(57)【要約】【課題】脱調を削減することができるステッピングモータの校正方法を提供する。【解決手段】入力パルスに同期して回転することにより、バタフライバルブ１２を開閉させるステッピングモータの校正方法において、バタフライバルブ１２が全開位置に位置決めされたときに、当該バタフライバルブ１２と当接するストッパ１３ａと、バタフライバルブ１２が全閉位置に位置決めされたときに、当該バタフライバルブ１２と当接するストッパ１３ｂとを設け、入力パルスの回数に基づいてバタフライバルブ１２の開度を推定し、バタフライバルブ１２を、その推定開度に基づいて全開位置及び全閉位置に回転させて、ストッパ１３ａ，１３ｂに当接させることにより、推定開度と実開度とを一致させる。【選択図】図１
2019122074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力パルスに同期して回転することにより、ダンパを開閉させるステッピングモータの校正方法において、
前記ダンパが全開位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全開側ストッパと、前記ダンパが全閉位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全閉側ストッパとを設け、
入力パルスの回数に基づいて、前記ダンパの開度を推定し、
前記ダンパを、その推定開度に基づいて、前記全開位置及び前記全閉位置に移動させて、前記全開側ストッパ及び前記全閉側ストッパに当接させることにより、前記推定開度と、前記ダンパの実際の開度とを一致させる
ことを特徴とするステッピングモータの校正方法。
【請求項２】
前記推定開度が全開となる場合には、前記ダンパの前記全開位置への移動を省略し、
前記推定開度が全閉となる場合には、前記ダンパの前記全閉位置への移動を省略する
ことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータの校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステッピングモータの校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは、コントローラから発信された入力パルス信号に基づいて駆動するモータである。これにより、ステッピングモータの回転軸は、入力パルスの回数ごとに、一定の回転角度ずつ回転するように制御される。これにより、ステッピングモータにおける回転軸の回転角度位置は、入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。
【０００３】
また、ステッピングモータにおいては、回転軸を保持するための保持力以上の外力が当該回転軸に作用すると、その保持力が外力に負けてしまい、回転軸が位置ずれを起こす場合がある。このように、回転軸に位置ずれが生じると、実際の回転角度位置と推定した回転角度位置との間にずれが生じてしまう。このような場合には、実際の回転角度位置と推定した回転角度位置とを一致させるための校正作業が必要となる。
【０００４】
そして、従来のステッピングモータの校正方法としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４８２９５号公報
【特許文献２】特開平９−３２２５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の校正方法は、ステッピングモータの駆動によって開閉するドア構造に適用されたものである。この校正方法は、位置ずれしたドアを、一方側に向けて回転させて、ストッパに押し付けることによって、当該位置ずれを補正するものである。しかしながら、上記従来の校正方法においては、ドアを積極的にストッパに押し付けているため、ステッピングモータは、そのストッパへの押し付けによって、脱調してしまうおそれがある。このように、ステッピングモータが脱調すると、脱調音が発生すると共に、当該ステッピングモータのギヤボックスに過負荷が作用することになる。
【０００７】
この発明は、上記課題を解決するものであって、脱調を削減することができるステッピングモータの校正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るステッピングモータの校正方法は、入力パルスに同期して回転することにより、ダンパを開閉させるステッピングモータの校正方法において、ダンパが全開位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全開側ストッパと、ダンパが全閉位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全閉側ストッパとを設け、入力パルスの回数に基づいて、ダンパの開度を推定し、ダンパを、その推定開度に基づいて、全開位置及び全閉位置に移動させて、全開側ストッパ及び全閉側ストッパに当接させることにより、推定開度と、ダンパの実際の開度とを一致させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、脱調を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法が適用された可変風量装置の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法の処理過程を示すフローチャートである。
【図３】バタフライバルブを全開位置まで回転させてストッパに当接させたときの様子を示した図である。
【図４】バタフライバルブを全閉位置まで回転させてストッパに当接させたときの様子を示した図である。
【図５】可変風量装置における流量制御方法の処理過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、可変風量装置の概略構成図である。この可変風量装置は、例えば、建物に設置されたダクトの流れ方向中間部に設けられている。また、可変風量装置は、ステッピングモータ、ダンパとなるバタフライバルブ１２、及び、ストッパ１３ａ，１３ｂを備えている。更に、ステッピングモータは、回転軸１１を両回転方向に回転可能に支持している。即ち、回転軸１１は、回転方向一方側及び回転方向他方側に向けて回転可能となっている。
【００１３】
バタフライバルブ１２は、円板状をなしており、ダクト内を流れる空気の流量を調整または遮断するための可動板（流量制御弁）である。回転軸１１は、バタフライバルブ１２の厚さ方向中央部、及び、バタフライバルブ１２の中心を貫通している。即ち、バタフライバルブ１２は、回転軸１１を回転中心として両回転方向に向けて回転可能となる、回転式のバルブである。
【００１４】
従って、可変風量装置は、上述した構成をなすことにより、空気の流れ方向に対するバタフライバルブ１２の角度を、回転軸１１の回転によって変えることにより、ダクト内を流れる空気の流量を調整可能となっている。
【００１５】
バタフライバルブ１２の全開側には、ストッパ１３ａが設けられている。ストッパ１３ａは、バタフライバルブ１２が回転軸１１の回転によって全開位置に位置決めされたときに、その位置決めされたバタフライバルブ１２と当接する。一方、バタフライバルブ１２の全閉側には、ストッパ１３ｂが設けられている。ストッパ１３ｂは、バタフライバルブ１２が回転軸１１の回転によって全閉位置に位置決めされたときに、その位置決めされたバタフライバルブ１２と当接する。
【００１６】
ここで、ステッピングモータは、コントローラから発信された入力パルス信号に基づいて、モータコイルに流れる電流の有無を順次切り替えることによって、回転軸１１を回転させる。これにより、回転軸１１は、入力パルスの回数ごとに、一定の回転角度（ステップ角）ずつ回転するように制御される。従って、可変風量装置は、回転軸１１の回転角度（回転角度量）及び回転角度位置を、与えられた入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。
【００１７】
これに対して、バタフライバルブ１２は、回転軸１１の回転と共に回転するため、バタフライバルブ１２の開度は、回転軸１１の回転角度位置と対応している。即ち、可変風量装置は、バタフライバルブ１２の開度についても、与えられた入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。
【００１８】
また、ステッピングモータは、回転軸１１を、所定量の保持力で保持しながら、入力パルスに同期して回転させている。しかしながら、ステッピングモータにおいては、保持力以上の外力が回転軸１１に作用すると、その保持力が外力に負けてしまい、回転軸１１が回転方向に位置ずれを起こすおそれがある。このような場合には、ステッピングモータを校正する必要がある。
【００１９】
ステッピングモータの校正とは、回転軸１１における回転方向の位置ずれを補正する操作のことである。言い換えれば、ステッピングモータの校正とは、推定した回転軸１１の回転角度位置（以下、推定回転角度位置と称す）と、回転軸１１の実際の回転角度位置（以下、実回転角度位置と称す）との間における回転角度誤差を零にする操作である。なお、上述した校正は、零点校正とも呼ばれている。
【００２０】
従って、可変風量装置は、ステッピングモータを校正することにより、バタフライバルブ１２の位置ずれ（開度ずれ）を補正することができる。即ち、上述したように、回転軸１１の回転角度位置と、バタフライバルブ１２の開度とは、対応しているため、ステッピングモータの校正は、推定したバタフライバルブ１２の開度（以下、推定開度と称す）と、バタフライバルブ１２の実際の開度（以下、実開度と称す）との間における開度誤差を零にする操作となる。
【００２１】
次に、可変風量装置におけるステッピングモータの校正方法について、図２から図４を用いて説明する。なお、図２に示したステップＳＴ１１と図３とは対応しており、図２に示したステップＳＴ１２と図４とは対応している。
【００２２】
先ず、図２及び図３に示すように、ステップＳＴ１１において、バタフライバルブ１２の推定開度が、与えられた入力パルスの回数に基づいて求められる。続いて、バタフライバルブ１２は、その推定開度に基づいて、当該推定開度から全開位置まで回転して、ストッパ１３ａに当接する。
【００２３】
このとき、バタフライバルブ１２に弁開方向への位置ずれが生じている場合には、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ａに当接した後、当該ストッパ１３ａに押し付けられる。即ち、バタフライバルブ１２は、弁開方向への位置ずれ量Δθ１の分だけ、回転することができない。これにより、バタフライバルブ１２における弁開方向の位置ずれは解消され、回転軸１１に対する零点校正は完了する。
【００２４】
そして、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ａに押し付けられるものの、弁開方向への位置ずれ量Δθ１に対応した必要最低限の反力のみを受けることになる。これにより、バタフライバルブ１２のストッパ１３ａへの押し付けに起因した、ステッピングモータの脱調は、削減される。この結果、脱調音、及び、ステッピングモータのギヤボックスへの負荷は、削減される。
【００２５】
次いで、図２及び図４に示しように、ステップＳＴ１２において、バタフライバルブ１２は、全開位置から全閉位置まで回転して、ストッパ１３ｂに当接する。
【００２６】
このとき、バタフライバルブ１２に弁閉方向への位置ずれが生じている場合には、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ｂに当接した後、当該ストッパ１３ｂに押し付けられる。即ち、バタフライバルブ１２は、弁閉方向への位置ずれ量Δθ２の分だけ、回転することができない。これにより、バタフライバルブ１２における弁閉方向の位置ずれは解消され、回転軸１１に対する零点校正は完了する。
【００２７】
そして、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ｂに押し付けられるものの、弁閉方向への位置ずれ量Δθ２に対応した必要最低限の反力のみを受けることになる。これにより、バタフライバルブ１２のストッパ１３ｂへの押し付けに起因した、ステッピングモータの脱調は、削減される。この結果、脱調音、及び、ステッピングモータのギヤボックスへの負荷は、削減される。
【００２８】
従って、バタフライバルブ１２は、推定開度に基づいて全開位置に回転した後、その全開位置から全閉位置に回転する。このとき、バタフライバルブ１２における弁開方向の位置ずれは、バタフライバルブ１２が、位置ずれ量Δθ１の分だけ、弁開方向への回転が規制されることにより解消される。一方、バタフライバルブ１２における弁閉方向の位置ずれは、バタフライバルブ１２が、位置ずれ量Δθ２の分だけ、弁閉方向への回転が規制されることにより解消される。
【００２９】
これに対して、バタフライバルブ１２に弁開方向への位置ずれが生じていない場合には、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ａに当接するものの、当該ストッパ１３ａに押し付けられることはない。これにより、脱調が発生することはない。
【００３０】
また、バタフライバルブ１２に弁閉方向への位置ずれが生じていない場合には、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ｂに当接するものの、当該ストッパ１３ｂに押し付けられることはない。これにより、脱調が発生することはない。
【００３１】
従って、バタフライバルブ１２に位置ずれが発生していなくても、ステッピングモータを校正した場合には、バタフライバルブ１２は、ストッパ１３ａ，１３ｂに押し付けられることはないので、その押し付けに起因した脱調を削減することができる。
【００３２】
つまり、実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ１２の開度を検出する角度センサまたはリミットスイッチ等の検出手段を備えるのではなく、その開度を入力パルスの回数に応じて推定している。これにより、バタフライバルブ１２における位置ずれの有無、即ち、ステッピングモータにおける校正の要否に関わらず、零点校正を実行することができる。
【００３３】
また、上述したように、実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ１２に位置ずれが有ある場合でも、位置ずれがない場合でも、脱調を削減することができるので、零点校正の要否を判定する必要がない。
【００３４】
但し、推定開度が全開となる場合には、バタフライバルブ１２は、弁開方向への位置ずれを有していないことになるため、全開と推定された推定開度に基づいて、当該推定開度から全開位置まで回転させる処理を行う必要がない。これにより、バタフライバルブ１２の全開位置への回転は、省略される。
【００３５】
同様に、推定開度が全閉となる場合には、バタフライバルブ１２は、弁閉方向への位置ずれを有していないことになるため、全閉と推定された推定開度に基づいて、当該推定開度から全閉位置まで回転させる処理を行う必要がない。これにより、バタフライバルブ１２の全閉位置への回転は、省略される。
【００３６】
また、ステッピングモータを校正する場合には、バタフライバルブ１２は、推定開度に基づいて全開位置または全閉位置まで回転すれば良く、バタフライバルブ１２が最初に回転して位置決めされる位置は、全開位置及び全閉位置のいずれかの位置でも構わない。即ち、バタフライバルブ１２は、推定開度に基づいて、全閉位置に回転した後、その全閉位置から全開位置に回転しても構わない。
【００３７】
次に、可変風量装置の流量制御方法について、図５を用いて説明する。
【００３８】
図５に示しように、先ず、ステップＳＴ２１において、可変風量装置は、図２から図４において説明した零点校正を実行する。
【００３９】
次いで、ステップＳＴ２２において、可変風量装置は、推定開度と、要求流量に対応した開度（以下、要求開度と称す）とが、一致しているか否かを判断する。ここで、推定開度と要求開度とが一致している場合には、処理は終了する。一方、推定開度と要求開度とが一致していない場合には、ステップＳＴ２３に進む。
【００４０】
そして、ステップＳＴ２３において、可変風量装置は、バタフライバルブ１２を推定開度が要求開度と一致するように回転させる。これにより、ダクト内を流れる空気の流量は、バタフライバルブ１２の要求開度に対応した要求流量に調整され、処理は終了する。
【００４１】
但し、本実施の形態１においては、ダンパをバタフライバルブ１２として説明しているが、ダンパは、その他、ボールバルブ、ゲートバルブ、及び、グローブバルブ等であっても構わない。
【００４２】
また、本実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法は、ダンパの可動範囲における両端に、そのダンパと当接するストッパを設けるようにした構成であれば、適用可能である。
【００４３】
更に、本実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ１２を、全開位置及び全閉位置に位置決めして、ストッパ１３ａ，１３ｂに当接させているが、バタフライバルブ１２の開度に精度が要求されない場合には、バタフライバルブ１２を、全開位置の直前及び全閉位置の直前に位置決めして、位置ずれが生じたときにだけ、ストッパ１３ａ，１３ｂに押し付けるようにしても構わない。
【００４４】
以上より、実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法によれば、バタフライバルブ１２の回転を、位置ずれ量Δθ１，Δθ２の分だけ規制することができる。これにより、バタフライバルブ１２は、過負荷を受けることなく、必要最低限の反力のみを受けることになる。従って、実施の形態１に係るステッピングモータの校正方法は、脱調を削減することができる。
【００４５】
また、推定開度が全開または全閉となる場合には、バタフライバルブ１２の全開位置または全閉位置への回転を省略することができる。これにより、脱調を更に削減することができる。
【００４６】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  回転軸
１２  バタフライバルブ
１３ａ，１３ｂ  ストッパ
Δθ１，Δθ２  位置ずれ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019122074.tif 000006
【図５】
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