電動弁の診断装置及び診断方法
【課題】電動弁を開放することなく簡易に取付けることができ、しかも高精度で信頼性の高い診断結果を得ることができる電動弁の診断装置及び診断方法を提案する。
【解決手段】弁棒６の外部露出部位に対応するように電動弁１の外表面部分３に設けられて該外部露出部位３での計測により弁棒６の軸方向変位に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段Ｘ１を備え、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７の取得情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う。係る構成によれば、電動弁を開放することなく、弁棒移動情報取得手段Ｘ１を電動弁の外表面部分に設置でき、設置作業の簡易化及び迅速化が実現される。また、弁棒６の外部露出部位３において該弁棒６の軸方向変位に関する移動情報を検出することから、該移動情報を容易且つ迅速に取得できる。
【解決手段】弁棒６の外部露出部位に対応するように電動弁１の外表面部分３に設けられて該外部露出部位３での計測により弁棒６の軸方向変位に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段Ｘ１を備え、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７の取得情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う。係る構成によれば、電動弁を開放することなく、弁棒移動情報取得手段Ｘ１を電動弁の外表面部分に設置でき、設置作業の簡易化及び迅速化が実現される。また、弁棒６の外部露出部位３において該弁棒６の軸方向変位に関する移動情報を検出することから、該移動情報を容易且つ迅速に取得できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電動弁の弁棒の移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う電動弁の診断装置及び診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動弁においては、該電動弁が保有する機能を維持し信頼性の高い作動を確保するために、定期的あるいは必要に応じて、その機能に関する診断を行うことが必要である。この電動弁の機能に関する診断項目は種々存在するが、その中でも、例えば、駆動力伝達系の磨耗状態とか、弁体の停止位置、あるいはリミットスイッチ類の作動位置等の電動弁の機能に関する事項の診断は、モータ側の回転力を弁体の開閉駆動力として伝達する弁棒の移動情報に基づいて診断することが可能である。このような電動弁の機能に関する診断を行う場合時の基礎データとしての「弁棒の移動情報」を取得するための手法として、測定棒式取得手法（特許文献１及び特許文献２参照）とかワイヤ式取得手法（特許文献３参照）が提案されている。
【０００３】
測定棒式取得手法は、弁棒の頭頂部に、該弁棒の軸方向に移動可能に配置された測定棒の一端を接触させ、前記弁棒の移動情報（移動方向、移動速度、移動量等）を、該弁棒の動きに追従する前記測定棒の変位に基づいて取得する手法である。
【０００４】
図２１には、前記測定棒式の取得手法の基本的な構成を示している。この測定棒式の取得手法では、測定作業に際して、電動弁１０１の上端部を開放し、ここにセンサ取付台１０２を介してセンサ１０３と測定棒１０４を取り付けるとともに、該測定棒１０４の下端を弁棒１０５の頭頂部１０５に当接させ、該弁棒１０５の昇降動に追従してこれと一体的に前記測定棒１０４が昇降動するようにし、この測定棒１０４の動きを前記センサ１０３で検出し、所要の移動情報を取得するように構成している。
【０００５】
ここで、特許文献１に示されるものでは、前記センサ１０３として摺動抵抗器を用い、弁棒１０５の変位に応じて測定棒１０４（摺動子）が動き、この抵抗変化に応じて電気信号を出力するようにしている。また、特許文献２に示されるものでは、前記測定棒１０４にラックを刻設し、このラックに噛合するピニオンの回転量をロータリエンコーダによって検出し、これを弁棒１０５の変位量に対応する信号として出力するように構成している。
【０００６】
一方、特許文献３に示されるワイヤ式取得手法は、ワイヤの一端を弁棒の頭頂部に固定するとともに、他端を、弁棒カバーに取り付けたエンコーダのプーリーに連結し、弁棒の変位に追従する前記ワイヤの移動量を前記プーリーの回転量として前記エンコーダで検出し、この検出値を弁棒の変位量に対応する信号として出力するように構成している。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−４５４９号公報
【特許文献２】実開平６−８２４８３号公報
【特許文献３】特開平２−３０７０３３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、前記測定棒式の取得手法においては、弁棒情報を取得するための測定作業に際し、電動弁１０１の一部を開放して前記測定棒１０４を設置する必要があることから、その設置作業には電動弁に関する専門技術をもった作業者を必要とし、測定棒１０４の設置作業そのものに制約がある。
【０００９】
また、このように電動弁の一部を開放するとその開放によって電動弁の機能が停止されるため、該電動弁を備えた配管系の稼動の確保という観点から、測定作業に時期的な制約がある。
【００１０】
さらに、弁棒１０５の頭頂部１０５ａに測定棒１０４を設置した状態では、前記電動弁１０１の上端から上方へ前記測定棒１０４が大きく突出することから、該電動弁１０１の上方に、前記測定棒１０４の設置時には十分な作業スペースを、また、該測定棒１０４を用いた測定作業時には弁棒の動きに追従する前記測定棒１０４の動きを阻害しないような十分な作動スペースを、それぞれ確保することが必要であり、そのため、電動弁１０１の設置状況（周辺スペースとの関係等）によっては、測定棒１０４を用いた測定そのものが実施できないということも起こり得る。
また、前記弁棒１０５の周りには粘性抵抗の高いグリースが充填されているため、このグリースの粘性抵抗によって、前記弁棒１０５の動作時に前記測定棒１０４が弁棒１０５の頭頂部１０５ａから浮き上がるなど、前記弁棒１０５に対する前記測定棒１０４の追従性が損なわれ、その結果、精度の良い測定が行えないこともある。
【００１１】
一方、ワイヤ式の取得手法においては、前記測定棒式の取得手法の場合と同様に、電動弁の一部を開放した状態でワイヤを設置する必要があることから、その設置作業には専門技術をもった作業者を必要とするとともに、電動弁の一部を開放することで該電動弁の機能が停止されることから、ワイヤの設置作業及び該ワイヤを用いた測定作業に時期的な制約がある。
【００１２】
また、ワイヤは、可撓性を有し、その軸方向への圧縮力に対しては弛みを生じ得るものであることから、特に弁棒の動きが早い電動弁の場合には、ワイヤが弁棒の動きに追従できず一時的に弛みを生じ、その結果、精度の良い測定ができないという場合もある。
【００１３】
そこで、本願発明は電動弁の一部を開放することなく簡易に取付けることができ、しかも高精度で信頼性の高い診断結果を得ることができる電動弁の診断装置及び該診断装置を用いた診断方法を提案することを主たる目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明では、前記課題を解決するために以下のような構成を採用している。
【００１５】
本願の第１の発明（態様）では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断を行う診断装置において、前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えたことを特徴としている。
ここで、「弁棒の移動情報」とは、弁棒の軸方向への移動に係る情報で、具体的には、弁棒の移動方向、移動量、移動速度、移動開始時点、移動停止時点、移動位置等の情報をいう。また、「電動弁の機能」とは、電動弁が本来的に備える機構上の働きとか作用であって、本願発明では、弁棒を介して弁体を駆動する駆動力伝達機能とか、弁体の開閉機能とか、弁体の作動及び停止機能等をいう。さらに、「機能に関する診断」とは、前記各機能が正常に働いているか否か、各機能が劣化しているか否か、等を診断することをいう。
【００１６】
そして、本願の第１の発明は、これらの「機能に関する診断」を、弁体を駆動する弁棒の軸方向変位に係る「弁棒の移動情報」に基づいて診断するものである。
本願の第２の発明では、前記第１の発明に係る電動弁の診断装置において、前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成としたことを特徴としている。
本願の第３の発明では、前記第２の発明に係る電動弁の診断装置において、前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成とするとともに、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
本願の第４の発明では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法において、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行うことを特徴としている。
【００１８】
本願の第５の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴としている。
【００１９】
ここで、「ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点」としたのは、弁体の全閉状態からの開作動時には、ハンマブロー後にヨークの伸び復元現象が生じ、また弁体の全開状態からの閉作動時にはハンマブロー後にヨークの縮み復元現象が生じるためである。
また、「ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得する」としたのは、これら「復元時点」と「作動開始時点」は、弁棒の移動情報に基づいて取得されるのに限らず、前記ヨークに作用する応力の変化に基づいても取得し得ることから、この第５の発明では、前記「復元時点」と「作動開始時点」の少なくとも何れか一方を弁棒の移動情報に基づいて取得することを特定したものである。
【００２０】
本願の第６の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴としている。
【００２１】
本願の第７の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴としている。
【００２２】
本願の第８の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴としている。
【００２３】
ここで、「弁棒の移動速度を弁棒の移動情報に基づいて取得する」としたのは、「弁棒の移動速度」は、計測によって取得される弁棒の移動時間と移動量に基づいて演算により取得される他に、例えば、電動弁の設計仕様によっても取得できるものであるところ、ここでは「弁棒の移動速度を弁棒の移動情報に基づいて取得する」ことを特定したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明では次のような効果が得られる。
（ａ）本願の第１の発明に係る電動弁の診断装置では、前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えている。
【００２５】
従って、この発明の電動弁の診断装置によれば、
（ａ−１） 前記弁棒移動情報取得手段を前記電動弁の外表面部分に設置するものであって、その設置作業に際して電動弁の一部を開放する必要がないことから、その設置作業に電動弁に関する専門技術を必要とせず、且つ電動弁の一部の開放作業が無い分だけ設置に要する作業量も少なくなり、これらの相乗効果として、設置作業の簡易化及び迅速化が実現される、
（ａ−２） 電動弁の一部を開放することなく該電動弁の機能を維持したまま、弁棒の軸方向変位に関する移動情報を取得することができるので、移動情報の取得作業を、電動弁が備えられた配管系の稼動状況に左右されることなく、必要に応じて任意に行うことができ、延いては、電動弁の診断における時期的な要求に柔軟に対応できる、
（ａ−３） 前記弁棒の移動情報を、前記弁棒移動情報取得手段により該弁棒の外部露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段のように電動弁の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によって測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる、
等の効果が得られる。
【００２６】
（ｂ）本願の第２の発明に係る電動弁の診断装置によれば、前記（ａ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記弁棒移動情報取得検出手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成としているので、例えば、前記外部露出部位の表面に接触状態で計測する構成の場合にあっては、該弁棒の軸方向変位に追従してその移動方向と移動量が直接的に計測されることから、該弁棒の移動情報を高い精度をもって取得できる。また、前記外部露出部位の表面に非接触状態で計測する構成の場合にあっては、電動弁の運転中においても前記弁棒の作動に何等影響を与えることなくその作動状態を検出することができることから、診断作業に時期的な制約がなく、その任意性が向上する。
【００２７】
（ｃ）本願の第３の発明に係る電動弁の診断装置によれば、前記（ｂ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成とするとともに、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えているので、前記ローラの弾性変形量に影響されることなく、前記弁棒の移動量を正確に算出することができ、延いては、該弁棒の移動情報に基づく電動弁の機能に関する診断における診断精度及び診断結果の信頼性が共に向上することになる。
【００２８】
（ｄ）本願の第４の発明に係る電動弁の診断方法では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法において、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行ように構成したことを特徴としている。
【００２９】
従って、この第４の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の軸方向変位に関する移動情報を検出するものであることから、例えば、電動弁の一部を開放して弁棒を露出させ、その軸方向変位に関する情報を取得する場合に比して、該情報を容易且つ迅速に取得でき、延いては該取得情報に基づく電動弁の機能に関する診断の作業性の向上及び診断コストの低減が可能となる。
【００３０】
また、前記弁棒の移動情報を、該弁棒の外部露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段によって測定する場合のように電動弁の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によってその測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる、
等の効果が得られる。
【００３１】
（ｅ）本願の第５の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断するもの、即ち、前記ステムナットの磨耗が直接的に反映される前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスに基づいて該ステムナットの磨耗状態を診断するものであることから、その診断が極めて精度良く行われ、信頼性の高い診断が実現される。
【００３２】
また、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点も、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点も、共に、弁棒の挙動の変化としてデータ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、これら復元時点と作動開始時点の少なくとも何れか一方を前記弁棒の移動情報に基づいて取得することで、これらの取得情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、これらの取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３３】
さらに、この発明では、前記復元時点と作動開始時点の双方を前記弁棒の移動情報に基づいて取得することも含まれるが、係る構成とした場合には、前記効果がより一層顕著となるものである。
【００３４】
（ｆ）本願の第６の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するようにしている。この場合、前記復元時点は、前記弁棒の挙動の変化としても、また前記ヨークに発生する応力の変化としても、共に、データ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、前記復元時点を前記弁棒の移動情報に基づいて、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することで、取得される前記復元時点に関する情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、この取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３５】
（ｇ）本願の第７の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するようにしている。この場合、前記弁棒の作動開始時点は、前記弁棒の挙動の変化としても、また前記ヨークに発生する応力の変化としても、共に、データ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、前記作動開始時点を前記弁棒の移動情報に基づいて、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することで、取得される前記作動開始時点に関する情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、この取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３６】
（ｈ）本願の第８の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断するようにしているので、前記弁棒の移動速度は、前記弁棒移動情報取得手段により取得される現在の弁棒の移動情報、即ち、実測データに基づいて取得されることとなり、例えば、弁棒の移動速度を電動弁の設計仕様に基づいて取得するような場合に比して、より実際的な診断が実現され、信頼性の高い診断結果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本願発明に係る電動弁の診断装置及びその診断方法を、幾つかの好適な実施形態（実施の形態）に基づいて具体的に説明する。
【００３８】
「第１の実施形態」
図１には、本願発明の第１の実施形態に係る診断装置Ｚ１を備えた電動弁１を示しており、同図において符号２は弁体収納部、４は弁体駆動部であって、該弁体収納部２と弁体駆動部４はヨーク３を介して一体的に連結されている。前記弁体収納部２と弁体駆動部４の間には、弁棒６が配置されており、該弁棒６は、その下端に前記弁体８が連結されるとともに、その上端側には前記弁体駆動部４に設けたステムナット７が噛合されている。また、前記弁棒６は、前記ヨーク３部分においては、その左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出状態で配設されている。
【００３９】
そして、前記弁棒６は、前記弁体駆動部４に付設されたモータ５によって、図示しないウォーム及びウォームホイールを介して、前記ステムナット７を回転駆動させることで、その軸方向に昇降動して前記弁体８を開弁又は閉弁させる。
【００４０】
ところで、電動弁１においては、その機能を維持し信頼性の高い作動を確保するために、定期的あるいは必要に応じて、その機能に関する診断を行うことが必要であること、及び、この電動弁１の機能に関する診断においては、例えば、駆動力伝達系の磨耗状態とか、弁体の停止位置、あるいはリミットスイッチ類の作動位置等の診断が行われるが、これらの診断項目については、前記弁棒６の軸方向の変位に関わる移動情報に基づいて診断することが可能であることは、既述の通りである。
【００４１】
係る観点から、この実施形態においては、次述のように、前記弁棒６の軸方向変位に関する移動情報を取得する弁棒移動情報取得手段Ｘ１を主体とする診断装置Ｚ１を前記電動弁１に取り付けて、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１により取得される前記弁棒６の移動情報に基づいて電動弁１の診断を行うようにしている。
【００４２】
そして、この場合、前記電動弁１への前記診断装置Ｚ１の設置を、従来のように電動弁１の一部を開放することなく外部から容易に設置することができ、且つ前記電動弁１の設置状況下におけるスペース的な制約を受けないように、前記診断装置Ｚ１の設置作業時及び設置後の診断時における所要スペースを狭小化すること等を考慮して、前記診断装置Ｚ１を構成している。
以下、この実施形態に係る診断装置Ｚ１を、図２〜図５を参照して、具体的に説明する。
【００４３】
図２及び図３には、前記診断装置Ｚ１の主体を成す弁棒移動情報取得手段Ｘ１を示している。尚、前記診断装置Ｚ１は、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の他に、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１からの情報を受けて演算等によって各種の診断項目の診断を行う診断手段としての処理ユニットを備えて構成されるが、ここでは前記処理ユニットの図示を省略し、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１のみ図示している。
【００４４】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１は、前記ヨーク３に取付けられて、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報、即ち、開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得するもので、次述のローラ１６と検出器としてのロータリエンコーダ１５を備えて構成される。
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数をもち、ロータリエンコーダ１５の入力軸１５ａに取付けられている。
【００４５】
また、前記ロータリエンコーダ１５は、前記ローラ１６と一体に回転する前記入力軸１５ａの回転に基づいて、その回転方向と回転量（回転角）を取得し、これら取得情報に対応する信号を処理ユニットに出力するもので、支持ブラケット１４に取付けられている。また、この支持ブラケット１４は、クランプ１２によって前記ヨーク３の一方の支柱部３Ａに固定された固定ブラッケット１１に対して、クランプ１３により回動位置調整可能に連結されており、該支持ブラケット１４の回動位置の調整によって、前記ローラ１６は前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している前記弁棒６の外周面に所定の押圧力で当接される。
【００４６】
この状態で、前記弁棒６が上昇（開弁作動方向）または降下（閉弁作動方向）すると、該弁棒６の外表面に当接した前記ローラ１６が該外表面との間に作用する摩擦力によって回転し、このローラ１６の回転が前記入力軸１５ａの回転として前記ロータリエンコーダ１５に入力される。そして、前記ローラ１６の回転方向から前記弁棒６の移動方向が直接的に取得される一方、前記ローラ１６の回転角と前記ローラ１６の径寸法から前記弁棒６の移動量が、さらに前記ローラ１６の回転角と回転時間から前記弁棒６の移動速度が、それぞれ演算にて取得される。これら各取得情報が前記処理ユニットに入力され、これに基づいて電動弁１の各種の診断が行われる。尚、この処理ユニットにおける電動弁１の診断手法等については、後に纏めて説明する。
【００４７】
ところで、この実施形態の診断装置Ｚ１による診断の精度は、該診断装置Ｚ１を構成する前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度に依存するところが大きく、さらにこの弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度は前記弁棒６の動きに対する前記ローラ１６の追従性に依存するところが大きい。このため、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ１では、上述のように、前記ローラ１６を適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数を具備するものとするとともに、該ローラ１６の前記弁棒６に対する押圧力を調整可能としたものである。
【００４８】
即ち、図４及び図５に示すように、前記ローラ１６は、前記弁棒６の軸方向変位に伴って、該弁棒６の平滑面で構成される軸部６Ａと凹凸面で構成されるネジ部６Ｂの双方に接触することになる。この場合、前記ローラ１６を上述のように構成することで、該ローラ１６が弁棒６の軸部６Ａに接触するときは、図４に示すように、該ローラ１６が弾性的な潰れ変形を生じ比較的大きな接触面積と面圧をもつことで、該ローラ１６は前記弁棒６との間にスリップを生じることなく該弁棒６の動きに追従して回転することになる。また、前記ローラ１６が弁棒６のネジ部６Ｂに接触するときは、図５に示すように、該ローラ１６が弾性的な潰れ変形を生じねじ山間に進入して係止作用をもつことで、該ローラ１６は前記弁棒６との間にスリップを生じることなく該弁棒６の動きに追従して回転することになる。
【００４９】
このように、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１として前記ローラ１６を用いることで、前記ローラ１６が前記弁棒６の軸部６Ａとネジ部６Ｂの何れに接触する場合においても、これら両者の表面状態の相違に拘わらず、前記ローラ１６は常に弁棒６の動きに追従して回転することになる。この結果、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度が高水準に維持され、延いては前記診断装置Ｚ１の診断精度が向上するものである。
【００５０】
ここで、万一の事態として、前記ローラ１６が前記弁棒６の軸部６Ａに接触している間においてスリップが生じた場合を想定し、その場合における補正手法を、図２０を参照して説明する。
【００５１】
図２０において、実線は、電動弁の閉作動の開始（点イ 時間ｔ１）後、その作動途中において前記ローラ１６にスリップが発生（点ロ 時間ｔ２）し、時間の経過に拘わらずバルブリフトが変化しない領域（点ロ〜点ハ 時間ｃ）が生じた後、スリップの収束によって再び閉作動を開始（点ハ 時間ｔ３）し、最終的に、シートタッチによりバルブリフトの変化が停止（点ニ 時間ｔ４）したときのバルブリフト線図を示している。
【００５２】
この場合、バルブリフトの変化率「ｂ／ａ」はその作動の全域を通して一定と見做すことができる。また、シートタッチ時点における実際のバルブリフト「ｈ１」と計測上のバルブリフト「ｈ２」の間には差分「ｄ」が存在する。
【００５３】
そこで、スリップ発生前におけるバルブリフト線図（点イ〜点ロの線分）をそのまま延長するとともに、差分「ｄ」を「ｄ＝ｃ×（ｂ／ａ）」から演算により求め、前記延長線と前記バルブリフト「ｈ１」の線分との交点を「点ホ」とし、「点ロ〜点ホ」の線分を補正後のバルブリフト線図とするものである。
【００５４】
係る補正によって、例え前記ローラ１６にスリップが生じたとしても、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１により取得される弁棒６の移動情報はスリップの影響が排除された信頼性の高い情報とされる。
【００５５】
「第２の実施形態」
図６及び図７には、本願発明の第２の実施の形態に係る診断装置Ｚ２を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ２を電動弁１のヨーク３部分に設置した状態を示している。
【００５６】
この弁棒移動情報取得手段Ｘ２は、前記第１の実施形態に係る診断装置Ｚ１の弁棒移動情報取得手段Ｘ１と同様に、弁棒６の外部露出部分の外表面に接触して該弁棒の移動に追従して回転するローラ１６と、該ローラ１６の回転に伴う情報を検出する検出器としてのロータリエンコーダ１５を備えて構成される。しかし、前記第１の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ１においては、前記ローラ１６が前記弁棒６の外表面に押し付けられることによる弾性変形量を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させていなかったが、次述のように、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２では、前記ローラ１６の弾性変形量を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得するようにしている。
【００５７】
即ち、前記ローラ１６は、押圧力がかかっていない自然状態で半径「ｒ０」であっても、これが前記弁棒６の外表面に押圧されると弾性変形して実質的な半径は弾性変形量だけ減少して半径「ｒ」となる。一方、弁棒の移動量は、前記ロータリエンコーダ１５の検出値（回転量）と前記ローラ１６の回転半径との積として求められる。従って、このローラ１６の回転半径を、自然状態での前記半径「ｒ０」として計算したときと、弾性変形した後の前記半径「ｒ」として計算したときでは、当然に異なった数値となる。この場合、前記半径「ｒ０」と前記半径「ｒ」の差分が小さく電動弁の診断上においてこれを無視できる場合（それほど厳密な診断でない場合）には問題ないが、この差分が電動弁の診断上において看過できないほどの影響があるような診断である場合には、これらの半径「ｒ０」と半径「ｒ」の差分の影響を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させることが必要となる。これを実現するのがこの実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２であって、その具体的な構成は以下の通りである。
【００５８】
この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２では、前記ヨーク３に取付けられる固定ブラケット３０の固定部３０ａにアーム部３０ｂを一体的に延設し、このアーム部３０ｂにリニアガイド３５を介して可動ブラケット３２を取付けている。そして、この可動ブラケット３２の基部３２ａに前記ロータリエンコーダ１５を取付けるとともに、該ロータリエンコーダ１５の入力軸１５ａに取付けられた前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に押圧接触させるようにしている。さらに、前記可動ブラケット３２の延設部３２ｂには、レーザセンサ３１を取付けるとともに、該レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａを前記アーム部３０ｂの端部に設定した測定点３６に対向させている。
【００５９】
また、前記可動ブラケット３２は、前記固定部３０ａのアーム部３０ｂとの間に縮装したスプリング３３のバネ力によって、常時前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に押圧する方向に付勢されている。このスプリング３３の付勢力は調整ネジ３４によって増減調整ができるようになっている。
【００６０】
ここで、前記ローラ１６の厚さ方向中心と前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６の中心は、一直線上に位置している。そして、前記ローラ１６の軸芯位置と前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａの前記直線上の間隔「Ｌ」は一定に固定されているが、前記ローラ１６の軸芯と前記弁棒６の外表面上の前記ローラ１６の接触点との間隔「ｒ」（即ち、前記ローラ１６の弾性変形後における実質的な回転半径）と、前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６との間隔「ｓ」は、前記ローラ１６の弾性変形に対応して増減変化する。そして、この間隔「ｒ」と間隔「ｓ」の間には、「ｒ＋ｓ＝一定」という関係が成立し、前記ローラ１６の弾性変形量が大きくなれば間隔「ｒ」が減少すると同時に、間隔「ｓ」は間隔「ｒ」の減少分だけ増加することになる。
【００６１】
従って、例えば、初期設定として、前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に、弾性変形が生じない範囲で接触させたとき（即ち、前記ローラ１６が半径「ｒ０」で接触しているとき）、前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６との間隔「ｓ０」を計測し、これら「ｒ０」と「ｓ０」をそれぞれ初期値として保有する。すると、これら二つの初期値「ｒ０」、「ｓ０」と、前記間隔「ｒ」及び間隔「ｓ」の間には、
「ｓ＋ｒ＝ｒ０＋ｓ０」
「ｒ＝（ｓ×ｓ０）／ｒ０＝ｓ×（ｓ０／ｒ０）」、
という関係が成立する。ここで、（ｓ０／ｒ０）は定数と考えることができるので、前記間隔「ｒ」は、前記レーザセンサ３１によって取得される前記間隔「ｓ」から得ることができる。
【００６２】
この結果、前記ロータリエンコーダ１５の検出値に基づいて前記弁棒６の移動量を算出する際に、前記ローラ１６の回転半径を前記初期値「ｒ０」ではなく、前記間隔「ｓ」を考慮して得られる前記間隔「ｒ」として算出する（即ち、前記ローラ１６の回転半径を前記初期値「ｒ０」から前記間隔「ｒ」に補正する）ことで、前記ローラ１６の弾性変形量に影響されることなく、前記弁棒６の移動量を正確に算出することができることになり、延いては、これらの弁棒６の移動情報に基づく電動弁１の機能に関する診断の信頼性が確保されることになる。
【００６３】
尚、この実施形態では、前記固定ブラケット３０に対して前記リニアガイド３５により移動可能に支持された前記可動ブラケット３２と、該可動ブラケット３２に取付けられた前記レーザセンサ３１で特許請求の範囲中の補正手段が構成される。
【００６４】
「第３の実施形態」
図８には、本願発明の第３の実施形態に係る診断装置Ｚ３を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ３を、電動弁１のヨーク３部分に固定された固定ブラケット１１と該固定ブラケット１１に位置調整可能に連結された支持ブラケット１４を介して、前記ヨーク３部分に設置した状態を示しており、同図において符号１２及び１３は、前記固定ブラケット１１と前記支持ブラケット１４にそれぞれ設けられたクランプである。
【００６５】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ３は、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報を取得するもので、次述のローラ１６と、検出器としての測定用ローラ３８と磁気ヘッド３９を備えて構成される。
【００６６】
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数を兼備している。そして、このローラ１６は、前記支持ブラケット１４に回転自在に支承された回転軸３７の一端側に固定されている。また、前記ローラ１６は、前記支持ブラケット１４の位置調整によって前記弁棒６の外表面に対して所定の押圧力で押圧接触され、該弁棒６の軸方向への移動に追従して回転される。
【００６７】
前記測定用ローラ３８は、所定径を有し、前記回転軸３７の他端側に固定され、該回転軸３７を介して前記ローラ１６と一体的に回転される。この測定用ローラ３８は、その外周面に所定の情報が磁気信号として記録された磁気テープ４３が、その全周に亘って巻回され且つ固定されている。そして、この磁気テープ４３に記録された情報は、前記磁気ヘッド３９によって読み取られる。尚、この磁気ヘッド３９は、前記測定用ローラ３８の外周面に対してその径方向外方からこれに近接するように前記支持ブラケット１４に取り付けられている。
【００６８】
そして、この弁棒移動情報取得手段Ｘ３では、前記弁棒６が軸方向へ移動するとき、これに追従して前記ローラ１６が回転し、このローラ１６の回転が前記回転軸３７を介して前記測定用ローラ３８に伝達される。この測定用ローラ３８が回転すると、これに設けられた前記磁気テープ４３の情報が前記磁気ヘッド３９によって読み取られ、該磁気ヘッド３９から前記弁棒６の移動に関する情報が処理ユニット側へ出力される。
【００６９】
このように、この弁棒移動情報取得手段Ｘ３では、前記弁棒６の移動に関する情報を前記磁気ヘッド３９によって直接的に取得すものであり、且つ前記磁気ヘッド３９がコンパクトであることから、該弁棒移動情報取得手段Ｘ３そのものの小型化が促進され、延いては該弁棒移動情報取得手段Ｘ３を備えて構成される前記診断装置Ｚ３の小型化及び取扱性が向上することになる。
【００７０】
尚、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ３においても、前記第２の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２と同様に、前記ローラ１６の弾性変形量を前記磁気ヘッド３９の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得できることは勿論である。
【００７１】
「第４の実施形態」
図９には、本願発明の第４の実施形態に係る診断装置Ｚ４を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ４を、電動弁１のヨーク３部分に固定された固定ブラケット１１と該固定ブラケット１１に位置調整可能に連結された支持ブラケット１４を介して、前記ヨーク３部分に設置した状態を示しており、同図において符号１２及び１３は、前記固定ブラケット１１と前記支持ブラケット１４にそれぞれ設けられたクランプである。
【００７２】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ４は、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報を取得するもので、次述のローラ１６と、検出器としての測定用ローラ４０と光学式センサ４１を備えて構成される。
【００７３】
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数をもち、前記支持ブラケット１４に回転自在に支承された回転軸３７の一端側に固定されている。このローラ１６は、前記支持ブラケット１４の位置調整によって前記弁棒６の外表面に対して所定の押圧力で押圧接触され、該弁棒６の軸方向への移動に伴って回転される。
【００７４】
前記測定用ローラ４０は、所定径を有し、前記回転軸３７の他端側に固定され、該回転軸３７を介して前記ローラ１６と一体的に回転される。この測定用ローラ４０は、その外周面にその軸方向へ延びる多数の溝を周方向に所定間隔で形成している。尚、この溝は、次述する光学式センサ４１による検出を容易とするためのものであり、従って、他の実施形態においては前記溝の形成に代えて、例えば、所定間隔で多数の直線を印刷等したテープを前記測定用ローラ４０の外周面に貼設するようにしても良い。
【００７５】
前記光学式センサ４１は、例えば、画像処理用のＣＣＤカメラで構成され、前記測定用ローラ４０の外周面にその径方向外方から所定間隔をもって対向するようにして、前記支持ブラケット１４に取付けられている。そして、この光学式センサ４１は、前記測定用ローラ４０の回転に伴うその外周面の模様の変化を撮像して画像データとして取り込み、これを処理ユニットに出力する。処理ユニットでは、光学式センサ４１から入力された画像データを画像処理してその位置を特定して認識し、その特定位置がどの方向へ、どれぐらい移動したか（即ち、弁棒６の移動方向及び移動量）、等の情報を取得する。
【００７６】
この場合、撮像の画像処理という手法を用いることから、撮像の変化が明確に判別できる場合、例えば、弁棒の停止状態からの移動開始時点とか、逆に、弁棒の移動状態からの停止時点の検出を高精度に行えるので、弁棒の移動距離、即ち、バルブストロークに関する情報の取得には特に有利である。
【００７７】
また、このような画像処理方式のセンサ以外の光学式センサ４１としては、例えば、光源から前記弁棒６の表面に光を照射し、該表面で反射した反射光を受けてこれを光電変換して位置信号として出力するとともに、この出力値に基づいてその座標上の位置を特定して認識し、該認識位置の変化から、前記弁棒６がどの方向へ、どれぐらい移動したか、を検出するもの等、種々のものが採用できる。
【００７８】
この光学式センサ４１を用いた弁棒移動情報取得手段Ｘ４は、該光学式センサ４１が直接弁棒６に接触しない非接触形であることから、電動弁１の運転中でもその作動に何等の支障を及ぼすことなく計測でき、そのためる、診断時期が制約されないという、特有の利点がある。
【００７９】
尚、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ３においても、前記第２の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２と同様に、前記ローラ１６の弾性変形量を前記磁気ヘッド３９の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得できることは勿論である。
【００８０】
「第５の実施形態」
図１０及び図１１には、本願発明の第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ５は、弁棒移動情報取得手段Ｘ５を主体とするものであって、該弁棒移動情報取得手段Ｘ５によって、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している部分においてその動きを計測し、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得する。
【００８１】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５は、次述するクローラ２６と検出器としてのロータリエンコーダ２５を備えて構成される。前記クローラ２６は、所定間隔をもって一列に配置された３個の走行ローラ２８と該各走行ローラ２８間にそれぞれ前後して２個ずつ配置された小径の押圧ローラ２９を備えるとともに、これら各走行ローラ２８及び押圧ローラ２９を取り囲むようにして環状のベルト２７を掛け回して構成される。
【００８２】
尚、前記ベルト２７の内周面にはその走行方向に所定間隔で突条（図示省略）が形成される一方、前記走行ローラ２８の外周面には、前記ベルト２７の突条に噛合する噛合歯が周方向に所定間隔で形成されており、これら突条と噛合歯を噛合させることで、前記ベルト２７の走行に追従して前記走行ローラ２８が回転される。前記押圧ローラ２９は、前記ベルト２７をバックアップしてその弛みを防止するものであって、該ベルト２７との一体性は要求されないため、噛合歯は設けられていない。
【００８３】
前記クローラ２６の前記各走行ローラ２８のうち、一端側に位置する走行ローラ２８には、ロータリエンコーダ２５が連結されている。また、このクローラ２６と前記ロータリエンコーダ２５は、一体的に支持ブラッケット２４に支持されており、該走行ローラ２８の回転が前記ロータリエンコーダ２５に入力されるようになっている。
【００８４】
また、前記ヨーク３の支柱部３Ａには、クランプ２２によって固定ブラッケット２１が取付けられており、さらに、この固定ブラッケット２１にはクランプ２３によって前記支持ブラッケット２４が連結されている。
【００８５】
そして、前記クローラ２６は、前記ベルト２７の一側を前記弁棒６の表面に押し当てた状態で前記ヨーク３側に取付けられるが、その場合、前記クランプ２３の締め込み量の調節によって、前記クローラ２６の前記弁棒６に対する押圧力が調整されるようになっている。
【００８６】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５を前記ヨーク３側に取付けた状態において、前記弁棒６が上昇（開弁作動方向）または降下（閉弁作動方向）すると、該弁棒６の外表面に当接した前記クローラ２６のベルト２７が前記各走行ローラ２８間で走行し、このベルト２７の走行に追従して該各走行ローラ２８が回転される。この走行ローラ２８の回転が前記ロータリエンコーダ２５に入力されることで、前記弁棒６の移動方向が直接的に取得される一方、前記走行ローラ２８の回転角と径寸法から前記弁棒６の移動量が、前記走行ローラ２８の回転角と回転時間から前記弁棒６の移動速度が、それぞれ演算にて取得される。そして、これら取得情報が前記処理ユニットに入力され、これに基づいて電動弁１の各種の診断が行われる。
【００８７】
ところで、この実施形態の診断装置Ｚ５においても、前記第１の状態の診断装置Ｚ１の場合と同様に、該診断装置Ｚ５による診断の精度は、これを構成する前記弁棒移動情報取得手段Ｘ２の情報取得精度に依存するところが大きく、さらにこの弁棒移動情報取得手段Ｘ２の情報取得精度は前記弁棒６の動きに対する前記クローラ２６の追従性に依存するところが大きい。
【００８８】
この場合、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ５では、前記クローラ２６の構造的な理由から、前記ベルト２７の厚さ方向における弾性変形性が低く、例えば、該ベルト２７が前記弁棒６のネジ部６Ｂに接したときでも、該ネジ部６Ｂのネジ山間には殆ど進入せず該ネジ部６Ｂとの間の係止作用は殆ど望めない。このため、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ５では、前記クローラ２６の長さ、即ち、前記ベルト２７が前記弁棒６の表面に接する長さを比較的長くして前記弁棒６側との接触面積の拡大を図るとともに、該弁棒６側への押圧力を大きくすることで、前記弁棒６の表面との間に作用する摩擦力を高め、これによって前記弁棒６の移動に対する前記ベルト２７の走行追従性を確保するようにしている。この結果、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５の前記弁棒６からの情報取得精度が良好に維持され、延いては前記診断装置Ｚ２の診断精度が良好に維持される。
【００８９】
そして、この実施形態のように前記クローラ２６によって前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５を構成した場合の最大の利点は、前記弁棒６の表面が前記ネジ部６のような凹凸面であっても、なんら支障なく、前記軸部６Ａのような平滑面である場合と同様に、精度の高い情報取得が可能な点である。
【００９０】
「第６の実施形態」
図１２及び図１３には、本願発明の第６の実施形態に係る診断装置Ｚ６を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ６は、前記第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５と基本構成を同じにするものであって、該診断装置Ｚ５と異なる点は、前記クローラ２６の検知信号の出力構造である。即ち、第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５においては、前記クローラ２６の前記各走行ローラ２８のうち、一端側に位置する走行ローラ２８に前記ロータリエンコーダ２５を連結し、該走行ローラ２８の回転を該ロータリエンコーダ２５に入力するようにしていたが、この実施形態の診断装置Ｚ６では、図１２及び図１３に示すように、前記クローラ２６に設けられる三個の走行ローラ２８とは別に、前記ベルト２７に噛合して該ベルト２７の走行に追従して回転する検知ローラ４２を設け、検知ローラ４２の回転を前記ロータリエンコーダ２５に入力するように構成している。
【００９１】
このような構成とした場合には、前記検知ローラ４２の回転は、前記ベルト２７の走行状態のみに支配され、該ベルト２７が接触する前記弁棒６の表面状況（例えば、これが平滑面であるか、凹凸面であるか等の状況）には何等の影響も受けず、該ベルト２７の走行状態を忠実に反映したものとなり、より高精度で信頼性の高い情報取得が可能となる。尚、図１２及び図１３の各構成部材には、図１０及び図１１において各構成部材に付したと同じ符号を付すことで、ここでの説明を省略する。
【００９２】
「第７の実施形態」
図１４には、本願発明の第７の実施形態に係る診断装置Ｚ７を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ７は、弁棒移動情報取得手段Ｘ７を主体とするものであって、該弁棒移動情報取得手段Ｘ７によって、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している部分においてその動きを計測し、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の作動状態、即ち、開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得する。
【００９３】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、前記ヨーク３の支柱部３Ａにクランプ３２によって固定した固定ブラッケット３１に支持ブラッケット３４を介して取り付けられた光学式センサ３５で構成される。この場合、前記支持ブラッケット３４を調整ネジ３３によって前記固定ブラッケット３１に連結し、前記光学式センサ３５の前記弁棒６に対する設置位置を前記調整ネジ３３のねじ込み量で調整できるようにしている。
【００９４】
ここで、前記光学式センサ３５は、前記弁棒６の前記ヨーク３における露出部位の変位を光学的に取得し、この取得情報基づいて前記弁棒の移動方向と移動量を取得するものであって、この実施形態では画像処理用のＣＣＤカメラで構成している。このＣＣＤカメラで構成された光学式センサ３５においては、撮影された前記弁棒６の表面の模様等の撮像を画像データとして処理ユニットへ出力する。処理ユニットでは、光学式センサ３５から入力された画像データを画像処理してその位置を特定して認識し、その特定位置がどの方向へ、どれぐらい移動したか、等の情報を取得する。
【００９５】
この場合、撮像の画像処理という手法を用いることから、撮像の変化が明確に判別できる場合、例えば、弁棒の停止状態からの移動開始時点とか、逆に、弁棒の移動状態からの停止時点の検出は高精度に行えるので、弁棒の移動距離、即ち、バルブストロークに関する情報の取得には有利である。
【００９６】
また、このような画像処理方式のセンサ以外の光学式センサ３５としては、例えば、光源から前記弁棒６の表面に光を照射し、該表面で反射した反射光を受けてこれを光電変換して位置信号として出力するとともに、この出力値に基づいてその座標上に位置を特定して認識し、該認識位置の変化から前記弁棒６がどの方向へ、どれぐらい移動したか、を検出するもの等、種々のものが採用できる。
【００９７】
この光学式センサ３５を用いた弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、該光学式センサ３５が直接弁棒６に接触しない非接触形であることから、電動弁１の運転中でもその作動に何等の支障を及ぼすことなく計測できる、延いては診断時期が制約されないという、特有の利点がある。
【００９８】
また、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、前記弁棒６の軸方向への移動状態を光学式センサ３５によって非接触で取得するものであって、その取得精度は、弁棒６と光学式センサ３５の対向間隔の変化によって影響を受けることはなく、例えば、前記弁棒６が曲がり変形を生じており、その軸方向移動に伴って該弁棒６弁棒６と光学式センサ３５の対向間隔の変化するような場合であっても、該弁棒６の移動方向と移動量を高い精度で取得することができる。
【００９９】
「各実施形態の診断装置に共通する作用効果」
ここで、前記各実施形態の診断装置Ｚ１〜Ｚ７に共通する作用効果について説明すると以下の通りである。
【０１００】
前記各実施形態に係る各診断装置Ｚ１〜Ｚ７は、それぞれ前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を主体として構成されるものであるが、これら各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７が、前記電動弁１の前記ヨーク３部分に設置され、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３部分において外部へ露出した部分の動きからその軸方向変位に関する移動情報を取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式あるいはワイヤ式の取得手段のように、電動弁１への設置に際して該電動弁１の一部を開放して行う必要がない。
【０１０１】
この結果、電動弁１の一部を開放する場合のように、診断装置Ｚ１〜Ｚ７の設置作業に際して電動弁１に関する専門技術を必要とせず、且つ開放作業が無い分だけ設置に伴う作業量も少なく、これらの相乗効果として、設置作業の簡易化及び迅速化が促進される。
【０１０２】
また、電動弁の一部を開放することなく該電動弁の機能を維持したまま、弁棒の軸方向変位に関する移動情報を取得することができるので、移動情報の取得作業を、電動弁が備えられた配管系の稼動状況に左右されることなく、必要に応じて任意に行うことができ、延いては、電動弁の診断における時期的な要求に柔軟に対応できる。
【０１０３】
さらに、前記弁棒６の移動情報を、該弁棒６の前記ヨーク３部分における露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段のように電動弁１の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によって測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる。
【０１０４】
また、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７を構成する前記各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を、前記弁棒６の一部が露出する前記ヨークヨーク３部分に取付けるように構成しているので、前記電動弁１に前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を設置した状態においても、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７は前記電動弁１の高さ範囲内に納められ、例えば、従来の測定棒式取得手段のように測定棒が前記電動弁１の上方側に突出するようなことが無いことから、前記電動弁の設置状態においてその上方に十分な作業スペースを確保できないような場合であっても、前記各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７（即ち、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７）を前記電動弁に対して容易に設置することができ、それだけ前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７の適用可能範囲が拡大され、延いては該診断装置Ｚ１〜Ｚ７の汎用性が向上することになる。
【０１０５】
「電動弁１の診断内容等」
続いて、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７の何れかを用いて行われる前記電動弁１の診断内容等について説明する。
【０１０６】
前記弁棒６の移動情報に基づいて診断可能な項目としては、ステムナットの磨耗の診断、ロッキングナットの緩みの診断、弁体吊部の磨耗の診断、バルブストロークの診断、トルクスイッチの作動点の診断、
リミットスイッチの作動点の診断、ロータスイッチの作動点の診断、トルクバイパススイッチの作動点の診断がある。
【０１０７】
これらの診断項目のうち、ステムナットの磨耗の診断は本願発明がその目的の一つとするものである。ここでは、ステムナットの磨耗の診断を中心に、上記各診断項目のそれぞれを具体的に説明するが、これに先立って、これらの各診断の前提技術として、電動弁の作動に伴う各種センサの出力特性を、図１９に示す特性図に基づいて説明する。
【０１０８】
図１９は、電動弁を全閉状態から開作動させた時における、リフトセンサの出力（特性線Ｌ１）と、ヨークセンサの出力（特性線Ｌ２）と、トルクセンサの出力（特性線Ｌ３）を示している。
【０１０９】
ここで、開作動時における弁棒等の挙動を簡単に説明する。モータが起動されると（時間ｔ１）、ロストモーション領域を経て、ハンマブローが発生し、ステムナット側にモータの回転力が伝達され、弁棒の圧縮状態（全閉時の締切力による圧縮）が開放され（時間ｔ２）、ヨークの伸びが復元される（時間ｔ３）。ヨークの伸びが復元すると、その時点からステムナットが回転するが、ステムナットと弁棒のネジ部の間のクリアランス（以下、「ステムナットクリアランス」という）が消滅するまで、弁棒は作動せず停止状態を保持する。前記ステムナットクリアランスが消滅すると（時間ｔ４）、その時点から弁棒の引き上げ方向の作動が開始される。しかし、弁棒の作動が開始されても、弁体吊部における弁棒とのクリアランス（以下、「弁体吊部クリアランス」という）が消滅するまでは弁体は停止状態とされ、該弁体吊部クリアランスが消滅した時点（時間ｔ５）から、弁体の開方向への作動が開始される。このような弁棒等の挙動に対応して、前記各センサ出力が変化する。
【０１１０】
ここで、ハンマブローの発生から弁棒作動開始までの間における弁棒６とステムナット７の噛合状態の変化を、図１５〜図１８に示す模式図及び図１９に示す作動特性図を参照して説明する。
【０１１１】
ハンマブローが生じた時点（図１９の時間ｔ２）では、図１５示すように、前記ヨーク３の伸びによって、前記弁棒６のネジ山６ａの上面６ａ１が前記ステムナット７のネジ溝７ａの上面７ａ１に当接した状態となっている。この状態は、ヨーク伸びの復元時点（時間ｔ３）まで維持され変化しない（図１６参照）。即ち、この時間ｔ２から時間ｔ３の間は、前記弁棒６が前記ステムナット７と一体的に動いている状態で、これら両者間には軸方向における相対変位は生じない。
【０１１２】
時間ｔ３において、前記ヨーク３の伸びが復元すると、図１７に示すように、前記弁棒６のねじ山６ａの上面６ａ１は前記ステムナット７のネジ溝７ａの上面７ａ１から離れるが、該ステムナット７のネジ溝７ａと前記弁棒６のネジ山６ａの間にステムナットクリアランスが存在するため、このステムナットクリアランスの分だけ前記弁棒６とステムナット７が軸方向へ相対変位するまでの間（時間ｔ３〜時間ｔ４の間）、前記弁棒６は移動しない。
【０１１３】
時間ｔ４に達すると、図１８に示すように、前記弁棒６のネジ山６ａの下面６ａ２が前記ステムナット７のネジ溝７ａの下面７ａ２に当接し、この時点から、前記ステムナット７の回転によって前記弁棒６が開弁方向へ作動を開始する。
【０１１４】
ここで、前記「リフトセンサ」は、前記弁棒６の移動情報を取得するものであって、本願発明における前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７がこれに該当し、該記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７により取得される弁棒６の移動情報が図１９における特性線Ｌ１として表れる。この特性線Ｌ１に示すように、リフトセンサの出力は、ハンマブローに伴うヨークの伸び（全閉時の締切力による伸び）の復元とともに僅かに上昇変化し、ヨークの伸びが完全に復元された時点（時間ｔ３）に至って停止し、この停止状態はステムナットクリアランスが消滅するまで（時間ｔ４）継続され、その後は略一定の増加率で上昇変化する。
【０１１５】
そして、このリフトセンサ出力には、ヨークの伸びの復元時点である「点ａ」（時間ｔ３）と、弁棒の作動開始時点である「点ｂ」（時間ｔ４）の二点において顕著な変化点が表れるため、この二つの変化点を弁棒の移動情報として取得し、これを電動弁の機能に関する診断（例えば、ステムナットの磨耗の診断）に用いる。
【０１１６】
また、リフトセンサ出力は、弁棒の移動量と移動時間として表されるものであることから、取得されたリフトセンサの出力値に基づいて、弁棒６の移動速度を演算にて取得することができる。この弁棒６の移動速度は、後述のように、ステムナットの磨耗の診断において用いられる。
【０１１７】
前記「ヨークセンサ」は、電動弁の前記ヨーク３部分に装着されて該ヨーク３に発生する応力（即ち、電動弁の開作動時における圧縮力、閉作動時における引張力）を取得するためのものであって、該応力の変化が前記ヨークセンサ出力として表される。この、ヨークセンサ出力は、ハンマブローによって引張作用が開放されると（時間ｔ２）、急速に低下し、ヨークの伸び復元時点（時間ｔ３）で低下が停止され、その後、弁棒の作動が開始される時点（時間ｔ４）まで変化せずに推移する。そして、時間ｔ４において、弁棒の作動が開始されると、先ず低下側へ移行した後、所定の引張応力（即ち、弁棒の外周に備えられたシールパッキンの摺動抵抗による引張力）を保持したまま、弁体吊部クリアランスが消滅する時点（時間ｔ４）まで推移し、弁体吊部クリアランスが消滅すると、弁体の引き抜きに伴って急激に低下した後、弁体移動中の負荷に対応した応力まで復帰してこれが持続される。
【０１１８】
そして、このヨークセンサ出力には、ヨークの伸びの復元時点である「点ｃ」（時間ｔ３）と、弁棒の作動開始時点である「点ｄ」（時間ｔ４）の二点において顕著な変化点が表れるため、この二つの変化点を弁棒の移動情報として取得し、これを電動弁の機能に関する診断（例えば、ステムナットの磨耗の診断）に用いるものである。
【０１１９】
この場合、リフトセンサ出力における「点ａ」と「点ｂ」は、ヨークセンサ出力における「点ｃ」と「点ｄ」に時間的に合致する。従って、電動弁の診断に際して、リフトセンサ出力における変化点である「点ａ」、「点ｂ」と、ヨークセンサ出力における変化点である「点ｃ」、「点ｄ」を、適宜選択して用いることができ、後述の診断例ではこれを適用している。
【０１２０】
一方、トルクセンサ出力は、例えば、電動弁に装備されたスプリングカートリッジ部分に取り付けられた内蔵式のトルクセンサによって取得されるものであって、ここでは前記リフトセンサ出力及びヨークセンサ出力との対比の意味で提示したものであり、電動弁の診断には用いていない。しかし、図１９に示すように、このトルクセンサ出力は、ヨークの伸び復元時点以降においてはヨークセンサ出力と同様の変化を示し、ヨークセンサ出力における「点ｃ」と「点ｄ」に対応する「点ｅ」と「点ｆ」をもつことから、ヨークセンサ出力に代えて、このトルクセンサ出力を電動弁の診断に用いることは可能である。
【０１２１】
続いて、前記各診断項目のそれぞれについて、その具体的内容を説明する。
【０１２２】
「ステムナットの磨耗の診断」
ステムナットの磨耗の診断は、基本的には、現時点におけるステムナットクリアランスの大きさと、例えば、ステムナット交換直後におけるステムナットクリアランスの大きさの差分の大きさから、ステムナットの磨耗の進行状態とか、現在の磨耗の進行状態下におけるステムナットの機能の劣化状態の判断、あるいはステムナットの次回の交換時期の予測等を行うものである。
【０１２３】
ここで、ステムナットの磨耗の診断の基礎となる前記ステムナットクリアランスの取得は、以下のようにして行われる。即ち、ステムナットクリアランスは上述のように、図１９における伸び復元時点（リフトセンサ出力における点ａ及びヨークセンサ出力における点ｃに対応する時間ｔ３の時点）と、弁棒作動開始時点（リフトセンサ出力における点ｃ、及びヨークセンサ出力における点ｄに対応する時間ｔ４の時点）の差分「ｔ４−ｔ３」として表れる。また、この時間の差分としてのステムナットクリアランスは、その存在時間として観念的に求められたものであり、これを磨耗量（寸法）として定量的に求めるためには、前記時間「ｔ４−ｔ３」に弁棒６の移動速度をかけて演算により求めることが必要である。このような弁棒の移動情報の取得形態としては、大きく分けて以下の二つの手法がある。
【０１２４】
その一つの手法は、前記ヨークの伸び復元時点及び弁棒作動開始時点を、前記リフトセンサ出力又はヨークセンサ出力から取得するものとし、且つその際、これら伸び復元時点と弁棒作動開始時点の少なくとも何れか一方は前記リフトセンサ出力から取得する一方、前記弁棒の移動速度については、前記リフトセンサ出力の点ｂ以降の領域で且つ出力値が安定した領域内において、時間と変化量の関係（即ち、前記特性線Ｌ１の傾き）として演算により求める（即ち、実測値として求める）か、例えば、設計仕様における弁棒の移動速度をそのまま用いるかを選択するものである。即ち、この手法においては、前記ヨークの伸び復元時点と弁棒作動開始時点の二つの情報の双方をヨークセンサ出力から取得するものは除外されており、また弁棒の移動速度をリフトセンサ出力に基づいて実測値として求めるもののみには限定していない。
【０１２５】
他の一つの手法は、前記ヨークの伸び復元時点及び弁棒作動開始時点を、共に前記ヨークセンサ出力から取得する一方、前記弁棒の移動速度は前記リフトセンサ出力に基づいて実測値として求めるものである。
【０１２６】
そして、ステムナットの磨耗量は、上述の如くして取得された現時点でのステムナットクリアランス量から、例えば、ステムナット交換直後（即ち、ステムナットが磨耗していないと認められる時点）におけるステムナットクリアランス量を差し引くことで求められる。この求められたステムナットの磨耗量の大きさから、ステムナットの磨耗の進行状態とか、現在の磨耗の進行状態下におけるステムナットの機能の劣化状態の判断、あるいはステムナットの次回の交換時期の予測等を行うものである。
【０１２７】
このステムナットの磨耗の診断においては、弁棒の移動情報を、前記二つの手法のうちの何れの手法を採用しても、得られる診断結果には殆ど差異は無く、何れにおいても高精度で信頼性の高い診断結果が得られる。
【０１２８】
「ロッキングナットの緩みの診断」
ロッキングナットは、ステムナットの上端側に配置されて該ステムナットの軸方向のガタツキを防止するためのものであって、その診断は、ロッキングナットが緩んでいるかどうかを判断するものである。このロッキングナットが緩むと、ステムナットに軸方向のガタツキが生じるため、このガタツキの大きさを取得し、この取得情報に基づいてロッキングナッとの緩みの有無を診断すれば良い。
【０１２９】
第１には、ロッキングナットが緩んでステムナットに軸方向のガタツキが生じると、正常時（ロッキングナットに緩みがない状態）に比して、ハンマブローの発生時点に遅れが生じる（所謂、ハンマブロー遅れ）。ここで、図１９のリフトセンサ出力の特性線Ｌ１に示すように、ハンマブロー時点（時間ｔ２）においては、該特性線Ｌ１が「点ｇ」において顕著な変化を示す。従って、ハンマブローに伴う前記リフトセンサ出力の変化点である「点ｇ」の出現時点が、正常時における出現時点に比して、許容範囲以上に遅れているかどうかを見れば、ロッキングナットの緩みの有無を判断することができる。
【０１３０】
第２には、ロッキングナットが緩んでステムナットに軸方向のガタツキが生じると、正常時に比して、弁棒作動開始時点に遅れが生じる（所謂、弁棒作動開始遅れ）。ここで、図１９のリフトセンサ出力の特性線Ｌ１に示すように、弁棒作動開始時点（時間ｔ４）においては、該特性線Ｌ１が「点ｂ」において顕著な変化を示すことは既述の通りである。従って、このリフトセンサ出力の変化点である「点ｂ」の出現時点が、正常時における出現時点に比して、許容範囲以上に遅れているかどうかを見れば、ロッキングナットの緩みの有無を判断することができる。
【０１３１】
尚、ここでは弁棒の移動情報を取得する前記リフトセンサの出力に基づいてロッキングナットの緩みの有無を診断する場合について説明したが、図１９に示すように、ハンマブロー発生時点は、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２においては「点ｈ」が、トルクセンサ出力の特性線Ｌ３においては「点ｉ」が、それぞれ変化点として表れ、また弁棒作動開始時点は、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２においては「点ｄ」が、トルクセンサ出力の特性線Ｌ３においては「点ｆ」が、それぞれ変化点として表れることから、他の実施形態においては、ヨークセンサ出力あるいはトルクセンサ出力に基づいてロッキングナットの緩みの有無を診断することもできる。
【０１３２】
「弁体吊部の磨耗の診断」
弁体吊部の磨耗状態は、図１９に示すように、ヨークセンサ出力に基づいて、弁棒作動開始時点（時間ｔ４）から弁体作動開始時点（時間ｔ５）までの時間で表される弁体吊部クリアランスを、正常時における弁体吊部クリアランスと比較することで診断できる。この場合、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２において弁棒作動開始時点である「点ｄ」は、リフトセンサ出力の特性線Ｌ１において弁棒作動開始時点である「点ｄ」と対応することから、上述のようにヨークセンサ出力のみに基づいて診断するのに代えて、ヨークセンサ出力とリフトセンサ出力の双方に基づいて診断することもできる。
【０１３３】
また、図１９からも判るように、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２における「点ｄ」及びリフトセンサ出力の特性線Ｌ１における「点ｄ」は、ともに変化点であるものの、その変化量が小さいため、特性線上では読みづらい場合もある。このような場合には、変化量が大きい変化点であるヨークセンサ出力の特性線Ｌ２における「点ｃ」から「点ｊ」までの時間に弁棒の移動速度をかけて取得されるヨーク伸び復元時点からの弁棒の移動量を求め、この移動量から、上述のステムナットの磨耗量を差し引くことで弁体吊部の磨耗量を取得することもできる。従って、この場合には、前記リフトセンサ出力が必須となる。
【０１３４】
「バルブストロークの診断及びトルクスイッチの作動点の診断」
バルブストロークの診断とトルクスイッチの作動点の診断は、相互に関連するものである。即ち、バルブストロークの診断は、弁体の開作動あるいは閉作動においてトルクスイッチが作動した時点における弁棒位置（即ち、弁体位置）をリフトセンサによって測定して取得し、この取得位置が設計上の位置に対して許容範囲内にあるかどうかで、その適否を診断するものである。そして、トルクスイッチが作動した時点における弁棒位置が許容範囲内の適正位置でない場合には、トルクスイッチの作動点が適正でないと診断されるものでる。
【０１３５】
「リミットスイッチの作動点の診断」
リミットスイッチの作動点の診断は、弁体の開作動あるいは閉作動においてリミットスイッチが作動した時点における弁棒位置（即ち、弁体位置）をリフトセンサによって測定して取得し、この取得位置が設計上の位置に対して許容範囲内にあるかどうかで、その適否を診断するものである。そして、リミットスイッチが作動した時点における弁棒位置が許容範囲内の適正位置でない場合には、トルクスイッチの作動点が適正でないと診断されるものでる。
【０１３６】
「ロータスイッチの作動点の診断及びトルクバイパススイッチの作動点の診断」
ロータスイッチの作動点の診断及びトルクバイパススイッチの作動点の診断は相互に関連するもので、通常、トルクバイパススイッチとして、ロータスイッチが用いられている。このトルクバイパススイッチは、開作動時に最大トルクが発生する弁体引き抜き時に、トルクスイッチが作動して開作動が停止されるのを防ぐためにトルクスイッチをバイパスさせるものである。
【０１３７】
そして、トルクバイパススイッチが作動して弁体の開作動が停止されたときの弁棒位置（弁体位置）をリフトセンサによって測定し、そのときの弁棒位置が弁体引き抜き時点での弁棒位置よりも開側であるか否かによってトルクバイパススイッチの作動点の適否を診断し、これが適正でない場合はロータスイッチの作動点の設定が適正でないということであるため、該ロータスイッチの作動点を設定し直すものである。
【０１３８】
尚、以上の説明では、弁棒の移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う場合の手法等を、電動弁の開作動時を例にとって説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、電動弁の閉作動時においても適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る診断装置を備えた電動弁の全体図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】図４に示した状態からの変化状態図である。
【図６】本願発明の第２の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】本願発明の第３の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図９】本願発明の第４の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１０】本願発明の第５の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ矢視図である。
【図１２】本願発明の第６の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視図である。
【図１４】本願発明の第７の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１５】弁棒とステムナットの第１の相対位置関係の説明図である。
【図１６】弁棒とステムナットの第２の相対位置関係の説明図である。
【図１７】弁棒とステムナットの第３の相対位置関係の説明図である。
【図１８】弁棒とステムナットの第４の相対位置関係の説明図である。
【図１９】電動弁の弁棒のリフト特性グラフである。
【図２０】電動弁の閉作動時におけるスリップ発生時のバルブリフト特性図である。
【図２１】従来の電動弁における弁棒位置の検出状態説明図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 電動弁
２ 弁体収納部
３ ヨーク
４ 弁体駆動部
５ モータ
６ 弁棒
７ ステムナット
８ 弁体
１１ 固定ブラッケット
１２ クランプ
１３ クランプ
１４ 支持ブラケット
１５ ロータリエンコーダ
１６ ローラ
２１ 固定ブラッケット
２２ クランプ
２３ クランプ
２４ 支持ブラッケット
２５ ロータリエンコーダ
２６ クローラ
２７ ベルト
２８ 走行ローラ
２９ 押圧ローラ
３０ 固定ブラッケット
３１ レーザセンサ
３２ 可動ブラッケット
３３ スプリング
３４ 調整ネジ
３５ リニアガイド
３６ 測定点
３７ 回転軸
３８ 測定用ローラ
３９ 磁気ヘッド
４０ 測定用ローラ
４１ 光学式センサ
４２ 検出用ローラ
４３ 磁気テープ
Ｘ１ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ２ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ３ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ４ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ５ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ６ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ７ 弁棒移動情報取得手段
Ｚ１ 診断装置
Ｚ２ 診断装置
Ｚ３ 診断装置
Ｚ４ 診断装置
Ｚ５ 診断装置
Ｚ６ 診断装置
Ｚ７ 診断装置
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電動弁の弁棒の移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う電動弁の診断装置及び診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動弁においては、該電動弁が保有する機能を維持し信頼性の高い作動を確保するために、定期的あるいは必要に応じて、その機能に関する診断を行うことが必要である。この電動弁の機能に関する診断項目は種々存在するが、その中でも、例えば、駆動力伝達系の磨耗状態とか、弁体の停止位置、あるいはリミットスイッチ類の作動位置等の電動弁の機能に関する事項の診断は、モータ側の回転力を弁体の開閉駆動力として伝達する弁棒の移動情報に基づいて診断することが可能である。このような電動弁の機能に関する診断を行う場合時の基礎データとしての「弁棒の移動情報」を取得するための手法として、測定棒式取得手法（特許文献１及び特許文献２参照）とかワイヤ式取得手法（特許文献３参照）が提案されている。
【０００３】
測定棒式取得手法は、弁棒の頭頂部に、該弁棒の軸方向に移動可能に配置された測定棒の一端を接触させ、前記弁棒の移動情報（移動方向、移動速度、移動量等）を、該弁棒の動きに追従する前記測定棒の変位に基づいて取得する手法である。
【０００４】
図２１には、前記測定棒式の取得手法の基本的な構成を示している。この測定棒式の取得手法では、測定作業に際して、電動弁１０１の上端部を開放し、ここにセンサ取付台１０２を介してセンサ１０３と測定棒１０４を取り付けるとともに、該測定棒１０４の下端を弁棒１０５の頭頂部１０５に当接させ、該弁棒１０５の昇降動に追従してこれと一体的に前記測定棒１０４が昇降動するようにし、この測定棒１０４の動きを前記センサ１０３で検出し、所要の移動情報を取得するように構成している。
【０００５】
ここで、特許文献１に示されるものでは、前記センサ１０３として摺動抵抗器を用い、弁棒１０５の変位に応じて測定棒１０４（摺動子）が動き、この抵抗変化に応じて電気信号を出力するようにしている。また、特許文献２に示されるものでは、前記測定棒１０４にラックを刻設し、このラックに噛合するピニオンの回転量をロータリエンコーダによって検出し、これを弁棒１０５の変位量に対応する信号として出力するように構成している。
【０００６】
一方、特許文献３に示されるワイヤ式取得手法は、ワイヤの一端を弁棒の頭頂部に固定するとともに、他端を、弁棒カバーに取り付けたエンコーダのプーリーに連結し、弁棒の変位に追従する前記ワイヤの移動量を前記プーリーの回転量として前記エンコーダで検出し、この検出値を弁棒の変位量に対応する信号として出力するように構成している。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−４５４９号公報
【特許文献２】実開平６−８２４８３号公報
【特許文献３】特開平２−３０７０３３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、前記測定棒式の取得手法においては、弁棒情報を取得するための測定作業に際し、電動弁１０１の一部を開放して前記測定棒１０４を設置する必要があることから、その設置作業には電動弁に関する専門技術をもった作業者を必要とし、測定棒１０４の設置作業そのものに制約がある。
【０００９】
また、このように電動弁の一部を開放するとその開放によって電動弁の機能が停止されるため、該電動弁を備えた配管系の稼動の確保という観点から、測定作業に時期的な制約がある。
【００１０】
さらに、弁棒１０５の頭頂部１０５ａに測定棒１０４を設置した状態では、前記電動弁１０１の上端から上方へ前記測定棒１０４が大きく突出することから、該電動弁１０１の上方に、前記測定棒１０４の設置時には十分な作業スペースを、また、該測定棒１０４を用いた測定作業時には弁棒の動きに追従する前記測定棒１０４の動きを阻害しないような十分な作動スペースを、それぞれ確保することが必要であり、そのため、電動弁１０１の設置状況（周辺スペースとの関係等）によっては、測定棒１０４を用いた測定そのものが実施できないということも起こり得る。
また、前記弁棒１０５の周りには粘性抵抗の高いグリースが充填されているため、このグリースの粘性抵抗によって、前記弁棒１０５の動作時に前記測定棒１０４が弁棒１０５の頭頂部１０５ａから浮き上がるなど、前記弁棒１０５に対する前記測定棒１０４の追従性が損なわれ、その結果、精度の良い測定が行えないこともある。
【００１１】
一方、ワイヤ式の取得手法においては、前記測定棒式の取得手法の場合と同様に、電動弁の一部を開放した状態でワイヤを設置する必要があることから、その設置作業には専門技術をもった作業者を必要とするとともに、電動弁の一部を開放することで該電動弁の機能が停止されることから、ワイヤの設置作業及び該ワイヤを用いた測定作業に時期的な制約がある。
【００１２】
また、ワイヤは、可撓性を有し、その軸方向への圧縮力に対しては弛みを生じ得るものであることから、特に弁棒の動きが早い電動弁の場合には、ワイヤが弁棒の動きに追従できず一時的に弛みを生じ、その結果、精度の良い測定ができないという場合もある。
【００１３】
そこで、本願発明は電動弁の一部を開放することなく簡易に取付けることができ、しかも高精度で信頼性の高い診断結果を得ることができる電動弁の診断装置及び該診断装置を用いた診断方法を提案することを主たる目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明では、前記課題を解決するために以下のような構成を採用している。
【００１５】
本願の第１の発明（態様）では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断を行う診断装置において、前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えたことを特徴としている。
ここで、「弁棒の移動情報」とは、弁棒の軸方向への移動に係る情報で、具体的には、弁棒の移動方向、移動量、移動速度、移動開始時点、移動停止時点、移動位置等の情報をいう。また、「電動弁の機能」とは、電動弁が本来的に備える機構上の働きとか作用であって、本願発明では、弁棒を介して弁体を駆動する駆動力伝達機能とか、弁体の開閉機能とか、弁体の作動及び停止機能等をいう。さらに、「機能に関する診断」とは、前記各機能が正常に働いているか否か、各機能が劣化しているか否か、等を診断することをいう。
【００１６】
そして、本願の第１の発明は、これらの「機能に関する診断」を、弁体を駆動する弁棒の軸方向変位に係る「弁棒の移動情報」に基づいて診断するものである。
本願の第２の発明では、前記第１の発明に係る電動弁の診断装置において、前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成としたことを特徴としている。
本願の第３の発明では、前記第２の発明に係る電動弁の診断装置において、前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成とするとともに、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
本願の第４の発明では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法において、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行うことを特徴としている。
【００１８】
本願の第５の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴としている。
【００１９】
ここで、「ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点」としたのは、弁体の全閉状態からの開作動時には、ハンマブロー後にヨークの伸び復元現象が生じ、また弁体の全開状態からの閉作動時にはハンマブロー後にヨークの縮み復元現象が生じるためである。
また、「ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得する」としたのは、これら「復元時点」と「作動開始時点」は、弁棒の移動情報に基づいて取得されるのに限らず、前記ヨークに作用する応力の変化に基づいても取得し得ることから、この第５の発明では、前記「復元時点」と「作動開始時点」の少なくとも何れか一方を弁棒の移動情報に基づいて取得することを特定したものである。
【００２０】
本願の第６の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴としている。
【００２１】
本願の第７の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴としている。
【００２２】
本願の第８の発明では、前記第４の発明に係る電動弁の診断方法において、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴としている。
【００２３】
ここで、「弁棒の移動速度を弁棒の移動情報に基づいて取得する」としたのは、「弁棒の移動速度」は、計測によって取得される弁棒の移動時間と移動量に基づいて演算により取得される他に、例えば、電動弁の設計仕様によっても取得できるものであるところ、ここでは「弁棒の移動速度を弁棒の移動情報に基づいて取得する」ことを特定したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明では次のような効果が得られる。
（ａ）本願の第１の発明に係る電動弁の診断装置では、前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えている。
【００２５】
従って、この発明の電動弁の診断装置によれば、
（ａ−１） 前記弁棒移動情報取得手段を前記電動弁の外表面部分に設置するものであって、その設置作業に際して電動弁の一部を開放する必要がないことから、その設置作業に電動弁に関する専門技術を必要とせず、且つ電動弁の一部の開放作業が無い分だけ設置に要する作業量も少なくなり、これらの相乗効果として、設置作業の簡易化及び迅速化が実現される、
（ａ−２） 電動弁の一部を開放することなく該電動弁の機能を維持したまま、弁棒の軸方向変位に関する移動情報を取得することができるので、移動情報の取得作業を、電動弁が備えられた配管系の稼動状況に左右されることなく、必要に応じて任意に行うことができ、延いては、電動弁の診断における時期的な要求に柔軟に対応できる、
（ａ−３） 前記弁棒の移動情報を、前記弁棒移動情報取得手段により該弁棒の外部露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段のように電動弁の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によって測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる、
等の効果が得られる。
【００２６】
（ｂ）本願の第２の発明に係る電動弁の診断装置によれば、前記（ａ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記弁棒移動情報取得検出手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成としているので、例えば、前記外部露出部位の表面に接触状態で計測する構成の場合にあっては、該弁棒の軸方向変位に追従してその移動方向と移動量が直接的に計測されることから、該弁棒の移動情報を高い精度をもって取得できる。また、前記外部露出部位の表面に非接触状態で計測する構成の場合にあっては、電動弁の運転中においても前記弁棒の作動に何等影響を与えることなくその作動状態を検出することができることから、診断作業に時期的な制約がなく、その任意性が向上する。
【００２７】
（ｃ）本願の第３の発明に係る電動弁の診断装置によれば、前記（ｂ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では前記弁棒移動情報取得手段を、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成とするとともに、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えているので、前記ローラの弾性変形量に影響されることなく、前記弁棒の移動量を正確に算出することができ、延いては、該弁棒の移動情報に基づく電動弁の機能に関する診断における診断精度及び診断結果の信頼性が共に向上することになる。
【００２８】
（ｄ）本願の第４の発明に係る電動弁の診断方法では、弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法において、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行ように構成したことを特徴としている。
【００２９】
従って、この第４の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の軸方向変位に関する移動情報を検出するものであることから、例えば、電動弁の一部を開放して弁棒を露出させ、その軸方向変位に関する情報を取得する場合に比して、該情報を容易且つ迅速に取得でき、延いては該取得情報に基づく電動弁の機能に関する診断の作業性の向上及び診断コストの低減が可能となる。
【００３０】
また、前記弁棒の移動情報を、該弁棒の外部露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段によって測定する場合のように電動弁の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によってその測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる、
等の効果が得られる。
【００３１】
（ｅ）本願の第５の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断するもの、即ち、前記ステムナットの磨耗が直接的に反映される前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスに基づいて該ステムナットの磨耗状態を診断するものであることから、その診断が極めて精度良く行われ、信頼性の高い診断が実現される。
【００３２】
また、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点も、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点も、共に、弁棒の挙動の変化としてデータ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、これら復元時点と作動開始時点の少なくとも何れか一方を前記弁棒の移動情報に基づいて取得することで、これらの取得情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、これらの取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３３】
さらに、この発明では、前記復元時点と作動開始時点の双方を前記弁棒の移動情報に基づいて取得することも含まれるが、係る構成とした場合には、前記効果がより一層顕著となるものである。
【００３４】
（ｆ）本願の第６の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するようにしている。この場合、前記復元時点は、前記弁棒の挙動の変化としても、また前記ヨークに発生する応力の変化としても、共に、データ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、前記復元時点を前記弁棒の移動情報に基づいて、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することで、取得される前記復元時点に関する情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、この取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３５】
（ｇ）本願の第７の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するようにしている。この場合、前記弁棒の作動開始時点は、前記弁棒の挙動の変化としても、また前記ヨークに発生する応力の変化としても、共に、データ上において如実に表れ且つその判断が容易であることから、前記作動開始時点を前記弁棒の移動情報に基づいて、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することで、取得される前記作動開始時点に関する情報は信頼性の高い高精度のものとなり、延いては、この取得情報に基づいて行われる前記ステムナットの磨耗状態の診断の信頼性が担保される。
【００３６】
（ｈ）本願の第８の発明に係る電動弁の診断方法によれば、前記（ｄ）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断するようにしているので、前記弁棒の移動速度は、前記弁棒移動情報取得手段により取得される現在の弁棒の移動情報、即ち、実測データに基づいて取得されることとなり、例えば、弁棒の移動速度を電動弁の設計仕様に基づいて取得するような場合に比して、より実際的な診断が実現され、信頼性の高い診断結果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本願発明に係る電動弁の診断装置及びその診断方法を、幾つかの好適な実施形態（実施の形態）に基づいて具体的に説明する。
【００３８】
「第１の実施形態」
図１には、本願発明の第１の実施形態に係る診断装置Ｚ１を備えた電動弁１を示しており、同図において符号２は弁体収納部、４は弁体駆動部であって、該弁体収納部２と弁体駆動部４はヨーク３を介して一体的に連結されている。前記弁体収納部２と弁体駆動部４の間には、弁棒６が配置されており、該弁棒６は、その下端に前記弁体８が連結されるとともに、その上端側には前記弁体駆動部４に設けたステムナット７が噛合されている。また、前記弁棒６は、前記ヨーク３部分においては、その左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出状態で配設されている。
【００３９】
そして、前記弁棒６は、前記弁体駆動部４に付設されたモータ５によって、図示しないウォーム及びウォームホイールを介して、前記ステムナット７を回転駆動させることで、その軸方向に昇降動して前記弁体８を開弁又は閉弁させる。
【００４０】
ところで、電動弁１においては、その機能を維持し信頼性の高い作動を確保するために、定期的あるいは必要に応じて、その機能に関する診断を行うことが必要であること、及び、この電動弁１の機能に関する診断においては、例えば、駆動力伝達系の磨耗状態とか、弁体の停止位置、あるいはリミットスイッチ類の作動位置等の診断が行われるが、これらの診断項目については、前記弁棒６の軸方向の変位に関わる移動情報に基づいて診断することが可能であることは、既述の通りである。
【００４１】
係る観点から、この実施形態においては、次述のように、前記弁棒６の軸方向変位に関する移動情報を取得する弁棒移動情報取得手段Ｘ１を主体とする診断装置Ｚ１を前記電動弁１に取り付けて、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１により取得される前記弁棒６の移動情報に基づいて電動弁１の診断を行うようにしている。
【００４２】
そして、この場合、前記電動弁１への前記診断装置Ｚ１の設置を、従来のように電動弁１の一部を開放することなく外部から容易に設置することができ、且つ前記電動弁１の設置状況下におけるスペース的な制約を受けないように、前記診断装置Ｚ１の設置作業時及び設置後の診断時における所要スペースを狭小化すること等を考慮して、前記診断装置Ｚ１を構成している。
以下、この実施形態に係る診断装置Ｚ１を、図２〜図５を参照して、具体的に説明する。
【００４３】
図２及び図３には、前記診断装置Ｚ１の主体を成す弁棒移動情報取得手段Ｘ１を示している。尚、前記診断装置Ｚ１は、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の他に、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１からの情報を受けて演算等によって各種の診断項目の診断を行う診断手段としての処理ユニットを備えて構成されるが、ここでは前記処理ユニットの図示を省略し、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１のみ図示している。
【００４４】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１は、前記ヨーク３に取付けられて、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報、即ち、開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得するもので、次述のローラ１６と検出器としてのロータリエンコーダ１５を備えて構成される。
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数をもち、ロータリエンコーダ１５の入力軸１５ａに取付けられている。
【００４５】
また、前記ロータリエンコーダ１５は、前記ローラ１６と一体に回転する前記入力軸１５ａの回転に基づいて、その回転方向と回転量（回転角）を取得し、これら取得情報に対応する信号を処理ユニットに出力するもので、支持ブラケット１４に取付けられている。また、この支持ブラケット１４は、クランプ１２によって前記ヨーク３の一方の支柱部３Ａに固定された固定ブラッケット１１に対して、クランプ１３により回動位置調整可能に連結されており、該支持ブラケット１４の回動位置の調整によって、前記ローラ１６は前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している前記弁棒６の外周面に所定の押圧力で当接される。
【００４６】
この状態で、前記弁棒６が上昇（開弁作動方向）または降下（閉弁作動方向）すると、該弁棒６の外表面に当接した前記ローラ１６が該外表面との間に作用する摩擦力によって回転し、このローラ１６の回転が前記入力軸１５ａの回転として前記ロータリエンコーダ１５に入力される。そして、前記ローラ１６の回転方向から前記弁棒６の移動方向が直接的に取得される一方、前記ローラ１６の回転角と前記ローラ１６の径寸法から前記弁棒６の移動量が、さらに前記ローラ１６の回転角と回転時間から前記弁棒６の移動速度が、それぞれ演算にて取得される。これら各取得情報が前記処理ユニットに入力され、これに基づいて電動弁１の各種の診断が行われる。尚、この処理ユニットにおける電動弁１の診断手法等については、後に纏めて説明する。
【００４７】
ところで、この実施形態の診断装置Ｚ１による診断の精度は、該診断装置Ｚ１を構成する前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度に依存するところが大きく、さらにこの弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度は前記弁棒６の動きに対する前記ローラ１６の追従性に依存するところが大きい。このため、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ１では、上述のように、前記ローラ１６を適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数を具備するものとするとともに、該ローラ１６の前記弁棒６に対する押圧力を調整可能としたものである。
【００４８】
即ち、図４及び図５に示すように、前記ローラ１６は、前記弁棒６の軸方向変位に伴って、該弁棒６の平滑面で構成される軸部６Ａと凹凸面で構成されるネジ部６Ｂの双方に接触することになる。この場合、前記ローラ１６を上述のように構成することで、該ローラ１６が弁棒６の軸部６Ａに接触するときは、図４に示すように、該ローラ１６が弾性的な潰れ変形を生じ比較的大きな接触面積と面圧をもつことで、該ローラ１６は前記弁棒６との間にスリップを生じることなく該弁棒６の動きに追従して回転することになる。また、前記ローラ１６が弁棒６のネジ部６Ｂに接触するときは、図５に示すように、該ローラ１６が弾性的な潰れ変形を生じねじ山間に進入して係止作用をもつことで、該ローラ１６は前記弁棒６との間にスリップを生じることなく該弁棒６の動きに追従して回転することになる。
【００４９】
このように、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１として前記ローラ１６を用いることで、前記ローラ１６が前記弁棒６の軸部６Ａとネジ部６Ｂの何れに接触する場合においても、これら両者の表面状態の相違に拘わらず、前記ローラ１６は常に弁棒６の動きに追従して回転することになる。この結果、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１の情報取得精度が高水準に維持され、延いては前記診断装置Ｚ１の診断精度が向上するものである。
【００５０】
ここで、万一の事態として、前記ローラ１６が前記弁棒６の軸部６Ａに接触している間においてスリップが生じた場合を想定し、その場合における補正手法を、図２０を参照して説明する。
【００５１】
図２０において、実線は、電動弁の閉作動の開始（点イ 時間ｔ１）後、その作動途中において前記ローラ１６にスリップが発生（点ロ 時間ｔ２）し、時間の経過に拘わらずバルブリフトが変化しない領域（点ロ〜点ハ 時間ｃ）が生じた後、スリップの収束によって再び閉作動を開始（点ハ 時間ｔ３）し、最終的に、シートタッチによりバルブリフトの変化が停止（点ニ 時間ｔ４）したときのバルブリフト線図を示している。
【００５２】
この場合、バルブリフトの変化率「ｂ／ａ」はその作動の全域を通して一定と見做すことができる。また、シートタッチ時点における実際のバルブリフト「ｈ１」と計測上のバルブリフト「ｈ２」の間には差分「ｄ」が存在する。
【００５３】
そこで、スリップ発生前におけるバルブリフト線図（点イ〜点ロの線分）をそのまま延長するとともに、差分「ｄ」を「ｄ＝ｃ×（ｂ／ａ）」から演算により求め、前記延長線と前記バルブリフト「ｈ１」の線分との交点を「点ホ」とし、「点ロ〜点ホ」の線分を補正後のバルブリフト線図とするものである。
【００５４】
係る補正によって、例え前記ローラ１６にスリップが生じたとしても、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１により取得される弁棒６の移動情報はスリップの影響が排除された信頼性の高い情報とされる。
【００５５】
「第２の実施形態」
図６及び図７には、本願発明の第２の実施の形態に係る診断装置Ｚ２を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ２を電動弁１のヨーク３部分に設置した状態を示している。
【００５６】
この弁棒移動情報取得手段Ｘ２は、前記第１の実施形態に係る診断装置Ｚ１の弁棒移動情報取得手段Ｘ１と同様に、弁棒６の外部露出部分の外表面に接触して該弁棒の移動に追従して回転するローラ１６と、該ローラ１６の回転に伴う情報を検出する検出器としてのロータリエンコーダ１５を備えて構成される。しかし、前記第１の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ１においては、前記ローラ１６が前記弁棒６の外表面に押し付けられることによる弾性変形量を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させていなかったが、次述のように、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２では、前記ローラ１６の弾性変形量を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得するようにしている。
【００５７】
即ち、前記ローラ１６は、押圧力がかかっていない自然状態で半径「ｒ０」であっても、これが前記弁棒６の外表面に押圧されると弾性変形して実質的な半径は弾性変形量だけ減少して半径「ｒ」となる。一方、弁棒の移動量は、前記ロータリエンコーダ１５の検出値（回転量）と前記ローラ１６の回転半径との積として求められる。従って、このローラ１６の回転半径を、自然状態での前記半径「ｒ０」として計算したときと、弾性変形した後の前記半径「ｒ」として計算したときでは、当然に異なった数値となる。この場合、前記半径「ｒ０」と前記半径「ｒ」の差分が小さく電動弁の診断上においてこれを無視できる場合（それほど厳密な診断でない場合）には問題ないが、この差分が電動弁の診断上において看過できないほどの影響があるような診断である場合には、これらの半径「ｒ０」と半径「ｒ」の差分の影響を前記ロータリエンコーダ１５の検出値に反映させることが必要となる。これを実現するのがこの実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２であって、その具体的な構成は以下の通りである。
【００５８】
この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２では、前記ヨーク３に取付けられる固定ブラケット３０の固定部３０ａにアーム部３０ｂを一体的に延設し、このアーム部３０ｂにリニアガイド３５を介して可動ブラケット３２を取付けている。そして、この可動ブラケット３２の基部３２ａに前記ロータリエンコーダ１５を取付けるとともに、該ロータリエンコーダ１５の入力軸１５ａに取付けられた前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に押圧接触させるようにしている。さらに、前記可動ブラケット３２の延設部３２ｂには、レーザセンサ３１を取付けるとともに、該レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａを前記アーム部３０ｂの端部に設定した測定点３６に対向させている。
【００５９】
また、前記可動ブラケット３２は、前記固定部３０ａのアーム部３０ｂとの間に縮装したスプリング３３のバネ力によって、常時前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に押圧する方向に付勢されている。このスプリング３３の付勢力は調整ネジ３４によって増減調整ができるようになっている。
【００６０】
ここで、前記ローラ１６の厚さ方向中心と前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６の中心は、一直線上に位置している。そして、前記ローラ１６の軸芯位置と前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａの前記直線上の間隔「Ｌ」は一定に固定されているが、前記ローラ１６の軸芯と前記弁棒６の外表面上の前記ローラ１６の接触点との間隔「ｒ」（即ち、前記ローラ１６の弾性変形後における実質的な回転半径）と、前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６との間隔「ｓ」は、前記ローラ１６の弾性変形に対応して増減変化する。そして、この間隔「ｒ」と間隔「ｓ」の間には、「ｒ＋ｓ＝一定」という関係が成立し、前記ローラ１６の弾性変形量が大きくなれば間隔「ｒ」が減少すると同時に、間隔「ｓ」は間隔「ｒ」の減少分だけ増加することになる。
【００６１】
従って、例えば、初期設定として、前記ローラ１６を前記弁棒６の外表面に、弾性変形が生じない範囲で接触させたとき（即ち、前記ローラ１６が半径「ｒ０」で接触しているとき）、前記レーザセンサ３１のレーザ照射部３１ａと前記測定点３６との間隔「ｓ０」を計測し、これら「ｒ０」と「ｓ０」をそれぞれ初期値として保有する。すると、これら二つの初期値「ｒ０」、「ｓ０」と、前記間隔「ｒ」及び間隔「ｓ」の間には、
「ｓ＋ｒ＝ｒ０＋ｓ０」
「ｒ＝（ｓ×ｓ０）／ｒ０＝ｓ×（ｓ０／ｒ０）」、
という関係が成立する。ここで、（ｓ０／ｒ０）は定数と考えることができるので、前記間隔「ｒ」は、前記レーザセンサ３１によって取得される前記間隔「ｓ」から得ることができる。
【００６２】
この結果、前記ロータリエンコーダ１５の検出値に基づいて前記弁棒６の移動量を算出する際に、前記ローラ１６の回転半径を前記初期値「ｒ０」ではなく、前記間隔「ｓ」を考慮して得られる前記間隔「ｒ」として算出する（即ち、前記ローラ１６の回転半径を前記初期値「ｒ０」から前記間隔「ｒ」に補正する）ことで、前記ローラ１６の弾性変形量に影響されることなく、前記弁棒６の移動量を正確に算出することができることになり、延いては、これらの弁棒６の移動情報に基づく電動弁１の機能に関する診断の信頼性が確保されることになる。
【００６３】
尚、この実施形態では、前記固定ブラケット３０に対して前記リニアガイド３５により移動可能に支持された前記可動ブラケット３２と、該可動ブラケット３２に取付けられた前記レーザセンサ３１で特許請求の範囲中の補正手段が構成される。
【００６４】
「第３の実施形態」
図８には、本願発明の第３の実施形態に係る診断装置Ｚ３を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ３を、電動弁１のヨーク３部分に固定された固定ブラケット１１と該固定ブラケット１１に位置調整可能に連結された支持ブラケット１４を介して、前記ヨーク３部分に設置した状態を示しており、同図において符号１２及び１３は、前記固定ブラケット１１と前記支持ブラケット１４にそれぞれ設けられたクランプである。
【００６５】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ３は、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報を取得するもので、次述のローラ１６と、検出器としての測定用ローラ３８と磁気ヘッド３９を備えて構成される。
【００６６】
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数を兼備している。そして、このローラ１６は、前記支持ブラケット１４に回転自在に支承された回転軸３７の一端側に固定されている。また、前記ローラ１６は、前記支持ブラケット１４の位置調整によって前記弁棒６の外表面に対して所定の押圧力で押圧接触され、該弁棒６の軸方向への移動に追従して回転される。
【００６７】
前記測定用ローラ３８は、所定径を有し、前記回転軸３７の他端側に固定され、該回転軸３７を介して前記ローラ１６と一体的に回転される。この測定用ローラ３８は、その外周面に所定の情報が磁気信号として記録された磁気テープ４３が、その全周に亘って巻回され且つ固定されている。そして、この磁気テープ４３に記録された情報は、前記磁気ヘッド３９によって読み取られる。尚、この磁気ヘッド３９は、前記測定用ローラ３８の外周面に対してその径方向外方からこれに近接するように前記支持ブラケット１４に取り付けられている。
【００６８】
そして、この弁棒移動情報取得手段Ｘ３では、前記弁棒６が軸方向へ移動するとき、これに追従して前記ローラ１６が回転し、このローラ１６の回転が前記回転軸３７を介して前記測定用ローラ３８に伝達される。この測定用ローラ３８が回転すると、これに設けられた前記磁気テープ４３の情報が前記磁気ヘッド３９によって読み取られ、該磁気ヘッド３９から前記弁棒６の移動に関する情報が処理ユニット側へ出力される。
【００６９】
このように、この弁棒移動情報取得手段Ｘ３では、前記弁棒６の移動に関する情報を前記磁気ヘッド３９によって直接的に取得すものであり、且つ前記磁気ヘッド３９がコンパクトであることから、該弁棒移動情報取得手段Ｘ３そのものの小型化が促進され、延いては該弁棒移動情報取得手段Ｘ３を備えて構成される前記診断装置Ｚ３の小型化及び取扱性が向上することになる。
【００７０】
尚、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ３においても、前記第２の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２と同様に、前記ローラ１６の弾性変形量を前記磁気ヘッド３９の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得できることは勿論である。
【００７１】
「第４の実施形態」
図９には、本願発明の第４の実施形態に係る診断装置Ｚ４を構成する弁棒移動情報取得手段Ｘ４を、電動弁１のヨーク３部分に固定された固定ブラケット１１と該固定ブラケット１１に位置調整可能に連結された支持ブラケット１４を介して、前記ヨーク３部分に設置した状態を示しており、同図において符号１２及び１３は、前記固定ブラケット１１と前記支持ブラケット１４にそれぞれ設けられたクランプである。
【００７２】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ４は、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の移動情報を取得するもので、次述のローラ１６と、検出器としての測定用ローラ４０と光学式センサ４１を備えて構成される。
【００７３】
前記ローラ１６は、前記弁棒６の外表面に接触し、該弁棒６の軸方向変位に追従して回転するものであって、ゴム素材に砥粒等の粒状物を混入させた混合材を用いて所定径のローラ状に成形され、適度の弾性変形性と耐磨耗性及び摩擦係数をもち、前記支持ブラケット１４に回転自在に支承された回転軸３７の一端側に固定されている。このローラ１６は、前記支持ブラケット１４の位置調整によって前記弁棒６の外表面に対して所定の押圧力で押圧接触され、該弁棒６の軸方向への移動に伴って回転される。
【００７４】
前記測定用ローラ４０は、所定径を有し、前記回転軸３７の他端側に固定され、該回転軸３７を介して前記ローラ１６と一体的に回転される。この測定用ローラ４０は、その外周面にその軸方向へ延びる多数の溝を周方向に所定間隔で形成している。尚、この溝は、次述する光学式センサ４１による検出を容易とするためのものであり、従って、他の実施形態においては前記溝の形成に代えて、例えば、所定間隔で多数の直線を印刷等したテープを前記測定用ローラ４０の外周面に貼設するようにしても良い。
【００７５】
前記光学式センサ４１は、例えば、画像処理用のＣＣＤカメラで構成され、前記測定用ローラ４０の外周面にその径方向外方から所定間隔をもって対向するようにして、前記支持ブラケット１４に取付けられている。そして、この光学式センサ４１は、前記測定用ローラ４０の回転に伴うその外周面の模様の変化を撮像して画像データとして取り込み、これを処理ユニットに出力する。処理ユニットでは、光学式センサ４１から入力された画像データを画像処理してその位置を特定して認識し、その特定位置がどの方向へ、どれぐらい移動したか（即ち、弁棒６の移動方向及び移動量）、等の情報を取得する。
【００７６】
この場合、撮像の画像処理という手法を用いることから、撮像の変化が明確に判別できる場合、例えば、弁棒の停止状態からの移動開始時点とか、逆に、弁棒の移動状態からの停止時点の検出を高精度に行えるので、弁棒の移動距離、即ち、バルブストロークに関する情報の取得には特に有利である。
【００７７】
また、このような画像処理方式のセンサ以外の光学式センサ４１としては、例えば、光源から前記弁棒６の表面に光を照射し、該表面で反射した反射光を受けてこれを光電変換して位置信号として出力するとともに、この出力値に基づいてその座標上の位置を特定して認識し、該認識位置の変化から、前記弁棒６がどの方向へ、どれぐらい移動したか、を検出するもの等、種々のものが採用できる。
【００７８】
この光学式センサ４１を用いた弁棒移動情報取得手段Ｘ４は、該光学式センサ４１が直接弁棒６に接触しない非接触形であることから、電動弁１の運転中でもその作動に何等の支障を及ぼすことなく計測でき、そのためる、診断時期が制約されないという、特有の利点がある。
【００７９】
尚、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ３においても、前記第２の実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ２と同様に、前記ローラ１６の弾性変形量を前記磁気ヘッド３９の検出値に反映させることで、より一層精度の高い弁棒６の移動情報を取得できることは勿論である。
【００８０】
「第５の実施形態」
図１０及び図１１には、本願発明の第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ５は、弁棒移動情報取得手段Ｘ５を主体とするものであって、該弁棒移動情報取得手段Ｘ５によって、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している部分においてその動きを計測し、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得する。
【００８１】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５は、次述するクローラ２６と検出器としてのロータリエンコーダ２５を備えて構成される。前記クローラ２６は、所定間隔をもって一列に配置された３個の走行ローラ２８と該各走行ローラ２８間にそれぞれ前後して２個ずつ配置された小径の押圧ローラ２９を備えるとともに、これら各走行ローラ２８及び押圧ローラ２９を取り囲むようにして環状のベルト２７を掛け回して構成される。
【００８２】
尚、前記ベルト２７の内周面にはその走行方向に所定間隔で突条（図示省略）が形成される一方、前記走行ローラ２８の外周面には、前記ベルト２７の突条に噛合する噛合歯が周方向に所定間隔で形成されており、これら突条と噛合歯を噛合させることで、前記ベルト２７の走行に追従して前記走行ローラ２８が回転される。前記押圧ローラ２９は、前記ベルト２７をバックアップしてその弛みを防止するものであって、該ベルト２７との一体性は要求されないため、噛合歯は設けられていない。
【００８３】
前記クローラ２６の前記各走行ローラ２８のうち、一端側に位置する走行ローラ２８には、ロータリエンコーダ２５が連結されている。また、このクローラ２６と前記ロータリエンコーダ２５は、一体的に支持ブラッケット２４に支持されており、該走行ローラ２８の回転が前記ロータリエンコーダ２５に入力されるようになっている。
【００８４】
また、前記ヨーク３の支柱部３Ａには、クランプ２２によって固定ブラッケット２１が取付けられており、さらに、この固定ブラッケット２１にはクランプ２３によって前記支持ブラッケット２４が連結されている。
【００８５】
そして、前記クローラ２６は、前記ベルト２７の一側を前記弁棒６の表面に押し当てた状態で前記ヨーク３側に取付けられるが、その場合、前記クランプ２３の締め込み量の調節によって、前記クローラ２６の前記弁棒６に対する押圧力が調整されるようになっている。
【００８６】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５を前記ヨーク３側に取付けた状態において、前記弁棒６が上昇（開弁作動方向）または降下（閉弁作動方向）すると、該弁棒６の外表面に当接した前記クローラ２６のベルト２７が前記各走行ローラ２８間で走行し、このベルト２７の走行に追従して該各走行ローラ２８が回転される。この走行ローラ２８の回転が前記ロータリエンコーダ２５に入力されることで、前記弁棒６の移動方向が直接的に取得される一方、前記走行ローラ２８の回転角と径寸法から前記弁棒６の移動量が、前記走行ローラ２８の回転角と回転時間から前記弁棒６の移動速度が、それぞれ演算にて取得される。そして、これら取得情報が前記処理ユニットに入力され、これに基づいて電動弁１の各種の診断が行われる。
【００８７】
ところで、この実施形態の診断装置Ｚ５においても、前記第１の状態の診断装置Ｚ１の場合と同様に、該診断装置Ｚ５による診断の精度は、これを構成する前記弁棒移動情報取得手段Ｘ２の情報取得精度に依存するところが大きく、さらにこの弁棒移動情報取得手段Ｘ２の情報取得精度は前記弁棒６の動きに対する前記クローラ２６の追従性に依存するところが大きい。
【００８８】
この場合、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ５では、前記クローラ２６の構造的な理由から、前記ベルト２７の厚さ方向における弾性変形性が低く、例えば、該ベルト２７が前記弁棒６のネジ部６Ｂに接したときでも、該ネジ部６Ｂのネジ山間には殆ど進入せず該ネジ部６Ｂとの間の係止作用は殆ど望めない。このため、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ５では、前記クローラ２６の長さ、即ち、前記ベルト２７が前記弁棒６の表面に接する長さを比較的長くして前記弁棒６側との接触面積の拡大を図るとともに、該弁棒６側への押圧力を大きくすることで、前記弁棒６の表面との間に作用する摩擦力を高め、これによって前記弁棒６の移動に対する前記ベルト２７の走行追従性を確保するようにしている。この結果、前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５の前記弁棒６からの情報取得精度が良好に維持され、延いては前記診断装置Ｚ２の診断精度が良好に維持される。
【００８９】
そして、この実施形態のように前記クローラ２６によって前記弁棒移動情報取得手段Ｘ５を構成した場合の最大の利点は、前記弁棒６の表面が前記ネジ部６のような凹凸面であっても、なんら支障なく、前記軸部６Ａのような平滑面である場合と同様に、精度の高い情報取得が可能な点である。
【００９０】
「第６の実施形態」
図１２及び図１３には、本願発明の第６の実施形態に係る診断装置Ｚ６を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ６は、前記第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５と基本構成を同じにするものであって、該診断装置Ｚ５と異なる点は、前記クローラ２６の検知信号の出力構造である。即ち、第５の実施形態に係る診断装置Ｚ５においては、前記クローラ２６の前記各走行ローラ２８のうち、一端側に位置する走行ローラ２８に前記ロータリエンコーダ２５を連結し、該走行ローラ２８の回転を該ロータリエンコーダ２５に入力するようにしていたが、この実施形態の診断装置Ｚ６では、図１２及び図１３に示すように、前記クローラ２６に設けられる三個の走行ローラ２８とは別に、前記ベルト２７に噛合して該ベルト２７の走行に追従して回転する検知ローラ４２を設け、検知ローラ４２の回転を前記ロータリエンコーダ２５に入力するように構成している。
【００９１】
このような構成とした場合には、前記検知ローラ４２の回転は、前記ベルト２７の走行状態のみに支配され、該ベルト２７が接触する前記弁棒６の表面状況（例えば、これが平滑面であるか、凹凸面であるか等の状況）には何等の影響も受けず、該ベルト２７の走行状態を忠実に反映したものとなり、より高精度で信頼性の高い情報取得が可能となる。尚、図１２及び図１３の各構成部材には、図１０及び図１１において各構成部材に付したと同じ符号を付すことで、ここでの説明を省略する。
【００９２】
「第７の実施形態」
図１４には、本願発明の第７の実施形態に係る診断装置Ｚ７を前記電動弁１のヨーク３部分に取付けた状態を示している。この診断装置Ｚ７は、弁棒移動情報取得手段Ｘ７を主体とするものであって、該弁棒移動情報取得手段Ｘ７によって、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３の左右一対の支柱部３Ａ，３Ｂ間に露出している部分においてその動きを計測し、電動弁診断の基礎情報となる前記弁棒６の作動状態、即ち、開弁側又は閉弁側への移動方向と移動量を取得する。
【００９３】
前記弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、前記ヨーク３の支柱部３Ａにクランプ３２によって固定した固定ブラッケット３１に支持ブラッケット３４を介して取り付けられた光学式センサ３５で構成される。この場合、前記支持ブラッケット３４を調整ネジ３３によって前記固定ブラッケット３１に連結し、前記光学式センサ３５の前記弁棒６に対する設置位置を前記調整ネジ３３のねじ込み量で調整できるようにしている。
【００９４】
ここで、前記光学式センサ３５は、前記弁棒６の前記ヨーク３における露出部位の変位を光学的に取得し、この取得情報基づいて前記弁棒の移動方向と移動量を取得するものであって、この実施形態では画像処理用のＣＣＤカメラで構成している。このＣＣＤカメラで構成された光学式センサ３５においては、撮影された前記弁棒６の表面の模様等の撮像を画像データとして処理ユニットへ出力する。処理ユニットでは、光学式センサ３５から入力された画像データを画像処理してその位置を特定して認識し、その特定位置がどの方向へ、どれぐらい移動したか、等の情報を取得する。
【００９５】
この場合、撮像の画像処理という手法を用いることから、撮像の変化が明確に判別できる場合、例えば、弁棒の停止状態からの移動開始時点とか、逆に、弁棒の移動状態からの停止時点の検出は高精度に行えるので、弁棒の移動距離、即ち、バルブストロークに関する情報の取得には有利である。
【００９６】
また、このような画像処理方式のセンサ以外の光学式センサ３５としては、例えば、光源から前記弁棒６の表面に光を照射し、該表面で反射した反射光を受けてこれを光電変換して位置信号として出力するとともに、この出力値に基づいてその座標上に位置を特定して認識し、該認識位置の変化から前記弁棒６がどの方向へ、どれぐらい移動したか、を検出するもの等、種々のものが採用できる。
【００９７】
この光学式センサ３５を用いた弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、該光学式センサ３５が直接弁棒６に接触しない非接触形であることから、電動弁１の運転中でもその作動に何等の支障を及ぼすことなく計測できる、延いては診断時期が制約されないという、特有の利点がある。
【００９８】
また、この実施形態の弁棒移動情報取得手段Ｘ７は、前記弁棒６の軸方向への移動状態を光学式センサ３５によって非接触で取得するものであって、その取得精度は、弁棒６と光学式センサ３５の対向間隔の変化によって影響を受けることはなく、例えば、前記弁棒６が曲がり変形を生じており、その軸方向移動に伴って該弁棒６弁棒６と光学式センサ３５の対向間隔の変化するような場合であっても、該弁棒６の移動方向と移動量を高い精度で取得することができる。
【００９９】
「各実施形態の診断装置に共通する作用効果」
ここで、前記各実施形態の診断装置Ｚ１〜Ｚ７に共通する作用効果について説明すると以下の通りである。
【０１００】
前記各実施形態に係る各診断装置Ｚ１〜Ｚ７は、それぞれ前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を主体として構成されるものであるが、これら各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７が、前記電動弁１の前記ヨーク３部分に設置され、前記弁棒６のうち、前記ヨーク３部分において外部へ露出した部分の動きからその軸方向変位に関する移動情報を取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式あるいはワイヤ式の取得手段のように、電動弁１への設置に際して該電動弁１の一部を開放して行う必要がない。
【０１０１】
この結果、電動弁１の一部を開放する場合のように、診断装置Ｚ１〜Ｚ７の設置作業に際して電動弁１に関する専門技術を必要とせず、且つ開放作業が無い分だけ設置に伴う作業量も少なく、これらの相乗効果として、設置作業の簡易化及び迅速化が促進される。
【０１０２】
また、電動弁の一部を開放することなく該電動弁の機能を維持したまま、弁棒の軸方向変位に関する移動情報を取得することができるので、移動情報の取得作業を、電動弁が備えられた配管系の稼動状況に左右されることなく、必要に応じて任意に行うことができ、延いては、電動弁の診断における時期的な要求に柔軟に対応できる。
【０１０３】
さらに、前記弁棒６の移動情報を、該弁棒６の前記ヨーク３部分における露出部位での計測により取得するものであることから、例えば、従来の測定棒式の取得手段のように電動弁１の内部に充填されたグリースの粘性抵抗によって測定精度が左右されるということがなく、精度の高い移動情報を簡易に取得することができる。
【０１０４】
また、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７を構成する前記各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を、前記弁棒６の一部が露出する前記ヨークヨーク３部分に取付けるように構成しているので、前記電動弁１に前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７を設置した状態においても、該弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７は前記電動弁１の高さ範囲内に納められ、例えば、従来の測定棒式取得手段のように測定棒が前記電動弁１の上方側に突出するようなことが無いことから、前記電動弁の設置状態においてその上方に十分な作業スペースを確保できないような場合であっても、前記各弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７（即ち、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７）を前記電動弁に対して容易に設置することができ、それだけ前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７の適用可能範囲が拡大され、延いては該診断装置Ｚ１〜Ｚ７の汎用性が向上することになる。
【０１０５】
「電動弁１の診断内容等」
続いて、前記各診断装置Ｚ１〜Ｚ７の何れかを用いて行われる前記電動弁１の診断内容等について説明する。
【０１０６】
前記弁棒６の移動情報に基づいて診断可能な項目としては、ステムナットの磨耗の診断、ロッキングナットの緩みの診断、弁体吊部の磨耗の診断、バルブストロークの診断、トルクスイッチの作動点の診断、
リミットスイッチの作動点の診断、ロータスイッチの作動点の診断、トルクバイパススイッチの作動点の診断がある。
【０１０７】
これらの診断項目のうち、ステムナットの磨耗の診断は本願発明がその目的の一つとするものである。ここでは、ステムナットの磨耗の診断を中心に、上記各診断項目のそれぞれを具体的に説明するが、これに先立って、これらの各診断の前提技術として、電動弁の作動に伴う各種センサの出力特性を、図１９に示す特性図に基づいて説明する。
【０１０８】
図１９は、電動弁を全閉状態から開作動させた時における、リフトセンサの出力（特性線Ｌ１）と、ヨークセンサの出力（特性線Ｌ２）と、トルクセンサの出力（特性線Ｌ３）を示している。
【０１０９】
ここで、開作動時における弁棒等の挙動を簡単に説明する。モータが起動されると（時間ｔ１）、ロストモーション領域を経て、ハンマブローが発生し、ステムナット側にモータの回転力が伝達され、弁棒の圧縮状態（全閉時の締切力による圧縮）が開放され（時間ｔ２）、ヨークの伸びが復元される（時間ｔ３）。ヨークの伸びが復元すると、その時点からステムナットが回転するが、ステムナットと弁棒のネジ部の間のクリアランス（以下、「ステムナットクリアランス」という）が消滅するまで、弁棒は作動せず停止状態を保持する。前記ステムナットクリアランスが消滅すると（時間ｔ４）、その時点から弁棒の引き上げ方向の作動が開始される。しかし、弁棒の作動が開始されても、弁体吊部における弁棒とのクリアランス（以下、「弁体吊部クリアランス」という）が消滅するまでは弁体は停止状態とされ、該弁体吊部クリアランスが消滅した時点（時間ｔ５）から、弁体の開方向への作動が開始される。このような弁棒等の挙動に対応して、前記各センサ出力が変化する。
【０１１０】
ここで、ハンマブローの発生から弁棒作動開始までの間における弁棒６とステムナット７の噛合状態の変化を、図１５〜図１８に示す模式図及び図１９に示す作動特性図を参照して説明する。
【０１１１】
ハンマブローが生じた時点（図１９の時間ｔ２）では、図１５示すように、前記ヨーク３の伸びによって、前記弁棒６のネジ山６ａの上面６ａ１が前記ステムナット７のネジ溝７ａの上面７ａ１に当接した状態となっている。この状態は、ヨーク伸びの復元時点（時間ｔ３）まで維持され変化しない（図１６参照）。即ち、この時間ｔ２から時間ｔ３の間は、前記弁棒６が前記ステムナット７と一体的に動いている状態で、これら両者間には軸方向における相対変位は生じない。
【０１１２】
時間ｔ３において、前記ヨーク３の伸びが復元すると、図１７に示すように、前記弁棒６のねじ山６ａの上面６ａ１は前記ステムナット７のネジ溝７ａの上面７ａ１から離れるが、該ステムナット７のネジ溝７ａと前記弁棒６のネジ山６ａの間にステムナットクリアランスが存在するため、このステムナットクリアランスの分だけ前記弁棒６とステムナット７が軸方向へ相対変位するまでの間（時間ｔ３〜時間ｔ４の間）、前記弁棒６は移動しない。
【０１１３】
時間ｔ４に達すると、図１８に示すように、前記弁棒６のネジ山６ａの下面６ａ２が前記ステムナット７のネジ溝７ａの下面７ａ２に当接し、この時点から、前記ステムナット７の回転によって前記弁棒６が開弁方向へ作動を開始する。
【０１１４】
ここで、前記「リフトセンサ」は、前記弁棒６の移動情報を取得するものであって、本願発明における前記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７がこれに該当し、該記弁棒移動情報取得手段Ｘ１〜Ｘ７により取得される弁棒６の移動情報が図１９における特性線Ｌ１として表れる。この特性線Ｌ１に示すように、リフトセンサの出力は、ハンマブローに伴うヨークの伸び（全閉時の締切力による伸び）の復元とともに僅かに上昇変化し、ヨークの伸びが完全に復元された時点（時間ｔ３）に至って停止し、この停止状態はステムナットクリアランスが消滅するまで（時間ｔ４）継続され、その後は略一定の増加率で上昇変化する。
【０１１５】
そして、このリフトセンサ出力には、ヨークの伸びの復元時点である「点ａ」（時間ｔ３）と、弁棒の作動開始時点である「点ｂ」（時間ｔ４）の二点において顕著な変化点が表れるため、この二つの変化点を弁棒の移動情報として取得し、これを電動弁の機能に関する診断（例えば、ステムナットの磨耗の診断）に用いる。
【０１１６】
また、リフトセンサ出力は、弁棒の移動量と移動時間として表されるものであることから、取得されたリフトセンサの出力値に基づいて、弁棒６の移動速度を演算にて取得することができる。この弁棒６の移動速度は、後述のように、ステムナットの磨耗の診断において用いられる。
【０１１７】
前記「ヨークセンサ」は、電動弁の前記ヨーク３部分に装着されて該ヨーク３に発生する応力（即ち、電動弁の開作動時における圧縮力、閉作動時における引張力）を取得するためのものであって、該応力の変化が前記ヨークセンサ出力として表される。この、ヨークセンサ出力は、ハンマブローによって引張作用が開放されると（時間ｔ２）、急速に低下し、ヨークの伸び復元時点（時間ｔ３）で低下が停止され、その後、弁棒の作動が開始される時点（時間ｔ４）まで変化せずに推移する。そして、時間ｔ４において、弁棒の作動が開始されると、先ず低下側へ移行した後、所定の引張応力（即ち、弁棒の外周に備えられたシールパッキンの摺動抵抗による引張力）を保持したまま、弁体吊部クリアランスが消滅する時点（時間ｔ４）まで推移し、弁体吊部クリアランスが消滅すると、弁体の引き抜きに伴って急激に低下した後、弁体移動中の負荷に対応した応力まで復帰してこれが持続される。
【０１１８】
そして、このヨークセンサ出力には、ヨークの伸びの復元時点である「点ｃ」（時間ｔ３）と、弁棒の作動開始時点である「点ｄ」（時間ｔ４）の二点において顕著な変化点が表れるため、この二つの変化点を弁棒の移動情報として取得し、これを電動弁の機能に関する診断（例えば、ステムナットの磨耗の診断）に用いるものである。
【０１１９】
この場合、リフトセンサ出力における「点ａ」と「点ｂ」は、ヨークセンサ出力における「点ｃ」と「点ｄ」に時間的に合致する。従って、電動弁の診断に際して、リフトセンサ出力における変化点である「点ａ」、「点ｂ」と、ヨークセンサ出力における変化点である「点ｃ」、「点ｄ」を、適宜選択して用いることができ、後述の診断例ではこれを適用している。
【０１２０】
一方、トルクセンサ出力は、例えば、電動弁に装備されたスプリングカートリッジ部分に取り付けられた内蔵式のトルクセンサによって取得されるものであって、ここでは前記リフトセンサ出力及びヨークセンサ出力との対比の意味で提示したものであり、電動弁の診断には用いていない。しかし、図１９に示すように、このトルクセンサ出力は、ヨークの伸び復元時点以降においてはヨークセンサ出力と同様の変化を示し、ヨークセンサ出力における「点ｃ」と「点ｄ」に対応する「点ｅ」と「点ｆ」をもつことから、ヨークセンサ出力に代えて、このトルクセンサ出力を電動弁の診断に用いることは可能である。
【０１２１】
続いて、前記各診断項目のそれぞれについて、その具体的内容を説明する。
【０１２２】
「ステムナットの磨耗の診断」
ステムナットの磨耗の診断は、基本的には、現時点におけるステムナットクリアランスの大きさと、例えば、ステムナット交換直後におけるステムナットクリアランスの大きさの差分の大きさから、ステムナットの磨耗の進行状態とか、現在の磨耗の進行状態下におけるステムナットの機能の劣化状態の判断、あるいはステムナットの次回の交換時期の予測等を行うものである。
【０１２３】
ここで、ステムナットの磨耗の診断の基礎となる前記ステムナットクリアランスの取得は、以下のようにして行われる。即ち、ステムナットクリアランスは上述のように、図１９における伸び復元時点（リフトセンサ出力における点ａ及びヨークセンサ出力における点ｃに対応する時間ｔ３の時点）と、弁棒作動開始時点（リフトセンサ出力における点ｃ、及びヨークセンサ出力における点ｄに対応する時間ｔ４の時点）の差分「ｔ４−ｔ３」として表れる。また、この時間の差分としてのステムナットクリアランスは、その存在時間として観念的に求められたものであり、これを磨耗量（寸法）として定量的に求めるためには、前記時間「ｔ４−ｔ３」に弁棒６の移動速度をかけて演算により求めることが必要である。このような弁棒の移動情報の取得形態としては、大きく分けて以下の二つの手法がある。
【０１２４】
その一つの手法は、前記ヨークの伸び復元時点及び弁棒作動開始時点を、前記リフトセンサ出力又はヨークセンサ出力から取得するものとし、且つその際、これら伸び復元時点と弁棒作動開始時点の少なくとも何れか一方は前記リフトセンサ出力から取得する一方、前記弁棒の移動速度については、前記リフトセンサ出力の点ｂ以降の領域で且つ出力値が安定した領域内において、時間と変化量の関係（即ち、前記特性線Ｌ１の傾き）として演算により求める（即ち、実測値として求める）か、例えば、設計仕様における弁棒の移動速度をそのまま用いるかを選択するものである。即ち、この手法においては、前記ヨークの伸び復元時点と弁棒作動開始時点の二つの情報の双方をヨークセンサ出力から取得するものは除外されており、また弁棒の移動速度をリフトセンサ出力に基づいて実測値として求めるもののみには限定していない。
【０１２５】
他の一つの手法は、前記ヨークの伸び復元時点及び弁棒作動開始時点を、共に前記ヨークセンサ出力から取得する一方、前記弁棒の移動速度は前記リフトセンサ出力に基づいて実測値として求めるものである。
【０１２６】
そして、ステムナットの磨耗量は、上述の如くして取得された現時点でのステムナットクリアランス量から、例えば、ステムナット交換直後（即ち、ステムナットが磨耗していないと認められる時点）におけるステムナットクリアランス量を差し引くことで求められる。この求められたステムナットの磨耗量の大きさから、ステムナットの磨耗の進行状態とか、現在の磨耗の進行状態下におけるステムナットの機能の劣化状態の判断、あるいはステムナットの次回の交換時期の予測等を行うものである。
【０１２７】
このステムナットの磨耗の診断においては、弁棒の移動情報を、前記二つの手法のうちの何れの手法を採用しても、得られる診断結果には殆ど差異は無く、何れにおいても高精度で信頼性の高い診断結果が得られる。
【０１２８】
「ロッキングナットの緩みの診断」
ロッキングナットは、ステムナットの上端側に配置されて該ステムナットの軸方向のガタツキを防止するためのものであって、その診断は、ロッキングナットが緩んでいるかどうかを判断するものである。このロッキングナットが緩むと、ステムナットに軸方向のガタツキが生じるため、このガタツキの大きさを取得し、この取得情報に基づいてロッキングナッとの緩みの有無を診断すれば良い。
【０１２９】
第１には、ロッキングナットが緩んでステムナットに軸方向のガタツキが生じると、正常時（ロッキングナットに緩みがない状態）に比して、ハンマブローの発生時点に遅れが生じる（所謂、ハンマブロー遅れ）。ここで、図１９のリフトセンサ出力の特性線Ｌ１に示すように、ハンマブロー時点（時間ｔ２）においては、該特性線Ｌ１が「点ｇ」において顕著な変化を示す。従って、ハンマブローに伴う前記リフトセンサ出力の変化点である「点ｇ」の出現時点が、正常時における出現時点に比して、許容範囲以上に遅れているかどうかを見れば、ロッキングナットの緩みの有無を判断することができる。
【０１３０】
第２には、ロッキングナットが緩んでステムナットに軸方向のガタツキが生じると、正常時に比して、弁棒作動開始時点に遅れが生じる（所謂、弁棒作動開始遅れ）。ここで、図１９のリフトセンサ出力の特性線Ｌ１に示すように、弁棒作動開始時点（時間ｔ４）においては、該特性線Ｌ１が「点ｂ」において顕著な変化を示すことは既述の通りである。従って、このリフトセンサ出力の変化点である「点ｂ」の出現時点が、正常時における出現時点に比して、許容範囲以上に遅れているかどうかを見れば、ロッキングナットの緩みの有無を判断することができる。
【０１３１】
尚、ここでは弁棒の移動情報を取得する前記リフトセンサの出力に基づいてロッキングナットの緩みの有無を診断する場合について説明したが、図１９に示すように、ハンマブロー発生時点は、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２においては「点ｈ」が、トルクセンサ出力の特性線Ｌ３においては「点ｉ」が、それぞれ変化点として表れ、また弁棒作動開始時点は、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２においては「点ｄ」が、トルクセンサ出力の特性線Ｌ３においては「点ｆ」が、それぞれ変化点として表れることから、他の実施形態においては、ヨークセンサ出力あるいはトルクセンサ出力に基づいてロッキングナットの緩みの有無を診断することもできる。
【０１３２】
「弁体吊部の磨耗の診断」
弁体吊部の磨耗状態は、図１９に示すように、ヨークセンサ出力に基づいて、弁棒作動開始時点（時間ｔ４）から弁体作動開始時点（時間ｔ５）までの時間で表される弁体吊部クリアランスを、正常時における弁体吊部クリアランスと比較することで診断できる。この場合、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２において弁棒作動開始時点である「点ｄ」は、リフトセンサ出力の特性線Ｌ１において弁棒作動開始時点である「点ｄ」と対応することから、上述のようにヨークセンサ出力のみに基づいて診断するのに代えて、ヨークセンサ出力とリフトセンサ出力の双方に基づいて診断することもできる。
【０１３３】
また、図１９からも判るように、ヨークセンサ出力の特性線Ｌ２における「点ｄ」及びリフトセンサ出力の特性線Ｌ１における「点ｄ」は、ともに変化点であるものの、その変化量が小さいため、特性線上では読みづらい場合もある。このような場合には、変化量が大きい変化点であるヨークセンサ出力の特性線Ｌ２における「点ｃ」から「点ｊ」までの時間に弁棒の移動速度をかけて取得されるヨーク伸び復元時点からの弁棒の移動量を求め、この移動量から、上述のステムナットの磨耗量を差し引くことで弁体吊部の磨耗量を取得することもできる。従って、この場合には、前記リフトセンサ出力が必須となる。
【０１３４】
「バルブストロークの診断及びトルクスイッチの作動点の診断」
バルブストロークの診断とトルクスイッチの作動点の診断は、相互に関連するものである。即ち、バルブストロークの診断は、弁体の開作動あるいは閉作動においてトルクスイッチが作動した時点における弁棒位置（即ち、弁体位置）をリフトセンサによって測定して取得し、この取得位置が設計上の位置に対して許容範囲内にあるかどうかで、その適否を診断するものである。そして、トルクスイッチが作動した時点における弁棒位置が許容範囲内の適正位置でない場合には、トルクスイッチの作動点が適正でないと診断されるものでる。
【０１３５】
「リミットスイッチの作動点の診断」
リミットスイッチの作動点の診断は、弁体の開作動あるいは閉作動においてリミットスイッチが作動した時点における弁棒位置（即ち、弁体位置）をリフトセンサによって測定して取得し、この取得位置が設計上の位置に対して許容範囲内にあるかどうかで、その適否を診断するものである。そして、リミットスイッチが作動した時点における弁棒位置が許容範囲内の適正位置でない場合には、トルクスイッチの作動点が適正でないと診断されるものでる。
【０１３６】
「ロータスイッチの作動点の診断及びトルクバイパススイッチの作動点の診断」
ロータスイッチの作動点の診断及びトルクバイパススイッチの作動点の診断は相互に関連するもので、通常、トルクバイパススイッチとして、ロータスイッチが用いられている。このトルクバイパススイッチは、開作動時に最大トルクが発生する弁体引き抜き時に、トルクスイッチが作動して開作動が停止されるのを防ぐためにトルクスイッチをバイパスさせるものである。
【０１３７】
そして、トルクバイパススイッチが作動して弁体の開作動が停止されたときの弁棒位置（弁体位置）をリフトセンサによって測定し、そのときの弁棒位置が弁体引き抜き時点での弁棒位置よりも開側であるか否かによってトルクバイパススイッチの作動点の適否を診断し、これが適正でない場合はロータスイッチの作動点の設定が適正でないということであるため、該ロータスイッチの作動点を設定し直すものである。
【０１３８】
尚、以上の説明では、弁棒の移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行う場合の手法等を、電動弁の開作動時を例にとって説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、電動弁の閉作動時においても適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る診断装置を備えた電動弁の全体図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】図４に示した状態からの変化状態図である。
【図６】本願発明の第２の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】本願発明の第３の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図９】本願発明の第４の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１０】本願発明の第５の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ矢視図である。
【図１２】本願発明の第６の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視図である。
【図１４】本願発明の第７の実施形態に係る診断装置を電動弁のヨーク部分に装着した状態を示す断面図である。
【図１５】弁棒とステムナットの第１の相対位置関係の説明図である。
【図１６】弁棒とステムナットの第２の相対位置関係の説明図である。
【図１７】弁棒とステムナットの第３の相対位置関係の説明図である。
【図１８】弁棒とステムナットの第４の相対位置関係の説明図である。
【図１９】電動弁の弁棒のリフト特性グラフである。
【図２０】電動弁の閉作動時におけるスリップ発生時のバルブリフト特性図である。
【図２１】従来の電動弁における弁棒位置の検出状態説明図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 電動弁
２ 弁体収納部
３ ヨーク
４ 弁体駆動部
５ モータ
６ 弁棒
７ ステムナット
８ 弁体
１１ 固定ブラッケット
１２ クランプ
１３ クランプ
１４ 支持ブラケット
１５ ロータリエンコーダ
１６ ローラ
２１ 固定ブラッケット
２２ クランプ
２３ クランプ
２４ 支持ブラッケット
２５ ロータリエンコーダ
２６ クローラ
２７ ベルト
２８ 走行ローラ
２９ 押圧ローラ
３０ 固定ブラッケット
３１ レーザセンサ
３２ 可動ブラッケット
３３ スプリング
３４ 調整ネジ
３５ リニアガイド
３６ 測定点
３７ 回転軸
３８ 測定用ローラ
３９ 磁気ヘッド
４０ 測定用ローラ
４１ 光学式センサ
４２ 検出用ローラ
４３ 磁気テープ
Ｘ１ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ２ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ３ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ４ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ５ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ６ 弁棒移動情報取得手段
Ｘ７ 弁棒移動情報取得手段
Ｚ１ 診断装置
Ｚ２ 診断装置
Ｚ３ 診断装置
Ｚ４ 診断装置
Ｚ５ 診断装置
Ｚ６ 診断装置
Ｚ７ 診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断を行う診断装置であって、
前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えたことを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記弁棒移動情報取得手段が、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成であることを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記弁棒移動情報取得手段が、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成であって、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えたことを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項４】
弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法であって、
前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、該取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行うことを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、
前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項７】
請求項４において、
前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項８】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、
これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項１】
弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断を行う診断装置であって、
前記弁棒の外部露出部位に対応するように電動弁の外表面部分に設けられて該外部露出部位での計測により前記弁棒の移動に関する情報を取得する弁棒移動情報取得手段と、該弁棒移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて前記電動弁の機能に関する診断を行う診断手段を備えたことを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記弁棒移動情報取得手段が、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触状態で、又は非接触状態での計測により前記弁棒の移動情報を取得する構成であることを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記弁棒移動情報取得手段が、前記弁棒の外部露出部位の表面に接触して該弁棒の軸方向変位に追従して回転するローラと、該ローラの回転方向と回転量を検出する検出器を備え、該検出器により検出された回転方向と回転量に基づいて前記弁棒の移動情報を取得する構成であって、前記ローラの回転半径と前記回転量に基づいて前記弁棒の移動量を算出するに際して前記ローラの回転半径を該ローラの撓み変形量に対応して補正する補正手段を備えたことを特徴とする電動弁の診断装置。
【請求項４】
弁棒に連結された弁体が開閉動可能に収納された弁体収納部と、回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して前記弁棒に螺合するステムナットを回転させることで前記弁棒を昇降駆動して前記弁体を開閉する弁体駆動部と、前記弁体収納部と前記弁体駆動部を連結するヨークとを備えてなる電動弁の機能に関する診断方法であって、
前記弁棒の外部露出部位において該弁棒の移動に関する情報を取得し、該取得された移動情報に基づいて電動弁の機能に関する診断を行うことを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点の少なくとも何れか一方を、前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、
前記ヨークの復元時点と前記弁棒の作動開始時点に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みの復元時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項７】
請求項４において、
前記弁棒の作動開始時点を、前記弁棒の移動情報、又は前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得することを特徴とする電動弁の診断方法。
【請求項８】
請求項４において、
前記ヨークの伸び又は縮みが復元した復元時点と、前記弁棒が実際に作動を開始する作動開始時点を、前記ヨークに発生する応力に関する情報に基づいて取得するとともに、前記弁棒の移動速度を前記弁棒の移動情報に基づいて取得し、
これらの取得情報に基づいて前記弁棒のネジ部と前記ステムナットの間のクリアランスを求め、該クリアランスの大きさから前記ステムナットの磨耗状態を診断することを特徴とする電動弁の診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−１２１１１３（Ｐ２００７−１２１１１３Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１３６１２（Ｐ２００５−３１３６１２）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
【Ｆターム（参考）】
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