(57)【要約】【課題】より少ない構成部品で、スプリングリターン形の電動アクチュエータのリターン速度を制御する。【解決手段】電源回路１８が、停電状態で制御回路１６に対して制御電源ＶＣを供給し、制御回路１６が、停電状態で制御電源ＶＣで動作して、モータ１１の巻線を短絡して制動力を発生させることにより、出力軸のリターン速度を低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線と、この複数の巻線に電流を流すと電磁界の相互作用により回転するモータ軸とを有するモータと、
前記モータ軸と接続された出力軸と、
外部からの電源供給が遮断された停電状態で、スプリングの復帰力により前記出力軸を所定の回動位置までリターンさせるスプリングユニットと、
前記停電状態で前記巻線を短絡して前記モータに制動力を発生させる制御回路と、
前記停電状態で前記制御回路に対して制御電源を供給する電源回路と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記複数の巻線のそれぞれに対応して設けられ、各巻線の一端と接地電位との間に設けられた複数のスイッチからなる下側アームを有するモータ駆動回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチをＯＮ状態として前記巻線を短絡することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記出力軸が前記スプリングの復帰力によりリターンし始めた後、所定の制動開始タイミングの到来に応じて、前記巻線を短絡することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記停電状態で前記巻線を短絡する前に、前記巻線を一旦開放することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記出力軸のリターン速度、前記巻線を流れるモータ電流、および前記出力軸の回動位置の、少なくともいずれか１つを監視値として監視し、前記監視値がしきい値以上である場合には前記巻線を短絡するしきい値制御を実行することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記監視値が前記しきい値未満である場合には前記巻線を開放することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記停電状態で、前記出力軸のリターン速度、または、前記巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御を実行することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記停電状態で、前記出力軸のリターン速度をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御と、前記巻線を流れるモータ電流を監視値として監視し、前記監視値と予め設定したしきい値との比較結果に応じて前記下側アームをオンオフ制御するしきい値制御とを、実行することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御回路は、前記停電状態で、前記巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御と、前記出力軸のリターン速度を監視値として監視し、前記監視値と予め設定したしきい値との比較結果に応じて前記下側アームを構成する前記複数のスイッチをオンオフ制御するしきい値制御とを、実行することを特徴とする電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関し、特に電源供給遮断時に、スプリングの復帰力により出力軸を所定の回動位置までリターンさせるスプリングリターン形の電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブやダンパなどの操作端を電動で開閉制御する電動アクチュエータの１つとして、出力軸に取り付けたスプリングの復帰力で電源供給遮断時に出力軸を所定の回動位置まで戻す、いわゆるスプリングリターン形の電動アクチュエータがある。
この電動アクチュエータでは、通電時に、駆動用モータでスプリングを巻き上げて、停止時は、駆動用モータのディテントトルクで現在位置を保持する。これにより、その後に外部からの電源供給が遮断されて電動クラッチへの電源供給も停止された場合、クラッチ断となって駆動用モータのディテントトルクが非常に小さくなるため、スプリングの復帰力により全閉位置や全開位置などの所定の回動位置まで、出力軸が強制的に戻されることになる。以下、停電時にスプリングの復帰力により出力軸が強制的に戻される所定の回動位置を「停電時回動位置」ということがある。
【０００３】
このようなスプリングを用いた場合、電源供給遮断時、出力軸は、スプリングの復帰力により勢いよく停電回動位置まで強制回動される。したがって、停電回動位置において、出力軸と繋がっている操作端において、例えば出力軸が機械的停止壁に強く衝突するなどして大きな衝撃が発生する。
従来、このようなリターン動作時に発生する衝撃を緩和する技術として、端子間を短絡したブレーキ用モータを出力軸に結合しておくことにより、リターン動作時に回動する出力軸とは逆方向にトルクを発生させて、リターン速度を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、出力軸を駆動する駆動用モータとは別個にブレーキ用モータを搭載する必要があるとともに、駆動用モータのディテントトルクを非常に小さくするためのクラッチが必要となるため、電動アクチュエータの小型化さらには低コスト化が妨げられ、あるいは信頼性が低下するという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、スプリングリターン形の電動アクチュエータにおいて、より少ない構成部品でリターン速度を制御できるリターン速度制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明にかかる電動アクチュエータは、巻線と、この複数の巻線に電流を流すと電磁界の相互作用により回転するモータ軸とを有するモータと、前記モータ軸と接続された出力軸と、外部からの電源供給が遮断された停電状態で、スプリングの復帰力により前記出力軸を所定の回動位置までリターンさせるスプリングユニットと、前記停電状態で前記巻線を短絡して前記モータに制動力を発生させる制御回路と、前記停電状態で前記制御回路に対して制御電源を供給する電源回路とを備えている。
【０００７】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記複数の巻線のそれぞれに対応して設けられ、各巻線の一端と接地電位との間に設けられた複数のスイッチからなる下側アームを有するモータ駆動回路をさらに備え、前記制御回路は、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチをＯＮ状態として前記巻線を短絡するようにしたものである。
【０００８】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記出力軸が前記スプリングの復帰力によりリターンし始めた後、所定の制動開始タイミングの到来に応じて、前記巻線を短絡するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記停電状態で前記巻線を短絡する前に、前記巻線を一旦開放するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記出力軸のリターン速度、前記巻線を流れるモータ電流、および前記出力軸の回動位置の、少なくともいずれか１つを監視値として監視し、前記監視値がしきい値以上である場合には前記巻線を短絡するしきい値制御を実行するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記監視値が前記しきい値未満である場合には前記巻線を開放するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記停電状態で、前記出力軸のリターン速度、または、前記巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御を実行するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記停電状態で、前記出力軸のリターン速度をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御と、前記巻線を流れるモータ電流を監視値として監視し、前記監視値と予め設定したしきい値との比較結果に応じて前記下側アームをオンオフ制御するしきい値制御とを、実行するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記制御回路が、前記停電状態で、前記巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、前記フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、前記下側アームを構成する前記複数のスイッチを周期的にオンオフする際のデューティー比を変更するフィードバック制御と、前記出力軸のリターン速度を監視値として監視し、前記監視値と予め設定したしきい値との比較結果に応じて前記下側アームを構成する前記複数のスイッチをオンオフ制御するしきい値制御とを、実行するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、出力軸を駆動するモータをブレーキ用モータとして兼用できるため、従来のように出力軸を駆動する駆動用モータとは別個にブレーキ用モータを搭載する必要がなくなる。また、従来のように駆動用モータのディテントトルクを非常に小さくするためのクラッチ機構が不要となる。したがって、プリングリターン形の電動アクチュエータにおいて、これらブレーキ用モータさらにはクラッチ機構が省かれたより少ない構成部品でリターン速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ａ１を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ａ２を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第２の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｂ１を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｂ２を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｂ３を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第３の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｃ１を示す説明図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｃ１を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第３の実施の形態にかかるモータ電流制御動作Ｃ２を示す説明図である。
【図１０】図１０は、第３の実施の形態にかかるモータ電流制御動作Ｃ２を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第４の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｄ１を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第４の実施の形態にかかるリターン速度制御動作Ｄ２を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ１を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ２を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ３を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０について説明する。
この電動アクチュエータ１０は、出力軸ＯＳがバルブやダンパなどの操作端に取り付けられて、これらの操作端が設定された開度目標値となるよう、出力軸ＯＳを回動させて操作端を電動で開閉制御する一方、出力軸ＯＳに取り付けたスプリングユニット１３で、電源供給遮断時に出力軸ＯＳを所定の回動位置まで戻す、いわゆるスプリングリターン形の電動アクチュエータである。
【００１８】
図１に示すように、電動アクチュエータ１０は、主な構成として、モータ１１、減速機１２、スプリングユニット１３、位置センサ１４、モータ駆動回路１５、制御回路１６、設定回路１７、および電源回路１８を備えている。
【００１９】
モータ１１は、巻線に供給された電流（以下、「モータ電流」ということがある。）Ｉに応じてモータ軸ＭＳが電磁界の相互作用により回転するモータである。本実施の形態においては、モータ１１は、３つの巻線を有するブラシレスＤＣモータである。３つの巻線のそれぞれは、一端がモータ１１の端子（図示せず）を介して後述するモータ駆動回路１５に接続され、他端が互いに接続されている。モータ駆動回路１５を介して、モータ電流Ｉを流す巻線を選択し、かつこれら巻線に供給するモータ電流の向き、タイミング、デューティー比を制御することによって、モータ１１のモータ軸ＭＳの回転方向、回転角度、回転速度を制御することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態では、モータ１１がブラシレスＤＣモータである場合を例として説明するが、本発明において「モータ」は、ブラシレスＤＣモータに限られることはなく、例えば、ブラシ付きＤＣモータ、さらにはブラシレスＤＣモータと構造が同じで使い方が異なるＡＣ同期モータやステッピングモータなど、基本的には、ロータあるいはステータとして磁石やコイルを使用した構造を持つモータであれば、いかなるモータも本発明における「モータ」として用いることができる。
【００２１】
減速機１２は、出力軸ＯＳとモータ１１のモータ軸ＭＳとにそれぞれ接続されて、モータ軸ＭＳの回転速度を減速させて出力軸ＯＳへ伝達する伝達機構である。このような減速機１２としては、例えば、平行軸歯車減速機やヘリカル減速機などの公知の減速機を用いることができる。
スプリングユニット１３は、出力軸ＯＳに取り付けられたスプリングを有し、外部からの電源供給が遮断された停電状態で、スプリングの復帰力により出力軸ＯＳを予め設定されている停電回動位置までリターンさせる回動機構である。
【００２２】
位置センサ１４は、減速機１２と接続して、出力軸ＯＳの回動角度に応じたセンサ信号Ｓθを、制御回路１６へ出力するセンサである。なお、本実施の形態においては、位置センサ１４は減速機１２と接続するものして説明するが、位置センサ１４を、減速機１２に代えて、出力軸ＯＳやモータ軸ＭＳに接続して出力軸ＯＳの回動角度を求めてもよい。
【００２３】
モータ駆動回路１５は、後述する電源回路１８から供給される動作電源ＶＤとモータ１１の各巻線の一端との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子を含む上側アームＵＡと、モータ１１の各巻線の一端と接地電位との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子を含む下側アームＬＡとを有し、モータ１１の巻線を流れるモータ電流Ｉとモータ電流Ｉを流す巻線とを制御する。このようなモータ駆動回路１５は、制御回路１６からの制御信号ＳＭに応じて、上側アームＵＡおよび下側アームＬＡをオンオフ制御することにより、モータ電流Ｉを流すモータ１１の巻線を選択するとともに、モータ１１に流すモータ電流ＩをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を実現するとともに、モータ１１を流れるモータ電流Ｉの大きさを示す電流検出信号ＳＩを制御回路１６へ出力する回路である。上側アームＵＡおよび下側アームＬＡは、それぞれ、モータ１１の巻線数（図１の例では３巻線）に合わせた数のスイッチング素子から構成されている。スイッチング素子としては、スイッチングトランジスタとして動作するＭＯＳＦＥＴのほかバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００２４】
制御回路１６は、ＣＰＵ、記憶装置および各種インターフェース回路とからなる演算回路であり、この演算回路と記憶装置にインストールされたコンピュータプログラムとが協働することにより、出力軸ＯＳの回動制御に関する各種処理を実行する。各種処理を実行するための主な処理部として、制御回路１６は、停電処理部１６Ａとモータ制御部１６Ｂとを有している。
停電処理部１６Ａは、後述する電源回路１８から出力された、電動アクチュエータ１０に対する外部電源ＰＷの供給の状態を示す外部電源状態検出信号ＳＤに基づいて、電源回路１８に供給されている外部電源ＰＷの通電状態または停電状態を確認する処理を行う処理部である。
【００２５】
モータ制御部１６Ｂは、電動アクチュエータ１０に外部電源ＰＷが供給されている通電状態において、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づきモータ駆動回路１５を制御することにより、設定回路１７から入力された目標回動位置へ出力軸ＯＳを回動させる処理（以下、「通常の回動制御処理」ということがある。）と、停電処理部１６Ａで停電状態が確認された場合、モータ駆動回路１５を制御することによりモータ１１の巻線を短絡してモータ１１に制動力を発生させ、スプリングユニット１３により停電回動位置までリターンする出力軸ＯＳのリターン速度を制御する処理（以下、「リターン速度制御処理」ということがある。）とを行う処理部である。
【００２６】
設定回路１７は、作業員によるボタンやスイッチを用いた操作入力、４−２０ｍＡや０−１０Ｖなどの電流信号や電圧信号によるアナログ入力、および、通信回線を介して受信した上位装置（図示せず）からのコマンドに応じて、目標回動位置や停電回動位置を制御回路１６へ設定する回路である。
【００２７】
電源回路１８は、電動アクチュエータ１０に外部電源ＰＷが供給されている通電状態において、供給された外部電源ＰＷからモータ駆動回路１５で用いる動作電源ＶＤや、制御回路１６で用いる制御電源ＶＣを生成して供給する回路である。電源回路１８は、主な回路として、主電源回路１８Ａ、停電検出回路１８Ｂ、制御電源回路１８Ｃ、回生電源回路１８Ｄ、および蓄電回路１８Ｅを備えている。
【００２８】
主電源回路１８Ａは、供給された外部電源ＰＷから動作電源ＶＤを生成して出力する回路である。また、主電源回路１８Ａは、外部電源ＰＷが供給されていることを示す内部信号を生成する。
停電検出回路１８Ｂは、主電源回路１８Ａの内部信号を監視することにより、外部電源ＰＷの供給の状態を示す外部電源状態検出信号ＳＤを出力する回路である。停電検出回路１８Ｂは、外部電源ＰＷの供給が遮断された停電状態を検出したときは、停電状態を示す外部電源状態検出信号（停電検出信号）ＳＤを出力する。
制御電源回路１８Ｃは、通電状態では主電源回路１８Ａからの動作電源ＶＤに基づいて、制御回路１６の動作に用いる制御電源ＶＣを生成して出力し、停電状態では蓄電回路１８Ｅからの蓄電電源ＶＳに基づいて、制御回路１６の動作に用いる制御電源ＶＣを生成して出力する回路である。
【００２９】
回生電源回路１８Ｄは、停電状態において、出力軸ＯＳのリターンに応じてモータ１１で発生した回生電力ＰＢをモータ駆動回路１５から受け取って蓄電用の回生電源ＶＢを生成し、蓄電回路１８Ｅへ供給する回路である。
蓄電回路１８Ｅは、電気二重層コンデンサや蓄電池などの蓄電装置（図示せず）からなり、通電状態では主電源回路１８Ａから供給される動作電源ＶＤを蓄電電力として蓄電装置に蓄電し、停電状態では回生電源回路１８Ｄから供給される回生電源ＶＢを蓄電電力として蓄電装置に蓄電し、停電状態において蓄電装置の蓄電電力から生成した蓄電電源ＶＳを制御電源回路１８Ｃへ供給する回路である。
【００３０】
［第１の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０の各種動作について説明する。
【００３１】
［電源回路の動作］
まず、図１を参照して、外部電源ＰＷが遮断されて停電状態に切り替わる際における電源回路１８の動作について説明する。
外部電源ＰＷが供給されている通電状態において、主電源回路１８Ａは、外部電源ＰＷを安定化させて動作電源ＶＤを生成し、制御電源回路１８Ｃ、蓄電回路１８Ｅ、およびモータ駆動回路１５へ供給する。
【００３２】
停電検出回路１８Ｂは、主電源回路１８Ａの内部信号に基づいて通電状態を示す外部電源状態検出信号ＳＤを制御回路１６へ出力する。
蓄電回路１８Ｅは、供給された動作電源ＶＤを蓄電電力として蓄電装置へ蓄電する。
制御電源回路１８Ｃは、供給された動作電源ＶＤを安定化させて制御電源ＶＣを生成し、制御回路１６へ供給する。
制御回路１６の停電処理部１６Ａは、停電検出回路１８Ｂからの通電状態を示す外部電源状態検出信号（通電信号）ＳＤに基づいて通電状態であることを検出し、モータ制御部１６Ｂに通電状態検出を通知する。モータ制御部１６Ｂは、通電状態検出の通知に応じて、出力軸ＯＳの通常の回動制御処理を実行する。
【００３３】
一方、外部電源ＰＷが遮断されて停電状態に切り替わると、主電源回路１８Ａからモータ駆動回路１５への動作電源ＶＤの供給が停止するので、出力軸ＯＳに働くモータ１１からのトルクが減少し、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力によるリターン動作が開始される。このとき停電検出回路１８Ｂは、主電源回路１８Ａの内部信号に基づいて停電状態を示す外部電源状態検出信号（停電検出信号）ＳＤを制御回路１６へ出力する。
これにより、制御回路１６の停電処理部１６Ａは、停電検出回路１８Ｂからの停電状態を示す外部電源状態検出信号（停電検出信号）ＳＤに基づいて停電状態であることを検出し、モータ制御部１６Ｂに停電状態検出を通知する。モータ制御部１６Ｂは、停電状態検出の通知に応じて、後述する出力軸ＯＳのリターン速度制御処理を開始する。
【００３４】
回生電源回路１８Ｄは、出力軸ＯＳのリターンに応じてモータ１１で発生した回生電力ＰＢをモータ駆動回路１５から受け取って蓄電用の回生電源ＶＢを生成し、蓄電回路１８Ｅへ供給する。なお、回生電力ＰＢのうち回生電源ＶＢとして使用しない余剰分については、抵抗器などの処理回路で熱エネルギーに変換して消費すればよい。
蓄電回路１８Ｅは、回生電源回路１８Ｄから供給される回生電源ＶＢを蓄電電力として蓄電するとともに、蓄電装置の蓄電電力から生成した蓄電電源ＶＳを制御電源回路１８Ｃへ供給する。
【００３５】
制御電源回路１８Ｃは、蓄電回路１８Ｅから供給された蓄電電源ＶＳを安定化させて制御電源ＶＣを生成し、制御回路１６へ供給する。これにより、停電状態であっても、制御回路１６の動作が保証される。なお、蓄電回路１８Ｅの蓄電能力については、制御回路１６が出力軸ＯＳのリターン速度制御処理が完了するまでの電力と、コントローラなどの上位装置に停電回動位置および完了状態を知らせる電力とを蓄電できればよい。
【００３６】
制御電源回路１８Ｃおよび蓄電回路１８Ｅでは、通電状態と停電状態とで入力電源を切り替える必要がある。この電源切替については、停電検出回路１８Ｂからの外部電源状態検出信号ＳＤに基づいて行ってもよく、制御回路１６の停電処理部１６Ａから出力される切替信号（図示せず）に基づいて行ってもよい。また、入力電圧の高い方が選択されるダイオードＯＲ回路などの切替回路を用いて自動切替するようにしてもよい。
【００３７】
［リターン速度制御動作Ａ１］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御の一動作例（リターン速度制御動作Ａ１）について説明する。
【００３８】
図２に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ１００）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ１００：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするとともに、下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態とする（ステップＳ１０１）。
【００３９】
下側アームＬＡのすべてのスイッチング素子がＯＮ状態とされることによって、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤを介して短絡される。このため、モータ１１で制動力が発生して、モータ軸ＭＳの回転にブレーキがかかり、出力軸ＯＳのリターン速度が抑制されることになる。したがって、出力軸ＯＳが停電回動位置まで強制回動された際に操作端等に発生する衝撃を緩和することができる。
【００４０】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ１０２）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。この際、ステップＳ１０１に戻らずステップＳ１０２で待機して、モータ１１の巻線を短絡した状態を維持してもよい。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ａ１を終了する。
なお、本実施の形態において、リターン速度制御動作Ａ１は、ステップＳ１０１に続いてステップＳ１０２の動作を実行するものとして説明したが、他の動作例として、停電状態検出の通知を受けてモータ１１の巻線を短絡したら（ステップＳ１０１）、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθにかかわらず、制御電源回路１８Ｃから制御電源ＶＣが供給される限り、モータ１１の各巻線が短絡された状態を維持するようにしてもよい。
【００４１】
［リターン速度制御動作Ａ２］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御の他の動作例（リターン速度制御動作Ａ２）について説明する。上述したリターン速度制御動作Ａ１は、停電状態検出の通知に応じて直ちにモータ１１の巻線を短絡するのに対して、リターン速度制御動作Ａ２は、停電状態検出の通知後、予め設定した制動開始タイミングが到来するまで待機した後、モータ１１の巻線を短絡するようにしたものである。
【００４２】
リターン速度制御動作Ａ２では、図３に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ１１０）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ１１０：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ１１１）。
【００４３】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００４４】
この後、モータ制御部１６Ｂは、予め設定した制動開始タイミングの到来を確認し（ステップＳ１１２）、制動開始タイミングが到来するまで、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるスイッチング素子をＯＮ状態とすることなく待機する（ステップＳ１１２：ＮＯ）。その間、出力軸ＯＳは、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力により停電回動位置に向けてリターンすることとなる。
制動開始タイミングが到来したら（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、リターン速度制御処理を開始して、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態とする（ステップＳ１１３）。
【００４５】
下側アームＬＡのすべてのスイッチング素子がＯＮ状態となることにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤを介して短絡される。その結果、モータ１１で制動力が発生して、モータ軸ＭＳの回転にブレーキがかかり、出力軸ＯＳのリターン速度が抑制されることになる。したがって、出力軸ＯＳが停電回動位置まで強制回動された際に操作端等に発生する衝撃を緩和することができる。また、制動開始タイミングが到来するまでは制動が開始されないため、停電状態検出の通知直後から制動を開始する場合と比較して、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。
【００４６】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ１１４）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、ステップＳ１１３に戻る。この際、ステップＳ１１３に戻らずステップＳ１１４で待機してもよい。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ａ２を終了する。
【００４７】
制動開始タイミングは、停電状態検出の通知から制動開始までの待ち時間で規定される。一般に、リターン時にモータ１１を制動して、停電回動位置で発生する衝撃を低減するためには、停電回動位置より手前に位置する制動開始位置で制動を開始する必要がある。待ち時間は、出力軸ＯＳが停電状態検出の通知時点における停電状態検出回動位置から制動開始位置までリターンするのに要する時間に相当する。
【００４８】
ここで、ある程度の衝撃が発生しても許容できる範囲があると考えた場合、停電回動位置の手前に制動を行わなくてもよい範囲を示す許容限界位置が存在することになる。したがって、その許容限界位置から停電回動位置までリターンするのに要する所要時間を、固定値からなる待ち時間として用いることができる。なお、モータ制御部１６Ｂにおいて、停電状態検出の通知時点における回動位置に応じて、制動開始位置までリターンするのに要する待ち時間を計算してもよく、これにより、停電状態検出の通知時点における回動位置に応じた最適な待ち時間、すなわち制動開始タイミングを用いることができ、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を最低限まで短縮できる。
【００４９】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、電源回路１８が、停電状態で制御回路１６に対して制御電源ＶＣを供給し、制御回路１６が、停電状態で制御電源ＶＣで動作して、モータ１１の巻線を短絡して制動力を発生させることにより、出力軸ＯＳのリターン速度を低減するようにしたものである。
【００５０】
これにより、出力軸ＯＳを駆動するモータ１１をブレーキ用モータとして兼用できるため、従来のように出力軸を駆動する駆動用モータとは別個にブレーキ用モータを搭載する必要がなくなる。また、モータ１１としてＤＣモータを使用できるため、非通電時に発生するモータ１１のディティントルクを削減でき、従来のように駆動用モータのディテントトルクを非常に小さくするためのクラッチ機構が不要となる。したがって、スプリングリターン形の電動アクチュエータにおいて、これらブレーキ用モータさらにはクラッチ機構が省かれた少ない構成でリターン速度を制御することができ、電動アクチュエータの小型化さらには低コスト化、さらには信頼性の向上を実現することが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態において、制御回路１６で、停電状態でモータ１１の巻線を短絡する際、モータ１１の巻線を流れるモータ電流を制御する下側アームＬＡを短絡するようにしてもよい。これにより、モータ駆動回路１５に元々備わっている下側アームＬＡを利用して、モータ１１の巻線を短絡することができ、回路部品を別個に追加することなくモータ１１の制動を制御することができる。
【００５２】
また、本実施の形態において、制御回路１６で、出力軸ＯＳがリターンを開始した後、所定の制動開始タイミングの到来に応じて、モータ１１の巻線を短絡するようにしてもよい。
これにより、制動開始タイミングが到来するまで制動開始が遅れるため、停電状態検出の通知直後から制動を開始する場合と比較して、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。
【００５３】
また、本実施の形態において、制御回路１６で、停電状態の検出に応じてモータ１１の巻線を短絡する前に、モータ１１の巻線を一旦開放するようにしてもよい。
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて開放される間は、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られ、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０について説明する。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０は、停電状態でのリターン速度制御処理として、少なくとも、出力軸ＯＳのリターン速度、モータ１１の巻線を流れるモータ電流、または、出力軸ＯＳの回動位置のいずれか１つを監視値として監視して、しきい値と比較し、その比較結果に応じてモータ１１の巻線を短絡する、いわゆる「しきい値制御」を行うようにしたものである。
【００５５】
すなわち、本実施の形態において、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電状態で、少なくとも、出力軸ＯＳのリターン速度、モータ１１の巻線を流れるモータ電流、または、出力軸ＯＳの回動位置のいずれか１つを監視値として監視し、監視値が予め設定したしきい値未満である場合にはモータ１１の巻線を開放し、監視値がしきい値以上である場合にはモータ１１の巻線を短絡する処理を行う。
本実施の形態にかかるその他の構成については、前述した図１と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５６】
［第２の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０の各種動作について説明する。
【００５７】
［リターン速度制御動作Ｂ１］
まず、図４を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわちしきい値制御を含むリターン速度制御の一動作例（リターン速度制御動作Ｂ１）について説明する。
【００５８】
図４に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ２００）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ２００：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。停電状態検出が通知された場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ２０１）。
【００５９】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００６０】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した出力軸ＯＳのリターン速度を、監視値として監視して（ステップＳ２０２）、得られた監視値と予め設定されているしきい値とを比較する（ステップＳ２０３）。このとき、リターン速度は、単位時間当たりに変化した出力軸ＯＳの回動位置（回転角度）の量で求められる。
【００６１】
比較の結果、監視値がしきい値未満である場合には（ステップＳ２０３：ＮＯ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態として（ステップＳ２０４）、モータ１１の巻線を開放する。
一方、監視値がしきい値以上である場合には（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態として（ステップＳ２０５）、モータ１１の巻線を短絡する。
【００６２】
本実施の形態において、しきい値は、任意であるが、最速でリターンさせたい場合は、出力軸ＯＳのリターン速度の上限として予め設定された上限リターン速度で規定される。したがって、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度以上となった場合には、モータ１１による制動を発生させて、出力軸ＯＳのリターン速度を上限リターン速度より低い速度に低減する一方、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度未満である場合には、モータ１１の巻線が開放されて制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。
【００６３】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ２０６）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ２０２−Ｓ２０５のしきい値制御を繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ｂ１を終了する。
【００６４】
［リターン速度制御動作Ｂ２］
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわちしきい値制御を含むリターン速度制御の他の動作例（リターン速度制御動作Ｂ２）について説明する。リターン速度制御動作Ｂ２は、リターン速度に代えてモータ電流を監視してモータ１１の巻線を短絡するようにしたものである。
【００６５】
図５に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ２１０）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ２１０：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ２１１）。
【００６６】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００６７】
この後、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５からの電流検出信号ＳＩから計算したモータ電流を、監視値として監視して（ステップＳ２１２）、得られた監視値と予め設定されているしきい値とを比較する（ステップＳ２１３）。ここで監視対象となるモータ電流は、リターン時にモータ１１のモータ軸ＭＳが回転することによってモータ１１の巻線に発生した電流である。このようなモータ電流は、モータ駆動回路１５からの電流検出信号ＳＩから計算することができる。
【００６８】
比較の結果、監視値がしきい値以上である場合には（ステップＳ２１３：ＮＯ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ２１４）。
一方、監視値がしきい値未満である場合には（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態とする（ステップＳ２１５）。
【００６９】
しきい値は、任意であるが、モータ１１の発熱を抑えたい場合は、リターン時にモータ１１の巻線に発生する電流の上限として予め定められた上限モータ電流で規定され、モータ電流は、出力軸ＯＳのリターン速度が減少するにつれて増加する。したがって、実際に検出したモータ電流Ｉが、予め設定されている上限モータ電流以上となった場合に、モータ１１の巻線に流れる電流を制限することにより、モタ１１の発熱を抑制できる。よって、リターン速度をできるだけ遅くしたいアプリケーションにおいても、モータ１１の発熱を抑えて、モータ１１自体を保護することができる。
【００７０】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認する（ステップＳ２１６）。その結果、回動位置が停電回動位置に達していない場合には（ステップＳ２１６：ＮＯ）、ステップＳ２１２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ２１２−Ｓ２１５のしきい値制御を繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合には（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ｂ２を終了する。
【００７１】
［リターン速度制御動作Ｂ３］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわちしきい値制御を含むリターン速度制御の他の動作例（リターン速度制御動作Ｂ３）について説明する。リターン速度制御動作Ｂ３は、リターン速度およびモータ電流に代えて、出力軸ＯＳの回動位置を監視してモータ１１の巻線を短絡するようにしたものである。
【００７２】
図６に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ２２０）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ２２０：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ２２１）。
【００７３】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００７４】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した出力軸ＯＳの回動位置を、監視値として監視する（ステップＳ２２２）。回動位置は、リターン時に変化する出力軸ＯＳの回動位置である。
【００７５】
続いて、モータ制御部１６Ｂは、得られた監視値と予め設定されているしきい値とを比較し（ステップＳ２２３）、監視値がしきい値以上である場合（ステップＳ２２３：ＮＯ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ２２４）。
一方、監視値がしきい値未満である場合（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態とする（ステップＳ２２５）。
【００７６】
一般に、リターン時にモータ１１を制動して、停電回動位置で発生する衝撃を低減するためには、停電回動位置より手前に位置する制動開始位置で制動を開始する必要がある。しきい値は、制動開始位置と対応する出力軸ＯＳの回動位置で規定される。したがって、実際に検出した回動位置が、予め設定されている制動開始位置に到達した場合に、モータ１１による制動を発生させることができる。このため、停電回動位置より手前に位置する制動開始位置で確実に制動を開始でき、停電回動位置で発生する衝撃を低減することが可能となる。また、実際に検出した回動位置が、予め設定されている制動開始位置に到達していない場合に、モータ１１の巻線が開放されて制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングによる高いリターン速度が得られる。
【００７７】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ２２６）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ２２６：ＮＯ）、ステップＳ２２２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ２２２−Ｓ２２５のしきい値制御を繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ２２６：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ｂ３を終了する。
【００７８】
なお、図６では、停電時にスプリングの復帰力により出力軸が強制的に戻される停電時回動位置が、操作端でいう全閉位置である場合を例として説明したが、停電時回動位置が、操作端でいう全開位置である場合も考えられる。この場合には、図６のステップＳ２２４において、下側アームをＯＮ状態とし、図６のステップＳ２２５において、下側アームをＯＦＦ状態とすればよい。
【００７９】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、制御回路１６で、停電状態にモータ１１の巻線を短絡する際、少なくとも、出力軸ＯＳのリターン速度、モータ１１の巻線を流れるモータ電流、または、出力軸ＯＳの回動位置のいずれか１つを監視値として監視し、監視値としきい値との大小関係によりモータ１１の巻線を短絡するようにしたものである。
【００８０】
これにより、実際に検出した監視値と予め設定されているしきい値との大小関係により、モータ１１による制動を発生させることができる。このため、出力軸ＯＳのリターン速度を上限モータ電流に相当するリターン速度より低い速度に低減でき、あるいは、停電回動位置より手前に位置する制動開始位置で確実に制動を開始でき、停電回動位置で発生する衝撃を低減することが可能となる。
【００８１】
また、本実施の形態において、実際に検出した監視値と予め設定されているしきい値との大小関係により、モータ１１の巻線を開放するようにしてもよい。これにより、監視値としきい値との大小関係により、モータ１１による制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られ、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。また、モータ１１の巻線の開放により巻線に流れる電流が遮断されるため、モータ１１の発熱を抑制することが可能となり、モータ１１自体を保護することができる。
【００８２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０について説明する。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０は、停電状態でのリターン速度制御処理として、出力軸ＯＳのリターン速度またはモータ１１の巻線を流れるモータ電流に基づいて、モータ電流をフィードバック制御するようにしたものである。
【００８３】
すなわち、本実施の形態において、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電状態で、出力軸ＯＳのリターン速度、または、モータ１１の巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、このフィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるように、下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ制御する。
本実施の形態にかかるその他の構成については、前述した図１と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８４】
［第３の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０の各種動作について説明する。
【００８５】
［リターン速度制御動作Ｃ１］
まず、図７および図８を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわちフィードバック制御およびＰＷＭ制御を含むリターン速度制御の一動作例（リターン速度制御動作Ｃ１）について説明する。
【００８６】
図７に示すように、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御動作Ｃ１は、モータ制御部１６Ｂ’で、出力軸ＯＳのリターン速度をフィードバック量として、予め設定されているリターン速度の目標値と比較して、リターン速度とが等しくなるように、その偏差に基づいてＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Control）やＰＩ制御（Proportional-Integral Control）などのフィードバック制御を行って、下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子を周期的にＯＮ／ＯＦＦする際のデューティー比を求め、このデューティー比を持つパルス幅変調（ＰＷＭ）の制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する。
【００８７】
具体的には、図８に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂ’は、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ３００）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ３００：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂ’は、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂ’は、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ３０１）。
【００８８】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００８９】
この後、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した出力軸ＯＳのリターン速度を取得する（ステップＳ３０２）。リターン速度は、単位時間当たりに変化した出力軸ＯＳの回動位置（回転角度）の量で求められる。
【００９０】
次に、モータ制御部１６Ｂ’は、得られたリターン速度と予め設定されているリターン速度の目標値との偏差を計算し（ステップＳ３０３）、この偏差を０にするように、すなわち、リターン速度を目標値と等しくするようにＰＩＤ制御等のフィードバック制御を行い、下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子を周期的にＯＮ／ＯＦＦする際のデューティー比を計算する（ステップＳ３０４）。
続いて、モータ制御部１６Ｂ’は、得られた操作量に相当するデューティー比を持つＰＷＭの制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する（ステップＳ３０５）。
【００９１】
目標値は、任意であるが、最速でリターンさせたい場合には、出力軸ＯＳのリターン速度の上限として予め設定された上限リターン速度で規定される。したがって、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度と等しくなるよう、ＰＩＤ制御によって得られたデューティ比に基づいて、下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＰＷＭ制御される。これにより、モータ１１の巻線が短絡された状態と開放された状態とが、リターン速度と予め設定されているリターン速度の目標値との偏差に応じたデューティ比で繰り返されて、出力軸ＯＳのリターン速度が上限リターン速度に維持される。
【００９２】
このため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、停電回動位置で操作端等に発生する衝撃を低減することが可能となる。また、目標値である上限リターン速度で規定される、衝撃が許容される範囲内で、ある程度のモータ電流がモータ１１に供給されるため、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。また、このようなリターン速度のフィードバック制御によれば、リターン時における最高速度や最低速度を制御できるだけでなく、アプリケーションに合わせた任意のリターン速度に設定することが可能となる。
【００９３】
この後、モータ制御部１６Ｂ’は、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ３０６）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、ステップＳ３０２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ３０２−Ｓ３０５のフィードバック制御を繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂ’は、一連のリターン速度制御動作Ｃ１を終了する。
【００９４】
［モータ電流制御動作Ｃ２］
次に、図９および図１０を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわちフィードバック制御およびＰＷＭ制御を含むリターン速度制御の他の動作例（モータ電流制御動作Ｃ２）について説明する。モータ電流制御動作Ｃ２は、リターン速度に代えてモータ電流をフィードバック量として、モータ電流をフィードバック制御するようにしたものである。
【００９５】
図９に示すように、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのモータ電流制御動作Ｃ２は、モータ制御部１６Ｂ’で、モータ１１の巻線を流れるモータ電流Ｉをフィードバック量として、予め設定されているモータ電流の目標値と比較し、得られたモータ電流に関する偏差から、ＰＩＤなどのフィードバック制御関数に基づいて、モータ電流を目標値と等しくするために必要な下側アームＬＡに対する操作量を計算し、得られた操作量に相当するデューティー比を持つＰＷＭの制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する。
【００９６】
具体的には、図１０に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂ’は、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ３１０）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ３１０：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂ’は、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂ’は、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ３１１）。
【００９７】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【００９８】
この後、モータ制御部１６Ｂ’は、モータ駆動回路１５からの電流検出信号ＳＩが示すモータ電流を、フィードバック量として取得する（ステップＳ３１２）。
【００９９】
次に、モータ制御部１６Ｂ’は、得られたフィードバック量と予め設定されているモータ電流の目標値との偏差を計算し（ステップＳ３１３）、フィードバック制御関数に基づいて、モータ電流を目標値と等しくするために必要な下側アームＬＡに対する操作量を計算する（ステップＳ３１４）。
続いて、モータ制御部１６Ｂ’は、得られた操作量に相当するデューティー比を持つＰＷＭの制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する（ステップＳ３１５）。
【０１００】
目標値は、任意であるが、モータ１１の発熱を抑えたい場合には、リターン時にモータ１１の巻線に発生する電流の上限として予め定められた上限モータ電流で規定される。したがって、実際に検出したモータ１１のモータ電流が、上限モータ電流と等しくなるよう、下側アームＬＡがＰＷＭ制御される。これにより、モータ１１のモータ電流が上限モータ電流に維持されるため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、モータ１１の巻線に流れる電流を制限することにより、モータ１１の発熱を抑制できる。よって、リターン速度をできるだけ遅くしたいアプリケーションにおいても、モータ１１の発熱を抑えて、モータ１１自体を保護することができる。
【０１０１】
この後、モータ制御部１６Ｂ’は、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ３１６）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ３１６：ＮＯ）、ステップＳ３１２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ３１２−Ｓ３１５のフィードバック制御を繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ３１６：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂ’は、一連のモータ電流制御動作Ｃ２を終了する。
【０１０２】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、制御回路１６で、停電状態でモータ１１の巻線を短絡する際、出力軸ＯＳのリターン速度、または、モータ１１の巻線を流れるモータ電流をフィードバック量として検出し、フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、下側アームＬＡをＰＷＭ制御するようにしたものである。
【０１０３】
これにより、モータ１１のリターン速度またはモータ電流が目標値に維持されるため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、停電回動位置で操作端等に発生する衝撃を低減することが可能となる。また、目標値で規定される、衝撃が許容される範囲内で、ある程度のモータ電流がモータ１１に供給されるため、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。
【０１０４】
また、リターン速度を用いたフィードバック制御によれば、リターン時における最高速度や最低速度を制御できるだけでなく、アプリケーションに合わせた任意のリターン速度に設定することが可能となる。また、モータ電流を用いたフィードバック制御によれば、リターン時における最大電流や最小電流を制御できるだけでなく、アプリケーションに合わせた任意のモータ電流に設定することが可能となる。
【０１０５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０について説明する。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０は、第２の実施の形態において説明したリターン速度制御動作に第３の実施の形態において説明したリターン速度制御動作を組み合わせたものである。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態において、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電状態で、少なくとも出力軸ＯＳのリターン速度（または、モータ１１の巻線を流れるモータ電流）をフィードバック量として検出し、フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、下側アームＬＡをＰＷＭ制御する処理を行い、その後、モータ１１の巻線を流れるモータ電流（または、出力軸ＯＳのリターン速度）を監視値として監視し、監視値と予め設定したしきい値との大小関係によりモータ１１の巻線を開放あるいは短絡する処理を行う。
本実施の形態にかかるその他の構成については、前述した図１と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０７】
［第４の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０の各種動作について説明する。
【０１０８】
［リターン速度制御動作Ｄ１］
まず、図１１を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわち、フィードバック制御にしきい値制御を組み合わせたリターン速度制御の一動作例（リターン速度制御動作Ｄ１）について説明する。リターン速度制御動作Ｄ１は、リターン速度からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するリターン速度制御動作Ｃ１に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２を適用したものである。
【０１０９】
図１１に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ４００）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ４００：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ４０１）。
【０１１０】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【０１１１】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した出力軸ＯＳのリターン速度を、フィードバック量として取得する（ステップＳ４０２）。リターン速度は、単位時間当たりに変化した出力軸ＯＳの回動位置（回転角度）の量で求められる。
【０１１２】
次に、モータ制御部１６Ｂは、得られたフィードバック量と予め設定されているリターン速度の目標値との偏差を計算し（ステップＳ４０３）、フィードバック制御に基づいてリターン速度を目標値と等しくするために必要な下側アームＬＡに対する操作量を計算する（ステップＳ４０４）。
続いて、モータ制御部１６Ｂは、得られた操作量に相当するデューティー比を持つＰＷＭの制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する（ステップＳ４０５）。
【０１１３】
目標値は、任意であるが、最速でリターンさせたい場合は、出力軸ＯＳの上限リターン速度で規定される。したがって、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度と等しくなるよう、下側アームＬＡがＰＷＭ制御される。これにより、出力軸ＯＳのリターン速度が上限リターン速度に維持されるため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、停電回動位置で操作端等に発生する衝撃を低減することが可能となる。また、目標値である上限リターン速度で規定される、衝撃が許容される範囲内で、ある程度のモータ電流がモータ１１に供給されるため、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。
【０１１４】
この後、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５からの電流検出信号ＳＩから計算したモータ電流を、監視値として監視する（ステップＳ４０６）。リモータ電流は、リターン時にモータ１１で発生したモータ電流である。
続いて、モータ制御部１６Ｂは、得られた監視値と予め設定されているしきい値とを比較する（ステップＳ４０７）。
【０１１５】
ここで、監視値がしきい値以上である場合（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とした後（ステップＳ４０８）、後述するステップＳ４０９へ移行する。
一方、監視値がしきい値未満である場合（ステップＳ４０７：ＮＯ）、後述するステップＳ４０９へ移行する。
【０１１６】
しきい値は、任意であるが、モータ１１の発熱を抑えたい場合は、リターン時にモータ１１の巻線に発生する電流の上限として予め定められた上限モータ電流で規定され、モータ電流は、出力軸ＯＳのリターン速度が減少するにつれて増加する。したがって、実際に検出したモータ電流Ｉが、予め設定されている上限モータ電流以上となった場合に、モータ１１の巻線に流れる電流を制限することにより、モータ１１の発熱を抑制できる。よって、リターン速度をできるだけ遅くしたいアプリケーションにおいても、モータ１１の発熱を抑えて、モータ１１自体を保護することができる。
【０１１７】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ４０９）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ４０９：ＮＯ）、ステップＳ４０２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ４０２−Ｓ４０５のフィードバック制御と、ステップＳ４０６−Ｓ４０８のしきい値制御とを繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ４０９：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ｄ１を終了する。
【０１１８】
［リターン速度制御動作Ｄ２］
次に、図１２を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータのリターン速度制御、すなわち、フィードバック制御にしきい値制御を組み合わせたリターン速度制御の他の動作例（リターン速度制御動作Ｄ２）について説明する。リターン速度制御動作Ｄ２は、モータ電流からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するモータ電流制御動作Ｃ２に、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１を適用したものである。
【０１１９】
図１２に示すように、まず、制御回路１６のモータ制御部１６Ｂは、停電処理部１６Ａからの通知を確認し（ステップＳ４１０）、停電状態検出が通知されるまで待機する（ステップＳ４１０：ＮＯ）。その間、モータ制御部１６Ｂは、通常の回動制御処理を行う。
停電状態検出が通知された場合（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５の上側アームＵＡおよび下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とする（ステップＳ４１１）。
【０１２０】
これにより、モータ１１の各巻線が接地電位ＧＮＤから切断されて短絡が開放されるため、モータ１１での制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングの復帰力による高いリターン速度が得られる。なお、本実施の形態においては、３つの巻線に対応して設けられた上側アームＵＡおよび下側アームＬＡにそれぞれ含まれるすべてのスイッチング素子をＯＦＦ状態とするものとして説明するが、上側アームＵＡに含まれるすべてのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる限り、下側アームＬＡの３つのスイッチング素子のうちの任意の２つをＯＦＦ状態とすれば、各巻線を開放することができ、同様の効果が得られる。
【０１２１】
この後、モータ制御部１６Ｂは、モータ駆動回路１５からの電流検出信号ＳＩから計算したモータ電流を、フィードバック量として取得する（ステップＳ４１２）。モータ電流は、リターン時にモータ１１で発生したモータ電流である。
【０１２２】
次に、モータ制御部１６Ｂは、得られたフィードバック量と予め設定されているリターン速度の目標値との偏差を計算し（ステップＳ４１３）、フィードバック制御に基づいてモータ電流を目標値と等しくするために必要な下側アームＬＡに対する操作量を計算する（ステップＳ４１４）。
続いて、モータ制御部１６Ｂは、得られた操作量に相当するデューティー比を持つＰＷＭの制御信号ＳＭを生成してモータ駆動回路１５へ出力する（ステップＳ４１５）。
【０１２３】
目標値は、任意であるが、モータ１１の発熱を抑えたい場合には、リターン時にモータ１１の巻線を発生する電流の上限として予め定められた上限モータ電流で規定される。したがって、実際に検出したモータ１１のモータ電流が、上限モータ電流と等しくなるよう、下側アームＬＡがＰＷＭ制御される。これにより、モータ１１のモータ電流が上限モータ電流に維持されるため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、モータ１１の巻線に流れる電流を制限することにより、モータ１１の発熱を抑制できる。よって、リターン速度をできるだけ遅くしたいアプリケーションにおいても、モータ１１の発熱を抑えて、モータ１１自体を保護することができる。
【０１２４】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した出力軸ＯＳのリターン速度を、監視値として監視する（ステップＳ４１６）。リターン速度は、単位時間当たりに変化した出力軸ＯＳの回動位置（回転角度）の量で求められる。
続いて、モータ制御部１６Ｂは、得られた監視値と予め設定されているしきい値とを比較する（ステップＳ４１７）。
【０１２５】
ここで、監視値がしきい値以上である場合（ステップＳ４１７：ＹＥＳ）、モータ駆動回路１５の下側アームＬＡに含まれるすべてのスイッチング素子をＯＮ状態とした後（ステップＳ４１８）、後述するステップＳ４１９へ移行する。
一方、監視値がしきい値未満である場合（ステップＳ４１７：ＮＯ）、後述するステップＳ４１９へ移行する。
【０１２６】
しきい値は、任意であるが、最速でリターンさせたい場合は、出力軸ＯＳの上限リターン速度で規定される。したがって、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度以上となった場合に、モータ１１による制動を発生させることができる。このため、出力軸ＯＳのリターン速度を上限リターン速度より低い速度に低減でき、停電回動位置で発生する衝撃を低減することが可能となる。また、実際に検出した出力軸ＯＳのリターン速度が、予め設定されている上限リターン速度未満である場合に、モータ１１の巻線が開放されて制動力が発生しなくなり、スプリングユニット１３のスプリングによる高いリターン速度が得られる。
【０１２７】
この後、モータ制御部１６Ｂは、位置センサ１４からのセンサ信号Ｓθに基づき計算した回動位置が停電回動位置に達しているか確認し（ステップＳ４１９）、回動位置が停電回動位置に達していない場合（ステップＳ４１９：ＮＯ）、ステップＳ４１２に戻って、回動位置が停電回動位置に達してリターンが完了するまで、ステップＳ４１２−Ｓ４１５のフィードバック制御と、ステップＳ４１６−Ｓ４１８のしきい値制御とを繰り返し実行する。
一方、回動位置が停電回動位置に達した場合（ステップＳ４１９：ＹＥＳ）、モータ制御部１６Ｂは、一連のリターン速度制御動作Ｄ２を終了する。
【０１２８】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、制御回路１６で、停電状態でモータの巻線を短絡する際、出力軸ＯＳのリターン速度（モータ１１の巻線を流れるモータ電流）をフィードバック量として検出し、フィードバック量が予め設定されている目標値と等しくなるよう、下側アームＬＡをＰＷＭ制御するフィードバック制御と、モータ１１の巻線を流れるモータ電流（出力軸ＯＳのリターン速度）を監視値として監視し、監視値と予め設定したしきい値との比較結果に応じて、下側アームＬＡをオンオフ制御するしきい値制御とを実行するようにしたものである。
【０１２９】
これにより、フィードバック制御では、モータ１１のリターン速度が目標値に維持されるため、モータ１１で適切な制動が発生し、結果として、停電回動位置で操作端等に発生する衝撃を低減することが可能となる。また、目標値で規定される、衝撃が許容される範囲内で、ある程度のモータ電流がモータ１１に供給されるため、出力軸ＯＳが停電回動位置までリターンするのに要する時間を短縮できる。また、フィードバック制御では、モータ１１のモータ電流が目標値に維持されるため、モータ電流が適切に制御され、結果として、モータの発熱が抑えられ、モータの保護をすることが可能となる。
【０１３０】
また、しきい値制御で、実際に検出した出力軸のリターン速度の監視値が、予め設定されているしきい値以上となった場合に、モータ１１による制動を発生させることができる。このため、出力軸ＯＳのリターン速度を上限リターン速度に相当するリターン速度より低い速度に低減でき、あるいは、停電回動位置より手前に位置する制動開始位置で確実に制動を開始でき、停電回動位置で発生する衝撃を低減することが可能となる。また、しきい値制御で、実際に検出したモータ１１のモータ電流の監視値が、予め設定されているしきい値以上となった場合に、モータ１１のモータ電流を制限させることができる。このため、モータ１１のモータ電流をを上限モータ電流より低い電流に低減できるため、モータの発熱が抑えられ、モータの保護をすることが可能となる。
【０１３１】
また、リターン速度を用いたフィードバック制御とモータ電流のしきい値制御とを組み合わせることにより、リターン時における最高速度や最低速度を制御できるだけでなく、アプリケーションに合わせた任意のリターン速度に設定でき、さらに、モータ電流によるリミット制御を行うことも可能となる。また、モータ電流を用いたフィードバック制御とリターン速度のしきい値制御とを組み合わせることにより、リターン時における最大電流や最小電流を制御できるだけでなく、アプリケーションに合わせた任意のモータ電流に設定でき、さらに、リターン速度によるリミット制御を行うことも可能となる。
【０１３２】
［第５の実施の形態］
次に、図１３−図１５を参照して、本発明の第５の実施の形態にかかる電動アクチュエータ１０について説明する。図１３は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ１を示すブロック図である。図１４は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ２を示すブロック図である。図１５は、第５の実施の形態にかかる電源回路の構成Ｐ３を示すブロック図である。
【０１３３】
第１の実施の形態にかかる電源回路の構成は、図１に示すように、外部電源ＰＷが遮断されて停電状態に切り替わった場合、通電状態において蓄電回路１８Ｅの蓄電装置に蓄電された動作電源ＶＤからなる蓄電電力、および、停電状態において蓄電回路１８Ｅの蓄電装置に蓄電された、回生電源回路１８Ｄからの回生電源ＶＢからなる蓄電電力に基づいて、蓄電回路１８Ｅから制御電源回路１８Ｃへ蓄電電源ＶＳを供給するようにしたものである。これにより、蓄電電力が安定して得られるため、回生電力ＰＢが比較的小さい場合でも適用できるとともに、例えばリターン完了時における出力軸ＯＳの回動角度の検出などの、リターン完了後における制御回路１６での予知保全処理を実行することができる。また、停電状態に切り替わった時点ですぐに蓄電電力で制御を開始できるとともに、リターン完了前に回生電力ＰＢが低減してしまったときでも蓄電電力で制御を継続することができる。
【０１３４】
図１３に示した電源回路１８‘の構成は、図１に示した電源回路１８の構成から回生電源回路１８Ｄを省いたもので、停電状態に切り替わった場合、通電状態において蓄電回路１８Ｅの蓄電装置に蓄電された動作電源ＶＤからなる蓄電電力に基づいて、蓄電回路１８Ｅから制御電源回路１８Ｃへ蓄電電源ＶＳを供給するようにしたものである。これにより、回生電源回路１８Ｄを省くことができ、電源回路１８の小型化さらには低コスト化、さらには信頼性の向上を実現することが可能となる。また、蓄電電力が安定して得られるため、回生電力ＰＢが比較的小さい場合でも適用できるとともに、例えばリターン完了時における出力軸ＯＳの回動角度の検出などの、リターン完了後における制御回路１６での予知保全処理を実行することができる。また、停電状態に切り替わった時点ですぐに蓄電電力で制御を開始できるとともに、リターン完了前に回生電力ＰＢが低減してしまったときでも蓄電電力で制御を継続することができる。なお、回生電力ＰＢについては、抵抗器などの処理回路で熱エネルギーに変換して消費すればよい。
【０１３５】
図１４に示した電源回路１８の構成は、図１に示した電源回路１８の構成と同じであるが、蓄電回路１８Ｅには、停電状態において回生電源回路１８Ｄから供給される回生電源ＶＢのみを蓄電回路１８Ｅの蓄電装置に蓄電し、通電状態における動作電源ＶＤの蓄電を行わないようにしたものである。これにより、主電源回路１８Ａにおける動作電源ＶＤの供給能力を削減でき、電源回路１８の小型化さらには低コスト化を実現することが可能となる。また、蓄電装置には停電発生時にのみ蓄電されるため、製品寿命を延長でき、故障率を低減できるとともに、メンテナンスコストを削減できる。また、蓄電電力が安定して得られるため、回生電力ＰＢが比較的小さい場合でも適用できるとともに、例えばリターン完了時における出力軸ＯＳの回動角度の検出などの、リターン完了後における制御回路１６での予知保全処理を実行することができる。また、リターン完了前に回生電力ＰＢが低減してしまったときでも蓄電電力で制御を継続することができる。
【０１３６】
図１５に示した電源回路１８“の構成は、図１に示した電源回路１８の構成から蓄電回路１８Ｅを省いたもので、停電状態に切り替わった場合、回生電源回路１８Ｄから供給される回生電源ＶＢを、制御電源回路１８Ｃへ直接供給するようにしたものである。これにより、蓄電回路１８Ｅを省くことができるとともに、主電源回路１８Ａにおける動作電源ＶＤの供給能力を削減でき、電源回路１８の小型化さらには低コスト化、さらには信頼性の向上を実現することが可能となる。また、停電状態に切り替わった時点ですぐに回生電源ＶＢで制御を開始できるとともに、比較的製品寿命が短い蓄電装置を省くことができ、故障率を低減できるとともに、メンテナンスコストを削減できる。
【０１３７】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【０１３８】
実施例の組み合わせについては、第４の実施の形態で説明した、リターン速度からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するリターン速度制御動作Ｃ１（図８）に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２（図５）を組み合わせたリターン速度制御動作Ｄ１（図１１）や、モータ電流からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するモータ電流制御動作Ｃ２（図１０）に、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１（図４）を組み合わせたリターン速度制御動作Ｄ２（図１２）に限定されるものではない。
【０１３９】
例えば、停電状態検出に応じてモータ１１の巻線を短絡制御するリターン速度制御動作Ａ１（例えば、図２のステップＳ１０１とステップＳ１０２との間）に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２（例えば、図５のステップＳ２１２−Ｓ２１５）、または、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１（例えば、図４のステップＳ２０２−Ｓ２０５）を組み合わせてもよい。これらステップの実際の組み合わせについては、上記例と実質的に同一であればステップの入れ替えや省略を行ってもよい。
【０１４０】
また、停電状態検出後、予め設定した制動開始タイミングの到来に応じてモータ１１の巻線を短絡制御するリターン速度制御動作Ａ２（例えば、図３のステップＳ１１３とステップＳ１１４との間）に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２（例えば、図５のステップＳ２１２−Ｓ２１５）、または、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１（例えば、図４のステップＳ２０２−Ｓ２０５）を組み合わせてもよい。これらステップの実際の組み合わせについては、上記例と実質的に同一であればステップの入れ替えや省略を行ってもよい。
【０１４１】
また、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１（例えば、図４のステップＳ２０４，Ｓ２０５とステップＳ２０６との間）に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２（例えば、図５のステップＳ２１２−Ｓ２１５）を組み合わせてもよい。また、これとは逆に、モータ電流としきい値とを用いたしきい値制御によりモータ電流をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ２（例えば、図５のステップＳ２１４，Ｓ２１５とステップＳ２１６との間）に、リターン速度としきい値とを用いたしきい値制御によりリターン速度をリミット制御するリターン速度制御動作Ｂ１（例えば、図４のステップＳ２０２−Ｓ２０５）を組み合わせてもよい。これらステップの実際の組み合わせについては、上記例と実質的に同一であればステップの入れ替えや省略を行ってもよい。
【０１４２】
また、リターン速度からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するリターン速度制御動作Ｃ１（例えば、図８のステップＳ３０５とステップＳ３０６との間）に、モータ電流からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するモータ電流制御動作Ｃ２（例えば、図１０のステップＳ３１２−Ｓ３１５）を組み合わせてもよい。また、これとは逆に、モータ電流からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するモータ電流制御動作Ｃ２（例えば、図１０のステップＳ３１５とステップＳ３１６との間）に、リターン速度からなるフィードバック量が目標値と等しくなるようフィードバック制御するリターン速度制御動作Ｃ１（例えば、図８のステップＳ３０２−Ｓ３０５）を組み合わせてもよい。これらステップの実際の組み合わせについては、上記例と実質的に同一であればステップの入れ替えや省略を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…電動アクチュエータ、１１…モータ、１２…減速機、１３…スプリングユニット、１４…位置センサ、１５…モータ駆動回路、１６…制御回路、１６Ａ…停電処理部、１６Ｂ…モータ制御部、１７…設定回路、１８…電源回路、１８Ａ…主電源回路、１８Ｂ…停電検出回路、１８Ｃ…制御電源回路、１８Ｄ…回生電源回路、１８Ｅ…蓄電回路、ＵＡ…上側アーム、ＬＡ…下側アーム、ＯＳ…出力軸、ＭＳ…モータ軸。
【図１】
2020092584.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020092584.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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