JP2005106096A - Electric-pneumatic positioner and its driving method - Google Patents

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哲也 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric-pneumatic positioner capable of easily changing a complete closing condition of a control valve without generating excessive hysteresis at the time of complete closing of the control valve and in a control valve opening action after that; and its driving method. <P>SOLUTION: A current input circuit for controlling a current value supplied to a torque motor portion is provided. The current input circuit changes a current supplied to the torque motor portion in a direction closing the control valve rather than a current with which the control vale becomes in an equilibrium position at a fully-closed position, when the detected current indicates a fully-closed state of the control valve. When the control valve is changed from the complete closing in the fully-closed state to opening adjustment in a normal in the equilibrium state, a current required for making the control valve in the in the equilibrium state at the fully-closed portion is supplied to the torque motor portion. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バルブの位置調整を行うための電空ポジショナーおよびその駆動方法に関し、特に空気圧作動の調節弁を機械的にフィードバック制御する電空ポジショナーおよびその駆動方法に関するものである。   The present invention relates to an electropneumatic positioner for adjusting the position of a valve and a driving method thereof, and particularly to an electropneumatic positioner for mechanically feedback controlling a pneumatically operated control valve and a driving method thereof.

ポジショナー装置は、バルブ駆動制御やプロセスオートメーションなどの一般産業用機器の駆動制御に用いられる位置制御装置であり、調節弁に取り付けられて調節弁の開度を調整することで配管中を流れる流体量を調節する用途にも用いられる。ポジショナーを用いた流体の流量調節では、流体の圧力や流量に影響されずに精密かつ定常的に調節弁の開度を制御することが重要である。   The positioner device is a position control device used for drive control of general industrial equipment such as valve drive control and process automation. The amount of fluid that flows through the pipe by adjusting the opening of the control valve attached to the control valve Also used for adjusting In the flow rate adjustment of a fluid using a positioner, it is important to control the opening degree of the control valve accurately and constantly without being affected by the pressure or flow rate of the fluid.

このようなポジショナー装置として、トルクモーターに電流を流して発生する磁力によってアーマチュア（可動片）にトルクを発生させ、アーマチュアの動作に応じて駆動部に供給される空気圧を調整し、駆動部に供給される空気圧によって調節弁の移動を行って調節弁の開度を制御する電空ポジショナーが従来から提案されている。電空ポジショナーでは、アーマチュアの動作と調節弁の動作を拮抗させて、調節弁の開度をフィードバック制御によって調節することで、配管中の流体による影響に対抗して調節弁の開度が保持される。   As such a positioner device, torque is generated in the armature (movable piece) by the magnetic force generated by passing a current through the torque motor, the air pressure supplied to the drive unit is adjusted according to the armature operation, and supplied to the drive unit Conventionally, an electropneumatic positioner for controlling the opening degree of the control valve by moving the control valve with the air pressure has been proposed. In the electropneumatic positioner, the operation of the armature and the operation of the control valve are antagonized, and the opening of the control valve is adjusted by feedback control, so that the opening of the control valve is maintained against the influence of the fluid in the piping. The

調節弁の作動は、トルクモーターに入力される電流が増加したときに空気圧が上昇して調節弁を全閉するものと、電流が減少したときに空気圧が下降して調節弁が全閉するものがある。通常は、駆動部への空気圧供給が停止した場合などの異常が発生したときに、プラント操業の安全確保するために、空気圧供給が停止した場合に調節弁が全開または全閉のどちらとなるかを選んで採用する。トルクモーターへ入力される電流が減少、すなわち駆動部へ供給される空気圧が低下したときに全閉される調節弁は、閉止することをもって安全とする用途に使われるので、異常発生時に限らず通常の操業においても、特に全閉時の締め切りの完全さを要求される。   The control valve is activated when the current input to the torque motor increases and the air pressure increases to fully close the control valve, and when the current decreases, the air pressure decreases and the control valve is fully closed. There is. Normally, in order to ensure the safety of plant operation when an abnormality occurs, such as when the air pressure supply to the drive unit stops, whether the control valve is fully opened or fully closed when the air pressure supply stops Select and adopt. A control valve that is fully closed when the current input to the torque motor decreases, that is, when the air pressure supplied to the drive unit drops, is used for safety purposes when closed. Also in the operation of this, the completeness of the deadline when fully closed is required.

図５は駆動部に供給される空気圧とトルクモーターに入力される電流の関係を示したグラフの一例である。調節弁が全閉状態の時にトルクモーターに入力される電流値は４ｍAで入力信号０％であり、調節弁が全開状態の時の電流値は２０ｍAで入力信号１００％とする。トルクモーターに入力される電流値が、４ｍAすなわち入力信号０％近傍まで低下すると、駆動部に送られる空気圧は減少して、調節弁は閉止位置まで下降する。しかし、調節弁の開度は常に電空ポジショナーのフィードバック機構によってバランスを保ちながら作動するので、調節弁の弁体は弁座に接触しても、面圧をもって弁座に押しつけられることはない。このため、調節弁が全閉位置に保持されていたとしても、弁体と弁座との間を流れる流体を完全に締め切ることは困難である。   FIG. 5 is an example of a graph showing the relationship between the air pressure supplied to the drive unit and the current input to the torque motor. When the control valve is fully closed, the current value input to the torque motor is 4 mA and the input signal is 0%. When the control valve is fully open, the current value is 20 mA and the input signal is 100%. When the current value input to the torque motor is reduced to 4 mA, that is, to the vicinity of 0% of the input signal, the air pressure sent to the drive unit is reduced and the control valve is lowered to the closed position. However, since the opening degree of the control valve always operates while maintaining a balance by the feedback mechanism of the electropneumatic positioner, even if the valve body of the control valve contacts the valve seat, it is not pressed against the valve seat with surface pressure. For this reason, even if the control valve is held at the fully closed position, it is difficult to completely shut off the fluid flowing between the valve body and the valve seat.

また駆動部の作動空気圧範囲は、大気圧と同程度の圧力を使用すると排気の速度が遅くなり駆動速度が悪化するので、通常は図５に示したように、入力信号が０％すなわち調節弁の弁体が弁座に接触する位置では、駆動部には最大使用圧力の２０〜４０％程度の圧力が供給されている。したがって、調節弁を完全に閉止して流体を完全に締め切るためには、駆動部内に残存している空気圧を完全に放出して、弁体が十分な力を持って弁座に押しつけられて、流体を締め切る必要がある。   The operating air pressure range of the drive unit is such that if the pressure is about the same as the atmospheric pressure, the exhaust speed is slowed and the drive speed is deteriorated. Therefore, as shown in FIG. At a position where the valve body contacts the valve seat, a pressure of about 20 to 40% of the maximum operating pressure is supplied to the drive unit. Therefore, in order to completely close the control valve and completely close the fluid, the air pressure remaining in the drive part is completely discharged, and the valve body is pressed against the valve seat with sufficient force, The fluid needs to be closed.

そこで従来の電空ポジショナーでは、駆動部に供給される空気圧を大気圧程度まで下げて調節弁を完全に閉止させるために、駆動部とトルクモーターとの間のフィードバック機構を改良して、入力信号が０％あるいはその近傍まで下降した際に駆動部の空気圧が低下するようにしている。このフィードバック機構の改良は、例えばカムの形状を一部変形させて、調節弁の締め切り位置近傍でのフィードバック情報を変化させるものがある。このようなフィードバック機構では、調節弁が全閉位置近傍になったとしても、弁体が弁座に到達していないかのように意図的にフィードバック機構の力の釣り合いを不均衡にして、調節弁の位置が変化しない状態でも、駆動部に供給される空気圧の圧力が低下するようにしている。駆動部に供給される圧力が大気圧程度まで低下されることで、調節弁の弁体が弁座に圧力を持って密着させて調節弁の完全な締め切りを達成してきた。（例えば特許文献１および特許文献２参照）   Therefore, in the conventional electro-pneumatic positioner, the feedback mechanism between the drive unit and the torque motor is improved to reduce the air pressure supplied to the drive unit to about atmospheric pressure and completely close the control valve. When the air pressure drops to 0% or close to it, the air pressure of the drive unit is reduced. As an improvement of this feedback mechanism, for example, there is one that changes the feedback information in the vicinity of the closing position of the control valve by partially deforming the shape of the cam. In such a feedback mechanism, even if the control valve is in the vicinity of the fully closed position, the feedback mechanism is intentionally unbalanced so that the valve body does not reach the valve seat. Even in a state where the position of the valve does not change, the pressure of the air pressure supplied to the drive unit is reduced. Since the pressure supplied to the drive unit is reduced to about atmospheric pressure, the valve body of the control valve is brought into close contact with the valve seat with pressure, and the control valve has been completely closed. (For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2)

特開平５―１２６１０１号公報JP-A-5-126101 特開平７―１５８６０１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-158601

しかし、トルクモーターと駆動部の間でのフィードバック機構をカムの変形などで機械的に調整する方法では、フィードバック機構内の弁軸位置情報の伝達特性を変化させている。このため、調節弁を締め切っているときには、フィードバック機構はバランス状態ではなく偏差を生じた状態を保ち続けている。したがって、閉じている調節弁を再び開いて作動させるように入力信号を上昇させたとしても、所定の入力信号より大幅に大きな信号を入力して、駆動部に供給される空気圧が上昇し、締め切った調節弁が開きはじめてカムの形状変更した部分を経過して、通常の位置に戻るまでは正常な作動に復帰しない。   However, in the method of mechanically adjusting the feedback mechanism between the torque motor and the drive unit by cam deformation or the like, the transmission characteristic of the valve shaft position information in the feedback mechanism is changed. For this reason, when the control valve is closed, the feedback mechanism keeps a state in which a deviation has occurred rather than a balanced state. Therefore, even if the input signal is increased so that the closed control valve is opened and operated again, a signal that is significantly larger than the predetermined input signal is input, and the air pressure supplied to the drive unit increases and closes. The normal operation is not restored until the control valve starts to open and passes through the part where the shape of the cam has changed and returns to the normal position.

これは図６に示すように、調節弁の完全な締め切りとその後の調節弁の開放動作に際して、入力信号と調節弁開度の伝達特性にいわゆるヒステリシスを生じることとなる。このヒステリシスの幅が過大となる場合には、調節弁の位置調整が精密に行えなくなるため、電空ポジショナーと調節弁を用いたプラントで操業上の不具合が生じることがあった。また、機械構造的にフィードバック機構の調整を行っているために、駆動部に供給される空気圧の低下を行って調節弁の完全締め切りを達成するための条件を微細に調整して変更することができず不便であった。   As shown in FIG. 6, when the control valve is completely closed and the control valve is subsequently opened, so-called hysteresis occurs in the transmission characteristics of the input signal and the control valve opening. When the hysteresis width is excessive, the position of the control valve cannot be precisely adjusted, which may cause operational problems in the plant using the electropneumatic positioner and the control valve. In addition, since the feedback mechanism is adjusted mechanically, the conditions for achieving the complete closing of the control valve by reducing the air pressure supplied to the drive unit can be finely adjusted and changed. It was inconvenient.

したがって本願発明は、調節弁の完全締め切りとその後の調節弁開放動作において過大なヒステリシスを生じさせず、調節弁の完全締め切り条件を容易に変更することが可能な電空ポジショナーおよびその駆動方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an electropneumatic positioner and a driving method thereof that can easily change the complete closing condition of the control valve without causing excessive hysteresis in the complete closing of the control valve and the subsequent opening operation of the control valve. The purpose is to do.

上記課題を解決するために本願発明の電空ポジショナーは、トルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーであって、前記トルクモーター部に対して供給される電流値を制御する電流入力回路を備え、前記電流入力回路は、検出した電流が前記調節弁の全閉状態を示す場合には、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an electropneumatic positioner according to the present invention is an electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated in a torque motor unit and a position of a control valve to adjust the opening of the control valve. A current input circuit for controlling a current value supplied to the motor unit, and the current input circuit is configured such that when the detected current indicates the fully closed state of the control valve, the control valve is in the fully closed position; The current supplied to the torque motor unit is changed in a direction in which the control valve is closed with respect to a current that is in an equilibrium state.

調節弁の全閉状態を示す電流値が入力された場合に、調整弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向にトルクモーターに供給される電流を変化させることにより、調節弁は圧力が加えられた状態での全閉状態となる。これにより、調節弁を完全に締め切ることができ、調節弁による流体の遮断を行うことが可能となる。また、電流入力回路によってトルクモーター部に供給される電流を制御することにより、調節弁の完全締め切りを実現するため、機械的なフィードバック機構に完全締め切りを実行するための要素を形成する必要が無く、簡便な構成によって調節弁の完全締め切りを実現することができる。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。   When a current value indicating the fully-closed state of the control valve is input, the control valve is changed by changing the current supplied to the torque motor in the direction in which the control valve is further closed than in the state where the control valve is fully closed. Fully closed when pressure is applied. As a result, the control valve can be completely closed and the fluid can be shut off by the control valve. In addition, by controlling the current supplied to the torque motor unit by the current input circuit, the control valve can be completely closed, so there is no need to form an element for executing the complete cutoff in the mechanical feedback mechanism. The control valve can be completely closed with a simple configuration. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.

また電流入力回路は、調節弁を全閉状態での完全締め切りから通常の平衡状態での開度調整に変化させる際に、調節弁を全閉位置で平衡状態とするのに必要な電流をトルクモーター部に供給する。調節弁の完全締め切りは、トルクモーター部に流れる電流を調節弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向に変化させることによって行われるため、調節弁を開放していく動作に入る際には、調節弁を全閉状態で圧力が加わっていない状態にまでトルクモーター部に流れる電流を戻す必要がある。トルクモーター部に流れる電流を変化させるだけで、調節弁の完全締め切りと平衡状態での全閉状態を切り替えることができるため、機械的なフィードバック機構で完全締め切りを行うよりもヒステリシス幅を小さくして精度良く調節弁の開度調整を行うことが可能となる。   In addition, the current input circuit torques the current required to bring the control valve into the equilibrium state in the fully closed position when the control valve is changed from the complete deadline in the fully closed state to the opening adjustment in the normal equilibrium state. Supply to the motor section. The complete closing of the control valve is performed by changing the current flowing through the torque motor in the direction that the control valve closes more than when the control valve is fully closed. Therefore, it is necessary to return the current flowing through the torque motor unit to a state where the pressure is not applied when the control valve is fully closed. By simply changing the current flowing through the torque motor, the control valve can be switched between the fully closed state and the fully closed state in an equilibrium state. Therefore, the hysteresis width is made smaller than when the mechanical feedback mechanism is used. It is possible to adjust the opening of the control valve with high accuracy.

また電流入力回路は、調節弁の全閉状態を示す閾値電流まで電流値が降下した場合には、トルクモーターへの電流供給を止める。外部から電空ポジショナーに入力される電流が調節弁の全閉状態を示す閾値になった場合に、電流入力回路が回路を短絡してトルクモーター部への電流供給を止めることにより、調節弁の全閉での平衡状態を示す電流値が外部から供給され続けたとしても、トルクモーター部に流れる電流は完全締め切り状態を実現するためのものとなる。したがって、外部から入力される信号や電空ポジショナーの機械的なフィードバック機構に変更を加えることなく、簡便に調節弁の完全締め切りを実現することが可能となる。   Further, the current input circuit stops the current supply to the torque motor when the current value drops to the threshold current indicating the fully closed state of the control valve. When the current input to the electro-pneumatic positioner reaches a threshold value indicating the fully closed state of the control valve, the current input circuit shorts the circuit and stops the current supply to the torque motor unit. Even if a current value indicating an equilibrium state in the fully closed state continues to be supplied from the outside, the current flowing through the torque motor unit is for realizing a complete deadline state. Therefore, it is possible to easily realize the complete closing of the control valve without changing the signal input from the outside or the mechanical feedback mechanism of the electropneumatic positioner.

また、上記課題を解決するために本願発明の電空ポジショナーの駆動方法は、電空ポジショナーのトルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーの駆動方法であって、前記調節弁が全閉状態であるときには、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させ、前記調節弁の完全締め切りを行うことを特徴とする。   In order to solve the above problem, the electropneumatic positioner driving method of the present invention performs feedback control of the torque generated in the torque motor section of the electropneumatic positioner and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve. A method of driving an electropneumatic positioner, wherein when the control valve is in a fully closed state, the control valve is supplied to the torque motor unit in a direction in which the control valve is closed in a direction closer to an equilibrium state in the fully closed position. And the control valve is completely closed.

調節弁の全閉状態を示す電流値が入力された場合に、調整弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向にトルクモーターに供給される電流を変化させることにより、調節弁は圧力が加えられた状態での全閉状態となる。これにより、調節弁を完全に締め切ることができ、調節弁による流体の遮断を行うことが可能となる。また、電流入力回路によってトルクモーター部に供給される電流を制御することにより、調節弁の完全締め切りを実現するため、機械的なフィードバック機構に完全締め切りを実行するための要素を形成する必要が無く、簡便な構成によって調節弁の完全締め切りを実現することができる。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。   When a current value indicating the fully-closed state of the control valve is input, the control valve is changed by changing the current supplied to the torque motor in the direction in which the control valve is further closed than in the state where the control valve is fully closed. Fully closed when pressure is applied. As a result, the control valve can be completely closed and the fluid can be shut off by the control valve. In addition, by controlling the current supplied to the torque motor unit by the current input circuit, the control valve can be completely closed, so there is no need to form an element for executing the complete cutoff in the mechanical feedback mechanism. The control valve can be completely closed with a simple configuration. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.

本発明によれば、トルクモーターに入力される電流を動作電力とする電子回路の働きによって、機械式電空ポジショナーの内部機構を変更することなく、調節弁を全閉させる入力信号が与えられたとき、駆動部に供給される空気圧を完全に解放することができる。駆動部に供給される空気圧を開放することで、調節弁の弁体をオフセット圧力に相当する力をもって弁座に密着させ、調節弁の完全な締め切りを行うことが出来る。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。   According to the present invention, an input signal for fully closing the control valve is provided without changing the internal mechanism of the mechanical electro-pneumatic positioner by the action of the electronic circuit that uses the current input to the torque motor as the operating power. Sometimes the air pressure supplied to the drive can be completely released. By releasing the air pressure supplied to the drive unit, the valve body of the control valve can be brought into close contact with the valve seat with a force corresponding to the offset pressure, and the control valve can be completely closed. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.

また、トルクモーターに供給される電流である入力信号から電空ポジショナーの回路にいわゆるフィードフォワード制御を行うことで、調節弁の完全締め切りとその後の開放動作に際してもヒステリシス幅は電子回路上のみで処理でき、機械構造的な方法に比べて実用上十分な幅にヒステリシス幅を狭くすることができる。また、回路定数を変更することでヒステリシス幅を任意に調整することも可能である。   Also, by performing so-called feedforward control from the input signal, which is the current supplied to the torque motor, to the electropneumatic positioner circuit, the hysteresis width is processed only on the electronic circuit even when the control valve is fully closed and then opened. The hysteresis width can be narrowed to a practically sufficient width as compared with the mechanical structure method. It is also possible to arbitrarily adjust the hysteresis width by changing the circuit constant.

以下、本願発明を適用した電空ポジショナーおよびその駆動方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明は、電空ポジショナーのトルクモーターに入力される電流値が減少したときに、調節弁を全閉にするためのゼロ落ち機能、および入力信号値を微細に調整し変更する機能を電子回路によって行うものである。なお以下の説明においては、トルクモーターに流れる電流を小さくすることで調節弁が閉じる方向に変化するため、完全締め切りを実現するためにトルクモーターに流れる電流をゼロまたは小さくする。したがって、トルクモーターに流れる電流が大きくすることで調節弁が閉じる方向に変化する場合には、完全締め切りを実現するためにトルクモーターに流れる電流を大きくすることになる。   Hereinafter, an electropneumatic positioner to which the present invention is applied and a driving method thereof will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. The present invention provides an electronic circuit having a zero drop function for fully closing a control valve and a function for finely adjusting and changing an input signal value when a current value input to a torque motor of an electropneumatic positioner decreases. Is what you do. In the following description, since the control valve changes in the closing direction by reducing the current flowing through the torque motor, the current flowing through the torque motor is set to zero or small in order to achieve a complete deadline. Therefore, when the current flowing through the torque motor increases and the control valve changes in the closing direction, the current flowing through the torque motor is increased in order to achieve a complete deadline.

図１は、本発明の電空ポジショナーの構造を示す模式断面図である。電空ポジショナーは、トルクモーター部１と、圧力調整部２と、駆動部３と、フィードバック機構４と、電流入力回路５とが組み合わされた構造を有している。トルクモーター部１は、電流が流れることで調節弁の位置制御に必要なトルクを発生させる装置である。圧力調整部２は、トルクモーター部１で発生したトルクに応じて駆動部３に供給される気圧を調整する装置である。駆動部３は、圧力調整部２から供給される空気圧によって調節弁の位置を動かす装置である。フィードバック機構４は、駆動部３が調節弁の位置を動かした際にその動作をトルクモーター部１に伝達して、トルクモーター部１の動作と駆動部３の動作をフィードバック制御する装置である。電流入力回路５は、トルクモーター部１に供給する電流値を制御する電気回路である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electropneumatic positioner of the present invention. The electropneumatic positioner has a structure in which a torque motor unit 1, a pressure adjustment unit 2, a drive unit 3, a feedback mechanism 4, and a current input circuit 5 are combined. The torque motor unit 1 is a device that generates torque necessary for position control of the control valve when current flows. The pressure adjusting unit 2 is a device that adjusts the atmospheric pressure supplied to the driving unit 3 according to the torque generated by the torque motor unit 1. The drive unit 3 is a device that moves the position of the control valve by the air pressure supplied from the pressure adjustment unit 2. The feedback mechanism 4 is a device that transmits the operation to the torque motor unit 1 when the drive unit 3 moves the position of the control valve, and feedback-controls the operation of the torque motor unit 1 and the operation of the drive unit 3. The current input circuit 5 is an electric circuit that controls a current value supplied to the torque motor unit 1.

トルクモーター部１は、導電材を巻いたコイル１１を取り囲むように馬蹄形の磁石１２を配置し、コイル１１の中心軸位置に強磁性体の棒状部材であるアーマチュア１３を配置した構造を有している。コイル１１に巻かれた導電材の両端は外部に延長されて電流の入力端子が形成されており、入力信号である電流が入力端子に供給されることで、コイル１１に発生する磁力により磁化されたアーマチュア１３と磁石１２の間で力が発生し、アーマチュア１３に図中矢印Ａ方向やその逆方向へのトルクが発生することになる。   The torque motor unit 1 has a structure in which a horseshoe-shaped magnet 12 is disposed so as to surround a coil 11 wound with a conductive material, and an armature 13 which is a ferromagnetic rod-shaped member is disposed at the central axis position of the coil 11. Yes. Both ends of the conductive material wound around the coil 11 are extended to the outside to form a current input terminal. When a current as an input signal is supplied to the input terminal, it is magnetized by the magnetic force generated in the coil 11. In addition, a force is generated between the armature 13 and the magnet 12, and a torque is generated in the armature 13 in the direction of arrow A in the figure or in the opposite direction.

アーマチュア１３の一端にはＬ字形状の弾性体である支点板バネ１４が取り付けられており、支点板バネ１４の一辺は磁石１２に対して固定して取り付けられている。また、支点板バネ１４にはフラッパ１５とフラッパアーム１６とが一体に形成されている。アーマチュア１３にトルクが加わると、トルクに応じて支点板バネ１４が弾性変形し、支点板バネ１４の固定位置を回転中心としてフラッパ１５およびフラッパアーム１６が回転する。   A fulcrum leaf spring 14, which is an L-shaped elastic body, is attached to one end of the armature 13, and one side of the fulcrum leaf spring 14 is fixedly attached to the magnet 12. Further, a flapper 15 and a flapper arm 16 are integrally formed on the fulcrum leaf spring 14. When torque is applied to the armature 13, the fulcrum leaf spring 14 is elastically deformed according to the torque, and the flapper 15 and the flapper arm 16 rotate with the fixed position of the fulcrum leaf spring 14 as the rotation center.

また、フラッパ１５には圧力調整部２から供給される気体を噴出するノズル１７が当接されており、アーマチュア１３にトルクが加わることでフラッパ１５が動作して、ノズル１７とフラッパ１５との位置関係が変化し、ノズル１７から噴出する気体量が変化することになる。   The flapper 15 is in contact with a nozzle 17 that ejects the gas supplied from the pressure adjusting unit 2. The torque is applied to the armature 13 to operate the flapper 15, and the position of the nozzle 17 and the flapper 15. The relationship changes, and the amount of gas ejected from the nozzle 17 changes.

圧力調整部２は、外部から供給配管２１を介して大気圧よりも高い気圧の気体が供給され、出力配管２２を介して駆動部３との間で気体の授受を行うとともに、ノズル配管２３を介してノズル１７から気体を噴出する。圧力調整部２は、外形を形成している筐体内部に摺動可能にリレースプール２５が配置され、筐体内部に形成された気体の流路に気体が流れることで、気密を保持しながらリレースプール２５の位置が変化する構造となっている。リレースプール２５の内部には、中心軸付近に排気流路２４が形成されており、排気流路２４を介して圧力調整部２外部に排気が行われる。   The pressure adjusting unit 2 is supplied with a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure from the outside through the supply pipe 21, exchanges gas with the drive unit 3 through the output pipe 22, and connects the nozzle pipe 23 to the pressure pipe 2. Gas is ejected from the nozzle 17 through the nozzle 17. The pressure adjusting unit 2 is configured such that the relay spool 25 is slidably disposed inside the casing forming the outer shape, and the gas flows through the gas flow path formed inside the casing, thereby maintaining airtightness. The position of the relay spool 25 changes. An exhaust passage 24 is formed in the vicinity of the central axis inside the relay spool 25, and exhaust is performed outside the pressure adjusting unit 2 through the exhaust passage 24.

圧力調整部２の筐体内部には、供給圧力室２６、ノズル背圧室２８およびリレースプール圧力室２９が形成されており、供給圧力室２６内にはパイロット弁３０が配置されている。供給圧力室２６とリレースプール圧力室２９には供給配管２１が接続され、供給圧力室２６内部とリレースプール圧力室２９内部に加圧された気体が供給されている。ノズル背圧室２８は、固定絞り２７を介して供給圧力室２６と接続されるとともに、ノズル１７と配管を介して接続されている。ノズル背圧室２８とリレースプール圧力室２９とは、変形可能な隔壁を隔てて隣接しており、ノズル背圧室２８とリレースプール圧力室２９に導入されている気体の圧力差に応じてリレースプール２５が移動可能となっている。   A supply pressure chamber 26, a nozzle back pressure chamber 28, and a relay spool pressure chamber 29 are formed inside the casing of the pressure adjusting unit 2, and a pilot valve 30 is disposed in the supply pressure chamber 26. A supply pipe 21 is connected to the supply pressure chamber 26 and the relay spool pressure chamber 29, and pressurized gas is supplied into the supply pressure chamber 26 and the relay spool pressure chamber 29. The nozzle back pressure chamber 28 is connected to the supply pressure chamber 26 via a fixed throttle 27 and also connected to the nozzle 17 via piping. The nozzle back pressure chamber 28 and the relay spool pressure chamber 29 are adjacent to each other with a deformable partition wall therebetween, and the relay is operated according to the pressure difference between the gases introduced into the nozzle back pressure chamber 28 and the relay spool pressure chamber 29. The spool 25 is movable.

パイロット弁３０は、リレースプール２５の位置に応じて移動可能に配置されており、供給圧力室２６と出力配管２２との間の流路を閉じているときには供給配管２１と排気流路２４との接続を開き、供給圧力室２６と出力配管２２との間の流路が開いているときには供給配管２１と排気流路２４との接続を閉じる機能を実現している。   The pilot valve 30 is arranged to be movable in accordance with the position of the relay spool 25, and when the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 is closed, the supply pipe 21 and the exhaust flow path 24 are connected. The function of closing the connection between the supply pipe 21 and the exhaust flow path 24 is realized when the connection is opened and the flow path between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 is open.

駆動部３は、駆動部筐体３１内部に配されたダイヤフラム３２が配置され、ダイヤフラム３２によって仕切られた駆動部筐体３１内部の一方の空間に反発力を生じる駆動部スプリング３３が配され、他方の空間が駆動部圧力室３４として形成されている。駆動部圧力室３４には、出力配管２２を介して圧力調整部２から気体が供給され、駆動部スプリング３３の力と駆動部圧力室３４内部の気圧による力の均衡によって、ダイヤフラム３２の位置が決定される。ダイヤフラム３２には棒状の部材である弁軸３５が固定して取り付けられており、ダイヤフラム３２の動作に追随して弁軸３５が移動する。弁軸３５の先端には弁体３６が取り付けられており、ダイヤフラム３２と弁軸３５の移動によって弁体３６と弁座３７との位置関係が変化する。弁体３６と弁座３７はプラントなどで用いられている流量制御が必要な流体の配管内に配置されており、弁体３６と弁座３７の間隙を流体が流れていくため、弁体３６と弁座３７の位置関係によって流体の流量が制御されることになる。   The drive unit 3 is provided with a diaphragm 32 disposed inside the drive unit housing 31, and a drive unit spring 33 that generates a repulsive force in one space inside the drive unit housing 31 partitioned by the diaphragm 32. The other space is formed as a drive unit pressure chamber 34. Gas is supplied to the drive unit pressure chamber 34 from the pressure adjusting unit 2 via the output pipe 22, and the position of the diaphragm 32 is determined by the balance between the force of the drive unit spring 33 and the force of the atmospheric pressure inside the drive unit pressure chamber 34. It is determined. A valve shaft 35 that is a rod-like member is fixedly attached to the diaphragm 32, and the valve shaft 35 moves following the operation of the diaphragm 32. A valve body 36 is attached to the tip of the valve shaft 35, and the positional relationship between the valve body 36 and the valve seat 37 is changed by the movement of the diaphragm 32 and the valve shaft 35. The valve body 36 and the valve seat 37 are disposed in a fluid pipe that requires flow rate control used in a plant or the like, and the fluid flows through the gap between the valve body 36 and the valve seat 37. The flow rate of the fluid is controlled by the positional relationship between the valve seat 37 and the valve seat 37.

フィードバック機構４は、フィードバックレバー４１，４２、カム４３、レンジ調整アーム４４、ベアリング軸４５、ゼロ調整アーム４６およびフィードバックスプリング４７が組み合わされて、弁軸３５の動作をフラッパアーム１６に伝達する。フィードバックレバー４１は、弁軸３５の中間位置付近に固定して取り付けられており、弁軸３５の移動に応じてフィードバックレバー４１も動作する。フィードバックレバー４２は、カム４３に固定して取り付けられ、フィードバックレバー４１の動作を受けてカム４３とともに回転運動を行う。カム４３は略楕円形状の部材であり、回転軸を中心としてフィードバックレバー４２の動きと一致した回転運動を行う。   In the feedback mechanism 4, the feedback levers 41 and 42, the cam 43, the range adjustment arm 44, the bearing shaft 45, the zero adjustment arm 46 and the feedback spring 47 are combined to transmit the operation of the valve shaft 35 to the flapper arm 16. The feedback lever 41 is fixedly attached near the intermediate position of the valve shaft 35, and the feedback lever 41 also operates in accordance with the movement of the valve shaft 35. The feedback lever 42 is fixedly attached to the cam 43 and rotates with the cam 43 in response to the operation of the feedback lever 41. The cam 43 is a substantially elliptical member, and performs a rotational motion that coincides with the motion of the feedback lever 42 about the rotational axis.

レンジ調整アーム４４は、Ｌ字形状若しくはレの字形状の折れ曲がった部材であり、屈折部分を回転軸として回転可能になっている。またレンジ調整アーム４４はＬ字の二辺がカム４３の外周に当接するように配置され、カム４３の回転運動に応じてレンジ調整アーム４４も回転軸を中心とした回転運動を行う。ベアリング軸４５はレンジ調整アーム４４に形成されたガイド内を摺動し、カム４３にレンジ調整アーム４４を当接させるとともに、レンジ調整アーム４４の運動をゼロ調整アーム４６に伝達する。   The range adjustment arm 44 is a bent member having an L shape or a L shape, and is rotatable about a refracting portion as a rotation axis. Further, the range adjustment arm 44 is arranged so that two L-shaped sides abut on the outer periphery of the cam 43, and the range adjustment arm 44 also performs a rotational motion around the rotational axis in accordance with the rotational motion of the cam 43. The bearing shaft 45 slides in a guide formed on the range adjustment arm 44, brings the range adjustment arm 44 into contact with the cam 43, and transmits the movement of the range adjustment arm 44 to the zero adjustment arm 46.

ゼロ調整アーム４６は、一端に回転軸が形成された棒状部材であり、ベアリング軸４５から伝達されたレンジ調整アーム４４の動きに従って回転運動を行う。フィードバックスプリング４７は、ゼロ調整アーム４６の先端とフラッパアーム１６とを結ぶ弾性部材であり、ゼロ調整アーム４６の回転運動をフラッパアーム１６に伝達する。   The zero adjustment arm 46 is a rod-like member having a rotary shaft formed at one end, and performs a rotary motion according to the movement of the range adjustment arm 44 transmitted from the bearing shaft 45. The feedback spring 47 is an elastic member that connects the tip of the zero adjustment arm 46 and the flapper arm 16, and transmits the rotational movement of the zero adjustment arm 46 to the flapper arm 16.

次に、図１に示した電空ポジショナーの動作と調節弁の位置決めメカニズムを説明する。電空ポジショナーのトルクモーター部１に入力信号として流れる電流が増加すると、コイル１１に発生する磁力が増え、アーマチュア１３の磁化が大きくなり支点板バネ１４を中心として図中矢印A方向に働くトルクが増加する。このアーマチュア１３の動きによって、フラッパ１５も図中矢印Ａ方向に動き、フラッパ１５とノズル１７との間隔がわずかに拡がる。   Next, the operation of the electropneumatic positioner shown in FIG. 1 and the positioning mechanism of the control valve will be described. When the current flowing as an input signal in the torque motor section 1 of the electropneumatic positioner increases, the magnetic force generated in the coil 11 increases, the magnetization of the armature 13 increases, and the torque acting in the direction of arrow A in the figure centering on the fulcrum leaf spring 14 is generated. To increase. Due to the movement of the armature 13, the flapper 15 also moves in the direction of arrow A in the figure, and the interval between the flapper 15 and the nozzle 17 is slightly increased.

フラッパ１５とノズル１７との間隔が拡がると、ノズル１７から噴出する気体の流量が増加してノズル背圧室２８内の圧力が低下し、リレースプール圧力室２９とノズル背圧室２８の圧力バランスが崩れて、リレースプール２５がノズル背圧室２８側に移動する。このとき、リレースプール２５はパイロット弁３０と当接して排気流路２４が閉じられ、パイロット弁３０が移動して供給圧力室２６と出力配管２２との流路が開かれる。これにより、供給配管２１、供給圧力室２６および出力配管２２が連通して、加圧された気体が駆動部３の駆動部圧力室３４に導入される。   When the gap between the flapper 15 and the nozzle 17 increases, the flow rate of the gas ejected from the nozzle 17 increases, the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 decreases, and the pressure balance between the relay spool pressure chamber 29 and the nozzle back pressure chamber 28. Collapses and the relay spool 25 moves to the nozzle back pressure chamber 28 side. At this time, the relay spool 25 comes into contact with the pilot valve 30 to close the exhaust passage 24, and the pilot valve 30 moves to open the passage between the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22. As a result, the supply pipe 21, the supply pressure chamber 26 and the output pipe 22 communicate with each other, and the pressurized gas is introduced into the drive unit pressure chamber 34 of the drive unit 3.

駆動部圧力室３４に気体が導入されることで、ダイヤフラム３２は駆動部スプリング３３の反発力と駆動部圧力室３４の気圧がバランスを取る位置まで移動する。ダイヤフラム３２が移動すると弁軸３５および弁体３６も移動して、弁体３６と弁座３７の間隙が拡がって流体の流量が増加する。同時に、弁軸３５の動作はフィードバックレバー４１、４２を介してカム４３に伝達し、カム４３を図中矢印Ｃ方向に回転させる。カム４３の回転によって、レンジ調整アーム４４は図中矢印Ｄ方向に回転し、ベアリング軸４５を介してゼロ調整アーム４６が図中矢印E方向に回転する。ゼロ調整アーム４６の先端とフラッパアーム１６の間には、フィードバックスプリング４７が配されているので、ゼロ調整アーム４６の回転はフラッパアーム１６に伝達される。   When the gas is introduced into the drive unit pressure chamber 34, the diaphragm 32 moves to a position where the repulsive force of the drive unit spring 33 and the atmospheric pressure of the drive unit pressure chamber 34 are balanced. When the diaphragm 32 is moved, the valve shaft 35 and the valve body 36 are also moved, the gap between the valve body 36 and the valve seat 37 is expanded, and the fluid flow rate is increased. At the same time, the operation of the valve shaft 35 is transmitted to the cam 43 via the feedback levers 41 and 42, and the cam 43 is rotated in the direction of arrow C in the figure. As the cam 43 rotates, the range adjustment arm 44 rotates in the direction of arrow D in the figure, and the zero adjustment arm 46 rotates in the direction of arrow E in the figure via the bearing shaft 45. Since a feedback spring 47 is disposed between the tip of the zero adjustment arm 46 and the flapper arm 16, the rotation of the zero adjustment arm 46 is transmitted to the flapper arm 16.

フィードバックスプリング４７の張力とアーマチュア１３に発生したトルクは互いに反対方向に加わるため、コイル１１に発生している磁力によるトルクとフラッパアーム１６に加わる力が平衡になるまで、フラッパ１５が移動する。このようにして、トルクモーター部１に流れる入力信号電流の変化量に対応して、調節弁の弁体３６の位置変化が得られる。   Since the tension of the feedback spring 47 and the torque generated in the armature 13 are applied in opposite directions, the flapper 15 moves until the torque generated by the magnetic force generated in the coil 11 and the force applied to the flapper arm 16 are balanced. In this way, the position change of the valve body 36 of the control valve is obtained in accordance with the change amount of the input signal current flowing through the torque motor unit 1.

電流入力回路５は、トルクモーター部１のコイル１１に対して電流値を制御しながら入力信号として電流を供給する装置である。トルクモーター部１でアーマチュア１３に加わるトルクの大きさは、コイル１１に発生する磁力の大きさに依存するので、コイル１１に流れる電流値をもってトルクモーター部１の動作を制御して調節弁の開度を制御する必要がある。   The current input circuit 5 is a device that supplies current as an input signal to the coil 11 of the torque motor unit 1 while controlling the current value. Since the magnitude of the torque applied to the armature 13 by the torque motor unit 1 depends on the magnitude of the magnetic force generated in the coil 11, the operation of the torque motor unit 1 is controlled by the current value flowing through the coil 11 to open the control valve. Need to control the degree.

図２は電流入力回路５の一例を示す回路図である。電流入力回路５は制御回路部５１とスイッチング回路部５２とによって構成されており、電流入力回路５に入力された駆動電流は制御回路部５１とスイッチング回路部５２の働きによって制御されて、トルクモーター部１のコイル１１に対して出力される。制御回路部５１では、基準抵抗Ｒに流れる電流の電圧降下を測定することで、電流入力回路５からトルクモーター部１に流れる電流値を検出し、電流値が所定の閾値となった場合にはスイッチング回路部５２のスイッチ切り替えを行う。スイッチング回路部５２は、制御回路部５１からの制御にしたがって電流の流れる方向を切り替える回路であり、図中Ａ位置を接続してコイル１１側に電流を流すか、図中Ｂ位置を接続して電流を電流入力回路５内部で短絡させるかが決定される。スイッチング回路部５２としては、図示したように物理的に電気配線の接続を切り替える装置を用いるとしても良いが、半導体スイッチなどをもちいて電気的に接続方向を切り替えるとしても良い。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the current input circuit 5. The current input circuit 5 includes a control circuit unit 51 and a switching circuit unit 52, and the drive current input to the current input circuit 5 is controlled by the functions of the control circuit unit 51 and the switching circuit unit 52, and a torque motor. It is output to the coil 11 of the part 1. In the control circuit unit 51, the current value flowing from the current input circuit 5 to the torque motor unit 1 is detected by measuring the voltage drop of the current flowing through the reference resistor R, and when the current value becomes a predetermined threshold value. Switching of the switching circuit unit 52 is performed. The switching circuit unit 52 is a circuit that switches the direction of current flow according to the control from the control circuit unit 51. Either the position A in the figure is connected to flow current to the coil 11 side, or the position B in the figure is connected. Whether the current is short-circuited inside the current input circuit 5 is determined. As the switching circuit unit 52, a device that physically switches connection of electrical wiring may be used as illustrated, but the connection direction may be switched electrically using a semiconductor switch or the like.

制御回路部５１では、入力信号として入力される電流値が調節弁の全閉位置を示す４ｍＡより大きな場合には、スイッチング回路部５２のＡ位置を接続してコイル１１に電流を流す。しかし、入力信号として入力される電流値が調節弁の全閉位置を示す４ｍＡである場合には、スイッチング回路部５２のＢ位置を接続して電流入力回路５内で短絡を行い、コイル１１には電流を供給しない。ここでは、スイッチング回路部５２で短絡を行ってコイル１１に流れる電流をゼロとする例を示しているが、コイル１１に流れる電流を４ｍＡよりも小さくするように電流を分岐して、コイル１１に発生する磁力を小さくする構成としても良い。制御回路部５１がスイッチの切り替えを行う電流値として、調節弁の全閉位置を示す４ｍＡを例として挙げたが任意の閾値電流であってよく、また、閾値電流近傍であれば閾値電流よりも大きな電流値でスイッチの切り替えを行うとしても良い。   In the control circuit unit 51, when the current value input as an input signal is larger than 4 mA indicating the fully closed position of the control valve, the control circuit unit 51 connects the position A of the switching circuit unit 52 and causes a current to flow through the coil 11. However, when the current value input as the input signal is 4 mA indicating the fully closed position of the control valve, the B position of the switching circuit unit 52 is connected to perform a short circuit in the current input circuit 5, Does not supply current. Here, an example is shown in which a short circuit is performed in the switching circuit unit 52 so that the current flowing in the coil 11 becomes zero. However, the current is branched so that the current flowing in the coil 11 is smaller than 4 mA. It is good also as a structure which makes small the magnetic force to generate | occur | produce. As an example of the current value at which the control circuit unit 51 switches the switch, 4 mA indicating the fully closed position of the control valve is given as an example, but it may be an arbitrary threshold current. The switch may be switched with a large current value.

本発明の電空ポジショナーおよびその駆動方法では、トルクモーター部１に流す電流値を電流入力回路５によって制御し、調節弁の弁体３６が全閉位置にあるときに弁体３６を弁座３７に対して所定の圧力で押し付けを行って、調節弁の完全締め切りを実現する。以下に全閉位置での調節弁の完全締め切り動作について説明する。   In the electropneumatic positioner and the driving method thereof according to the present invention, the current value flowing through the torque motor unit 1 is controlled by the current input circuit 5, and the valve body 36 is moved to the valve seat 37 when the valve body 36 of the control valve is in the fully closed position. Is pressed at a predetermined pressure to achieve a complete closing of the control valve. The complete closing operation of the control valve in the fully closed position will be described below.

電空ポジショナーのトルクモーター部１に入力信号として流れる電流が減少すると、コイル１１に発生する磁力が減少し、アーマチュア１３の磁化が小さくなり支点板バネ１４を中心として図中矢印A方向に働くトルクが減少する。このアーマチュア１３の動きによって、フラッパ１５も図中矢印Ａ方向と反対方向に動き、フラッパ１５とノズル１７との間隔がわずかに狭まる。以下、圧力調整部２、駆動部３、フィードバック機構４では上述した電流増加時と逆の動作が行われて、トルクモーター部１に流れる入力信号電流の変化量に対応して、調節弁の弁体３６の位置変化が得られる。したがって、コイル１１に流れる電流が４ｍＡの時には、弁体３６と弁座３７とは接触して全閉状態となる。ただし、このときの弁体３６は駆動部スプリング３３の力と駆動部圧力室３４内部の気圧による力の均衡によって静止しているため、弁体３６と弁座３７との間には互いに圧力が加わっていない状態である。   When the current flowing as an input signal to the torque motor unit 1 of the electropneumatic positioner decreases, the magnetic force generated in the coil 11 decreases, the magnetization of the armature 13 decreases, and the torque acting in the direction of arrow A in the figure centering on the fulcrum leaf spring 14. Decrease. Due to the movement of the armature 13, the flapper 15 also moves in the direction opposite to the arrow A direction in the figure, and the interval between the flapper 15 and the nozzle 17 is slightly narrowed. Thereafter, the pressure adjusting unit 2, the driving unit 3, and the feedback mechanism 4 are operated in reverse to the above-described increase in current, and the valve of the control valve corresponding to the amount of change in the input signal current flowing through the torque motor unit 1. A change in the position of the body 36 is obtained. Therefore, when the current flowing through the coil 11 is 4 mA, the valve body 36 and the valve seat 37 come into contact with each other and are fully closed. However, since the valve body 36 at this time is stationary due to the balance between the force of the driving portion spring 33 and the force of the atmospheric pressure inside the driving portion pressure chamber 34, pressure is mutually applied between the valve body 36 and the valve seat 37. It is in a state where it has not joined.

制御回路部５１が閾値電流である４ｍＡ近傍でスイッチング回路部５２の切り替えを行ってコイル１１に流れる電流を減少させると、コイル１１が発生する磁力は４ｍＡの電流が流れていたときよりも小さくなり、フラッパアーム１６とフィードバックスプリング４７との力の均衡が崩れ、フラッパ１５が支点板バネ１４を中心に矢印Aと逆方向に動く。   When the control circuit unit 51 switches the switching circuit unit 52 near the threshold current of 4 mA to reduce the current flowing through the coil 11, the magnetic force generated by the coil 11 becomes smaller than when a current of 4 mA flows. The force balance between the flapper arm 16 and the feedback spring 47 is lost, and the flapper 15 moves in the direction opposite to the arrow A about the fulcrum leaf spring 14.

するとフラッパ１５がノズル１７に近づき、ノズル１７から噴出する気体量が減少するためにノズル背圧室２８の圧力が上昇し、リレースプール圧力室２９との圧力バランスが崩れ、リレースプール２５がパイロット弁３０から離れる。これにより、駆動部圧力室３４に残されている圧縮気体は、出力配管２２を通過してリレースプール２５の排気流路２４から外部へと放出される。その結果として、駆動部圧力室３４内部の気圧は大気圧と同程度まで減少し、ダイヤフラム３２には駆動部スプリング３３によって押し下げられる方向に力が加わることになる。したがって、弁軸３５を介して弁体３６にも押し下げられる力が伝達されて、弁体３６が弁座３７に押しつけられた状態となるため、調節弁の完全締め切りを達成することができる。ここでは、駆動部圧力室３４内部の気圧が大気圧と同程度まで減少するとしているが、調節弁の全閉位置で駆動部スプリング３３と駆動部圧力室３４内部の気圧の圧力バランスを崩す程度まで圧力を減少させることで、弁体３６と弁座３７とが圧力が加わった状態で接触する完全締め切り状態を達成できる。   Then, the flapper 15 approaches the nozzle 17 and the amount of gas ejected from the nozzle 17 decreases, so that the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 rises, the pressure balance with the relay spool pressure chamber 29 is lost, and the relay spool 25 becomes the pilot valve. Leave 30. As a result, the compressed gas remaining in the drive unit pressure chamber 34 passes through the output pipe 22 and is discharged from the exhaust passage 24 of the relay spool 25 to the outside. As a result, the air pressure inside the drive unit pressure chamber 34 decreases to the same level as the atmospheric pressure, and a force is applied to the diaphragm 32 in the direction pushed down by the drive unit spring 33. Accordingly, the force that is pushed down to the valve body 36 is transmitted via the valve shaft 35, and the valve body 36 is pressed against the valve seat 37, so that the control valve can be completely closed. Here, it is assumed that the pressure inside the drive unit pressure chamber 34 decreases to the same level as the atmospheric pressure, but the pressure balance between the drive unit spring 33 and the pressure inside the drive unit pressure chamber 34 is lost at the fully closed position of the control valve. By reducing the pressure to the maximum, a completely closed state in which the valve body 36 and the valve seat 37 are in contact with each other with the pressure applied can be achieved.

逆に、調節弁を完全締め切り状態から開放状態へと変化させる際には、制御回路部５１が基準抵抗Ｒに流れる電流値の増加を検知してスイッチング回路部５２を切り替え、電流入力回路５に入力された電流が全てコイル１１に流れるようにする。コイル１１に流れている電流はゼロまたは閾値電流以下の状態から、電流入力回路５に入力されている電流値と等しくなるため、コイル１１に発生する磁力は増加して、アーマチュア１３に加わるトルクが増加し、フラッパ１５とノズル１７の間隔は調節弁の全閉位置に対応したものとなる。   Conversely, when the control valve is changed from the fully closed state to the open state, the control circuit unit 51 detects an increase in the value of the current flowing through the reference resistor R and switches the switching circuit unit 52 to switch to the current input circuit 5. All the input current flows through the coil 11. Since the current flowing in the coil 11 is equal to the current value input to the current input circuit 5 from a state where the current is zero or less than the threshold current, the magnetic force generated in the coil 11 is increased and the torque applied to the armature 13 is increased. As a result, the gap between the flapper 15 and the nozzle 17 corresponds to the fully closed position of the control valve.

すると、ノズル１７から噴出する気体量が増加してノズル背圧室２８の圧力が下降し、リレースプール圧力室２９との圧力バランスが全閉状態に復帰し、リレースプール２５がパイロット弁３０と接触する。これにより、リレースプール２５の排気流路２４と出力配管２２とが閉じられ、パイロット弁３０が移動することで供給圧力室２６から出力配管２２とが連通し、駆動部圧力室３４内には圧縮気体が供給されることになる。コイル１１に流れる電流が閾値電流である場合には、駆動部圧力室３４内の気圧は調節弁を全閉位置とする程度まで上昇するため、弁軸３５および弁体３６の位置は変化しない。しかし、駆動部圧力室３４内部の気圧と駆動部スプリング３３からダイヤフラム３２に加わる力は均衡状態となるため、弁体３６と弁座３７とは圧力が加わらない状態での全閉状態となる。   Then, the amount of gas ejected from the nozzle 17 increases, the pressure in the nozzle back pressure chamber 28 decreases, the pressure balance with the relay spool pressure chamber 29 returns to the fully closed state, and the relay spool 25 contacts the pilot valve 30. To do. As a result, the exhaust flow path 24 and the output pipe 22 of the relay spool 25 are closed, and the pilot valve 30 is moved, so that the output pipe 22 communicates with the output pressure chamber 26 from the supply pressure chamber 26, and is compressed in the drive portion pressure chamber 34. Gas will be supplied. When the current flowing through the coil 11 is a threshold current, the air pressure in the drive unit pressure chamber 34 rises to the extent that the control valve is in the fully closed position, so the positions of the valve shaft 35 and the valve body 36 do not change. However, since the atmospheric pressure inside the drive unit pressure chamber 34 and the force applied to the diaphragm 32 from the drive unit spring 33 are in a balanced state, the valve body 36 and the valve seat 37 are fully closed in a state where no pressure is applied.

したがって、コイル１１に流れる電流が閾値電流から上昇する場合には、フラッパアーム１６に加わるフィードバックスプリング４７からの力と、アーマチュア１３に加わるトルクが均衡状態となっているため、通常の調節弁の開度調整と同様にして弁体３６の位置調整を行うことが可能となる。   Therefore, when the current flowing through the coil 11 rises from the threshold current, the force from the feedback spring 47 applied to the flapper arm 16 and the torque applied to the armature 13 are in a balanced state, and therefore the normal control valve is not opened. The position of the valve body 36 can be adjusted in the same manner as the degree adjustment.

以上説明したように、本発明の電空ポジショナーおよびその駆動方法によれば、調節弁の全閉位置を示す閾値電流が供給された場合に、電流入力回路５によってコイル１１に流れる電流を減少させることで、機械式電空ポジショナーのフィードバック機構を変更することなく、駆動部３を作動させる空気圧を大気圧程度に解放して、オフセット圧力に相当する力をもって弁体３６を弁座３７に密着させて完全な締め切りを行うことが出来る。   As described above, according to the electropneumatic positioner and the driving method thereof of the present invention, the current flowing through the coil 11 is reduced by the current input circuit 5 when the threshold current indicating the fully closed position of the control valve is supplied. Thus, without changing the feedback mechanism of the mechanical electro-pneumatic positioner, the air pressure for operating the drive unit 3 is released to about atmospheric pressure, and the valve body 36 is brought into close contact with the valve seat 37 with a force corresponding to the offset pressure. Complete deadlines.

図３は、上述して説明した電空ポジショナーの駆動方法を説明するフローチャートであり、電流入力回路５で行われる動作を説明するものである。なお、本手順はコンピュータープログラムとして定期的に呼び出されて実行されるとしてもよく、所定の回路構成によって物理的に電気回路上で手順を実行するとしてもよい。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the driving method of the electropneumatic positioner described above, and explains the operation performed in the current input circuit 5. This procedure may be periodically called and executed as a computer program, or may be executed physically on an electric circuit with a predetermined circuit configuration.

ステップ１は電流検出を行う手順であり、電流入力回路５に流れる電流値Ｉを制御回路部５１によって検出する。電流値Ｉの検出方法はどのようなものであっても良く、例えば図２で説明したような基準抵抗での電圧降下を測定するものである。電流値Ｉの検出が終了した時点で手順はステップ２に移行する。   Step 1 is a procedure for performing current detection. The control circuit unit 51 detects the current value I flowing through the current input circuit 5. Any method may be used to detect the current value I. For example, the voltage drop at the reference resistance as described with reference to FIG. 2 is measured. When the detection of the current value I is completed, the procedure proceeds to step 2.

ステップ２は電流値Ｉに基づいて条件分岐を行う手順であり、ステップ１で検出した電流値Ｉが調節弁の全閉位置を示す閾値電流以上か否かを判断する。電流値Ｉが例えば閾値電流である４ｍＡ以上である場合には、調節弁は完全締め切り状態ではないと判断して手順はステップ３に移行する。電流値Ｉが例えば閾値電流である４ｍＡより小さい場合には、調節弁は完全締め切り状態にすると判断して手順はステップ４に移行する。   Step 2 is a procedure for performing conditional branching based on the current value I, and it is determined whether or not the current value I detected in Step 1 is equal to or greater than a threshold current indicating the fully closed position of the control valve. When the current value I is, for example, 4 mA or more which is a threshold current, it is determined that the control valve is not completely closed, and the procedure proceeds to step 3. If the current value I is smaller than 4 mA, which is the threshold current, for example, it is determined that the control valve is completely closed, and the procedure proceeds to step 4.

ステップ３は電流入力回路５に供給される電流を全てコイル１１に対して流すようにする手順である。電流値Ｉが閾値以上である場合には、調節弁は完全締め切り状態ではなく弁体３６と弁座３７との間で圧力が加わっていない状態であるので、通常の調節弁位置調整を行うために、電流入力回路５に供給される電流が全てコイル１１に対して流れるようにする。コイル１１にすべての電流を流す方法は、上述して説明したように電流入力回路５のスイッチング回路部５２の接続位置を切り替えることや、半導体スイッチでの接続切り替えを行うことにより行われる。   Step 3 is a procedure for causing all the current supplied to the current input circuit 5 to flow through the coil 11. When the current value I is equal to or greater than the threshold value, the control valve is not completely closed, and no pressure is applied between the valve body 36 and the valve seat 37, so that the normal control valve position adjustment is performed. In addition, all the current supplied to the current input circuit 5 is allowed to flow to the coil 11. As described above, the method of flowing all the current through the coil 11 is performed by switching the connection position of the switching circuit unit 52 of the current input circuit 5 or switching the connection with a semiconductor switch.

ステップ３が実行される以前からコイル１１に対して全ての電流が流れる状態である場合には、その状態が保持されることになる。ステップ３が実行される以前には、コイル１１に対して全ての電流が流れていない場合には、ステップ３が実行されることで電流入力回路５に供給される電流がコイル１１に全て流れることになり、調節弁は完全締め切り状態から通常の位置調整に切替わることになる。ステップ３の実行後、手順はリターンステップに移行し、再度一連の手順がステップ１から実行される。   If all currents flow through the coil 11 before step 3 is executed, this state is maintained. Before step 3 is executed, if not all the current flows through the coil 11, the current supplied to the current input circuit 5 flows through the coil 11 by executing step 3. Thus, the control valve is switched from the fully closed state to the normal position adjustment. After execution of step 3, the procedure moves to a return step, and a series of procedures is executed again from step 1.

ステップ４はコイル１１に流れる電流を減少させる手順である。電流値Ｉが閾値より小さい場合には、調節弁を完全締め切り状態として弁体３６と弁座３７とが圧力を加えられて接触する状態であるので、電流入力回路５に供給された電流の一部または全部を短絡させて、電流入力回路５に供給された電流の一部だけがコイル１１に流れるか、コイル１１に電流がまったく流れないようにする。電流入力回路５に対しては、調節弁の全閉状態を示す電流が供給され続けるが、コイル１１に流れる電流は小さくなるため、上述した様に弁体３６と弁座３７とは圧力が加えられた状態で接触し、調節弁の完全締め切りが実現される。ステップ４の実行後、手順はリターンステップに移行し、再度一連の手順がステップ１から実行される。   Step 4 is a procedure for reducing the current flowing through the coil 11. If the current value I is smaller than the threshold value, the valve body 36 and the valve seat 37 are in contact with each other with the control valve fully closed, so that one of the currents supplied to the current input circuit 5 is reduced. A part or all of them are short-circuited so that only a part of the current supplied to the current input circuit 5 flows through the coil 11 or no current flows through the coil 11 at all. Although the current indicating the fully closed state of the control valve continues to be supplied to the current input circuit 5, the current flowing through the coil 11 is reduced, so that pressure is applied between the valve body 36 and the valve seat 37 as described above. The control valve is fully closed, and the control valve is fully closed. After execution of step 4, the procedure moves to a return step, and a series of procedures is executed again from step 1.

図４に、電流入力回路５を実現するための具体的な電子回路の一例を示す。この電流入力回路５は抵抗Ｒ１〜Ｒ１０、トランジスタＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１、Ｄ２、キャパシタＣを備えており、一方の端子対である入力端子から電流を供給されて他方の端子対である出力端子から電流を流し、トルクモーター部１に電流を供給するものである。   FIG. 4 shows an example of a specific electronic circuit for realizing the current input circuit 5. The current input circuit 5 includes resistors R1 to R10, transistors Q1 to Q4, diodes D1 and D2, and a capacitor C, and is supplied with current from an input terminal which is one terminal pair and is an output terminal which is the other terminal pair. Is supplied to the torque motor unit 1.

図４に示しているように、入力端子のプラス極側から出力端子のプラス極側に抵抗Ｒ１、Ｒ２、トランジスタＱ２のコレクタ、エミッタの順に直列に接続されている。また、抵抗Ｒ２に並列に可変抵抗Ｒ４が接続されている。入力端子のプラス極と抵抗Ｒ１の間にトランジスタＱ１のエミッタが接続され、トランジスタＱ１のコレクタは抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ２のベースに接続され、トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ５を介して可変抵抗Ｒ４に接続されている。また、トランジスタＱ２のベースとエミッタには抵抗Ｒ６が接続されている。   As shown in FIG. 4, resistors R1 and R2, the collector of the transistor Q2, and the emitter are connected in series in this order from the positive pole side of the input terminal to the positive pole side of the output terminal. A variable resistor R4 is connected in parallel with the resistor R2. The emitter of the transistor Q1 is connected between the positive pole of the input terminal and the resistor R1, the collector of the transistor Q1 is connected to the base of the transistor Q2 through the resistor R7, and the base of the transistor Q1 is connected to the variable resistor R4 through the resistor R5. It is connected to the. A resistor R6 is connected to the base and emitter of the transistor Q2.

トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とはダーリントン接続されており、トランジスタＱ４のベースがトランジスタＱ３のエミッタに接続されている。また、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のエミッタとの間に抵抗Ｒ８が接続されている。また、トランジスタＱ３、Ｑ４のコレクタは、ともに抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のベースに接続されるとともに、抵抗Ｒ１０を介して入力端子のマイナス極と出力端子のマイナス極を結ぶ導電線に接続されている。さらに、キャパシタＣがトランジスタＱ３、Ｑ４のコレクタとトランジスタＱ３のベースの間に接続され、トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。   Transistor Q3 and transistor Q4 are Darlington-connected, and the base of transistor Q4 is connected to the emitter of transistor Q3. A resistor R8 is connected between the emitter of the transistor Q4 and the emitter of the transistor Q3. The collectors of the transistors Q3 and Q4 are both connected to the base of the transistor Q1 via the resistor R3 and connected to a conductive line connecting the negative pole of the input terminal and the negative pole of the output terminal via the resistor R10. Yes. Further, the capacitor C is connected between the collectors of the transistors Q3 and Q4 and the base of the transistor Q3, and the base of the transistor Q3 is connected to the emitter of the transistor Q2 via the resistor R9.

ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、トランジスタＱ２に並列に接続されており、電流入力回路５に電流が供給されるときにプラス極とマイナス極が逆に接続された場合に、電流入力回路５が破壊されることを防止するためのものである。またダイオードＤ２は、トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ２のコレクタを接続しており、電流入力回路５に供給される電流が大きくなった場合に、電流入力回路５自体が不要に大きな電圧降下を発生させないためのものである。   The diode D1 is connected in parallel to the resistors R1 and R2 and the transistor Q2. When the current is supplied to the current input circuit 5, when the positive and negative poles are connected in reverse, the current input circuit 5 This is to prevent destruction. The diode D2 connects the base of the transistor Q1 and the collector of the transistor Q2, and when the current supplied to the current input circuit 5 becomes large, the current input circuit 5 itself does not cause an unnecessarily large voltage drop. Is for.

Ｒ１およびＲ２は、電流検出のための基準抵抗であり、抵抗Ｒ２に並列に接続された可変抵抗Ｒ４は、スイッチング回路部を作動してトルクモーター部１のコイル１１に流れる電流をゼロにする閾値電流を設定するためのものである。電流入力回路５に供給力された電流によって抵抗Ｒ１、Ｒ２の両端では電圧降下が起こり、その電圧降下がトランジスタＱ１への入力となる。電流入力回路５に供給される電流が可変抵抗Ｒ４で設定される閾値以上においては、抵抗Ｒ１、Ｒ２における電圧降下はトランジスタＱ１のエミッタ・ベース間に電流が流れるのに必要な電位差を有している。このためトランジスタＱ１がオン動作し、トランジスタＱ１のエミッタ・コレクタ間がオンとなる。   R1 and R2 are reference resistors for current detection, and a variable resistor R4 connected in parallel with the resistor R2 operates a switching circuit unit to make a current flowing through the coil 11 of the torque motor unit 1 zero. This is for setting the current. A voltage drop occurs at both ends of the resistors R1 and R2 due to the current supplied to the current input circuit 5, and the voltage drop becomes an input to the transistor Q1. When the current supplied to the current input circuit 5 is equal to or greater than the threshold set by the variable resistor R4, the voltage drop across the resistors R1 and R2 has a potential difference necessary for current to flow between the emitter and base of the transistor Q1. Yes. Therefore, the transistor Q1 is turned on, and the emitter and collector of the transistor Q1 are turned on.

これにより、トランジスタＱ２にベース電流が流れてトランジスタＱ２がオン動作し、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間がオンとなる。このとき、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間の電圧降下は、ダーリントン接続されたトランジスタＱ３、Ｑ４の２つのエミッタ・ベース間に電流を流す閾値を下回り、トランジスタＱ３、Ｑ４はオフ状態となる。このため、電流入力回路５に供給された電流は全てコイル１１に流れることになる。   As a result, a base current flows through the transistor Q2, the transistor Q2 is turned on, and the collector-emitter of the transistor Q2 is turned on. At this time, the voltage drop between the collector and the emitter of the transistor Q2 falls below the threshold value for passing a current between the two emitters and bases of the Darlington-connected transistors Q3 and Q4, and the transistors Q3 and Q4 are turned off. For this reason, all of the current supplied to the current input circuit 5 flows through the coil 11.

電流入力回路５に供給される電流が可変抵抗Ｒ４で設定される閾値より小さい場合においては、抵抗Ｒ１、Ｒ２における電圧降下が小さくなり、トランジスタＱ１のエミッタ・ベース間の電位差が減少してベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ１のエミッタ・コレクタ間がオフとなる。このため、トランジスタＱ２にベース電流が流れず、トランジスタＱ２がオフ動作となるため、トランジスタＱ２のエミッタ・コレクタ間はオフになり、コイル１１には電流が流れなくなる。同時に、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間には電位差が生じ、この電位差はダーリントン接続されたトランジスタＱ３、Ｑ４の２つのエミッタ・ベース間に電流を流す閾値を上回り、トランジスタＱ３、Ｑ４はオンとなる。したがって、トランジスタＱ２がオフになることでコイル１１に対して流れなくなった電流は、トランジスタＱ３、Ｑ４側に流れることになり電流入力回路５を短絡して、コイル１１に流れる電流を遮断することができる。   When the current supplied to the current input circuit 5 is smaller than the threshold value set by the variable resistor R4, the voltage drop across the resistors R1 and R2 is reduced, and the potential difference between the emitter and base of the transistor Q1 is reduced and the base current is reduced. Does not flow, and the emitter-collector of the transistor Q1 is turned off. For this reason, the base current does not flow through the transistor Q2, and the transistor Q2 is turned off. Therefore, the emitter and collector of the transistor Q2 are turned off, and no current flows through the coil 11. At the same time, a potential difference is generated between the collector and emitter of the transistor Q2, and this potential difference exceeds the threshold value for passing a current between the two emitters and bases of the Darlington-connected transistors Q3 and Q4, and the transistors Q3 and Q4 are turned on. Therefore, the current that has stopped flowing to the coil 11 when the transistor Q2 is turned off flows to the transistors Q3 and Q4 side, so that the current input circuit 5 can be short-circuited to interrupt the current flowing through the coil 11. it can.

電流入力回路５に供給される電流が可変抵抗Ｒ４で設定される閾値以下から増加してくる場合には、上述した説明とは逆に、抵抗Ｒ１、Ｒ２の両端における電圧降下が増加し、トランジスタＱ１のエミッタ・ベース間の電位差が上昇してベース電流が流れ始め、トランジスタＱ１がオン動作してエミッタ・コレクタ間に電流が流れる。このため、トランジスタＱ２にベース電流が流れて、トランジスタＱ２がオン動作してコレクタ・エミッタ間に電流が流れてオンになる。トランジスタＱ３、Ｑ４では二つのベース・エミッタ間の電位差が閾値を割り込んでオフになり、コイル１１には全ての電流が流れることになる。   When the current supplied to the current input circuit 5 increases from the threshold value set by the variable resistor R4 or less, the voltage drop across the resistors R1 and R2 increases contrary to the above description, and the transistor The potential difference between the emitter and base of Q1 rises and a base current begins to flow, the transistor Q1 is turned on, and a current flows between the emitter and collector. Therefore, a base current flows through the transistor Q2, the transistor Q2 is turned on, and a current flows between the collector and the emitter to be turned on. In the transistors Q3 and Q4, the potential difference between the two bases and the emitters is turned off when the threshold value is interrupted, and all the current flows through the coil 11.

このとき、トランジスタＱ３、Ｑ４のコレクタからトランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ３を介し電圧がフィードバックされるため、トランジスタＱ１の動作点が変わり、トランジスタＱ１のオン動作とオフ動作のスイッチングにおいて電気的に適正なヒステリシス幅を与えることができる。これにより、可変抵抗Ｒ４で設定される閾値付近でトランジスタＱ１がオンとオフの間を往復して不安定になるのを防止することができる。また、この抵抗Ｒ３の値を変えることによりヒステリシスの幅を変化させることができる。また、調節弁の完全締め切りを行う閾値電流の設定と、スイッチングのヒステリシス幅は可変抵抗Ｒ４および回路内の抵抗値Ｒ３によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。   At this time, since the voltage is fed back from the collectors of the transistors Q3 and Q4 to the base of the transistor Q1 via the resistor R3, the operating point of the transistor Q1 is changed, and is electrically appropriate in the switching between the ON operation and the OFF operation of the transistor Q1. A hysteresis width can be provided. Thereby, it is possible to prevent the transistor Q1 from reciprocating between on and off near the threshold set by the variable resistor R4 and becoming unstable. Further, the width of the hysteresis can be changed by changing the value of the resistor R3. The threshold current for completely closing the control valve and the switching hysteresis width can be easily and accurately set to any value by the variable resistor R4 and the resistance value R3 in the circuit.

入力信号から電空ポジショナーの電流入力回路にいわゆるフィードフォワード制御を行っているので、締め切りと再稼働の切り替えを行う際のヒステリシス幅を電子回路上の抵抗値を変更することで任意に設定できる。また、機械構造的な方法と比較して実用上十分な幅にヒステリシス幅を狭くすることができるため、調節弁を完全締め切り状態から通常の開度調整に切り替える際の精度を向上させて、調節弁の開度調整能力を向上させることが可能となる。   Since so-called feedforward control is performed from the input signal to the current input circuit of the electropneumatic positioner, the hysteresis width when switching between the deadline and the restart can be arbitrarily set by changing the resistance value on the electronic circuit. In addition, since the hysteresis width can be narrowed to a practically sufficient width compared to the mechanical structure method, the accuracy when switching the control valve from the fully closed state to the normal opening adjustment is improved. It becomes possible to improve the valve opening adjustment capability.

本発明の電空ポジショナーの構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the electropneumatic positioner of this invention. 電流入力回路５の一例を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing an example of a current input circuit 5. FIG. 本発明の電空ポジショナーの駆動方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the drive method of the electropneumatic positioner of this invention. 電流入力回路５を実現するための具体的な電子回路の構成例を示す回路図である。3 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of an electronic circuit for realizing the current input circuit 5. FIG. 駆動部に供給される空気圧とトルクモーターに入力される電流の関係を示したグラフの一例である。It is an example of the graph which showed the relationship between the air pressure supplied to a drive part, and the electric current input into a torque motor. 調節弁の完全な締め切りとその後の調節弁の開放動作に際して、入力信号と調節弁開度の伝達特性に生じるヒステリシスを説明するグラフである。It is a graph explaining the hysteresis which arises in the transfer characteristic of an input signal and a control valve opening degree at the time of complete closing of a control valve, and the subsequent opening operation of a control valve.

符号の説明Explanation of symbols

１ トルクモーター部
２ 圧力調整部
３ 駆動部
４ フィードバック機構
５ 電流入力回路
１１ コイル
１２ 磁石
１３ アーマチュア
１４ 支点板バネ
１５ フラッパ
１６ フラッパアーム
１７ ノズル
２１ 供給配管
２２ 出力配管
２３ ノズル配管
２４ 排気流路
２５ リレースプール
２６ 供給圧力室
２８ ノズル背圧室
２９ リレースプール圧力室
３０ パイロット弁
３１ 駆動部筐体
３２ ダイヤフラム
３３ 駆動部スプリング
３４ 駆動部圧力室
３５ 弁軸
３６ 弁体
３７ 弁座
４１，４２ フィードバックレバー
４３ カム
４４ レンジ調整アーム
４５ ベアリング軸
４６ ゼロ調整アーム
４７ フィードバックスプリング
５１ 制御回路部
５２ スイッチング回路部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque motor part 2 Pressure adjustment part 3 Drive part 4 Feedback mechanism 5 Current input circuit 11 Coil 12 Magnet 13 Armature 14 Supporting leaf | plate spring 15 Flapper 16 Flapper arm 17 Nozzle 21 Supply piping 22 Output piping 23 Nozzle piping 24 Exhaust flow path 25 Relay Spool 26 Supply pressure chamber 28 Nozzle back pressure chamber 29 Relay spool pressure chamber 30 Pilot valve 31 Drive section housing 32 Diaphragm 33 Drive section spring 34 Drive section pressure chamber 35 Valve shaft 36 Valve element 37 Valve seat 41, 42 Feedback lever 43 Cam 44 Range adjustment arm 45 Bearing shaft 46 Zero adjustment arm 47 Feedback spring 51 Control circuit section 52 Switching circuit section

Claims (6)

トルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーであって、
前記トルクモーター部に対して供給される電流値を制御する電流入力回路を備え、
前記電流入力回路は、検出した電流が前記調節弁の全閉状態を示す場合には、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させること
を特徴とする電空ポジショナー。 An electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated in the torque motor unit and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve,
A current input circuit for controlling a current value supplied to the torque motor unit;
When the detected current indicates a fully closed state of the control valve, the current input circuit is configured so that the control valve is closed in a direction in which the control valve is closed rather than a current at which the control valve is in an equilibrium state at the fully closed position. An electro-pneumatic positioner characterized in that the current supplied to is changed. 前記電流入力回路は、前記調節弁を全閉状態での完全締め切りから通常の平衡状態での開度調整に変化させる際に、前記調節弁を全閉位置で平衡状態とするのに必要な電流を前記トルクモーター部に供給することを特徴とする請求項１記載の電空ポジショナー。   The current input circuit is a current required to bring the control valve into an equilibrium state in the fully closed position when changing the control valve from a fully closed state in the fully closed state to an opening adjustment in a normal equilibrium state. The electropneumatic positioner according to claim 1, wherein the torque motor section is supplied to the electropneumatic positioner. 前記電流入力回路は、前記調節弁の全閉状態を示す閾値電流まで電流値が降下した場合には、前記トルクモーター部への電流供給を止めることを特徴とする請求項１記載の電空ポジショナー。   2. The electropneumatic positioner according to claim 1, wherein the current input circuit stops the current supply to the torque motor unit when the current value drops to a threshold current indicating the fully closed state of the control valve. . 電空ポジショナーのトルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーの駆動方法であって、
前記調節弁が全閉状態であるときには、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させ、前記調節弁の完全締め切りを行うこと
を特徴とする電空ポジショナーの駆動方法。 A driving method for an electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated by a torque motor unit of the electropneumatic positioner and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve,
When the control valve is in a fully closed state, the current supplied to the torque motor unit is changed in the direction in which the control valve is closed, rather than the current in which the control valve is in an equilibrium state in the fully closed position. A method for driving an electropneumatic positioner, characterized in that the deadline is completely closed. 前記調節弁を全閉状態での完全締め切りから通常の平衡状態での開度調整に変化させる際に、前記調節弁を全閉位置で平衡状態とするのに必要な電流を前記トルクモーター部に供給することを特徴とする請求項４記載の電空ポジショナーの駆動方法。   When the control valve is changed from a complete deadline in a fully closed state to an opening adjustment in a normal equilibrium state, a current necessary to bring the control valve into an equilibrium state in a fully closed position is supplied to the torque motor unit. The method of driving an electropneumatic positioner according to claim 4, wherein the electropneumatic positioner is supplied. 前記トルクモーター部に供給される電流値を測定し、前記調節弁の全閉状態を示す閾値電流まで電流値が降下した場合には、前記トルクモーター部への電流供給を止めることを特徴とする請求項４記載の電空ポジショナーの駆動方法。
The current value supplied to the torque motor unit is measured, and when the current value drops to a threshold current indicating the fully closed state of the control valve, the current supply to the torque motor unit is stopped. The driving method of the electropneumatic positioner according to claim 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011111827A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 株式会社 山武 Feedback mechanism and valve positioner

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