(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転させられ、かつケーシングに対して軸方向に摺動可能として支持したウォームをもって被駆動体を駆動させるようにし、かつ前記ウォームの軸線方向と直交するとともに、前記ウォームの軸線方向の送りに基づく推力を受けるようにして前記ケーシングに設けた起歪体に歪みゲージを取付け、この起歪体の変形に伴う歪みゲージの抵抗変化によって、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにした電動アクチュエータにおけるトルク検出装置において、
前記起歪体の中心に対して、互いに同一構造の歪みゲージ群を、円周方向に複数組配設し、各組の歪みゲージ群を、それぞれ専用の抵抗値検出回路に接続し、前記各抵抗値検出回路の出力値を、健全性検出処理手段において健全性を保つと見なせる値と比較して、許容値を超えて異なる値を出力する抵抗値検出回路を不健全回路として検出し、その不健全回路を除く残りの抵抗値検出回路の出力値を用いて、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。
【請求項２】
複数組の互いに同一構造の歪みゲージ群が、起歪体における円型起歪溝の外周と内周に沿った１対の歪みゲージを、互いに直列接続してハーフブリッジを形成した複数組の歪みゲージである請求項１記載の電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。
【請求項３】
抵抗値検出回路が、円型起歪溝の外周と内周に沿った１対の歪みゲージを直列接続してなるハーフブリッジと、そのハーフブリッジの直列接続点の電圧を検出する電圧フォロア回路である請求項１又は２いずれか記載の電動アクチュエータにおけるトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動体の駆動操作時に、要求された駆動操作を確実に実行して終了するようにした、冗長性の高い電動アクチュエータを提供するためのトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントや発電所、特に原子力発電所に使用される電動アクチュエータには、駆動操作を要する被駆動体に応じて、駆動出力の制御を要するものがあり、その駆動出力を検出するには、動力伝達系の途中に、駆動力を検出するセンサが設けられており、このセンサには、冗長性の高い運用信頼性が要求され、弁装置を特化して駆動するバルブアクチュエータは、その最たるものである。
【０００３】
例えば、弁装置を被駆動体として電動駆動するには、弁装置を電気的に駆動する電動アクチュエータの電気的かつ機械的な健全性の確保が不可欠であり、その為に保守点検によって信頼性を高めておく必要がある。
【０００４】
しかし、化学プラント等においては、弁装置の取付位置が高所や、配管の陰であって、アクセスが困難であったり、原子力発電所においては、弁装置が原子炉格納容器内に設置されるものについては、放射線が人体に及ぼす影響のために、被爆線量が制限され、分解点検や作業時間に制限を生じたりして、人手による定期的な高信頼度の保守点検は事実上困難な状況にある。
【０００５】
そのために、弁装置やアクチュエータを分解することなく、機能等の健全性を診断することが試みられ、また一部のものについては、分解点検を省略したり、点検間隔を延長可能とするなどして、一定の成果を挙げている。
【０００６】
特許文献１は、上述の弁や弁駆動装置の機能診断を行うには、数多くのセンサを取り付ける必要があり、その課題を解決するためになされたものである。
【０００７】
特許文献２は、特許文献１による検査装置に代わり、プラントや発電所の運転を停止することなく、弁や弁駆動装置の定常運転において機能診断を行うための
データを採取する負荷連続検出装置である。
【０００８】
特許文献３及び特許文献４は、特許文献２に示すようなトルクセンサによって、弁の開閉状態の負荷トルクを常時検出してそれを記録し、その記録データに基づき、特許文献１と同様な検査を、プラントや発電施設の運転を停止することなく行うものである。
【０００９】
特許文献５には、歪みゲージをセンサとする複数のブリッジ回路の出力特性を揃える手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−０１５０９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４６７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１６６１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８０９３６号公報
【特許文献５】特開２０１２−２４７３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電動モータを使用して被駆動体、例えば弁装置を開閉駆動する従来の装置（以下電動バルブアクチュエータと略称する）は、特許文献１〜４に示す如く、弁体を駆動する機構と連動したウォームホイールに噛合させたウォームの負荷トルクを、ウォームの軸線方向への移動量に変換し、その移動量を、メカニカルなリミットスイッチによって、ウォームの軸線に加わるトルク量を弁別し、弁の全閉時点のシート圧、及び弁全開時のステム抵抗を検出すると共に、弁の全開から全閉までのウォーム軸の回転量を、歯車式回転計数機構を用いて計測し、その計測した回転量を弁の開閉度合として、弁開度表示手段に表示している。
【００１２】
また、特許文献２〜４には、電子式トルクセンサ付きバルブアクチュエータが開示され、上記従来のバルブアクチュエータにおいては、電動動力源（電動モータ）と弁体が、歯車機構により直結的に連結した状態で、ウォームに加わる反力を、ばね機構を介してウォームの軸線方向への移動と釣り合わせて、その移動量をトルクに換算して、歯車機構と直結的に連結したリミットスイッチ（以下トルクスイッチと略称する）をもって、弁体の駆動機構に加わる負荷を検出して、弁の全閉位置及び全開位置の力加減を、メカニカルリミットスイッチを使用したシーケンス制御によって、電動駆動弁の開閉制御を行っている。
【００１３】
このメカニカルリミットスイッチを用いたトルク制御は、弁の開度とメカニカルに機構的直結結合していることをもって、高信頼性とするため、特許文献２〜４においても、電子的トルク制御と併用されている。
【００１４】
しかし、機械的スイッチ構造によるメカニカルリミットスイッチは、制御機構の構造が複雑で、可動部品や可動接点の数も多く、メカニカルリミット動作を行わせるための接点機構の調整値や動作点の長期維持も困難であり、特に部品に不都合を生じた際には、保安作業員による直接的保守作業によらなければ、故障の復旧作業と長期間の安定動作を望めない課題がある。
【００１５】
さらに、このメカニカルリミットスイッチによるトルクスイッチを採用すると、ウォームの動きを検出するための機械伝達機構の部品点数が増大して、トルク値に応じて軸線方向に可動するウォーム軸周りの構造が繁雑となり、かつそれらの機構部品を収納するために、本体を構成するケーシングの容積が大きくなり、かつ各部品の保守点検を容易にして各部品を収納し、しかも防爆基準を満たしたケーシングの構造が複雑化する。
【００１６】
機械的連結を主とする可動部品の増大は、経時変化に伴う磨耗や腐食により、経時的に故障率を増大して、長期間安定した動作を要求する化学プラントや原子力発電所などの電動バルブアクチュエータには、保守点検を長期間不要とする要求に対して、多くの課題を生じる。
【００１７】
一方、特許文献３、４に示すように、電子制御式バルブアクチュエータにおいても、機械的リミットスイッチによるメカニカルトルクスイッチをそのまま採用し、かつトルク値に応動するウォームの軸線方向に加わる反力を、ウォーム軸の移動によってロードセル（以下トルクセンサと称する）で測定し、その測定値をデジタルに変換して、データロガーもしくはデジタルコントローラーのメモリーに保存して、電動駆動弁の弁開閉時の挙動データを収集し、そのデータを用いて弁開閉の最適制御を行ったり、確実な弁開閉の予測診断や保守点検の必要時期を予測したりしている。
【００１８】
しかしながら、従来のウォーム軸を多数の板ばねに抗させて移動させる方式のトルクセンサに依存する電子制御は、部品点数が多くなると共に、各可動部品間の摩擦による磨耗や損傷を生じやすく、電子的検出値の再現性や安定性に課題があり、全面的に信頼を寄せ難く、その為め、弁の開閉と直結したメカニカルトルクスイッチと併用して、信頼性を見かけ上高めているが、メカニカルトルクスイッチを、信頼度を得るためだけに使用するには、前述の如く、煩雑さや部品点数の多さに、多くの課題を残している。
【００１９】
また、従来のウォーム軸を軸線方向に大きく移動させるトルクセンサは、板ばねを挟んで起歪体を歪ませているため、力伝達部分に部品点数が多くなり、そのため不規則で不安定な力伝達点も多数介在し、それらの部分の磨耗や変質、錆や油ぎれによる摩擦抵抗の変化、板ばねのばね常数の経時変化、並びにウォーム軸の板ばね部分を分解保守点検後に再組み立てした後の、前記摩擦抵抗やばね定数の再現性に課題があり、長期間安定した信頼性を得ることができなく、将来の確実な動作を保証する根據を得ることもできない課題がある。
【００２０】
さらに弁装置の特徴として、弁装置の開閉動作のインターバルが非常に長いことが上げられ、その間隔が１年〜２年は希ではなく、前回は支障のない弁開閉動作を行ったとしても、これを根據にして、１〜２年後に前回と同様に確実な動作を行なう保障はない。このように、稼働間隔の長い場合には、特許文献２、４のように、稼働中のデータから次の稼働状況を予測するには、電気的部品やセンサの健全性が不確定であり、前回の動作データに基づいて、動作保証を行うには、電気回路やセンサの健全性に課題がある。
【００２１】
一方、上述のバルブアクチュエータと動力伝達構造を同じくするスクリュージャッキにトルクセンサを設けた電動アクチュエータは、被駆動体を特定しない汎用仕様の多目的タイプとして使用され、この場合には、被駆動体として、門扉、堰、ゲート、床、天井等、動作頻度も様々な対象物を電動駆動する。
【００２２】
上記、弁装置に特化したバルブアクチュエータ、スクリュージャッキ型の汎用アクチュエータにおいて、電子的に負荷トルクを検出するトルクセンサには、薄膜状の歪みゲージが使用され、この歪みゲージの腐食や変質は、長時間かけて進行するため、前回の健全動作が、長時間経過後の次回の健全動作を保証しない。
【００２３】
このことから、弁装置においては、本来は電子式のトルクセンサのみで、電動弁の開閉制御を高精度に制御することは可能であるが、現在の化学プラントや原子力発電所に適用される電動弁は、開閉動作の要求があった場合には、絶対に故障してはならないとする、冗長度の高い信頼性が要求されるので、弁装置を動作させることについては冗長性の勝るメカニカルリミットスイッチを省くことができないのが現状である。
【００２４】
メカニカルリミットスイッチを省いた、全電動式バルブアクチュエータは、可動機構部品が少ないので、機械部分の故障率が低く、油差しや部品交換等の人為的保守点検を要しない為、今後の化学プラントなどの遠隔操作に適用される。
【００２５】
すなわち、今後、各種プラントに設置される電動アクチュエータ付きの弁装置についても、その作動状態等を集中的に検査したり、監視したりしうるようにした制御システムが考えられる。これは、弁装置を開閉駆動する電動アクチュエータの制御を、通信回線により行うようになるからである。
この通信回線は、電動アクチュエータに設けた弁開閉検出手段における弁開閉度検出部で検出した弁開閉度信号を含む各種制御信号を、所用のネットワークトポロジーを適用して、外部の集中監視制御装置に送信して、集中監視制御装置との間の信号のやり取りを行うネットワーク型の通信システムのことであり、この通信回線によって、複数の電動アクチュエータを外部から集中的に監視・制御したり、複数の動力駆動バルブの作動状況を集中的に管理したり、また複数のバルブの開閉を同期制御したりすることができる。
【００２６】
このような集中監視制御装置を介して、個々のアクチュエータを集中管理制御する際、特に複数のバルブの開閉状態を同期制御する場合に、各アクチュエータの作動の冗長性が低いと、何れかのアクチュエータが故障して動作しない場合に、その故障しているアクチュエータと同期して作動する他のアクチュエータは、その時点で同期動作が不可能になるとともに、１台の不具合が連鎖的に波及して、制御系全体が制御不能に陥る課題がある。
【００２７】
また、上記したように、電動アクチュエータには、弁装置の他、門扉や仕切りゲート、水路の堰等を被駆動体とする多目的のスクリュージャッキ型のアクチュエータがあり、これらにも、電気的に駆動力を検出するセンサにより、駆動中の出力トルク（入力回転軸側）を計測して、全開、全閉のタイミングを検出したり、駆動終了時の保持力、加圧力を計測する。
この際にも、電動アクチュエータの駆動に係る冗長性を高く保つことが望まれる。
【００２８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、トルク制御に係る機構部品を極力少なくして故障率の改善を図り、電気制御に係るセンサ周辺の信頼性を高めると共に、電子計測部位の稼働の冗長性を高めて、全電子式の電動アクチュエータの完動動作確率の向上を図り、もって通信回線を介して繋がる多数の被駆動体を、それぞれを個々に、又は被駆動体同士の駆動タイミングや開閉状態の同期を取りながら、安全にかつ確実に被駆動体の動作を制御して、保守点検作業を低減しながら信頼性の高い被駆動体の駆動制御ネットワークを構築することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）モータにより回転させられ、かつケーシングに対して軸方向に摺動可能として支持したウォームをもって被駆動体を駆動させるようにし、かつ前記ウォームの軸線方向と直交するとともに、前記ウォームの軸線方向の送りに基づく推力を受けるようにして前記ケーシングに設けた起歪体に歪みゲージを取付け、この起歪体の変形に伴う歪みゲージの抵抗変化によって、前記被駆動体の駆動トルクを検出するようにした電動アクチュエータにおけるトルク検出装置において、
前記起歪体の中心に対して、互いに同一構造の歪みゲージ群を、円周方向に複数組配設し、各組の歪みゲージ群を、それぞれ専用の抵抗値検出回路に接続し、前記各抵抗値検出回路の出力値を、健全性検出処理手段において健全性を保つと見なせる値と比較して、許容値を超えて異なる値を出力する抵抗値検出回路を不健全回路として検出し、その不健全回路を除く残りの抵抗値検出回路の出力値を用いて、前記被駆動体の駆動トルクを検出する。
このような構成とすると、起歪体に設けた複数の歪みゲージ群の健全性を、トルク検出用のブリッジ回路を構成している複数のハーフブリッジからなる複数の抵抗値検出回路をもって、健全性検出処理手段が検出し、それらの検出は、互いに健全性検出処理手段において、起歪体に加わる力の大きさに関わりなく、いつでも、いかなる状況においても、瞬時に比較され、その際に、許容値を超える不健全な回路が検出されると、健全性検出処理手段は、その検出された不健全回路を含まないトルク検出用のブリッジ回路を選択又は構成することができ、これにより、トルク検出ブリッジ回路の稼働の冗長性を高めて、いついかなる状況下においても、制御を継続する確率を高めた、電動バルブアクチュエータを提供することができる。
【００３０】
（２）上記（１）項において、複数組の互いに同一構造の歪みゲージ群が、起歪体における円型起歪溝の外周と内周に沿った１対の歪みゲージを、互いに直列接続してハーフブリッジを形成した複数組の歪みゲージである。
このような構成とすると、円型起歪溝の外周と内周に沿った１対の歪みゲージが、円型起歪溝内に生じる歪みの影響を、互いに逆相に受けて、ブリッジ回路もしくは疑似ブリッジ回路を構成したときに、出力感度を増大するとともに、外周と内周に沿ってそれぞれに列べた歪みゲージ同士は、軸線方向にのみ移動可能なシリンダを介して押圧される起歪体の円型起歪溝内で歪みを受けるため、円周方向に列ぶ各歪みゲージは、均等に押圧力の歪みの影響を受け、それらは互いに互換性の高い歪みゲージを形成しているため、複数のハーフブリッジの組み合わせの自在性が高くなり、もって冗長性の高いトルクセンサを容易に構成することができる。
【００３１】
（３）上記（１）項又は（２）項いずれかにおいて、抵抗値検出回路が、円型起歪溝の外周と内周に沿った１対の歪みゲージを直列接続してなるハーフブリッジと、そのハーフブリッジの直列接続点の電圧を検出する電圧フォロア回路である。
このような構成とすると、同一構造のハーフブリッジ回路１対を、互いに電源極性を異なえた１対のハーフブリッジ回路として組み合わせることにより、互いの直列接続点の電圧を検出する電圧フォロア回路出力信号から、他の電気回路に影響を与えることなく、容易に高感度のトルク信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、電動アクチュエータにおけるトルク検出装置は、被駆動装置を稼働する前、及び稼働中において、被駆動装置の駆動操作力を検出するトルクセンサの健全性を調べて、電子制御部の経時変化による不具合や、突発的な電気ショック等による故障により、被駆動装置の駆動動作が実行不能にならないように、また、不健全なトルクセンサを使用することによる、検出トルク値の不正確な値により、被駆動装置に過大な操作加重を加えないように、電子制御部の信頼性と冗長性を高めた制御を可能とした、全電子式の電動アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施要領を示すバルブアクチュエータのケーシングの一部を切り取って示す一部切欠正面図である。
【図２】図１に示すウォーム軸部の拡大正面図である。
【図３】図１に示すウォーム軸端部のIII−III線拡大右側面図である。
【図４】歪みセンサのフイルムシートの正面図である。
【図５】歪みセンサの電気回路図である。
【図６】図４に示す歪みセンサを起歪体に添着した状態におけるＶＩ−ＶＩ線断面の模式図である。
【図７】本発明に係るトルク検出装置によるバルブアクチュエータの制御に係るブロック図である。
【図８】本発明に係る他の実施例のトルク検出装置による電動アクチュエータの制御に係るブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る電動アクチュエータを、弁装置に特化したバルブアクチュエータとした場合における、トルク検出装置の一実施形態を、図１〜図７に基づいて説明する。
【００３５】
図１は、電動バルブアクチュエータのケーシングの一部を切り取って示す一部切欠正面図である。
電動バルブアクチュエータ１は、中央上方の手動ハンドル２の軸線方向下方において、弁装置３の弁体（図示略）に繋がるステム４を挿通したグランド５と連結している。
【００３６】
電動バルブアクチュエータ１の本体構造をなすケーシング６は、手動ハンドル２の下方に、中空室７を備えている。
【００３７】
中空室７の左方には、当該中空室７に、出力軸８の先端を突出して、その先端に歯車９を備えた電動モータ１０を取り付けてある。
【００３８】
電動モータ１０の歯車９は、その電動モータ１０の出力軸８の軸線と同じくして、水平に右方に延びた、ウォーム１２のウォーム軸１３の左端に設けた、歯車１４に噛合している。
【００３９】
ウォーム１２は、ステム４の上下を向くの軸線に対して、ウォーム軸１３の軸線を、左右水平方向にして直交し、かつステム４の軸線と同芯に設けたウォームホイール１５と、互いの軸線を交叉して噛合している。
【００４０】
ウォーム１２と一体に形成されたウォーム軸１３は、電動モータ１０の歯車９と噛合する歯車１４と、ウォーム１２の中央との間における、ほぼ中間点において、下方のケーシング６から上方に向けて突出した軸受突起１６に、ラジアルベアリング１７により、回転自在に支承されている。
【００４１】
図２に示すように、ウォーム１２の左方において、ウォーム１２の左端から延出した左方ウォーム軸１３ａの軸端部を、ラジアルベアリング１７のインナー１７ａの右端において縮径し、その縮径軸１３ｂをインナー１７ａに挿通してある。
【００４２】
左方ウォーム軸１３ａの先端には、雄ねじ１３ｃが設けられており、雄ねじ１３ｃの部分に歯車１４をキー止めし、その歯車１４とインナー１７ａとの間に、カラー１８を挾んで、歯車１４の左側から雄ねじ１３ｃにナット１９を螺合して、縮径軸１３ｂに嵌挿した歯車１４とカラー１８とインナー１７ａを締め付け固定している。
【００４３】
これにより、左方ウォーム軸１３ａは、インナー１７ａとともに、ラジアルベアリング１７に回転自在に枢支されている。
【００４４】
ラジアルベアリング１７のアウター１７ｂは、ケーシング６をなす軸受突起１６の内腔に比較的緩く勘合するか、もしくは、インナー１７ａのベアリングがスラスト方向に緩く動ける構造のものをラジアルベアリング１７として採用して、ウォーム１２を軸線方向に、若干揺動できるような構造にしてある。
【００４５】
ウォーム軸１３の右方ウォーム軸１３ｄは、中空室７を上下に仕切るケーシング６の仕切り壁６ａの下方において枢支されている。
【００４６】
前記伝達機構を納める中央の中空室７と、後述する電気制御基板などを納める中空室２０との間には、両中空室７、２０を左右に仕切る仕切り壁６ａが設けてあり、その仕切り壁６ａの下方に、中空室７から中空室２０にかけて軸線を水平にして両室に突出する円筒壁２１を設けてある。
【００４７】
その円筒壁２１の中に、中空室７から中空室２０にかけて貫通する通孔２２が設けられている。
【００４８】
通孔２２の軸線は、ウォーム軸１３の軸線に合致しており、この通孔２２の中に、軸線方向に摺動可能に嵌合したシリンダ２３を設けてあり、そのシリンダ２３は、開口部２４をウォーム軸１３側に向け、閉じた遊端２３ａ側を中空室２０に向けてある。
【００４９】
開口部２４をウォーム軸１３側に向けたシリンダ２３は、ウォーム軸１３の右方ウォーム軸１３ｄの軸端を、回転方向には回転自在に、軸線方向には移動不能に、ラジアルスラスト軸受２５を介して、開口部２４に枢支されている。
【００５０】
シリンダ２３の開口部２４に設けたラジアルスラスト軸受２５は、インナー２５ａの軸孔を通る右方ウォーム軸１３ｄの軸端側の縮径部１３ｅを、インナー２５ａの内径に合致させてインナー２５ａを貫通させ、そのインナー２５ａを貫通して反対側に突出した軸端部に雄ねじ１３ｆを螺設し、その雄ねじ１３ｆにナット１３ｇを螺合して、インナー２５ａに軸端側の縮径部１３ｅを締付け固定してある。
【００５１】
ラジアルスラスト軸受２５のアウター２５ｂは、シリンダ２３の開口部２４に、アウター２５ｂの幅より若干大きい奥行きの拡径段部２４ａを設けて、その拡径段部２４ａにアウター２５ｂを嵌合し、かつ拡径段部２４ａの入り口側を、スナップリング２４ｃで抜止めして、軸線方向に移動不可に固定してある。
【００５２】
このシリンダ２３は、ケーシング６に設けた通孔２２に対して、ウォーム軸１３と軸線を同じくして、軸線方向へ移動自在になっており、かつ通孔２２とシリンダ２３の外周嵌合部は、比較的長い摺動部をなしているため、ウォーム軸１３の移動に係わる力は、正確にシリンダ２３の軸心の軸線方向に加わっている。
【００５３】
シリンダ２３における遊端２３ａには、３段に縮径した第１縮径段部２６、第２縮径段部２７、第３縮径段部２８が設けられ、各縮径段部２６、２７、２８は、中空室２０側に当接固定される起歪体２９との連結に関して、それぞれの各縮径段部２６、２７、２８が必要不可欠な構造をなしている。
【００５４】
起歪体２９は、前記通孔２２の中空室２０側において、通孔２２の端部２２ａを塞ぐように当接され、外形周辺は、通孔２２より十分に大きな外径をなす円盤状をなしている（図３参照）。
【００５５】
円盤状の起歪体２９の外周周辺には、複数個（実施例では８個）の取付け孔３０が、円周上に等間隔で設けられている。
【００５６】
円盤状をなす起歪体２９の円型の中心には、前記シリンダ２３の遊端２３ａ側に設けた第１から第３の縮径段部２６、２７、２８における中央の第２縮径段部２７に、緩みなく勘合する係合孔２９ａが設けられている。
【００５７】
起歪体２９は、過大な負荷トルクを受けることを考慮して、ばね特性と靭性に優れた錆びにくい金属が用いられ、起歪体２９に成形する前の原型は、比較的に肉厚の厚い板構造にしてある。
【００５８】
起歪体２９には、前記シリンダ２３に設けた第１縮径段部２６と、先端の第３縮径段部２８に設けた雄ねじ３１に螺合したナット３２をもって、シリンダ２３と起歪体２９を強固に固定するためのボス部３３を中央に残してある。
【００５９】
このナット３２を回転して起歪体２９のボス部３３を締め付けるに際して、シリンダ２３が供回りするのを防止するために、第１の縮径段部２６の断面形を、円型の一部または複数箇所を切り欠いた非円形軸にしておき、起歪体２９を固設する際に、起歪体２９の裏側に、前記第１の縮径段部２６の非円形軸に回転不能に嵌合する孔３４を中央に備えた供回り防止板３５を挾んで、起歪体２９を固定する。
【００６０】
起歪体２９の円盤の周辺には、前記取付け孔３０を介して複数の固定ねじ３６で締め付けられるフランジ部３７を残してある。
【００６１】
しかして、そのボス部３３とフランジ部３７の間には、表裏を均等に切削して、中央部の板厚を、所要の測定負荷トルクの大きさに合うように、厚さを均一に調整して切削した円型起歪溝３８を、表と裏に設けてある。
【００６２】
起歪体２９において、中空室２０を向く面を表面とし、通孔２２側を向く面を裏面とし、表面側の円型起歪溝３８の表側面３８ａに、図４に示すフィルム状歪みゲージ３９を添着してある。
【００６３】
起歪体２９における円型起歪溝３８の加工は、図６に示すような円盤の外周と中心部の間に生じる曲げ歪みを、円周方向に均等に生じるべく切削するので、加工形状は、部分的に応力の集中が起きないように、鋭角部や凹凸部は少なく加工し、表面３８ａは、サンドブラストによる磨き加工を施すのが好ましい。なお歪みゲージ３９自体の基本構造に関しては、詳細な説明は省略する。
【００６４】
図３に示す如く、フィルム状歪みゲージ３９は、起歪体２９における表側の円型起歪溝３８の表側の表面３８ａに、熱硬化性の接着材をもって、強固に添着されるとともに、その上面には、シリコンゴムなどの柔軟性と密閉性が高く表面保護を兼ねて酸化を防止する保護膜４０が設られている。
【００６５】
図４に示す如く、フィルム状歪みゲージ３９には、円型起歪溝３８に歪みを生じたとき、その歪み量を検出する歪み検出パターン４１が描かれている。
【００６６】
同じく、図４に示す如く、歪み検出パターン４１は、図５に示す電気回路を形成しており、この歪み検出パターン４１には、軸線をなす中心点から放射方向に伸びる抵抗線を折り返して繰り返す、等幅弧状の密な抵抗線で描かれる感知抵抗部４２が８カ所設けられている。
【００６７】
感知抵抗部４２は、歪みを受けて抵抗値が変化する歪み検知部で、円型起歪溝３８の外周に沿って４個の感知抵抗４２ａが設けられ、同じく中心半径を小さくして、内周に沿って４個の感知抵抗４２ｂが設けられている。
【００６８】
各感知抵抗部４２ａ、４２ｂは、図５に示す第１と第２の２個のブリッジ回路４３ａ、４３ｂを形成しており、前記等幅弧状の密な線で示される各感知抵抗部４２の両端部から電気的接続を保って延出し、幅広に区画された面で示される接続部分は、歪みの変化をあまり受けないで、電気回路を形成する通電部分４４を形成し、当該通電部分４４の中に示す○印は、外部接続するラウンドを示している（なお、このラウンドには、符号を省略して端子番号のみを付設する）。
【００６９】
図４における符号と、図５、７の回路図に付設した符号とは、互いに対応させてある。
【００７０】
図４〜７において、電気回路に付した符号は、円型起歪溝３８の外周に沿って配置した感知抵抗部４２ａに、アルファベッドの大文字Ｒ記号を付設し、内周に沿って配置した感知抵抗部４２ｂに、アルファベッドの小文字ｒ記号を付設し、その各記号の後の最初の番号に、図４において中央から左側に示す第１のブリッジ回路４３ａの回路番号１番と、右側に示す第２のブリッジ回路４３ｂの回路番号２番と、その回路番号の次の番号に、両ブリッジ回路内４３ａ、４３ｂ内の各ブリッジ辺に付した抵抗配置番号を付して示してある。
【００７１】
図５において、１番と４番の接続端子に接続されている補正抵抗Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１は、円型起歪溝３８内に、歪みゲージ３９を添着した後、添着時に生じる歪み成分を補正するとともに、無負荷時のブリッジ回路の平衡を調整するのに使用する。
【００７２】
端子番号３番の接続端子の出力信号ａ１（ａ１１、ａ２１）と、補正抵抗Ｘ１１、Ｙ１１の接続部Ｐ、及びＸ２１、Ｙ２１の接続部Ｐの出力信号ｂ１（ｂ１１、ｂ２１）は、第１と第２のブリッジ回路４３ａ、４３ｂの出力信号として、図７に示す電子制御回路に送られる。
【００７３】
図３に示すように、電子制御回路を構成する電子回路基板４５は、起歪体２９の正面上部に取り付けるられている、基板取付け板４６に止着されて、起歪体２９の近傍に設けられている。
【００７４】
電子回路基板４５と歪みゲージ３９は、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂ毎に別個の接続ケーブル４７、４７を介して、電子回路基板４５側は、接続コネクタ４８で接続され、歪みゲージ３９側は、各ブリッジ回路４３ａ、４３ｂ毎に、○印のラウンドで示す接続端子に接続ケーブル４７、４７の先端を半田付けし、その上に、前記シリコンゴムなどの柔軟性と密閉性が高く表面保護を兼ねて酸化を防止する保護膜４０が設られている。
【００７５】
図６は、起歪体２９の円型起歪溝３８の中に、円型起歪溝３８の外周に沿って設けた感知抵抗４２ａと、内周に沿って設けた感知抵抗４２ｂとが、歪みを検出する際の相互作用を説明するもので、図４におけるＶI−ＶI線において切り開いた状態を示す模式図である。
【００７６】
図６の（ａ）は、起歪体２９の中心に繋がるウォーム軸１３に、軸線方向左右いずれの方向にも力が加わらない、無負荷状態を示している。なお、同図において各抵抗に付した記号、及び説明に使用する補正抵抗などは、第１と第２のブリッジ回路４３ａ、４３ｂに共通する説明なので、それぞれの回路番号を省いて説明する。
【００７７】
無負荷の状態においては、起歪体２９の円型起歪溝３８の中は、曲がりのない真直ぐの状態を保っており、その中の感知抵抗４２ａと感知抵抗４２ｂそれぞれの抵抗値Ｒ１、ｒ２、ｒ４、Ｒ３は、加圧力零（無負荷状態）の初期値を保っている。
【００７８】
初期値とは、歪みゲージ３９を円型起歪溝３８の中に添着後、接着剤の硬化安定を待つと共に、必要に応じて所要のエージングを施した後、補正抵抗Ｘ１、Ｙ１を介してブリッジ回路４３を校正して、出力電圧ａとｂの差の電圧を零に調整し、ブリッジ回路４３を平衡状態にした時点の値である。
【００７９】
なお、温度係数に関しては、ブリッジ回路４３自体が同相弁別比の高い回路であるから、考慮しないものとする。
また、起歪体２９は、熱容量の大きな鋼材の固まりで、しかも歪みゲージ３９自体の熱容量は極小さく、計測電流も少なくて発熱もないため、歪みゲージ３９の温度環境は、均一であると見なすものとする。
【００８０】
なお、起歪体２９の温度環境に関しては、起歪体２９に温度センサを設けて、初期値に対して温度補償することもできるとともに、補正抵抗はＸ１、Ｙ１は、温度係数の低いものを使用し、かつ、各補正抵抗Ｘ１、Ｙ１の値は、感知抵抗４２ａ、４２ｂの実効的抵抗値を３〜５百Ωとした場合、１Ω以下であるため、この補正抵抗値の健全時の外乱による変動分は、無視できるものとする。
【００８１】
ブリッジ回路４３を校正時に平衡状態に調整した場合の平衡条件は以下のようになる。
Ｒ３／ｒ２＝（ｒ４＋Ｘ１）／（Ｒ１＋Ｙ１）
変形すると、
Ｒ３（Ｒ１＋Ｙ１）＝ｒ２（ｒ４＋Ｘ１）
上記平衡条件は、設計時において外側の抵抗Ｒ１、Ｒ３及び内側の抵抗ｒ２、ｒ４を、同じ値、もしくは、それぞれに特定な値に定めても、起歪体２９に添着後に変動してしまうので、各抵抗Ｒ３、Ｒ１、ｒ２、ｒ４は、それぞれに異なる値になることを前提にして、回路設計してある。
【００８２】
これを考慮して、校正により補正後における初期値は、外側の抵抗Ｒ３とＲ１＋Ｙ１との関係をＲ３×（Ｒ１＋Ｙ１）とし、内側の抵抗ｒ２とｒ４＋Ｘ１との関係をｒ２×（ｒ４＋Ｘ１）とし、それらが互いに等しいとした平衡状態における補正抵抗Ｘ１とＹ１の値を求めて、実際の電子回路基板４５又は、フィルム状歪みゲージ３９の端子ラウンド部に、固定抵抗により接続してある。
【００８３】
なお、補正抵抗Ｘ１、Ｙ１は、通常何れか一方を可変抵抗として平衡点を正確に零調整するのが通常であるが、可変抵抗器は、長期安定性が悪く、不健全性の要因になるため、固定抵抗で平衡点を求めている。
【００８４】
そのために、校正時の零調整点には、若干のオフセット電圧を残すことがあるが、このオフセット電圧は、後述するように、初期値メモリ８０に予め記録してある。
【００８５】
また、歪みゲージ３９の添着後の抵抗変動を見込み、前記抵抗値の範囲で、適正な値の固定抵抗を選択して補正抵抗Ｘ１、Ｙ１を加減し、無負荷時において、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂの各辺部が平衡条件を満して校正できるように、各抵抗Ｒ１、Ｒ３、ｒ２、ｒ４の添着前の設計値は定めてある。
【００８６】
このような設定によって、後述するブリッジ回路４３ａ、４３ｂの健全性を検証することができるのは、起歪体２９の構造と、起歪体２９へのウォーム軸１３からの力の伝わり方が、シリンダ２３を介して、円型起歪溝３８に対して、ウォーム軸１３の軸芯から放射方向に均等に伝わるようになり、結果的に、円型起歪溝３８の溝壁の歪みは、円周方向に均一になっているからである。
【００８７】
シリンダ２３は、ケーシング６に設けた通孔２２に対してウォーム軸１３の軸線と同じ方向に案内されて移動でき、そのため、通孔２２を塞ぐように通孔２２の前面に固着した起歪体２９には、起歪体２９の中心に加わる力の方向を変えることなく、円型起歪溝３８にボス部３３を介して、軸線方向の力が加わっている。
【００８８】
シリンダ２３を介して起歪体２９の中心に加わる力は、円型起歪溝３８における溝底起歪部３８ａを、図６（ｂ）に示す如く歪ませる。
【００８９】
図６（ｂ）において示すように、起歪体２９の中心軸線を通る縦断面形は、円型起歪溝３８における溝幅の中央に変曲点を持つＳ字曲線に、溝底の表面３８ａを歪ませてている。
【００９０】
起歪体２９は、シリンダ２３を介してウォーム軸１３に連結しているため、ボス部３３に加わる力の方向は、シリンダ２３が移動できる軸線方向の押し引きのみのとなって、溝底の表面３８ａには、軸線回りに均等な歪みを発生して、Ｓ字曲線の曲率は、等幅弧状の密な抵抗線で描かれる感知抵抗部４２の外側内側いずれの感知抵抗４２ａ、４２ｂの幅中央を通る同一半径において、円周周りどこの部分においても等しくなっている。
【００９１】
そのため、同一半径上に中心を揃えて弧状に配置された、複数の感知抵抗部４２は、同一割合の歪みの影響を受けて、抵抗値を変化させる。
【００９２】
これにより、ウォーム１２に加わる反力によって、ウォーム１２がウォームホイール１５から外側に逃げて、ウォーム軸１３の軸線を曲げるような力が働いても、また、ウォーム１２の回転位相に応じた軸線の捩じれに対しても、それらの軸線の曲がりは、シリンダ２３によって、吸収され、起歪体２９の中心には伝わらない。
【００９３】
図６（ｂ）は、シリンダ２３から起歪体２９の中心に、矢印の向きに力が伝わり、起歪体２９のボス部３３部分を、正面側に押しつけて、円型起歪溝３８を歪ませた状態を示す模式図である。
【００９４】
同（ｂ）に図示のように、起歪体２９の円型起歪溝３８が、ボス部３３を右方向に向けて突出して歪む時、円弧の半径を大きくした外側の抵抗Ｒ１、Ｒ３は、放射方向に伸びる抵抗被膜部が、圧縮方向に曲げられて抵抗値を減少して、図（ａ）に示す状態の初期値のＲ３、Ｒ１＋Ｙ１よりも小さくなる。
【００９５】
同じく、円弧の半径を小さくした内側の抵抗ｒ２、ｒ４は、放射方向に伸びる抵抗被膜部が伸張方向に曲げられることにより抵抗値を増加して、図（ａ）の初期値のｒ２、ｒ４＋Ｘ１よりも大きくなる。
【００９６】
この際に、外側の抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗の減少の割合と、内側の抵抗ｒ２、ｒ４の抵抗の増加の割合とが、歪み量（トルク値）に応じて増減し、このウォーム軸１３の押圧力によって増減する各抵抗値の差分は、出力端子３番の信号ａ１と、補正抵抗Ｘ１、Ｙ１の接続点Ｐの信号ｂ１との差分として、それぞれのブリッジ回路４３ａ、４３ｂ毎に、図７において示す別個に設けた２つのトルク値検出回路５０ａ、５０ｂによって、トルク値として検出される。
【００９７】
上記トルク値検出回路５０ａ、５０ｂは、従来から電動バルブアクチュエータにおいてはトルクセンサと称されるものと同じである。
【００９８】
図４に示すフィルム状歪みゲージ３９は、歪み検出パターン４１として設けられた、感知抵抗部４２の各抵抗Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３及び抵抗ｒ１２、ｒ１４、ｒ２２、ｒ２４を備えている。
【００９９】
このフィルム状歪みゲージ３９の故障の原因は、接続ケーブル４７をなすリード線の断線を含め、検出パターン４１の腐食やフイルム部分の絶縁劣化、接着部の剥離、接着剤の膨潤、雷の誘導電圧等の過大電圧の引加による電圧破壊、及びそれらが複合して生じる電気的な原因、及び起歪体２９の弾性歪領域を超える過負荷による直接的損傷、並びに繰り返し加重の蓄積疲労による損傷等があり、故障の症状が直ぐに現れるものから、時間をかけて徐々に進行するものを含む。
【０１００】
図７は、上記電動バルブアクチュエータ１を、歪みゲージ３９を用いて、冗長性の高い制御を行うようにした、電子制御システムの一実施要領を示すものである。
【０１０１】
先述のブリッジ回路４３ａ、４３ｂの出力信号ａ１、ｂ１は、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂ毎に専用の差動増幅器５１ａ、５１ｂにより検出して、その各出力はＡ／Ｄ変換器５２ａ、５２ｂを介して、それぞれに、第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂとに送られている。
【０１０２】
コントローラ５３（制御内容が同一なので、共通の符号を付して説明する）は、デジタル制御するためのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたデジタル制御部５４と、前記トルク値検出回路５０の入力データを記憶する初期値メモリー５５、設定値メモリー５６、履歴メモリー５７を備えている。なお、動作プログラムは、デジタル制御部５４のメモリに記録されている。
【０１０３】
両コントローラ５３（第１コントローラ５３ａ、第２コントローラ５３ｂ）は、互いに非同期で、それぞれが独自に、トルク値検出回路５０ａ、５０ｂの出力を受けて、トルク制御しうる状態になっている。
【０１０４】
電動バルブアクチュエータ１における電動モータ１０は、モータ駆動電源５８と電源投入遮断スイッチ５９を介して接続されている。
【０１０５】
電源投入遮断スイッチ５９は、小さな信号で大きな電力の投入遮断の制御ができるスイッチで、第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂが出力するそれぞれの弁開閉信号６０ａ、６０ｂで制御される。
【０１０６】
電動バルブアクチュエータ１は、通信ユニット６１、又はローカル操作部６２から送出される、バルブ開閉信号６３を、第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂが同時に受けて、両コントローラ５３は、弁開閉動作を同時に起動する。
【０１０７】
第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂがそれぞれに出力する弁開閉信号６０ａ、６０ｂは、切換スイッチ６４を介して、いずれか一方が選択されて、電源投入遮断スイッチ５９に送られるようになっている。
【０１０８】
切換スイッチ６４は、健全性検出処理手段６５の出力する切換信号６５ａによって切り換る。
【０１０９】
健全性検出処理手段６５は、トルク値検出回路５０ａ、５０ｂにおけるブリッジ回路４３ａ、４３ｂの歪みゲージ３９が健全であるか否かを判定し、不健全な回路を含むブリッジ回路４３ａ、４３ｂの出力を遮断し、健全なブリッジ回路４３ａ、４３ｂが出力する弁開閉信号６０ａ、６０ｂ信号のいずれかを選択するように、切換信号６５ａを送り出す。
【０１１０】
各ブリッジ回路４３ａ、４３ｂの平衡電圧出力端、即ち端子番号３と補正抵抗Ｘ１、Ｙ１の接続点Ｐとの出力信号ａ１、ｂ１は、それぞれに、電圧フォロアーアンプ６６、６７、６８、６９を入力部とする各抵抗値検出回路７１、７２、７３、７４により、トルク値検出回路５０ａ、５０ｂとは別に検出される。
【０１１１】
抵抗値検出回路７１、７２、７３、７４は、電圧フォロアーアンプ６６、６７、６８、６９により、前記出力信号ａ１、ｂ１に影響を与えることなく、各ブリッジ回路４３ａ、４３ｂの電圧分岐点の出力信号ａ１１、ｂ１１、ａ２１、ｂ２１（電圧）を取出し、その各電圧を後段のＡ／Ｄ変換器７５、７６、７７、７８によりデジタル値に変換して、健全性検出処理手段６５へ送っている。
【０１１２】
健全性検出処理手段６５は、前記コントローラ５３と同様の、デジタル制御部７８、初期値メモリー７９、設定値メモリー８０、履歴メモリー８１を備え、第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂをスタートするバルブ開閉信号６３を受けて起動する。
【０１１３】
上記健全性検出処理手段６５の初期値メモリー７９には、前記第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂの初期値メモリー５５に記録するデータとして、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂをアクチュエータに組み込む前（組立て前に）に校正した際に取得した零点値（圧力零時の各電圧分岐点の電圧）が記録されている。
【０１１４】
設定値メモリー８０には、各電圧分岐点の電圧を比較するとき、各ブリッジ回路としての抵抗辺の値が健全で有るか否かを判断する際に要する、予め定める許容値としての閾を記録してある。
【０１１５】
履歴メモリー８１には、電動バルブアクチュエータ１が開閉動作を行ったときの健全性を保つと見なせる値と比較して、許容値を超えて異なる値を出力するか否かを判別するデータが記録されている。
【０１１６】
履歴メモリー８１に記録されるデータは、各ブリッジ回路４３ａ、４３ｂの電圧分岐点をなす出力信号ａ１、ｂ１のデータを、弁装置３が備えている全開から全閉に至る開度値を測定するアブソリュートカウンタの開度計測信号ｇ１に応じ、適宜の開度ステップ間隔で記録した、開閉動作履歴値をもって記録される。
【０１１７】
上記健全性検出処理手段６５は、各抵抗値検出回路７１、７２、７３、７４の出力値を、電圧比較判定手段８３において互いに比較し、出力値が他の複数の出力値に対して、設定値メモリー８１に記録した健全性を保つと見なせる値と比較する。
【０１１８】
この際に、健全性を保つと見なせる値は、現在のトルク値（その時点のブリッジ回路の出力値）と同じ校正時のトルク値において、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂの初期値として予め計測して初期値メモリ７８に記録してある値、同じく上記校正時のトルク値において、抵抗値検出回路７１、７２、７３、７４の出力を、Ａ／Ｄ変換器７４、７５、７６、７７を介してデジタル変換した後の出力値を、初期値として予め計測して初期値メモリ７８に記録してある値を採用することができる。
【０１１９】
一方、トルク値がどの様な値であっても、健全性を保つと見なせる値として採用しうる値は、前記抵抗値検出回路７１、７２の出力値、及び抵抗値検出回路７
３、７４の出力値を、それぞれＡ／Ｄ変換器７５、７６、７７、７８を介してデジタル変換した後の出力値をもって、それぞれ算術的に加算した値として採用することができる。
【０１２０】
初期値メモリー７８には、前述のように、組立て前に採取した歪みゲージ３９（トルクセンサ）が無負荷状態における抵抗値検出回路７１、７２、７３、７４を後段のＡ／Ｄ変換器７５、７６、７７、７８でＡ／Ｄ変換した値が初期値（零点値）として格納されている。
【０１２１】
歪みゲージ３９（トルクセンサ）に力が加わると、抵抗値検出回路７１と７２、抵抗値検出回路７３と７４は夫々の初期値（零点値）を基準にして互いに逆相にではあるが同じ値だけ変動する。
【０１２２】
よって、抵抗値検出回路７１と７２、抵抗値検出回路７３と７４それぞれに現在値から初期値（零点値）を引いた変動分を単純に加算すると常に零になる。
【０１２３】
このことは、図６において説明した如く、外側の抵抗Ｒ１、Ｒ３と内側の抵抗ｒ２、ｒ４の設計値としては、共にＲ１＝Ｒ３、ｒ２＝ｒ４に揃えてあるが、前述の如く、歪みゲージ３９を円型起歪溝３８の中に添着後、接着剤の硬化安定を待つと共に、必要に応じて所要のエージングを施した後、補正抵抗Ｘ１、Ｙ１を介してブリッジ回路４３を校正して、平衡状態となしている。しかし、それぞれの抵抗Ｒ１、Ｒ３、ｒ２、ｒ４は、若干の相違を持って、等しくはなっていない。
その値の実際の相違値は、各抵抗Ｒ１、Ｒ３、ｒ２、ｒ４の実効的抵抗値を３〜５百Ωとした場合、補正抵抗Ｘ１、Ｙ１の値が１Ω以下の固定抵抗で平衡を設定できるため、平衡状態における各ブリッジ辺の相違値は、極僅か１％以下でほぼ等しいとすることができる。
【０１２４】
その結果として、抵抗値検出回路７１と７２、抵抗値検出回路７３と７４それぞれの加算値は、ほぼ零もしくは零に近い値になっている。
【０１２５】
この関係は、トルクセンサに劣化や故障が生じない限りトルク値全域に亘って成立するので、加わっているトルクや開度、温度及びタイミングに無関係に、上記演算によりいつでも歪みゲージ３９におけるそれぞれの感知抵抗部４２の健全性を個別に確認することが出来る。なお、歪みゲージ３９における温度に係る変動分は、従来の同相弁別比の概念で温度補償されている。
【０１２６】
但し、現実には製造上の微細な誤差等により加算結果は完全なゼロにはならないため、一定の閾値を設けてその値を設定値メモリ８１に保存しておき、抵抗値検出回路７１と７２あるいは抵抗値検出回路７３と７４の初期値からの変動量の加算結果が閾値を超えたブリッジ回路４３ａ、もしくはブリッジ回路４３ｂの何れかに関しては故障や劣化が発生していると判定して使用を止め、健全な方のブリッジ回路４３ａ、４３ｂの何れかの出力信号５０ｃ又は出力信号５０ｄの差動演算結果を用いてアクチュエータの制御を継続する。
【０１２７】
更にブリッジ回路４３ａ、４３ｂの何れか又は両方が不健全な状態であることを表示や通信手段により示し、修理を促すこともできる。
【０１２８】
いずれも健全な場合には、プライマリーに指定されている第１コントローラ５３ａのブリッジ回路４３ａに優先順位を与えておき、切換スイッチ６４から、第１コントローラ５３ａの弁開閉信号６０ａを、電源投入遮断スイッチ５９に送るように、デジタル制御部７８の制御プログラムに予め設定してある。
【０１２９】
電圧比較判定手段８３は、初期値メモリー８１の記録情報を基に、入力された現在の各電圧値から、該当する押圧力（現在のトルク値で本来真の値は１つ）に対応した各電圧（現在値）の初期値（メモリ上の値）を求め、その求められた各押圧力の初期値同士を互いに比較し（現在値に異常があれば、求められた初期値は本来の初期値と異なる）、その比較に際して、設定値メモリー８０に予め定めて記録した基準値を超えて最も異なるものを特定して、不健全回路を選び出す。
【０１３０】
その結果、健全性検出処理手段６５は、電圧比較判定手段８３によって判定された不健全なブリッジ回路４３ａ、４３ｂいずれか一方を含んで、トルクを検出している第１コントローラ５３ａ、第２コントローラ５３ｂいずれかの弁開閉信号６０ａ、６０ｂを切り離すように、当該健全性検出処理手段６５から切換スイッチ６４へ切換信号６５ａを送り出す。
【０１３１】
ブリッジ回路４３ａを有するトルク値検出回路５０ａと、ブリッジ回路４３ｂを有するトルク値検出回路５０ｂの各出力信号５０ｃ、５０ｄは、それぞれに切換スイッチ８４、８５を介して、第１コントローラ５３ａと第２コントローラ５３ｂに送られている。
【０１３２】
切換スイッチ８４、８５は、トルク値検出回路５０ａ、５０ｂのいずれか一方又は両方に、不健全な回路素子を含むものと、電圧比較判定手段８３が判定し、かつ健全なトルク値検出回路５０ａ、５０ｂのいずれかと認められる方のコントローラ５３ａ又は５３ｂに、不具合が生じた場合に、健全性検出処理手段６５において、不健全な値を出力するトルク値検出回路５０ａ、５０ｂいずれか一方又は両方の出力信号５０ｃ、５０ｄに代えて、各電圧フォロアーアンプ６６、６７、６８、６９から取り込んだ各出力値を用いて、擬似的トルク信号８６ａ、８６ｂを生成して、それらを選択的に切り換えて、不具合を生じていなコントローラ５３ａ又は５３ｂのいずれかに、送るようになっている。
【０１３３】
図８は、擬似的トルク信号８６ａ、８６ｂの生成手段を、積極的に利用する別な実施態様を示すものである。
【０１３４】
図８においては、図７に示すトルク値検出回路５０ａ、５０ｂの差動増幅器５１ａ、５１ｂとＡ／Ｄ変換器５２ａ、５２ｂを省略して、ブリッジ回路４３ａ、４３ｂのハーフブリッジ回路を多数個とした実施態様を示す。
なお、図７と共通する部分は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３５】
一方、起歪体２９を取付ける力伝達機構の基本構造は、図２に示す構造と同一であるが、電動アクチュエータ１としての被駆動体を、弁装置３に特定しない、門扉やゲート等の汎用性の高いものとした、スクリュージャッキ装置としている点が異なる。
【０１３６】
図２におけるウォーム１２と噛合するウォームホイール１５（図１参照）は、スクリュージャッキ装置の出力ねじ軸（図示略）として、ウォームホイール１５の内腔に螺設した雌ねじ軸孔に螺設されている。
【０１３７】
スクリュージャッキには、ウォームホイール１５と出力ねじ軸が回転方向に固定されていて、被可動体を駆動するナット部材がねじ軸に螺合しているタイプもあるが、ウォームホイール１５を回転するウォーム１２の反力が、ウォーム軸１３に伝達する機構は同一になっているので、前者の被駆動体を駆動するねじ軸が軸線方向に移動するタイプと、後者のねじ軸が回転してナットが移動するタイプも、スクリュージャッキの範疇に入るものとする。
【０１３８】
ウォーム１２を回転するに際して、出力ねじ軸（図１のステム４相当）に加わる負荷の反力は、ウォーム軸１３を介して、起歪体２９を歪ませて、フィルム状歪みゲージ３９により前記の如くトルク信号を得ることができる。
【０１３９】
図８の実施例においては、起歪体２９の円型起歪溝３８において、外側に列べたｎ個の抵抗Ｒ１、…、Ｒｎと、内側に列べたｎ個の抵抗ｒ１、…、ｒｎを、外側の抵抗Ｒと内側抵抗ｒを対に組み合わせ、かつそれぞれに直列接続して、ｎ個のハーフブリッジ回路群８７を形成し、そのハーフブリッジ回路群８７を２つのハーフブリッジ回路群８７ａ、８７ｂに分けてある。
【０１４０】
一方のハーフブリッジ回路群８７ａは、外側の抵抗Ｒを正極性（＋）の電源電圧を加わえるように、また、他方のハーフブリッジ回路群８７ｂは、外側の抵抗Ｒを負極性（−）の電源電圧が加わるように、ハーフブリッジ回路群８７におけるハーフブリッジ回路群８７ａ、８７ｂの両端に、正極性（＋）８８ａと陰極性（−）８８ｂの電源電圧を引加する。
【０１４１】
図８において、ハーフブリッジ回路群８７ａ、８７ｂにおける各抵抗Ｒ、ｒに付した記号は、外側の抵抗を表すＲと、内側の抵抗を表すｒと、その後に、それぞれのハーフブリッジ回路群８７ａと８７ｂ毎に付したハーフブリッジ回路番号１〜ｎと、さらにその後に、一方のハーフブリッジ回路群８７ａの一つと、他方のハーフブリッジ回路群８７ｂの一つを組み合わせて、１つのブリッジ回路を組み上げたときの、ブリッジ回路としての各４辺に付された抵抗番号（図５と図７を参照）とをもって表示してある。
【０１４２】
ハーフブリッジ回路群８７における外側の抵抗Ｒと内側の抵抗ｒの接続点は、両抵抗Ｒとｒの電圧分岐端（ｄ）…となっており、このハーフブリッジ回路群８７全ての電圧分岐端（ｄ）…に、電圧フォロアーアンプ８９…とＡ／Ｄ変換器９０…を直列に接続した、抵抗値検出回路９１…を接続してある。
【０１４３】
各抵抗値検出回路９２の出力は、前記健全性検出処理手段６５に送られて、初期校正時に初期値を初期値メモリー８０に取り込まれる。この際に、通常のロードセルなどの校正時と同様に、温度環境などの条件は、予め定められている。
【０１４４】
また、健全性検出処理手段６５における設定値メモリー５６には、不健全なハーフブリッジ回路を判別するための閾値や、各電圧分岐端（ｄ）…同士の組み合わせ毎のオフセット値などが記録されている。
【０１４５】
さらに、健全性検出処理手段６５は、外側の抵抗Ｒが正極性（＋）８８ａに繋がるハーフブリッジ回路群８７ａと、内側の抵抗ｒが正極性（＋）８８ａに繋がるハーフブリッジ回路群８７ｂの、各１組毎の組み合わせを、擬似ブリッジ回路として予め定めて、初期値取り込みの校正時に、それぞれの組み合わせ擬似ブリッジ回路毎の加圧値（校正加圧値）対電圧分岐端（ｄ）同士の差分電圧（擬似差動出力すなわちトルク値）、及びそれの零点電圧からのオフセット電圧を、校正初期値として初期値メモリ８０に記録してある。
【０１４６】
また、組み合わされた各擬似ブリッジ回路を実行する優先順位を予め定めておき、健全性検出処理手段６５が不健全と判定したハーフブリッジを含む擬似ブリッジ回路を除いて、予め定めた優先順位に従って擬似ブリッジ回路を実行するようになっている。
【０１４７】
しかして、デジタル制御部７９は、前記バルブ開閉制御信号６３と同様に、駆動開始信号６３ａを、通信ユニット６１又はローカル操作部６２から受信して起動し、健全性検出処理手段６５に入力する各電圧分岐端（ｄ）のデータを取り込み、電圧比較判定手段８３によって、不健全なハーフブリッジ回路を判定して、優先順位の高い、不健全ハーフブリッジ回路を含まない擬似ブリッジ回路の出力信号、即ち前記擬似トルク信号８６を生成する。
【０１４８】
擬似トルク信号８６は、前記図７と同様のコントローラ５３に送られ、このコントローラ５３は、スクリュージャッキ１ａのウォーム軸１３に繋がる電動モータ１０の電源１８を、電源投入遮断スイッチ５９を介して投入遮断するとともに、被駆動体をなしている門扉や開閉ゲート等の開閉途中の負荷トルクに応じて、異物の挾み込みを検知して緊急遮断し、かつ全開全閉時の負荷トルクに応じて被駆動体の駆動を自動停止する。
【０１４９】
また、コントローラ５３は、前記駆動信号６３に応じて、適時に、かつ任意に電動モータ１０の駆動並びに停止を制御することができる。
【０１５０】
本発明は、上記実施形態および変形例のみに限定されるものではなく、例えば、被駆動体を弁装置、スクリュージャッキ、その他ウォームとウォームホイールを伝達構造にもつアクチュエータにおいて実施でき、被駆動体を上記以外のものに特定して変形した態様での実施が可能である。
【符号の説明】
【０１５１】
１        電動バルブアクチュエータ
２        手動ハンドル
３        弁装置
４        ステム
５        グランド
６        ケーシング
７        中空室
８        出力軸
９        歯車
１０      電動モータ
１１      出力軸
１２      ウォーム
１３      ウォーム軸
１３ａ    左方ウォーム軸
１３ｂ    縮径軸
１３ｃ    雄ねじ
１３ｄ    右方ウォーム軸
１３ｅ    縮径部
１３ｆ    雄ねじ
１３ｇ    ナット
１４      歯車
１５      ウォームホイール
１６      軸受突起
１７      ラジアルベアリング
１７ａ    インナー
１７ｂ    アウター
１８      カラー
１９      ナット
２０      中空室
２１      円筒壁
２２      通孔
２３      シリンダ
２３ａ    遊端
２４      開口部
２４ａ    拡径段部
２４ｃ    スナップリング
２５      ラジアルスラスト軸受
２５ａ    インナー
２５ｂ    アウター
２６      第１縮径段部
２７      第２縮径段部
２８      第３縮径段部
２９      起歪体
２９ａ    係合孔
３０      取付け孔
３１      雄ねじ  
３２      ナット
３３      ボス部
３４      孔
３５      供回り防止板
３６      固定ねじ
３７      フランジ部
３８      円型起歪溝
３８ａ    表面
３９      歪みゲージ
４０      保護膜
４１      歪み検出パターン
４２      感知抵抗部
４２ａ    感知抵抗
４２ｂ    感知抵抗
４３ａ    ブリッジ回路
４３ｂ    ブリッジ回路
４４      通電部分
４５      電子回路基板
４６      基板取付け板
４７      接続ケーブル
４８      接続コネクタ
５０ａ    トルク値検出回路
５０ｂ    トルク値検出回路
５０ｃ    出力信号
５０ｄ    出力信号
５２ａ    Ａ／Ｄ変換器
５２ｂ    Ａ／Ｄ変換器
５３      コントローラ  
５３ａ    第１コントローラ
５３ｂ    第２コントローラ
５４      デジタル制御部
５５      初期値メモリー
５６      設定値メモリー
５７      履歴メモリー
５９      電源投入遮断スイッチ
５８      モータ駆動電源
６０ａ    弁開閉信号
６０ｂ    弁開閉信号
６１      通信ユニット
６２      ローカル操作部
６３      バルブ開閉信号
６４      切換スイッチ
６５      健全性検出処理手段
６６      電圧フォロアーアンプ
６７      電圧フォロアーアンプ
６８      電圧フォロアーアンプ
６９      電圧フォロアーアンプ
７１      抵抗値検出回路
７２      抵抗値検出回路
７３      抵抗値検出回路
７４      抵抗値検出回路
７５      Ａ／Ｄ変換器
７６      Ａ／Ｄ変換器
７７      Ａ／Ｄ変換器
７８      Ａ／Ｄ変換器
７９      デジタル制御部
８０      初期値メモリー
８１      設定値メモリー
８２      履歴メモリー
８３      電圧比較判定手段
８４      切換スイッチ
８５      切換スイッチ
８６ａ    擬似的トルク信号
８６ｂ    擬似的トルク信号
８７      ハーフブリッジ回路群
８７ａ    ハーフブリッジ回路群
８７ｂ    ハーフブリッジ回路群
８８ａ    正極性（＋）
８８ｂ    陰極性（−）
８９      電圧フォロアーアンプ
９０      Ａ／Ｄ変換器
９１      抵抗値検出回路
Ｘ１      補正抵抗
Ｙ１      補正抵抗
ａ１      信号
ｂ１      信号
ｇ１      開度計測信号
Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３抵抗
ｒ１２、ｒ１４、ｒ２２、ｒ２４抵抗
【図１】
0006272267.tif 000002
【図２】
0006272267.tif 000003
【図３】
0006272267.tif 000004
【図４】
0006272267.tif 000005
【図５】
0006272267.tif 000006
【図６】
0006272267.tif 000007
【図７】
0006272267.tif 000008
【図８】
0006272267.tif 000009