JP2016090266A - Rotor position detection device and rotary valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力ポートと複数の出力ポートを備え、入力ポートに接続する出力ポートをロータの位置によって切り替えるロータリバルブと、それに用いるのに適するロータ位置検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary valve that includes an input port and a plurality of output ports, and switches an output port connected to the input port according to the position of the rotor, and a rotor position detection device suitable for use therewith.
ロータリバルブは、入力ポートと複数の出力ポートを備え、入力ポートに接続する出力ポートをロータ（回転弁体）の位置（回転位置）を制御することによって切り替えるように構成されている。ロータの位置制御はエンコーダを用いて行なうことが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。 The rotary valve includes an input port and a plurality of output ports, and is configured to switch the output port connected to the input port by controlling the position (rotational position) of the rotor (rotary valve body). The position control of the rotor is generally performed using an encoder (see, for example, Patent Document 1).
ロータの位置制御を行なうためのエンコーダは、ロータと連動して回転し、周縁部に複数のスリットが均等に設けられている円板型のエンコーダ板と、エンコーダ板のスリットを検出するセンサを備えている。エンコーダ板が回転すると、エンコーダの変位に応じた数のスリットがセンサによって検出される。したがって、センサで検出されるスリットの数をカウントすることにより、ロータの変位の検知やロータの位置決めを行なうことができる。 An encoder for controlling the position of a rotor includes a disk-shaped encoder plate that rotates in conjunction with the rotor and has a plurality of slits that are evenly provided at the periphery, and a sensor that detects the slits of the encoder plate. ing. When the encoder plate rotates, the number of slits corresponding to the displacement of the encoder is detected by the sensor. Therefore, the displacement of the rotor and the positioning of the rotor can be performed by counting the number of slits detected by the sensor.
ロータの位置は、ロータの変位の基準位置であるホームポジションからのエンコーダのカウント数によって相対的に検出する。しかし、ロータの位置を相対的に検出する方法では、ホームポジションの誤検知やカウント間違いが発生するとロータの位置決め及び位置検出を正しく行なうことができなくなるという問題があった。 The position of the rotor is detected relatively by the number of encoder counts from the home position, which is the reference position for rotor displacement. However, in the method of detecting the rotor position relatively, there is a problem that the positioning and position detection of the rotor cannot be performed correctly if an erroneous detection of the home position or a counting error occurs.
エンコーダ板に絶対位置検出用のパターンが設けられ、光学的センサでそのパターンを読み取ることでエンコーダ板の絶対位置を検出する絶対位置検出用のアブソリュートエンコーダ（例えば、特許文献２参照。）を用いることが考えられる。しかし、かかるアブソリュートエンコーダは高価であり、ロータリバルブのコストが高くなってしまう。 An absolute position detecting pattern is provided on the encoder plate, and an absolute position detecting absolute encoder that detects the absolute position of the encoder plate by reading the pattern with an optical sensor (see, for example, Patent Document 2) is used. Can be considered. However, such an absolute encoder is expensive, and the cost of the rotary valve is increased.
そこで、本発明は、ロータリバルブのロータの絶対位置を検出する装置を安価に実現することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an apparatus for detecting the absolute position of a rotor of a rotary valve at a low cost.
本発明に係るロータ位置検出装置は、複数設けられた出力ポートのうち入力ポートに接続する出力ポートをロータの位置によって切り替えるロータリバルブのロータに連動して回転し、その主平面の周縁部に切欠き部を有する位置検出用プレート、及び切欠き部の回転軌道上の複数の位置で切欠き部の有無を検出する複数のセンサを備え、位置検出用プレートの切欠き部とその切欠き部を検出するセンサが、出力ポートが入力ポートに接続される各位置にロータが位置決めされたときの各センサの検出信号の組合せパターンがすべて異なるように設けられている位置検出部と、各センサの検出信号の組合せパターンとそのときのロータの位置との信号パターンデータを保持する信号パターン保持部と、各センサの検出信号を取り込み、信号パターン保持部に保持されている信号パターンデータに基づいてロータの絶対位置を検出する位置検出手段と、を備えたものである。 A rotor position detection device according to the present invention rotates in conjunction with a rotor of a rotary valve that switches an output port connected to an input port among a plurality of output ports according to the position of the rotor, and cuts it at a peripheral portion of its main plane. A position detection plate having a notch and a plurality of sensors for detecting the presence or absence of the notch at a plurality of positions on the rotation track of the notch, the notch of the position detection plate and the notch A position detection unit provided so that the combination pattern of detection signals of each sensor is different when the rotor is positioned at each position where the output port is connected to the input port, and the detection of each sensor. A signal pattern holding unit that holds signal pattern data of the signal combination pattern and the position of the rotor at that time, and the detection signal of each sensor are captured, and the signal pattern Position detecting means for detecting the absolute position of the rotor based on the signal pattern data held in over down holding portion, in which with a.
本発明において、位置検出用プレートの切欠き部の有無を検出するセンサとしては、切欠き部の有無を検出しさえすれば良いため、高性能なセンサを用いる必要がなく、安価なフォトセンサでよい。かかるセンサの信号を二値化し、例えば、切欠き部を検出したときは信号＜１＞、切欠き部を検出しないときは信号＜０＞とする。したがって、ｎ個のセンサを用いたときのそれらのセンサの検出信号の組合せパターンは２n通り存在することになり、ロータの絶対位置として２n個の位置を検出することができる。 In the present invention, the sensor for detecting the presence or absence of a notch in the position detection plate only needs to detect the presence or absence of a notch, so there is no need to use a high-performance sensor and an inexpensive photosensor. Good. For example, a signal <1> is detected when a notch is detected, and a signal <0> is detected when a notch is not detected. Accordingly, there are 2 n combinations of detection signals of n sensors when n sensors are used, and 2 n positions can be detected as absolute positions of the rotor.
本発明に係るロータリバルブは、入力ポート、複数の出力ポート及び入力ポートに接続する出力ポートを切り替えるためのロータを備えたポート接続部と、ロータを回転させるモータと、本発明のロータ位置検出装置と、ロータ位置検出装置によって検出されるロータ位置に基づいて、ロータが所定位置に位置決めされるようにモータを駆動する制御部と、を備えたものである。 A rotary valve according to the present invention includes an input port, a plurality of output ports, a port connecting portion having a rotor for switching an output port connected to the input port, a motor for rotating the rotor, and a rotor position detecting device according to the present invention. And a control unit that drives the motor so that the rotor is positioned at a predetermined position based on the rotor position detected by the rotor position detection device.
本発明のロータ位置検出装置は、位置検出用プレートに設けられた切欠き部の有無を検出する複数のセンサの検出信号の組合せパターンによってロータの絶対位置を検出するものであるので、位置検出用プレートの切欠き部の有無を検出するセンサとして一般的な光学的センサを用いることができる。したがって、絶対位置検出用アブソリュートエンコーダのように、エンコーダ板に設けられた絶対位置検出用パターンを読み取る高性能なセンサは不要であり、ロータの絶対位置の検出を安価な構成で実現することができる。 The rotor position detection device of the present invention detects the absolute position of the rotor by a combination pattern of detection signals of a plurality of sensors that detect the presence or absence of notches provided on the position detection plate. A general optical sensor can be used as a sensor for detecting the presence or absence of a notch in the plate. Therefore, there is no need for a high-performance sensor for reading the absolute position detection pattern provided on the encoder plate, unlike the absolute position detection absolute encoder, and the detection of the absolute position of the rotor can be realized with an inexpensive configuration. .
本発明のロータリバルブは、本発明のロータ位置検出装置を用いてロータの絶対位置を検出するので、ロータの位置制御を高精度にかつ安価に行なうことができる。 Since the rotary valve of the present invention detects the absolute position of the rotor using the rotor position detection device of the present invention, the position control of the rotor can be performed with high accuracy and at low cost.
本発明のロータ位置検出装置では、位置検出用プレートは一枚であってよい。そうすれば、位置検出装置のロータ回転軸方向の寸法を小さくすることができる。 In the rotor position detection device of the present invention, the position detection plate may be one. If it does so, the dimension of the rotor rotating shaft direction of a position detection apparatus can be made small.
また、位置検出用プレートを複数設けてもよい。そうすれば、位置検出用プレートが一枚である場合に比べて、複数の回転位置ごとに各センサの検出信号の組合せパターンを異ならせるように切欠き部を設計することが容易になる。 A plurality of position detection plates may be provided. This makes it easier to design the notch portion so that the combination pattern of detection signals of each sensor is different for each of a plurality of rotational positions, as compared with the case where there is only one position detection plate.
本発明のロータリバルブにおいて、ロータ位置検出装置の位置検出部がセンサをｎ個備えている場合には、ポート接続部に２n個の出力ポートを設けることができる。 In the rotary valve of the present invention, when the position detection unit of the rotor position detection device includes n sensors, 2 n output ports can be provided in the port connection unit.
本発明のロータリバルブでは、ロータの位置決め用のエンコーダを備えていることが好ましい。かかる位置決め用エンコーダとしては、ロータに連動して回転し、周縁部の周方向に対して均等な複数の位置にスリットを有する位置決め用プレート、及び位置決め用プレートのスリットを検出する位置決め用センサを備え、いずれか一つの出力ポートが入力ポートに接続される位置にロータが位置決めされたときに、位置決め用センサがスリットを検出するように構成されているものが挙げられる。 The rotary valve of the present invention preferably includes an encoder for positioning the rotor. Such a positioning encoder includes a positioning plate that rotates in conjunction with the rotor and has slits at a plurality of positions that are even in the circumferential direction of the peripheral edge, and a positioning sensor that detects the slits of the positioning plate. The positioning sensor detects the slit when the rotor is positioned at a position where any one of the output ports is connected to the input port.
以下、ロータリバルブの一実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a rotary valve will be described with reference to the drawings.
まず、この実施例のロータリバルブ全体の概略的な構成について、図１を用いて説明する。 First, a schematic configuration of the entire rotary valve of this embodiment will be described with reference to FIG.
この実施例のロータリバルブは、ロータ駆動部２、ロータ位置検出部４（位置検出部）及びポート接続部６を備えている。ロータ位置検出部４はロータ駆動部２とポート接続部６の間に設けられている。 The rotary valve of this embodiment includes a rotor drive unit 2, a rotor position detection unit 4 (position detection unit), and a port connection unit 6. The rotor position detection unit 4 is provided between the rotor drive unit 2 and the port connection unit 6.
ロータ駆動部２は、ポート接続部６に設けられているロータを回転駆動するためのステッピングモータ８を備えている。ステッピングモータ８はモータ固定板９にボルトとナットの締結により固定されている。 The rotor drive unit 2 includes a stepping motor 8 for rotationally driving the rotor provided in the port connection unit 6. The stepping motor 8 is fixed to the motor fixing plate 9 by fastening bolts and nuts.
ポート接続部６は円筒形状の筐体１１を有し、筐体１１の外周面に、周方向に均等に配置された８つの出口ポート１０を備えている。図１では見えていないが、ポート接続部６の背面（ロータ駆動部２とは反対側の面）中央部に入口ポート１３（図２参照。）が設けられている。図示されていないが、ポート接続部６の内部にはステータ（固定子）とロータ（回転子）が設けられており、ロータがステータと摺動しながら回転することで、ロータのステータ側の面に設けられた溝が変位し、それによって入口ポートに接続される出口ポート１０が切り換えられるようになっている。ポート接続部６の筐体１１とモータ固定板９は支持柱３０により連結され、互いに固定されている。 The port connection portion 6 includes a cylindrical casing 11 and includes eight outlet ports 10 arranged on the outer peripheral surface of the casing 11 evenly in the circumferential direction. Although not visible in FIG. 1, an inlet port 13 (see FIG. 2) is provided at the center of the rear surface of the port connecting portion 6 (the surface opposite to the rotor driving portion 2). Although not shown, a stator (stator) and a rotor (rotor) are provided inside the port connection portion 6, and the rotor rotates while sliding with the stator, so that the stator side surface of the rotor The groove provided on the outlet port is displaced, whereby the outlet port 10 connected to the inlet port is switched. The casing 11 of the port connection portion 6 and the motor fixing plate 9 are connected by a support pillar 30 and are fixed to each other.
ロータ位置検出部４は、ポート接続部６のロータに連動してロータと同軸上で回転する位置決め用プレート２２と位置検出用プレート２６のほか、位置決め用プレート２２の周縁部に設けられている切欠き部を検出するための第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃと、位置検出用プレート２６の周縁部に設けられているスリットを検出するための位置決め用センサ２８（位置決め用センサ２８は図１には表れていない。）を備えている。第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃは共通のセンサ取付用カバー１２に固定されている。センサ取付用カバー１２はモータ固定板９に固定されている。位置決め用センサ２８はポート接続部６の筐体１１側に取り付けられている。 The rotor position detection unit 4 includes a positioning plate 22 and a position detection plate 26 that rotate coaxially with the rotor of the port connection unit 6, and a cutout provided on the peripheral portion of the positioning plate 22. The first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c for detecting the notch, and the positioning sensor 28 (positioning sensor for detecting the slit provided at the peripheral edge of the position detection plate 26) 28 is not shown in FIG. The first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c are fixed to a common sensor mounting cover 12. The sensor mounting cover 12 is fixed to the motor fixing plate 9. The positioning sensor 28 is attached to the housing 11 side of the port connection 6.
ロータ位置検出部４の内部構造を図２、図３、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。なお、ロータ位置検出部４の内部構造を見やすくするため、図２において支持柱３０を透明視するとともに第１センサ１４ａ及び第３センサ１４ｃの図示を省略している。 The internal structure of the rotor position detector 4 will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4A and 4B. In addition, in order to make the internal structure of the rotor position detection unit 4 easy to see, the support pillar 30 is transparently shown in FIG. 2 and the first sensor 14a and the third sensor 14c are not shown.
ロータ位置検出部４において、ステッピングモータ８の駆動軸１６の端部とロータを回転させるための回転軸１８の端部とが連結部２０によって連結されており、ステッピングモータ８によってロータが回転させられるようになっている。位置決め用プレート２２と位置検出用プレート２６がポート接続部６と連結部２０との間において互いに平行に設けられている。位置決め用プレート２２と位置検出用プレート２６の主平面中央部を回転軸１８が貫通している。 In the rotor position detection unit 4, the end of the drive shaft 16 of the stepping motor 8 and the end of the rotating shaft 18 for rotating the rotor are connected by a connecting unit 20, and the rotor is rotated by the stepping motor 8. It is like that. The positioning plate 22 and the position detection plate 26 are provided in parallel between the port connecting portion 6 and the connecting portion 20. The rotary shaft 18 passes through the center portion of the main plane of the positioning plate 22 and the position detection plate 26.
位置決め用プレート２２は回転軸１８とともに回転する円柱形状の支持ブロック２１に固定されている。位置決め用プレート２２と位置検出用プレート２６との間にスペーサ２４が介在している。スペーサ２４の一端は位置決め用プレート２２に対してボルトとナットの締結により固定され、他端は位置検出用プレート２６に対してボルトとナットの締結により固定されている。これにより、位置決め用プレート２２及び位置検出用プレート２６はロータに連動して回転する。 The positioning plate 22 is fixed to a cylindrical support block 21 that rotates together with the rotary shaft 18. A spacer 24 is interposed between the positioning plate 22 and the position detection plate 26. One end of the spacer 24 is fixed to the positioning plate 22 by fastening bolts and nuts, and the other end is fixed to the position detection plate 26 by fastening bolts and nuts. As a result, the positioning plate 22 and the position detection plate 26 rotate in conjunction with the rotor.
位置決め用プレート２２は、図４Ｂに示されているように、その周縁部に８個のスリット２２ａが周方向に均等に設けられている。位置決め用プレート２２の側方にそのスリット２２ａを検出するための位置決め用センサ２８が設けられている。位置決め用センサ２８は互いに対向する発光素子と受光素子を有するフォトセンサであり、発光素子と受光素子との間に位置決め用プレート２２の周縁部が挿入されている。 As shown in FIG. 4B, the positioning plate 22 is provided with eight slits 22 a evenly in the circumferential direction at the peripheral edge thereof. A positioning sensor 28 for detecting the slit 22 a is provided on the side of the positioning plate 22. The positioning sensor 28 is a photosensor having a light emitting element and a light receiving element facing each other, and a peripheral portion of the positioning plate 22 is inserted between the light emitting element and the light receiving element.
スリット２２ａが位置決め用センサ２８の位置にないときは発光素子からの光が位置決め用プレート２２によって遮光され、受光素子は発光素子からの光を検出しない。スリット２２ａが位置決め用センサ２８の位置にきたときは、発光素子からの光が受光素子に入射し、受光素子は発光素子からの光を検出する。位置決め用センサ２８の検出信号は二値化され、スリット２２ａを検出していないときの検出信号は信号＜０＞、スリット２２ａを検出しているときの検出信号は信号＜１＞とされる。位置決め用プレート２２及び位置決め用センサ２８は、いずれか一つの出力ポート１０が入力ポート１３に接続された状態となるようにロータの位置決めを行なうための位置決め用エンコーダを構成している。 When the slit 22a is not at the position of the positioning sensor 28, the light from the light emitting element is blocked by the positioning plate 22, and the light receiving element does not detect the light from the light emitting element. When the slit 22a comes to the position of the positioning sensor 28, the light from the light emitting element enters the light receiving element, and the light receiving element detects the light from the light emitting element. The detection signal of the positioning sensor 28 is binarized, the detection signal when the slit 22a is not detected is the signal <0>, and the detection signal when the slit 22a is detected is the signal <1>. The positioning plate 22 and the positioning sensor 28 constitute a positioning encoder for positioning the rotor so that any one of the output ports 10 is connected to the input port 13.
スリット２２ａと位置決め用センサ２８の位置は、スリット２２ａが位置決め用センサ２８の位置にきたときにいずれか１つの出力ポート１０が入力ポート１３に接続された状態となるように調整されている。したがって、いずれかの出力ポート１０が入力ポート１３に接続されているときは位置決め用センサ２８の二値化された信号が＜１＞となり、いずれの出力ポート１０も入力ポート１３に接続されていないときは該信号が＜０＞となる。ロータの位置決めは、位置決め用センサ２８の二値化された信号が＜１＞となるように、位置決めセンサ２８の信号を監視しながらステッピングモータ８を駆動することで行なう。 The positions of the slit 22 a and the positioning sensor 28 are adjusted so that any one of the output ports 10 is connected to the input port 13 when the slit 22 a reaches the position of the positioning sensor 28. Therefore, when any output port 10 is connected to the input port 13, the binarized signal of the positioning sensor 28 is <1>, and any output port 10 is not connected to the input port 13. Sometimes the signal becomes <0>. The rotor is positioned by driving the stepping motor 8 while monitoring the signal of the positioning sensor 28 so that the binarized signal of the positioning sensor 28 becomes <1>.
位置検出用プレート２６は、図４Ａに示されているように、その周縁部に複数の切欠き部２６ａが設けられている。位置検出用プレート２６の側方にその切欠き部２６ａを検出するための第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃを備えている。第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃのそれぞれは、位置決め用センサ２８と同様に、互いに対向する発光素子と受光素子を有するフォトセンサであり、発光素子と受光素子の間に位置検出用プレート２６の周縁部が挿入されている。 As shown in FIG. 4A, the position detection plate 26 is provided with a plurality of notches 26a on the peripheral edge thereof. A first sensor 14a, a second sensor 14b, and a third sensor 14c for detecting the notch 26a are provided on the side of the position detection plate 26. Like the positioning sensor 28, each of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c is a photosensor having a light emitting element and a light receiving element facing each other, and is positioned between the light emitting element and the light receiving element. The peripheral edge of the detection plate 26 is inserted.
第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃはそれぞれ、発光素子からの光を受光素子が検出するか否かにより各センサ１４ａ〜１４ｃの位置における切欠き部２６ａの有無を検出する。各センサ１４ａ〜１４ｃの検出信号は二値化され、切欠き部２６ａを検出していないセンサの検出信号は信号＜０＞、切欠き部２６ａを検出しているセンサの検出信号は信号＜１＞とされる。 Each of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c detects the presence or absence of the notch 26a at each of the sensors 14a to 14c depending on whether or not the light receiving element detects light from the light emitting element. The detection signals of the sensors 14a to 14c are binarized, the detection signal of the sensor not detecting the notch 26a is the signal <0>, and the detection signal of the sensor detecting the notch 26a is the signal <1. >.
第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃの位置と位置検出用プレート２６の切欠き部２６ａの幅及び数は、位置決め用センサ２８がスリット２２ａを検出する８つのポジションにロータが位置決めされているときの各センサ１４ａ〜１４ｃの検出信号（信号＜０＞又は＜１＞）の組合せのパターンがすべて異なるように設計されている。図６は各センサ１４ａ〜１４ｃの検出信号の組合せパターンと各パターンのときに入口ポート１３に接続されている出口ポート１０（表中における接続ポート）との対応関係を示す信号パターンデータの一例である。 The position of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c and the width and number of the notches 26a of the position detection plate 26 are determined so that the rotor is positioned at eight positions where the positioning sensor 28 detects the slit 22a. The combination patterns of the detection signals (signals <0> or <1>) of the respective sensors 14a to 14c at the time of being designed are all different. FIG. 6 is an example of signal pattern data indicating the correspondence between the combination patterns of the detection signals of the sensors 14a to 14c and the outlet port 10 (connection port in the table) connected to the inlet port 13 at each pattern. is there.
このロータリバルブの動作を制御する制御部３２（図５参照。）はかかる信号パターンデータを予め保持しており、その信号パターンデータに基づいて入口ポート１３に接続されている出口ポート１０、すなわちロータの絶対位置を検出する。センサ１４ａ〜１４ｃ、位置検出用プレート２６及び制御部３２は、ロータの絶対位置を検出するためのロータ位置検出装置を構成する。 The control unit 32 (see FIG. 5) for controlling the operation of the rotary valve holds such signal pattern data in advance, and the outlet port 10 connected to the inlet port 13 based on the signal pattern data, that is, the rotor. The absolute position of is detected. The sensors 14a to 14c, the position detection plate 26, and the control unit 32 constitute a rotor position detection device for detecting the absolute position of the rotor.
図５にこの実施例の制御系統を示す。 FIG. 5 shows a control system of this embodiment.
ステッピングモータ８は制御部３２により制御される。制御部３２は専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現することができる。制御部３２には、位置検出手段３２ａ、位置決め手段３２ｂ及び信号パターン保持部３２ｃが設けられている。位置検出手段３２ａ及び位置決め手段３２ｂは、制御部３２に格納されたプログラムが制御部３２に設けられたＣＰＵなどの演算装置により実行されることで得られる機能である。信号パターン保持部３２ｃは制御部３２に設けられているＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などの記憶装置の一領域により実現することができる。 The stepping motor 8 is controlled by the control unit 32. The control unit 32 can be realized by a dedicated computer or a general-purpose personal computer. The control unit 32 includes a position detection unit 32a, a positioning unit 32b, and a signal pattern holding unit 32c. The position detection unit 32 a and the positioning unit 32 b are functions obtained by executing a program stored in the control unit 32 by an arithmetic device such as a CPU provided in the control unit 32. The signal pattern holding unit 32c can be realized by an area of a storage device such as an HDD (hard disk drive) provided in the control unit 32.
信号パターン保持部３２ｃは、図６に示されているような、各センサ１４ａ〜１４ｃの信号の組合せパターンとそのときの接続ポートとの対応関係を示す信号パターンデータを保持している。 The signal pattern holding unit 32c holds signal pattern data indicating the correspondence between the signal combination patterns of the sensors 14a to 14c and the connection ports at that time, as shown in FIG.
位置検出手段３２ａは、第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃの検出信号と信号パターン保持部３２ｃに保持されている信号パターンデータを用いてロータの絶対位置（入口ポート１３に接続されている出口ポート１０の番号）を検出するように構成されている。 The position detection means 32a uses the detection signals of the first sensor 14a, the second sensor 14b and the third sensor 14c and the signal pattern data held in the signal pattern holding unit 32c to connect to the absolute position of the rotor (connected to the inlet port 13). The number of the exit port 10 being configured) is detected.
位置決め手段３２ｂは、位置決め用センサ２８の信号と位置検出手段３２ａにより検出されるロータの絶対位置に基づいて、所望の出口ポート１０が入口ポート１３に接続されるようにステッピングモータを制御してロータを位置決めするように構成されている。 The positioning means 32b controls the stepping motor based on the signal from the positioning sensor 28 and the absolute position of the rotor detected by the position detection means 32a so as to connect the desired outlet port 10 to the inlet port 13 to thereby rotate the rotor. Is configured to position.
ロータの位置決め動作の一例を図７のフローチャートを用いて説明する。 An example of the positioning operation of the rotor will be described with reference to the flowchart of FIG.
ロータを位置決めすべき目標位置（入力ポートに接続する出力ポートの番号）を特定する。第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃの信号を取り込み、その信号の組合せパターンから信号パターン保持部３２ｃの信号パターンデータに基づいてロータの現在位置を検出する。 The target position (number of the output port connected to the input port) where the rotor is to be positioned is specified. The signals of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c are captured, and the current position of the rotor is detected from the combination pattern of the signals based on the signal pattern data of the signal pattern holding unit 32c.
ロータの現在位置が目標位置と異なっているときは、位置決め用センサ２８が位置決め用プレート２２のスリット２２ａを検出するまでステッピングモータ８（図１参照。）を駆動する。位置決め用センサ２８がスリット２２ａを検出したときは、そのときの第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃの信号からロータの現在位置を検出し、現在位置が目標位置と一致しているか否かを確認する。この動作を繰り返し実行し、ロータの現在位置と目標位置が一致すればロータの位置決めを終了する。 When the current position of the rotor is different from the target position, the stepping motor 8 (see FIG. 1) is driven until the positioning sensor 28 detects the slit 22a of the positioning plate 22. When the positioning sensor 28 detects the slit 22a, the current position of the rotor is detected from the signals of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c at that time, and the current position matches the target position. Check if it exists. This operation is repeatedly executed, and if the current position of the rotor matches the target position, the positioning of the rotor is terminated.
上記の実施例では、１枚の位置検出用プレート２６の周囲に３つのセンサ１４ａ〜１４ｃを配置し、その信号の組合せパターンによってロータの絶対位置を検出するように構成されているが、複数枚の位置検出用プレートを用いてロータの絶対位置を検出してもよい。図８を用いて、３枚の位置検出用プレート３６，３７及び３８を用いた実施例について説明する。 In the above embodiment, three sensors 14a to 14c are arranged around one position detection plate 26, and the absolute position of the rotor is detected by a combination pattern of the signals. The absolute position of the rotor may be detected using the position detection plate. An embodiment using three position detection plates 36, 37 and 38 will be described with reference to FIG.
この実施例のロータ位置検出部４ａは、１枚の位置決め用プレート２２と３枚の位置検出用プレート３６，３７及び３８を備えている。位置決め用プレート２２は最もポート接続部６側に設けられており、回転軸１８とともに回転する円柱形状の支持ブロック２１に固定されている。位置検出用プレート３６はスペーサ３４ｃを介して位置決め用プレート２２と連結されている。位置検出用プレート３７はスペーサ３４ｂを介して位置検出用プレート３６と連結されている。位置検出用プレート３８はスペーサ３４ａを介して位置検出用プレート３７と連結されている。これにより、４枚のプレート２２，３６，３７及び３８はロータと連動して同軸上で回転する。 The rotor position detection unit 4a of this embodiment includes one positioning plate 22 and three position detection plates 36, 37, and 38. The positioning plate 22 is provided closest to the port connection portion 6 and is fixed to a columnar support block 21 that rotates together with the rotary shaft 18. The position detection plate 36 is connected to the positioning plate 22 via a spacer 34c. The position detection plate 37 is connected to the position detection plate 36 via a spacer 34b. The position detection plate 38 is connected to the position detection plate 37 via a spacer 34a. Thus, the four plates 22, 36, 37 and 38 rotate on the same axis in conjunction with the rotor.
位置検出用プレート３８の平面形状は図９（Ａ）に示されている形状であり、その周縁部の周方向に均等な４か所の位置に回転角４５°分の幅の切欠き部３８ａを有する。位置検出用プレート３７の平面形状は図９（Ｂ）に示されている形状であり、その周縁部の周方向に均等な２ヶ所の位置に回転角９０°分の幅の切欠き部３７ａを有する。位置検出用プレート３６の平面形状は図９（Ｃ）に示されている形状であり、その周縁部に回転角１８０°分の切欠き部３６ａを有する。 The planar shape of the position detection plate 38 is the shape shown in FIG. 9A, and the notches 38a having a width corresponding to a rotation angle of 45 ° are provided at four equal positions in the circumferential direction of the peripheral edge. Have The planar shape of the position detection plate 37 is the shape shown in FIG. 9B, and notches 37a having a rotation angle of 90 ° are provided at two positions that are equal in the circumferential direction of the peripheral edge. Have. The planar shape of the position detection plate 36 is the shape shown in FIG. 9C, and has a notch 36a corresponding to a rotation angle of 180 ° on the peripheral edge thereof.
第１センサ１４ａは位置検出用プレート３８の周縁部の切欠き部３８ａを検出する位置に設けられている。第２センサ１４ｂは位置検出用プレート３７の周縁部の切欠き部３７ａを検出する位置に設けられている。第３センサ１４ｃは位置検出用プレート３６の周縁部の切欠き部３６ａを検出する位置に設けられている。 The first sensor 14 a is provided at a position for detecting the notch 38 a at the peripheral edge of the position detection plate 38. The second sensor 14 b is provided at a position for detecting the notch 37 a at the peripheral edge of the position detection plate 37. The third sensor 14 c is provided at a position for detecting the notch 36 a at the peripheral edge of the position detection plate 36.
この実施例では、第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃが縦方向（回転軸３８と平行な方向）に一列に並んで配置されているが、必ずしも一列に並んで配置されている必要はない。第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ及び第３センサ１４ｃの位置と位置検出用プレート３６，３７及び３８の位置関係（位相差）は、位置決め用センサ２８がスリット２２ａを検出する８つのポジションにロータが位置決めされているときの各センサ１４ａ〜１４ｃの検出信号（信号＜０＞又は＜１＞）の組合せのパターンがすべて異なるように設計されている。図１０は各センサ１４ａ〜１４ｃの検出信号の組合せパターンと各パターンのときに入口ポートに接続されている出口ポート（接続ポート）との対応関係を示す信号パターンデータの一例である。 In this embodiment, the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c are arranged in a line in the vertical direction (direction parallel to the rotation shaft 38), but they are not necessarily arranged in a line. There is no need to be. The positional relationship (phase difference) between the positions of the first sensor 14a, the second sensor 14b, and the third sensor 14c and the position detection plates 36, 37, and 38 is set to eight positions at which the positioning sensor 28 detects the slit 22a. The patterns of combinations of detection signals (signals <0> or <1>) of the sensors 14a to 14c when the sensor is positioned are all different. FIG. 10 is an example of signal pattern data indicating the correspondence between the combination patterns of the detection signals of the sensors 14a to 14c and the outlet ports (connection ports) connected to the inlet ports at the respective patterns.
第１センサ１４ａ、第２センサ１４ｂ、第３センサ１４ｃ及び位置決め用センサ２８の信号を用いたロータの位置決め方法は、図１から図７を用いて説明した実施例と同様である。 The rotor positioning method using the signals of the first sensor 14a, the second sensor 14b, the third sensor 14c, and the positioning sensor 28 is the same as the embodiment described with reference to FIGS.
２ ロータ駆動部
４，４ａ ロータ位置検出部
６ ポート接続部
８ ステッピングモータ
９ モータ固定板
１０ 出力ポート
１１ ポート接続部の筐体
１２ センサ取付用カバー
１４ａ 第１センサ
１４ｂ 第２センサ
１４ｃ 第３センサ
１６ 駆動軸
１８ 回転軸
２０ 連結部
２１ 支持ブロック
２２ 位置決め用プレート
２２ａ スリット
２４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ スペーサ
２６，３６，３７，３８ 位置検出用プレート
２６ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ 切欠き部
３８ 位置決め用センサ
３０ 支持柱
３２ 制御部
３２ａ 位置検出手段
３２ｂ 位置決め手段
３２ｃ 信号パターン保持部
2 Rotor drive unit 4, 4a Rotor position detection unit 6 Port connection unit 8 Stepping motor 9 Motor fixing plate 10 Output port 11 Port connection case 12 Sensor mounting cover 14a First sensor 14b Second sensor 14c Third sensor 16 Drive shaft 18 Rotating shaft 20 Connecting portion 21 Support block 22 Positioning plate 22a Slit 24, 34a, 34b, 34c Spacer 26, 36, 37, 38 Position detecting plate 26a, 36a, 37a, 38a Notch 38 Positioning sensor 30 Support Pillar 32 Control Unit 32a Position Detection Unit 32b Positioning Unit 32c Signal Pattern Holding Unit
Claims (6)
前記各センサの検出信号の組合せパターンとそのときの前記ロータの位置との信号パターンデータを保持する信号パターン保持部と、
前記各センサの検出信号を取り込み、前記信号パターン保持部に保持されている前記信号パターンデータに基づいて前記ロータの絶対位置を検出する位置検出手段と、を備えたロータ位置検出装置。 A position detection plate that rotates in conjunction with the rotor of a rotary valve that switches an output port connected to the input port among a plurality of output ports according to the position of the rotor, and has a notch at the periphery thereof, and the cut Provided with a plurality of sensors for detecting the presence or absence of the notch at a plurality of positions on the rotation path of the notch, the notch and the sensor of the position detection plate, the output port connected to the input port A position detector provided so that the combination patterns of detection signals of the sensors when the rotor is positioned at each position are different from each other;
A signal pattern holding unit that holds signal pattern data of a combination pattern of detection signals of the sensors and the position of the rotor at that time;
A rotor position detection apparatus comprising: position detection means for capturing detection signals of the sensors and detecting an absolute position of the rotor based on the signal pattern data held in the signal pattern holding unit.
前記ロータを回転させるモータと、
請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置と、
前記ロータ位置検出装置によって検出されるロータ位置に基づいて、前記ロータが所定位置に位置決めされるように前記モータを駆動する制御部と、を備えたロータリバルブ。 A port connection portion having a rotor for switching an input port, a plurality of output ports and an output port connected to the input port;
A motor for rotating the rotor;
The rotor position detection device according to any one of claims 1 to 3,
And a control unit that drives the motor so that the rotor is positioned at a predetermined position based on the rotor position detected by the rotor position detection device.
前記ポート接続部は２n個の出力ポートを備えている請求項４に記載のロータリバルブ。 The position detection unit of the rotor position detection device includes n sensors (n is a positive integer),
The rotary valve according to claim 4, wherein the port connection portion includes 2 n output ports.
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