(jié)果的維護記錄，對每個診斷項目進行診斷數(shù)據(jù)信息的解析診斷處理，判斷正常還是異常，進而進行惡化預測(參照例如特開2002-130531號公報)。
但是，現(xiàn)有的螺紋磨損量檢測裝置等異常診斷及惡化預測裝置都存在問題，例如，用基準螺紋檢測間隙方式的裝置，必須高精度制造基準螺紋，同時為裝入該基準螺紋而必須要有復雜的結(jié)構，存在成本增高的問題。再者，檢測螺紋的載荷扭矩曲線，根據(jù)螺紋的間隙增大引起的扭矩的變化來計算內(nèi)螺紋的磨損量的螺紋磨損量檢測裝置，在用扭矩波形來分析內(nèi)螺紋的磨損時，與正常時的扭矩波形之間的差別難以區(qū)分，存在不能高精度地檢測出內(nèi)螺紋的磨損的問題。
此外，現(xiàn)有的螺紋磨損量檢測裝置，在主驅(qū)動螺紋以外還設有由彈簧賦予張力的副螺紋，檢測與主驅(qū)動螺紋之間的距離，來檢測螺紋的磨損量，但是測定主驅(qū)動螺紋與副螺紋之間的距離很困難，而且機械形式上結(jié)構復雜，各部件要求高加工精度，另外根據(jù)距離檢測的檢查螺紋磨損，螺紋磨損的粉塵進入部件之間，容易造成負面影響，存在檢測精度可信性不高的問題。
此外，現(xiàn)有的閥裝置中根據(jù)閥桿套筒(stem bush)的內(nèi)螺紋的磨損量來檢測間隙的量的裝置，根據(jù)扭矩曲線推定并算出間隙的空轉(zhuǎn)量，輸出速度是假定的，因此不能檢測出正確的螺紋磨損量，而且，扭矩傳感器(距離傳感器、應變儀)是裝入齒輪箱內(nèi)部的結(jié)構，不能簡單地裝入，難以在現(xiàn)場進行改造作業(yè)。
此外，現(xiàn)有的電動閥致動機構目前是采用裝入齒輪、凸輪等的機械傳動機構來實現(xiàn)位置極限、扭矩極限等的極限檢測，或者采用表示閥流路的位置的開度計和齒輪傳遞機構。由此，現(xiàn)有的電動閥致動機構由于采用極限開關、扭矩開關等開關單元，因此用于構成開關單元的傳遞部、閥開度的傳遞部等的部件增多，存在由于部件數(shù)量多而導致故障率上升的問題。
此外，這些開關單元的調(diào)整需要特殊的技術，而且調(diào)整部件要打開外罩，容易發(fā)生關聯(lián)的事故和故障。而且，由于閥的開度計要將空心軸的總轉(zhuǎn)數(shù)(360°×n轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換為例如0°～270°的動作。因此，減速齒輪的組合要有好幾個，裝入閥致動機構后難以改變。
此外，現(xiàn)有的螺紋磨損量檢測裝置等異常診斷及惡化預測裝置都存在問題，例如，用基準螺紋檢測間隙方式的裝置，必須高精度制造基準螺紋，同時為裝入該基準螺紋而必須有復雜的結(jié)構，成本增高。再者，檢測螺紋的載荷扭矩曲線，根據(jù)隨螺紋的間隙增大而引起的扭矩的變化來計算內(nèi)螺紋的磨損量的螺紋磨損量檢測裝置，在用扭矩波形來分析內(nèi)螺紋的磨損時，與正常時的扭矩波形之間的差別難以區(qū)分，存在不能高精度地檢測出內(nèi)螺紋的磨損的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有自我診斷功能的閥致動機構，該閥致動機構通過閥桿套筒可上下運動地驅(qū)動操縱水閘、門體、閥體、閘門等閥的主軸，該閥致動機構可電子檢測并監(jiān)測例如閥的位置極限、扭矩極限等的極限檢測、殼體內(nèi)部的溫濕度檢測、閥桿套筒的內(nèi)螺紋的磨損量檢測、根據(jù)馬達和電子部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行惡化預測、驅(qū)動系統(tǒng)部件等的磨損惡化、馬達的驅(qū)動電流的狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并進行自我診斷，同時，可與這些信息對應而用控制器對裝置自身進行正?；幚?，或者與上述信息對應而督促部件的更換處理等。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種智能型閥致動機構，在電子檢測并監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)等，進行自我診斷的同時，與這些信息對應而用內(nèi)置的控制電路對裝置自身進行正?；幚恚蛘吲c上述信息對應而進行部件更換、警報等的顯示。
本發(fā)明提供一種具有自我診斷功能的閥致動機構，包括主軸、閥桿套筒、傳遞裝置，其中前述主軸安裝有用于開、閉流路的閥，且該主軸為了通過前述閥進行開、閉前述流路的動作而可上下移動地支撐在殼體上；前述閥桿套筒具有與設在該主軸上的外螺紋螺合的內(nèi)螺紋，且可旋轉(zhuǎn)地支撐在前述殼體上；前述傳遞裝置具有蝸輪和蝸桿，前述蝸輪為了驅(qū)動該閥桿套筒旋轉(zhuǎn)并使前述主軸上下移動而固定在前述閥桿套筒上，前述蝸桿與該蝸輪嚙合而傳遞來自驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)，其中，該閥致動機構還具有設定器，設定狀態(tài)數(shù)據(jù)的被預先確定的規(guī)定的設定值；各種傳感器，分別檢測出前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的測定值；第一控制電路，比較前述測定值和前述設定值并進行判斷，對前述測定值從前述設定值偏離的信息作出應答，發(fā)出更換、修理部件、報警等處理指令；第一顯示裝置，顯示前述傳感器的前述測定值，同時顯示從前述第一控制電路發(fā)出的前述處理指令；第一控制基板，具有與前述設定器、前述第一顯示裝置及前述第一控制電路連接的通信單元；第一控制器，通過前述通信單元而顯示前述測定值，同時對應前述信息而通過前述第一控制電路，使前述驅(qū)動裝置動作。
檢測前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各種的前述傳感器包括第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，具有編碼器，該編碼器為了檢測閥的位置而檢測前述閥的前述流路的開度，檢測前述主軸的轉(zhuǎn)數(shù)，同時累加前述轉(zhuǎn)數(shù)；扭矩傳感器，檢測前述主軸上負載的扭矩；溫度傳感器，檢測作為前述驅(qū)動裝置的馬達和前述第一控制基板的區(qū)域的溫度；濕度傳感器，檢測前述閥致動機構的內(nèi)部的濕度；振動傳感器，檢測前述閥致動機構的振動；內(nèi)螺紋磨損傳感器，利用前述第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和前述扭矩傳感器，檢測前述閥桿套筒的前述內(nèi)螺紋的磨損；電流傳感器，檢測驅(qū)動前述馬達的啟動電流而檢測運轉(zhuǎn)次數(shù)。
前述第一控制電路對前述第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、前述扭矩傳感器、前述溫度傳感器、前述濕度傳感器、前述振動傳感器以及前述內(nèi)螺紋磨損傳感器的各個測定值、和前述電流傳感器的測定值作出應答，相對于異常信息而輸出異常信號，同時通過前述通信單元而與前述第一控制器交換信息，根據(jù)來自前述第一控制器的指令，通過前述第一控制電路使前述驅(qū)動裝置動作。
前述內(nèi)螺紋磨損傳感器，基于根據(jù)前述蝸桿的軸向移動量而得到的扭矩曲線，確定前述外螺紋與前述內(nèi)螺紋之間的間隙量，同時，檢測出對應于所確定的前述間隙量的前述閥桿套筒的轉(zhuǎn)數(shù)，將前述閥桿套筒的前述轉(zhuǎn)數(shù)乘以前述內(nèi)螺紋的螺距而進行運算，從而檢測出前述內(nèi)螺紋的磨損量。
前述第一顯示裝置是顯示測定前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的前述測定值、前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的被預先確定的前述設定值、及部件的故障數(shù)據(jù)和異常的各種信息的液晶顯示器(LCD)。
前述第一控制器是用戶控制裝置、計算機及無線遙控器。另外，前述第一控制器根據(jù)前述溫度傳感器的前述測定值，基于預先確定的數(shù)據(jù)預測控制作為前述驅(qū)動裝置的馬達、電子元件等部件的惡化。前述控制器根據(jù)前述濕度傳感器的前述測定值，基于預先確定的數(shù)據(jù)可預測控制加熱器的配線故障、蓋安裝故障、蓋內(nèi)浸水狀況。
該閥致動機構由于采用上述結(jié)構，因此可根據(jù)各種傳感器輸入的數(shù)據(jù)，進行狀態(tài)監(jiān)視，例如，根據(jù)啟動次數(shù)檢測可預測滑動部件、設在各部分上的密封件的使用壽命，根據(jù)扭矩檢測可監(jiān)視閥和致動機構的狀態(tài)，根據(jù)溫度檢測可防止由于溫度狀況引起的馬達、電子部件的惡化，根據(jù)濕度檢測可預測配線故障、蓋扭矩故障、水侵入檢測，組合編碼器和扭矩傳感器可檢測出閥桿套筒的內(nèi)螺紋的磨損?；谟勺晕以\斷功能顯示監(jiān)視的數(shù)據(jù)，由用戶的控制器可容易地進行為了狀態(tài)監(jiān)視保全、即對策的驅(qū)動控制、更換部件等。而且，該閥致動機構裝載有第一控制基板，可與外部通信，動作控制、狀態(tài)監(jiān)視可用一臺第一控制器控制多個閥致動機構。該閥致動機構通過第一顯示裝置可容易地監(jiān)視閥的動作狀態(tài)、設定狀態(tài)、故障顯示等。
該具有自我診斷功能的閥致動機構由于采用了上述結(jié)構，因此可事先檢測、顯示出異常和使用壽命，可防止致動機構的故障，防止故障引起的事故發(fā)生，而且，更換磨損部件可僅更換有異常的部件，可減少定期檢修的次數(shù)，可降低運行成本，而且，通過自我診斷功能可確認保養(yǎng)維護的時機，可容易地作出各傳感器等機器的各種設定，可確實地設定各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，而且，用用戶的控制器可驅(qū)動控制閥的狀態(tài)，從而降低管理的費用。
本發(fā)明還提供一種智能型閥致動機構，包括主軸、閥桿套筒、傳遞裝置，其中前述主軸安裝有用于開、閉流路的閥，且可上下移動地支撐在殼體上；前述閥桿套筒具有與設在該主軸上的外螺紋螺合的內(nèi)螺紋，且可旋轉(zhuǎn)地支撐在前述殼體上；前述傳遞裝置具有蝸輪和蝸桿，前述蝸輪為了驅(qū)動該閥桿套筒旋轉(zhuǎn)并使前述主軸上下移動而固定在前述閥桿套筒上，前述蝸桿與前述蝸輪嚙合而傳遞來自驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)，其中，該閥致動機構還設有可逆器，設置在構成前述驅(qū)動裝置的馬達上；設定器，預先設定狀態(tài)數(shù)據(jù)的適當?shù)脑O定值；各種傳感器，分別檢測出前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的測定值；第二控制電路，對前述傳感器的前述測定值作出應答而比較前述測定值與前述設定值并進行運算，對前述測定值從前述設定值偏離的信息作出應答，使前述驅(qū)動裝置動作，執(zhí)行程序動作，適當?shù)刈晕铱刂聘鶕?jù)前述閥的前述流路的開閉狀態(tài)；第二顯示裝置，顯示前述測定值，同時對前述第二控制電路發(fā)出的前述信息作出應答，顯示更換、修理部件、報警等處理；第二控制基板，具有與前述設定器、前述第二顯示裝置及前述第二控制電路連接的通信單元；第二控制器，通過前述通信單元，輸入改變前述測定值、前述信息的顯示及前述設定值，同時操縱前述驅(qū)動裝置，適當?shù)乜刂聘鶕?jù)前述閥的前述流路的開閉狀態(tài)。
檢測前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各種前述傳感器包括第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，具有絕對編碼器，該絕對編碼器為了檢測閥的位置而檢測前述閥的前述流路的開度，檢測前述主軸的轉(zhuǎn)數(shù)，同時累加前述轉(zhuǎn)數(shù)；扭矩傳感器，檢測前述主軸上負載的扭矩；溫度傳感器；檢測作為前述驅(qū)動裝置的馬達和前述第二控制基板的區(qū)域的溫度；濕度傳感器，檢測前述閥致動機構的內(nèi)部的濕度；振動傳感器，檢測前述閥致動機構的振動；內(nèi)螺紋磨損傳感器，利用前述第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和前述扭矩傳感器，檢測前述閥桿套筒的內(nèi)螺紋的磨損量；電流傳感器，檢測驅(qū)動前述馬達的啟動電流而檢測運轉(zhuǎn)次數(shù)。
前述內(nèi)螺紋磨損傳感器，在前述第二控制電路中基于根據(jù)前述扭矩傳感器測定的前述蝸桿的軸向移動量而得出的扭矩曲線，確定前述外螺紋與前述內(nèi)螺紋之間的間隙量，前述第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器檢測對應于前述間隙量的前述閥桿套筒的轉(zhuǎn)數(shù)，并將前述閥桿套筒的前述轉(zhuǎn)數(shù)乘以前述內(nèi)螺紋的螺距而進行運算，檢測出前述內(nèi)螺紋的磨損量。
前述第二控制器分別控制分別設在多個前述閥致動機構上的前述第二控制基板的前述第二控制電路。前述第二控制器是計算機及無線遙控器。前述第二顯示裝置是顯示前述狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種前述設定值的設定狀態(tài)、及部件的故障數(shù)據(jù)和異常的各種信息的液晶顯示器(LCD)。
前述第二控制器根據(jù)前述轉(zhuǎn)數(shù)傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制部件的滑動部、及各密封件的使用壽命的各種信息。另外，前述第二控制器根據(jù)前述溫度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制作為前述驅(qū)動裝置的馬達、電子元件等部件的惡化的各種信息。另外，前述第二控制器根據(jù)前述濕度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制加熱器的配線故障、蓋安裝故障、蓋內(nèi)浸水狀況的各種信息。
該智能型閥致動機構如上所述，通過裝載絕對編碼器，無論有無控制電源，都能檢測出閥的位置，由于不使用現(xiàn)有的機械傳遞裝置的開度計，因此可減少部件數(shù)量，降低成本和故障率，而且，用各種傳感器可檢測閥的位置、帶有可逆器的馬達的電流，扭矩、溫度、濕度、振動等，在控制電路中，與檢測的測定值信息相對應而根據(jù)預定的程序動作，驅(qū)動驅(qū)動裝置，自我控制為適當?shù)臓顟B(tài)，可安全、容易且確實地設定各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的被預定的設定值，通過自我診斷功能監(jiān)視狀態(tài)，實現(xiàn)裝置的保全。
而且，該智能型閥致動機構由于采用上述結(jié)構，因此，可通過內(nèi)置在第二控制基板內(nèi)的第二控制電路來執(zhí)行程序動作，利用自我診斷功能可確認狀態(tài)監(jiān)視保全，即確認保養(yǎng)維護時機，從而可容易、確實地設定各傳感器等機器的各種設定。
而且，該閥致動機構設有絕對編碼器和可逆器，在可減少部件數(shù)量、降低成本的同時，還可降低故障率，而且不必打開外罩等，即可從外部容易地調(diào)整位置極限和扭矩極限，可形成外罩無需貫通的結(jié)構，從而可防止水侵入開關部，降低故障率。
而且，現(xiàn)有的閥致動機構由于極限開關傳遞部、由指針而對開度計的傳遞部由機械的齒輪傳動構成，部件數(shù)量多，調(diào)整各極限、即設定值需要特殊的技術，必須定期檢修，確認有無異常，但是，該閥致動機構無需上述部件和作業(yè)，而且，現(xiàn)有的開度計為了將空心軸的總轉(zhuǎn)數(shù)變換為0°～270°的動作，減速機的齒輪組合復雜，但是本發(fā)明由于采用數(shù)字液晶顯示，因此可無需現(xiàn)有技術那樣的齒輪裝置。


圖1是表示作為本發(fā)明的閥致動機構的一個實施例的具有自我診斷功能的閥致動機構的大致框圖；
圖2是表示作為圖1的該閥致動機構的驅(qū)動系統(tǒng)的控制電路的主要部分的框圖；圖3是表示圖1的該閥致動機構的外觀的示意圖；圖4是表示本發(fā)明的具有橫型手動柄的驅(qū)動系統(tǒng)的閥致動機構的示意圖；圖5是表示本發(fā)明的具有縱型手動柄的驅(qū)動系統(tǒng)的閥致動機構的示意圖；圖6是表示設在該閥致動機構上的扭矩傳感器的一例的截面圖；圖7是表示作為本發(fā)明的閥致動機構的另一個實施例的智能型閥致動機構的示意圖；圖8是表示圖7所示的閥致動機構的驅(qū)動系統(tǒng)的控制電路的主要部分的框圖；圖9是表示圖7所示的閥致動機構的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的閥致動機構。
首先，參照圖1～圖6，說明作為本發(fā)明的閥致動機構的第一實施例的具有自我診斷功能的閥致動機構。
如圖1和圖3所示，該閥致動機構由下述部件構成流路管16，固定在與例如水路、水凈化廠等流路連接的殼體3上；主軸1，安裝有用于開、閉流路管16的流路4而設置的作為閘門、水閘、門體、閥體等載荷體的閥5，并可上下移動地支撐在殼體3上；閥桿套筒2，具有與主軸1上設置的外螺紋10螺合的內(nèi)螺紋11，且可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體3上；傳遞裝置24，由為了驅(qū)動內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)使主軸1上下移動，而通過閥桿套筒2將來自作為驅(qū)動裝置的馬達12的旋轉(zhuǎn)傳遞給主軸1的齒輪24A、24B、蝸輪裝置、減速機、離合器27等構成。傳遞裝置24中的蝸輪裝置具有蝸輪8，用于驅(qū)動內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)而使主軸1上下移動，固定在閥桿套筒2上；蝸桿9，與蝸輪8嚙合，傳遞來自驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)。
殼體3由多個殼體部件構成，用于容納閥5的驅(qū)動系統(tǒng)，例如設有可旋轉(zhuǎn)地支撐閥桿套筒2的法蘭部25及支撐段部26等。在殼體3的法蘭部25和支撐段部26，隔著推力軸承等軸承21，將軸套20通過軸承21可旋轉(zhuǎn)地設置殼體3上。具有內(nèi)螺紋11的閥桿套筒2由花鍵或鍵而固定在軸套20的嵌合部19上。而且，構成蝸輪裝置的蝸輪8通過花鍵、鍵、壓入等方式固定在軸套20的外周部上。由此，在從驅(qū)動裝置通過傳遞裝置24而旋轉(zhuǎn)的蝸桿9的作用下，該閥致動機構的蝸輪8、軸套20及閥桿套筒2以一體的構造旋轉(zhuǎn)。為了在殼體3上進行密封，使得流路4的水等流體不會侵入傳遞裝置24和內(nèi)螺紋11中，主軸1所插通的環(huán)狀壓蓋密封墊15設于殼體3的支撐段部23，壓蓋密封墊15由壓緊部件22固定在殼體3上。該閥致動機構采用上述結(jié)構，對應于閥桿套筒2的旋轉(zhuǎn)，內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)，隨著內(nèi)螺紋11的旋轉(zhuǎn)，外螺紋10沿內(nèi)螺紋11上下移動，從而主軸1上下移動。流路管16上形成有嵌合閥5的閥嵌入部18，閥5嵌合在閥嵌入部18中而關閉流路4，或者如圖3所示，閥5處于上升位置而流路4呈開放狀態(tài)。
如圖1～3所示，該閥致動機構為了檢測狀態(tài)數(shù)據(jù)，具有各種傳感器，即，具有轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7，具有為了檢測閥的位置而在檢測主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)的同時累加轉(zhuǎn)數(shù)的編碼器；扭矩傳感器28，檢測主軸1上負載的扭矩；溫度傳感器33、34，由檢測作為驅(qū)動裝置的馬達12和控制基板30區(qū)域的溫度的熱敏電阻等構成；濕度傳感器36，檢測閥致動機構內(nèi)部的濕度；閥開度傳感器，檢測閥5的流路4的開度；振動傳感器37，檢測閥致動機構的振動；內(nèi)螺紋磨損傳感器，檢測閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11的磨損；電流傳感器32，檢測驅(qū)動馬達12的啟動電流并檢測運轉(zhuǎn)次數(shù)。
該閥致動機構具有自我診斷功能，如圖1所示，控制基板30上具有控制電路6和顯示裝置17。此處，所謂自我診斷功能不是指具有其自身使致動機構動作的功能，而是根據(jù)由自我診斷功能得到的信息，通過設在用戶控制裝置40C中的變換器和可逆器等，按照操作者的指示控制致動機構動作。
該閥致動機構將上述各種傳感器檢測出的各檢測值、即測定值輸入控制電路6，由控制電路6處理，并用顯示裝置17顯示?？刂齐娐?用比較器60比較上述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各前述測定值與預先設定的各設定值61的極限值并進行計算，對測定值從設定值61偏離的信息作出應答，發(fā)出部件更換修理、警報等處理指令。如圖1所示，成為用戶控制裝置的控制器40C對上述各種傳感器的測定值作出應答，驅(qū)動作為驅(qū)動裝置的馬達12，改變閥5造成的流路4的開閉狀態(tài)。而且，該閥致動機構對上述各種傳感器的測定值作出應答，根據(jù)控制器40C的指令而驅(qū)動作為驅(qū)動裝置的馬達12，改變閥5造成的流路4的開閉狀態(tài)?？刂齐娐?在比較器60中比較上述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各測定值與預先設定的各設定值61的極限值并進行計算，對測定值在設定值61的范圍內(nèi)的信息作出應答，顯示原樣的運行狀態(tài)下的動作維持處理。
成為用戶控制裝置的控制器40C可發(fā)出繼續(xù)進行對各種傳感器的測定值作出應答、驅(qū)動作為驅(qū)動裝置的馬達12、而改變由閥5引起的流路4的開閉狀態(tài)的下一個動作的動作維持處理指令，并進行控制?？刂破?0除了戶控制裝置40C以外，還包含計算機監(jiān)控器65和/或無線電遙控器(遙控器、無線電監(jiān)控器)64。即，該閥致動機構可通過控制器40和用戶控制裝置40C設定或調(diào)整各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，或使驅(qū)動裝置動作?？刂破?0與分別設在多個閥致動機構中的控制基板30連接，可分別監(jiān)視各閥致動機構的運行狀態(tài)，并進行設定控制。即，一個控制器40可控制多個閥致動機構。而且，顯示裝置17可顯示閥致動機構的狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種設定值的設定狀態(tài)、及閥致動機構的部件故障數(shù)據(jù)。而且，控制器40可通過與控制電路6連接的通信單元38對測定值作出應答，監(jiān)視調(diào)整設定值61。馬達12、各傳感器及控制電路6是根據(jù)用戶控制器40C或設在現(xiàn)場的開關，從電源通過終端設備45(圖4、圖5)供給電能并進行驅(qū)動的。
該閥致動機構中，例如控制電路6對來自由編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7、扭矩傳感器28、檢測馬達12的溫度的溫度傳感器33、檢測控制基板30的溫度的溫度傳感器34、檢測作為構成閥致動機構的殼體3的內(nèi)部的控制基板30的電子部件區(qū)域的濕度的濕度傳感器36、檢測閥5對流路4的開度的閥開度傳感器、檢測閥致動機構的驅(qū)動系統(tǒng)的振動的振動傳感器37、檢測與主軸1的外螺紋10嚙合的閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11的磨損的內(nèi)螺紋磨損傳感器、及驅(qū)動馬達12的電流傳感器32的每隔一定期間的數(shù)據(jù)31輸入后的各測定值作出應答，通過顯示轉(zhuǎn)換機構62而在LCD的顯示裝置17上顯示測定值，并且通過與控制電路6連接的通信單元38，與控制器40進行信息交換。從而控制器40可通過通信單元38而確認閥致動機構的診斷內(nèi)容，同時通過遙控器64和計算機65等適當?shù)剡M行設定或調(diào)整，還可通過用戶控制器40C確認診斷內(nèi)容，驅(qū)動馬達12，運行控制閥5的開閉狀態(tài)。
閥5的位置設定可以這樣進行設定，即由構成轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7的編碼器通過設在蝸桿軸29上的螺旋齒輪68，檢測出主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)，從而檢測出閥5的位置，從正確且容易地檢測出流量4的由閥5造成的開閉極限。編碼器采用增量型編碼器，通過檢測空心軸、即蝸桿軸29內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，可將閥5的位置作為狀態(tài)輸出35而任意地如符號41所示的那樣輸出、顯示。
電流傳感器32可檢測馬達電流，測定啟動次數(shù)，可任意設定觸發(fā)值作為啟動電流，計數(shù)馬達啟動時產(chǎn)生的啟動電流，并將計數(shù)值作為啟動次數(shù)。此時，啟動電流比通常的電流高。使用壽命預測是在超過預先設定的啟動次數(shù)時，在狀態(tài)輸出35中發(fā)出警報。將通常電流值作為數(shù)據(jù)保存管理，在這些數(shù)據(jù)的范圍以外成為隨時間變化的參考值，例如，設定為1A，隨時間變化而電流值增大，例如增大為1.7A時，通常的電流值超出預定的規(guī)定范圍，判斷為密封件的使用壽命到了，在控制電路6(CPU)中發(fā)出如符號41所示的輸出，作為報警輸出。
此外，利用通過扭力彈簧67而裝入蝸桿軸29中的扭矩傳感器28，可正確且容易地檢測扭矩輸出并進行設定。如圖6所示，扭矩傳感器28將蝸桿9的移動量轉(zhuǎn)換為電信號并檢測出來，可線性檢測出閥5、即負載在主軸1上的扭矩。即，扭矩檢測通過直線型(或旋轉(zhuǎn)型)電勢9(ポテンシヨ)而檢測出蝸桿9的移動量，并換算成扭矩值。在閥5開閉方向負載的扭矩的測定值超過預先設定的扭矩值時，發(fā)出狀態(tài)輸出35的警報。對扭矩數(shù)據(jù)進行存儲、管理(輸入存放)，若在這些數(shù)據(jù)范圍以外，隨時間變化等原因?qū)е屡ぞ卦龃蟮那闆r下，將其判斷為密封件的使用壽命到了，從而進行狀態(tài)輸出35的警報輸出。
進而，馬達12的溫度傳感器33經(jīng)常檢測馬達線圈的溫度，檢測出馬達異常而防止燒壞等。溫度傳感器33是由貼在馬達線圈上的熱敏電阻來測定馬達線圈溫度的部件。溫度傳感器33的測定值超過預先設定的規(guī)定的馬達線圈溫度時，則判斷為扭矩/馬達異常，進行狀態(tài)輸出35的警報輸出。
控制器40根據(jù)濕度傳感器36的測定值，可基于預定的數(shù)據(jù)，預測控制設在閥致動機構上的加熱器的配線故障、構成殼體3的蓋的安裝不良、蓋內(nèi)浸水狀況。濕度檢測是在殼體3、即致動機構機內(nèi)安裝濕度傳感器36，檢測出機內(nèi)的濕度。超過預定的規(guī)定濕度、例如70％以上時，則判斷為機內(nèi)浸水、密封墊失效，進行狀態(tài)輸出35的警報輸出。
顯示裝置17由作為數(shù)字顯示器的LCD、即液晶顯示器構成，可顯示有關閥致動機構的各種設定值和運行狀態(tài)。閥致動機構設有帶指針的開度計52，通過帶有扭矩開關50和極限開關51的開關單元66而顯示閥5的開度(圖5)。顯示裝置17中在顯示閥5的運行次數(shù)、閥5開、閉流路4的開閉扭矩、馬達12和設在控制基板30上的電子部件區(qū)域的溫度及濕度、內(nèi)螺紋11的磨損狀態(tài)的同時，還可顯示它們的上下限值的設定值61。而且，顯示裝置17對來自電流傳感器32、溫度傳感器33、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7及扭矩傳感器28的各測定值的數(shù)據(jù)31進行采樣，將這些數(shù)據(jù)31通過顯示轉(zhuǎn)換機構62在LCD上顯示。轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7的測定值通過脈沖/V的轉(zhuǎn)換器63，對數(shù)據(jù)31進行采樣。
內(nèi)螺紋磨損傳感器，例如如后所述，基于根據(jù)蝸桿9的軸向移動量而得出的扭矩曲線，確定外螺紋10與內(nèi)螺紋11之間的間隙量，同時，檢測對應于所確定的間隙量的閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)，進行閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)乘以內(nèi)螺紋兒的螺距的運算，即可檢測出內(nèi)螺紋11的磨損量。即，當內(nèi)螺紋11從閥關閉側(cè)向閥開放方向運行時，按照撞擊、內(nèi)螺紋11的空轉(zhuǎn)部、以后的實際負載的順序扭矩變化，通過檢測該變化的時間，可檢測出內(nèi)螺紋11的磨損量。此時，通過獲得編碼器的計數(shù)值，可檢測出更準確的動作點，可提高測定精度。當閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11規(guī)定以上的磨損時，輸出狀態(tài)輸出35的警報，督促更換內(nèi)螺紋11。因為如果內(nèi)螺紋11產(chǎn)生異常磨損，則會出現(xiàn)閥體、即主軸1落下，關閉流路4這樣的危險狀態(tài)。
控制器40根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7的測定值，基于預定的數(shù)據(jù)，可預測控制閥致動機構的部件滑動部及各密封件的使用壽命。而且，控制器40根據(jù)由熱敏電阻等構成的溫度傳感器33、34的測定值，基于預定的數(shù)據(jù)，可預測控制作為驅(qū)動裝置的馬達12、電子部件的惡化。具有該自我診斷功能的閥致動機構可按照控制器40的指令，通過設定器39設定電流傳感器32的電流測定值、扭矩傳感器28的扭矩設定值、內(nèi)螺紋磨損傳感器的內(nèi)螺紋11的磨損量設定值、溫度傳感器33、34的溫度設定值、及濕度傳感器36的濕度設定值。狀態(tài)顯示及存儲數(shù)據(jù)(輸入存放數(shù)據(jù))通過通信單元38輸出到控制器40中。
下面作為該閥致動機構的具體實施例，針對圖4所示的橫型柄或者圖5、圖6所示的縱型柄的閥致動機構進行說明。橫型或縱型柄的閥致動機構可通過手動柄44而使主軸1上下移動。該具有自我診斷功能的閥致動機構，具體地說，可將極限開關5 1換為由作為電子部件的編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7，而且可將扭矩開關50換為扭矩傳感器28。具有縱型手動柄44的閥致動機構的傳遞裝置24包含有傳遞來自馬達12或手動柄44的驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)的減速機、蝸輪裝置等，通過傳遞裝置24驅(qū)動閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)，從而使帶有與內(nèi)螺紋11螺合的外螺紋10的主軸1上下移動。
采用圖4的橫型手動柄44的情況下，當手動旋轉(zhuǎn)手動柄44時，設在手動柄44上的手柄輪轂46旋轉(zhuǎn)，手柄輪轂46的旋轉(zhuǎn)通過離合器27，由花鍵傳遞給軸套48，軸套48的旋轉(zhuǎn)使閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)，由此，帶有與內(nèi)螺紋11螺合的外螺紋10的主軸1上下移動，固定在主軸1上的閥5開、閉流路4。而采用圖5的縱型手動柄(圖中未示出)的情況下，當手動使手動柄旋轉(zhuǎn)時，設在手動柄上的手柄輪轂46旋轉(zhuǎn)，手柄輪轂46的旋轉(zhuǎn)使軸套20的內(nèi)螺紋11旋轉(zhuǎn)，由此，帶有與內(nèi)螺紋11螺合的外螺紋10的主軸1上下移動，固定在主軸1上的閥5開、閉流路4。
該閥致動機構按照控制器的指令，通過馬達12自動地控制閥5開閉，或者，可以在現(xiàn)場通過手動旋轉(zhuǎn)手動柄44，通過上述傳遞系統(tǒng)，可手動地開閉閥5。該閥致動機構中，馬達12通過齒輪傳遞系統(tǒng)而安裝在設有蝸桿9的蝸桿軸29的一端上，作為檢測蝸桿9的移動量的位置傳感器的線性電位計49(圖6)安裝在蝸桿軸29的另一端上。閥致動機構通過控制單元來處理流路4的狀況、閥5的開閉狀態(tài)等各種信息，用扭矩開關50檢測裝有閥5的主軸1的扭矩，用極限開關51檢測閥5的開閉狀態(tài)，并且，用開度計52顯示閥5的開度。
本申請人申請的2002-309679號申請的“螺紋磨損量檢測裝置”詳細公開了該閥致動機構的內(nèi)螺紋磨損傳感器，所以在這里不再贅述。不用說，內(nèi)螺紋磨損傳感器也可以適用此外其它類型的傳感器。下面參照圖5和圖6，簡單說明上述螺紋磨損量檢測裝置，即內(nèi)螺紋磨損傳感器。
內(nèi)螺紋磨損傳感器可適用例如下述傳感器。螺紋磨損量傳感器特別是基于根據(jù)蝸桿9的軸向移動量而得出的扭矩曲線，確定外螺紋10與內(nèi)螺紋11之間的間隙量，同時檢測出與所確定的間隙量相對應的閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)，進行用閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)乘以內(nèi)螺紋11的螺距的演算，檢測出內(nèi)螺紋11的磨損量。而且，可用安裝在閥桿套筒2外周上的旋轉(zhuǎn)編碼器等旋轉(zhuǎn)傳感器檢測出閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)?？墒闺娢挥嫷臋z測端子14與固定在閥桿套筒2上的滑動觸點13相對，由此簡單地將旋轉(zhuǎn)傳感器安裝在閥桿套筒2上。進而，由作為圖6所示的位置傳感器的線性電位計49檢測出根據(jù)蝸桿9的軸向移動量的電信號。如果用算式表示上述內(nèi)容，則如下所示。如果將螺紋磨損量設為ΔA，將內(nèi)螺紋11的螺距設為P，與由于內(nèi)螺紋11的磨損而造成的內(nèi)螺紋11與外螺紋10之間的間隙量所對應的固定有內(nèi)螺紋11的閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)用旋轉(zhuǎn)角α表示，則成為下式。即，ΔA＝P×(α/360)。
如圖6所示，作為位置傳感器的線性電位計49容納在固定于殼體3上的外罩53和固定于外罩53上的蓋54內(nèi)。線性電位計49由蓋54和固定在外罩53上的板55支撐著，其端部上裝有接頭56。由設在接頭56上的軸承57可旋轉(zhuǎn)地支撐著的轉(zhuǎn)子軸58與蝸桿9的蝸桿軸29的端面接觸。從而，蝸桿9的移動量通過可負載滑動地安裝著的轉(zhuǎn)子軸58和接頭56，傳遞給線性電位計49的檢測端子59。線性電位計49的檢測端子59的移動量作為電信號輸出，并作為蝸桿9的移動量信息輸入控制器中。
該閥致動機構具有顯示裝置17，該閥致動機構將來自各種傳感器7、28、32、33、34、36、37的測定值信息輸入到控制電路6中，在控制電路6中處理這些信息，并由顯示裝置17以規(guī)定字數(shù)進行數(shù)字顯示。而且，該閥致動機構中，在主體內(nèi)未裝入變換器和可逆器，而是將它們設在用戶控制器40C中，判斷各檢測的測定值，根據(jù)用戶控制器40C的控制器的指示可以進行閥5的控制。
下面說明有關該閥致動機構的自我診斷功能的機器的設定方法。該閥致動機構開啟電源開關。確認閥致動機構的顯示裝置17的正常顯示。在設定閥5的位置的位置設定模式中，將閥5的位置的上下限值作為設定值61而設定。將閥5的相對于流路4的上限值，即打開最大限值(開限值)作為設定值61而設定，同時將閥5的相對于流路4的下限值，即關閉最大限值(閉限值)作為設定值61而設定。用由編碼器和電位計構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7檢測出這些開限值和閉限值的設定值61。轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7累計、即累加主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)，檢測出閥致動機構的轉(zhuǎn)數(shù)，作為預測滑動部及各部密封件的使用壽命的狀態(tài)數(shù)據(jù)。并且將設在主軸1上的閥5所承擔的扭矩的上限值和下限值作為規(guī)定的值的設定值61而進行設定。將裝有閥5的主軸1的傳遞裝置24承擔的閥開放時的扭矩值與閥關閉時的扭矩值的上限值和下限值作為規(guī)定的值的設定值61而進行設定。并且將馬達12的溫度與控制基板30區(qū)域的溫度的上限值和下限值作為規(guī)定的值的設定值61而進行設定。為了防止由于周圍溫度燒毀馬達12或由于電子部件的溫度導致誤操作等負面影響，將上限值和下限值在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)作為設定值61而設定。該閥致動機構中，位置設定、扭矩設定及溫度設定時，例如，將上限設定值減去100脈沖作為下限設定值的上限而進行控制，使得下限設定值不超過上限設定值。該閥致動機構中，如果確認顯示裝置17正常顯示，且成為規(guī)定的設定值61時，確定這些設定，使顯示裝置17回到正常顯示。
該閥致動機構中，顯示裝置17可顯示異常顯示。例如，當發(fā)生扭矩異常時，在繼續(xù)顯示閥5造成的流路4的開度且停止閥5的開閉動作的狀態(tài)下，點亮異常LED，異常輸出繼電器開啟，由此可發(fā)出扭矩異常的警報，異常消除時，異常LED熄滅，異常輸出繼電器關閉。當馬達12或電子部件發(fā)生溫度異常時，與扭矩異常的情況一樣，在繼續(xù)顯示閥5造成的流路4的開度且停止閥5的開閉動作的狀態(tài)下，點亮異常LED，異常輸出繼電器開啟，由此可發(fā)出溫度異常的警報，異常消除時，異常LED熄滅，異常輸出繼電器關閉。該閥致動機構除上述以外的其它的開相異常、電源電壓不足、螺紋磨損顯示異常、電池異常和編碼器異常、通訊異常也是同樣的。
下面參照圖7、圖8及圖9，說明本發(fā)明第二實施例的智能型閥致動機構。
第二實施例相對于第一實施例的具有自我診斷功能的機型，特征在于構成為智能型。此處，所謂智能型閥致動機構是進一步發(fā)展第一實施例的閥致動機構，作為驅(qū)動裝置采用帶有作為可逆電磁接觸器的可逆器43的馬達12，應答來自各種傳感器的信息，進行設定值的輸入變更，同時驅(qū)動馬達12，適當控制閥5造成的流路4的開閉狀態(tài)。即，第二實施例為裝載有具備由絕對編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A及可逆器43的馬達12的、由控制電路6可自我控制的智能型閥致動機構，其特征是在達成自我診斷功能的同時，還可將檢測出各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的測定值與用預定的設定器39設定的設定值相比較、判斷，并驅(qū)動馬達12，執(zhí)行程序動作。
第二實施例中與第一實施例具有相同功能的部件等用相同符號表示，在此不再贅述。
第二實施例中，主軸1、閥桿套筒2、內(nèi)螺紋11及傳遞裝置24與第一實施例相同，但作為閥桿套筒2的驅(qū)動裝置的馬達12帶有可逆器43。
而且，第二實施例中，用于檢測作為閥致動機構的狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)31A而設置的各種傳感器，針對扭矩傳感器28、溫度傳感器33、34、濕度傳感器36、閥開度傳感器、振動傳感器37及內(nèi)螺紋磨損傳感器、電流傳感器32，與第一實施例相同地使用，但轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A帶有累加轉(zhuǎn)數(shù)的絕對編碼器。
如圖7所示，該閥致動機構在控制基板30A上帶有控制電路6A和顯示裝置17A，將上述各種傳感器檢測出的各檢測值、即測定值輸入控制電路6A，在控制電路6A中進行處理，并用顯示裝置17A顯示。第二實施例由于帶有由絕對編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A，因此不必設置原來那樣的由極限開關和扭矩開關構成的機械式開關單元，無論有無控制電源，都可以檢測出閥5的位置，而且不用打開蓋和殼體71，從外部即可容易地設定位置極限和扭矩極限的調(diào)整。進而，閥5的位置設定可以這樣設定，即用構成轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A的絕對編碼器來檢測主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)，檢測出閥5的位置，可準確且容易地檢測出流路4的由閥5造成的開閉極限，并輸入設定器39中。而且，得到閥致動機構的客戶操作者即使改變了表示閥5位置的總轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，也可容易地進行調(diào)整，可降低成本。由于馬達12中設有作為操作開關的為磁開關的可逆器43，因此覆蓋開關部72的殼體71上可以沒有通孔，從而可防止水侵入開關部72。
控制電路6A用比較器60比較上述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各前述測定值和預定的各設定值61的極限值并進行計算，對測定值從設定值61偏離的信息作出應答，發(fā)出更換修理部件、報警等處理指令，同時根據(jù)程序動作，通過作為驅(qū)動裝置的可逆器43，驅(qū)動馬達12，從而可適當控制閥5造成的流路4的開閉狀態(tài)。而且，控制電路6A還可以進行這樣的自我控制，即，在比較器60比較上述狀態(tài)數(shù)據(jù)的各測定值和預定的各設定值61的極限值并進行計算，對測定值處于設定值61的范圍內(nèi)的信息作出應答，發(fā)出維持原樣的運行狀態(tài)的動作維持處理指令。
由計算機(計算機監(jiān)視器)65和/或無線電遙控器(遙控器、無線監(jiān)控器)64構成的控制器40A與分別設在多個閥致動機構上的控制基板30A連接，可分別控制各閥致動機構的運行狀態(tài)。即，一個控制器40A可分別獨立地控制多個閥致動機構。而顯示裝置17A可顯示閥致動機構的狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種設定值的設定狀態(tài)、及閥致動機構的部件的故障數(shù)據(jù)?？刂破?0A可發(fā)出繼續(xù)進行對各種傳感器的測定值作出應答、驅(qū)動作為驅(qū)動裝置的馬達12、改變閥5造成的流路4的開閉狀態(tài)的下一個動作的動作維持處理指令，并進行控制。而且，控制器40A通過與控制電路6A連接的通信單元38，對測定值作出應答而控制設定值61，同時還可與測定值相對應而控制后續(xù)動作。由控制器40A或設在現(xiàn)場的開關通過終端單元45(圖9)，將電能從電源供給馬達12、各傳感器及控制電路6A，并驅(qū)動它們。
第二實施例中，例如控制電路6A對來自由絕對編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A、扭矩傳感器28、檢測馬達12的溫度的溫度傳感器33、檢測控制基板30A的溫度的溫度傳感器34、檢測作為構成閥致動機構的殼體71內(nèi)部的控制基板30A的電子部件區(qū)域的濕度的濕度傳感器36、檢測閥5的相對于流路4的開度的閥開度傳感器、檢測閥致動機構的驅(qū)動系統(tǒng)的振動的振動傳感器37、檢測與主軸1的外螺紋10嚙合的閥桿套筒2的內(nèi)螺紋11的磨損的內(nèi)螺紋磨損傳感器、及驅(qū)動馬達12的電流傳感器32的每隔一定期間的數(shù)據(jù)31A輸入后的各測定值作出應答，通過顯示轉(zhuǎn)換機構62在LCD的顯示裝置17上顯示各測定值，并且通過與控制電路6A連接的通信單元38，與控制器40A進行信息交換。而且，控制電路6A可對控制器40A發(fā)出的指令值作出應答，驅(qū)動控制閥致動機構。從而，控制器40A可通過通信單元38，確認閥致動機構的診斷內(nèi)容，同時通過遙控器64和計算機65等，適當?shù)卦O定向控制電路6A的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，或驅(qū)動馬達12進行運轉(zhuǎn)。
而且，控制器40A與控制器40一樣，可根據(jù)濕度傳感器36的測定值，基于預定的數(shù)據(jù)31A，預測控制設在閥致動機構上的加熱器的配線故障、構成殼體3、71的蓋安裝不良、蓋內(nèi)浸水狀況。
而且，顯示裝置17A是由作為數(shù)字顯示器的LCD、即液晶顯示器構成的，可確認有關閥致動機構的各種設定值和運行狀態(tài)。第二實施例由于有電子開度計，因此不需要原來那樣的根據(jù)齒輪傳動的帶有指針的開度計。顯示裝置17A中在特別是顯示閥5的運轉(zhuǎn)次數(shù)、閥5的開閉流路4的開閉扭矩、設在馬達12和控制基板30A上的電子部件區(qū)域的溫度及濕度、內(nèi)螺紋11的磨損狀態(tài)的同時，還可顯示它們的上下極限值的設定值61。而且，顯示裝置17A對來自電流傳感器32、溫度傳感器33、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A及扭矩傳感器28的各測定值的數(shù)據(jù)31A進行采樣，這些數(shù)據(jù)31A通過顯示轉(zhuǎn)換機構62在LCD上顯示。轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A的測定值通過脈沖/V的轉(zhuǎn)換器63，對數(shù)據(jù)31A進行采樣。
而且，控制器40A可根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A的測定值，基于預先確定的數(shù)據(jù)31A，預測控制閥致動機構的部件的滑動部及各密封件的使用壽命。而且，控制器40A可根據(jù)向控制電路6A發(fā)出指示，控制電路6A自身根據(jù)由熱電對等構成的溫度傳感器33、34的測定值，基于預先確定的數(shù)據(jù)31A，預測作為驅(qū)動裝置的馬達12、電子部件的惡化并進行自我控制。
第二實施例中，由電流傳感器32、扭矩傳感器28、內(nèi)螺紋磨損傳感器得到的內(nèi)螺紋11的磨損量、由溫度傳感器33、34得到的溫度設定值、及由濕度傳感器36得到的濕度設定值、在馬達12或手動柄44的作用下，通過傳遞裝置24，用閥5開、閉流路4的動力傳遞系統(tǒng)與第一實施例相同。
第二實施例中，根據(jù)控制器40A的指示或控制電路6A的自我控制，通過驅(qū)動具有可逆器43的馬達12，可自動地開閉控制閥5，而且，在現(xiàn)場用手動柄44手動旋轉(zhuǎn)，可手動開、閉閥5。
而且，第二實施例中，內(nèi)螺紋磨損傳感器與第一實施例相同，但是，用通過螺旋齒輪68而安裝在閥桿套筒2外周上的絕對編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A來檢測閥桿套筒2的轉(zhuǎn)數(shù)。固定在閥桿套筒2上的滑動觸點13與電位計的檢測端子14相對，由此可將轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A簡單地安裝在閥桿套筒2上。
第二實施例中具有顯示裝置17A，將來自各種傳感器7A、28、32、33、34、36、37的測定值信息輸入控制電路6A中，在控制電路6A中處理這些信息，并由顯示裝置17A以規(guī)定字數(shù)進行數(shù)字顯示，雖然圖中未示出，但是，還包括使具有轉(zhuǎn)換器的電源裝置的電源開關、閥致動機構突然停止的非正常停止開關、用于與中央控制裝置交換信息的遠方通訊開關等，還包括設在通過三相交流電動作的馬達12上的可逆器43。第二實施例根據(jù)自我診斷功能得到的信息，由設在主體內(nèi)的轉(zhuǎn)換器和可逆器43控制致動機構的動作，在殼體71內(nèi)還具有用于數(shù)據(jù)備份的電池69、用于顯示的電池70等。
由于第二實施例中有關自我診斷功能的設備的設定方法大致與第一實施例的相同，因此不再贅述。
第二實施例中，用由絕對編碼器構成的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A檢測出閥5相對于流路4的開限值和閉限值的設定值61。轉(zhuǎn)數(shù)傳感器7A累計、累加主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)，檢測主軸1的轉(zhuǎn)數(shù)，成為預測滑動部和各部密封件的使用壽命的狀態(tài)數(shù)據(jù)。第二實施例中，設定使主軸1的旋轉(zhuǎn)方向、即閥5開放流路4的方向旋轉(zhuǎn)，或者向關閉流路4的方向旋轉(zhuǎn)，接著，設定LS動作模式。進而，在第二實施例中設定遠程通信，進行上述操作，各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的設定處理結(jié)束后，顯示裝置17回到正常顯示。
權利要求
1.一種具有自我診斷功能的閥致動機構，包括主軸、閥桿套筒、傳遞裝置，其中前述主軸安裝有用于開、閉流路的閥，且該主軸為了通過前述閥進行開、閉前述流路的動作而可上下移動地支撐在殼體上；前述閥桿套筒具有與設在該主軸上的外螺紋螺合的內(nèi)螺紋，且可旋轉(zhuǎn)地支撐在前述殼體上；前述傳遞裝置具有蝸輪和蝸桿，前述蝸輪為了驅(qū)動該閥桿套筒旋轉(zhuǎn)并使前述主軸上下移動而固定在前述閥桿套筒上，前述蝸桿與該蝸輪嚙合而傳遞來自驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)，其特征在于，該閥致動機構還具有設定器，設定狀態(tài)數(shù)據(jù)的被預先確定的規(guī)定的設定值；各種傳感器，分別檢測出前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的測定值；第一控制電路，比較前述測定值和前述設定值并進行判斷，對前述測定值從前述設定值偏離的信息作出應答，發(fā)出更換、修理部件、報警等處理指令；第一顯示裝置，顯示前述傳感器的前述測定值，同時顯示從前述第一控制電路發(fā)出的前述處理指令；第一控制基板，具有與前述設定器、前述第一顯示裝置及前述第一控制電路連接的通信單元；第一控制器，通過前述通信單元而顯示前述測定值，同時對應前述信息而通過前述第一控制電路，使前述驅(qū)動裝置動作。
2.如權利要求1所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，檢測前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的前述傳感器包括第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，具有編碼器，該編碼器為了檢測閥的位置而檢測前述閥的前述流路的開度，檢測前述主軸的轉(zhuǎn)數(shù)，同時累加前述轉(zhuǎn)數(shù)；扭矩傳感器，檢測前述主軸上負載的扭矩；溫度傳感器，檢測作為前述驅(qū)動裝置的馬達和前述第一控制基板的區(qū)域的溫度；濕度傳感器，檢測前述閥致動機構的內(nèi)部的濕度；振動傳感器，檢測前述閥致動機構的振動；內(nèi)螺紋磨損傳感器，利用前述第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和前述扭矩傳感器，檢測前述閥桿套筒的前述內(nèi)螺紋的磨損；電流傳感器，檢測驅(qū)動前述馬達的啟動電流而檢測運轉(zhuǎn)次數(shù)。
3.如權利要求2所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述第一控制電路比較前述第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、前述扭矩傳感器、前述溫度傳感器、前述濕度傳感器、前述振動傳感器、前述內(nèi)螺紋磨損傳感器及前述電流傳感器的前述測定值與前述設定值并進行判斷，相對于異常信息而輸出異常信號，同時通過前述通信單元而與前述第一控制器交換信息，根據(jù)來自前述第一控制器的指令，通過前述第一控制電路使前述驅(qū)動裝置動作。
4.如權利要求2所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述內(nèi)螺紋磨損傳感器，基于在前述第一控制電路中根據(jù)前述扭矩傳感器測定的前述蝸桿的軸向移動量而得到的扭矩曲線，確定前述外螺紋與前述內(nèi)螺紋之間的間隙量，同時，檢測出由前述第一轉(zhuǎn)數(shù)傳感器測定的對應于前述間隙量的前述閥桿套筒的轉(zhuǎn)數(shù)，將前述閥桿套筒的前述轉(zhuǎn)數(shù)乘以前述內(nèi)螺紋的螺距而進行運算，從而檢測出前述內(nèi)螺紋的磨損量。
5.如權利要求1所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述第一顯示裝置是顯示測定前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的前述測定值、前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的被預先確定的前述設定值、及部件的故障數(shù)據(jù)和異常的各種信息的液晶顯示器。
6.如權利要求2所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述第一控制器是用戶控制裝置、計算機及無線遙控器。
7.如權利要求6所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述第一控制器根據(jù)前述溫度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制作為前述驅(qū)動裝置的馬達、電子元件等部件的惡化的各種信息。
8.如權利要求6所述的具有自我診斷功能的閥致動機構，其特征在于，前述第一控制器根據(jù)前述濕度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制加熱器的配線故障、蓋安裝故障、蓋內(nèi)浸水的各種信息。
9.一種智能型閥致動機構，包括主軸、閥桿套筒、傳遞裝置，其中前述主軸安裝有用于開、閉流路的閥，且可上下移動地支撐在殼體上；前述閥桿套筒具有與設在該主軸上的外螺紋螺合的內(nèi)螺紋，且可旋轉(zhuǎn)地支撐在前述殼體上；前述傳遞裝置具有蝸輪和蝸桿，前述蝸輪為了驅(qū)動該閥桿套筒旋轉(zhuǎn)并使前述主軸上下移動而固定在前述閥桿套筒上，前述蝸桿與前述蝸輪嚙合而傳遞來自驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)，其特征在于，該閥致動機構還設有可逆器，設置在構成前述驅(qū)動裝置的馬達上；設定器，預先設定狀態(tài)數(shù)據(jù)的適當?shù)脑O定值；各種傳感器，分別檢測出前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的測定值；第二控制電路，對前述傳感器的前述測定值作出應答而比較前述測定值與前述設定值并進行運算，對前述測定值從前述設定值偏離的信息作出應答，使前述驅(qū)動裝置動作，執(zhí)行程序動作，適當?shù)刈晕铱刂聘鶕?jù)前述閥的前述流路的開閉狀態(tài)；第二顯示裝置，顯示前述測定值，同時對前述第二控制電路發(fā)出的前述信息作出應答，顯示更換、修理部件、報警等處理；第二控制基板，具有與前述設定器、前述第二顯示裝置及前述第二控制電路連接的通信單元；第二控制器，通過前述通信單元，輸入改變前述測定值、前述信息的顯示及前述設定值，同時操縱前述驅(qū)動裝置，適當?shù)乜刂聘鶕?jù)前述閥的前述流路的開閉狀態(tài)。
10.如權利要求9所述的智能型閥致動機構，其特征在于，檢測前述狀態(tài)數(shù)據(jù)的前述傳感器包括第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，具有絕對編碼器，該絕對編碼器為了檢測閥的位置從而檢測前述閥的前述流路的開度，而檢測前述主軸的轉(zhuǎn)數(shù)，同時累加前述轉(zhuǎn)數(shù)；扭矩傳感器，檢測前述主軸上負載的扭矩；溫度傳感器；檢測作為前述驅(qū)動裝置的馬達和前述第二控制基板的區(qū)域的溫度；濕度傳感器，檢測前述閥致動機構的內(nèi)部的濕度；振動傳感器，檢測前述閥致動機構的振動；內(nèi)螺紋磨損傳感器，利用前述第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和前述扭矩傳感器，檢測前述閥桿套筒的內(nèi)螺紋的磨損量；電流傳感器，檢測驅(qū)動前述馬達的啟動電流而檢測運轉(zhuǎn)次數(shù)。
11.如權利要求10所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述內(nèi)螺紋磨損傳感器，在前述第二控制電路中基于根據(jù)前述扭矩傳感器測定的前述蝸桿的軸向移動量而得出的扭矩曲線，確定前述外螺紋與前述內(nèi)螺紋之間的間隙量，前述第二轉(zhuǎn)數(shù)傳感器檢測對應于前述間隙量的前述閥桿套筒的轉(zhuǎn)數(shù)，并將前述閥桿套筒的前述轉(zhuǎn)數(shù)乘以前述內(nèi)螺紋的螺距而進行運算，檢測出前述內(nèi)螺紋的磨損量。
12.如權利要求9所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二控制器分別控制分別設在多個前述閥致動機構上的前述第二控制基板的前述第二控制電路。
13.如權利要求9所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二控制器是計算機及無線遙控器。
14.如權利要求9所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二顯示裝置是顯示前述狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種前述設定值的設定狀態(tài)、及部件的故障數(shù)據(jù)和異常的各種信息的液晶顯示器。
15.如權利要求10所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二控制器根據(jù)前述轉(zhuǎn)數(shù)傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制部件的滑動部、及各密封件的使用壽命的各種信息。
16.如權利要求10所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二控制器根據(jù)前述溫度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制作為前述驅(qū)動裝置的馬達、電子元件等部件的惡化的各種信息。
17.如權利要求10所述的智能型閥致動機構，其特征在于，前述第二控制器根據(jù)前述濕度傳感器的前述測定值，基于被預先確定的前述狀態(tài)數(shù)據(jù)，預測控制加熱器的配線故障、蓋安裝故障、蓋內(nèi)浸水狀況的各種信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可自我診斷型的閥致動機構，該閥致動機構基于各種傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，用閥控制流路的開閉狀態(tài)，自我診斷裝置自身的惡化狀態(tài)等，而預測內(nèi)螺紋、密封件等部件的更換時機和工作狀態(tài)，進行保養(yǎng)維護；本發(fā)明還提供一種智能型閥致動機構，該閥致動機構基于來自各種傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，用閥自我控制流路的開閉狀態(tài)，自我診斷裝置自身的惡化狀態(tài)等，預測內(nèi)螺紋、密封件等部件的更換時機和工作狀態(tài)，具有進行運行動作和保養(yǎng)維護的功能。
文檔編號G01D5/00GK1525094SQ200310123769
公開日2004年9月1日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權日2003年2月24日
發(fā)明者森正和, 谷直樹 申請人:西部電機株式會社