(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電気モータにより駆動される第一の電動アクチュエータと、第二の電気モータにより駆動される第二の電動アクチュエータと、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を合成する合成手段と、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転する制御手段とを有する電動動作装置であって、
前記第一の電気モータはロータ位置センサを有し、前記第二の電気モータはロータ位置センサを有さないものであり、
前記制御手段は、前記ロータ位置センサの信号に基づいて、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転し、
前記第一の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係にあり、
前記第二の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係から外れて最大のトルクから減少したトルクを発生するように構成されることを特徴とする電動動作装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動動作装置において、
前記電動動作装置の作動に伴う負荷の配分が、前記第一の電気モータへ大きく、前記第二の電気モータへはこれより小さくなるように配置したことを特徴とする電動動作装置。
【請求項３】
請求項２記載の電動動作装置において、
前記合成手段は、不等長のリンク機構であり、
該不等長リンクは、前記第一の電気モータへの負荷が大きくなるように設定していることを特徴とする電動動作装置。
【請求項４】
請求項３記載の電動動作装置において、さらに、
ロータ位置センサを有する第三の電気モータにより駆動される第三の電動アクチュエータと、
ロータ位置センサを有さない第四の電気モータにより駆動される第四の電動アクチュエータと、
前記第三の電動アクチュエータと前記第四の電動アクチュエータとの出力を合成するとともに、前記第一の電気モータへの負荷が大きくなるように設定された第二の不等長リンクと、
前記第一の電動アクチュエータの出力と前記第二の電動アクチュエータの出力と合成する前記不等長リンクと、前記第二の不等長リンクとを接続する等長リンクを備えることを特徴とする電動動作装置。
【請求項５】
請求項１記載の電動動作装置において、
前記第一の電気モータは、前記第二の電気モータよりも同一の電流に対してより少ないトルクを発生する電気モータであり、
前記合成手段は、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を等しく合成することを特徴とする電動動作装置。
【請求項６】
請求項１記載の電動動作装置において、
前記制御手段は、前記第一の電気モータの出力が前記第二の電気モータの出力よりも小さくなるような制御信号を出力し、
前記合成手段は、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を等しく合成することを特徴とする電動動作装置。
【請求項７】
第一の電気モータにより駆動される第一の電動アクチュエータと、第二の電気モータにより駆動される第二の電動アクチュエータと、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を合成する合成手段と、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転する制御手段とを有する電動動作装置と、
該電動動作装置により駆動される被駆動部材とを有する作業機械であって、
前記第一の電気モータはロータ位置センサを有し、前記第二の電気モータはロータ位置センサを有さないものであり、
前記制御手段は、前記ロータ位置センサの信号に基づいて、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転し、
前記第一の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係にあり、
前記第二の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係から外れて最大のトルクから減少したトルクを発生するように構成されることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動動作装置及びそれを用いた作業機械複数に係り、特に、複数の同期電気モータを用いて一つの動作を行う電動動作装置及びそれを用いた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電気モータを用いて一つの動作を行う電動動作装置では、複数の電気モータにかかる荷重の偏りなどに起因し、特定の電気モータへの負荷が増大するバランスが崩れた状態での運転となる場合がある。この場合、バランスの崩れにより装置に摩擦損失の増大等の悪影響を生む。
【０００３】
そこで、複数のモータの同期運転を完全化し、荷重を均一化しバランスを保つように複数の電気モータを同期運転するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８４４９２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、特許文献１記載のものでは、完全な同期運転を行うため個々の電気モータに位置検出装置と発生するトルクを計算する演算装置が必要となる、装置が大掛かりのものとなる。このため、部品点数も増え、故障の確率や保守の手間が大きくなり、装置の信頼性を低下することになる。
【０００６】
本発明の目的は、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置及びそれを用いた作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、第一の電気モータにより駆動される第一の電動アクチュエータと、第二の電気モータにより駆動される第二の電動アクチュエータと、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を合成する合成手段と、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転する制御手段とを有する電動動作装置であって、前記第一の電気モータはロータ位置センサを有し、前記第二の電気モータはロータ位置センサを有さないものであり、前記制御手段は、前記ロータ位置センサの信号に基づいて、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転し、前記第一の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係にあり、前記第二の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係から外れて最大のトルクから減少したトルクを発生するように構成されるものである。  
かかる構成により、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正でき、信頼性が向上する。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記電動動作装置の作動に伴う負荷の配分が、前記第一の電気モータへ大きく、前記第二の電気モータへはこれより小さくなるように配置したものである。
【０００９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記合成手段は、不等長のリンク機構であり、該不等長リンクは、前記第一の電気モータへの負荷が大きくなるように設定しているものである。
【００１０】
（４）上記（３）において、好ましくは、ロータ位置センサを有する第三の電気モータにより駆動される第三の電動アクチュエータと、ロータ位置センサを有さない第四の電気モータにより駆動される第四の電動アクチュエータと、前記第三の電動アクチュエータと前記第四の電動アクチュエータとの出力を合成するとともに、前記第一の電気モータへの負荷が大きくなるように設定された第二の不等長リンクと、前記第一の電動アクチュエータの出力と前記第二の電動アクチュエータの出力と合成する前記不等長リンクと、前記第二の不等長リンクとを接続する等長リンクを備えるようにしたものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記第一の電気モータは、前記第二の電気モータよりも同一の電流に対してより少ないトルクを発生する電気モータであり、前記合成手段は、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を等しく合成するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第一の電気モータの出力が前記第二の電気モータの出力よりも小さくなるような制御信号を出力し、前記合成手段は、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を等しく合成するようにしたものである。
【００１３】
（７）また、上記目的を達成するため、本発明は、第一の電気モータにより駆動される第一の電動アクチュエータと、第二の電気モータにより駆動される第二の電動アクチュエータと、前記第一の電動アクチュエータと前記第二の電動アクチュエータとの出力を合成する合成手段と、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転する制御手段とを有する電動動作装置と、該電動動作装置により駆動される被駆動部材とを有する作業機械であって、前記第一の電気モータはロータ位置センサを有し、前記第二の電気モータはロータ位置センサを有さないものであり、前記制御手段は、前記ロータ位置センサの信号に基づいて、前記第一の電気モータと前記第二の電気モータとを並列運転し、前記第一の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係にあり、前記第二の電気モータは、その運転条件で最大のトルクを発生するロータと磁界の位置関係から外れて最大のトルクから減少したトルクを発生するように構成されるものである。  
かかる構成により、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正でき、信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正でき、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電動動作装置に用いる電動アクチュエータの部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電動動作装置に用いる電動アクチュエータの部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による電動動作装置における電気モータと電気系の関係を示す模式図である。
【図５】比較例としての電動動作装置の動作説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による電動動作装置の動作説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。
【図１２】本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第２の構成図である。
【図１３】本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第３の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による電動動作装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成について説明する。ここでは、作業機械として、工場等で荷物を上下させる昇降装置を例にして説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。
【００１７】
昇降台８は、案内車輪箱９，１０に設置された案内車輪９Ａ，１０Ａによって、支持柱１３，１４に固定された案内レール１１，１２上を走行し、上下運動を行えるようになっている。支持柱１３，１４は、床１５に固定されている。昇降台８を上下させる力を発生するために、第一の電動アクチュエータ１と、第二の電動アクチュエータ２が設置される。ここで、第一の電動アクチュエータ１は、内蔵する電気モータＭ１にセンサＳを有するセンサ付アクチュエータである。第二の電動アクチュエータ２は、内蔵する電気モータＭ２にセンサを持たないアクチュエータである。
【００１８】
ここで、電気モータＭ１，Ｍ２は、モータロータに永久磁石を用いた三相同期モータであり、通電により発生する磁界をモータロータに対して適切な位置に制御することにより、モータロータに回転トルクを発生させる。このため、電気モータを回転させるためにはモータロータの回転位置の情報が不可欠なものである。センサＳは、モータロータに設けられた永久磁石の位置を検出する磁極位置センサや、モータロータの回転位置を検出するレゾルバが用いられる。
【００１９】
第一の電動アクチュエータ１は、回転自由なジョイント１Ａを用いて床に接続され、回転自由なジョイント１Ｄを用いて不等長リンク３に接続されている。同様に、第二の電動アクチュエータ２も、回転自由なジョイント２Ａを用いて床に接続され、回転自由なジョイント２Ｄを用いて不等長リンク３に接続されている。
【００２０】
不等長リンク３は、回転自由な中央ジョイント７を用いて昇降台８に接続されている。ここで、中央ジョイント７と第一の電動アクチュエータ１の回転自由なジョイント１Ａとの間の長さＬ１と中央ジョイント７と第二の電動アクチュエータ２の回転自由なジョイント２Ａとの間の長さＬ２は異なり、中央ジョイント７とセンサ付の第一の電動アクチュエータ１の回転自由なジョイント１Ａとの間の長さＬ１の方が短く設定されている。例えば、長さＬ１と長さＬ２の比率は、０．９５対１．０としている。不等長リンク３は、第一の電動アクチュエータ１と第二の電動アクチュエータ２との出力を合成する合成手段である。
【００２１】
上位コントローラ（ＵＣＵ）４からのアクチュエータの制御信号は、マイコン制御器（ＣＵ）５に入力する。また、第一の電動アクチュエータ１から出力されるセンサ信号は、マイコン制御器５に入力する。マイコン制御器５は、内蔵されたプログラムにより電気モータの駆動に必要な三相駆動信号を計算し、第一のスイッチング素子（ＳＷ）６１と第二のスイッチング素子（ＳＷ）６２に与える。第一のスイッチング素子６１と第二のスイッチング素子６２は、制御器５からの三相駆動信号にもとづいて、直流電力を三相交流電力に変換して、それぞれ第一のアクチュエータ１の電気モータＭ１、第二のアクチュエータ２の電気モータＭ２に供給する。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による電動動作装置に用いる電動アクチュエータの構成について説明する。  
図２及び図３は、本発明の第１の実施形態による電動動作装置に用いる電動アクチュエータの部分断面図である。
【００２３】
図２は、第一の電動アクチュエータ１の構成を示している。
【００２４】
第一の電動アクチュエータ１は、第一のシリンダ部１Ｂと、第一のピストン部１Ｃとからなる。第一のピストン部１Ｃを第一のシリンダ部１Ｂから押し出したり引き込んだりして、アクチュエータ自身の長さを変化させ、外部の機器を駆動する。第一のピストン部１Ｃは第一のナット１Ｋと連結され、第一のシリンダ部１Ｂは第一のベアリング１Ｌを介して第一のねじ１Ｊに連結されている。第一のシリンダ部１Ｂには、第一の電気モータＭ１が設置されており、第一のねじ１Ｊを回転させるトルクを発生する。電気モータＭ１でトルクを発生させ、第一のねじ１Ｊを回転させると第一のナット１Ｋがねじ機構により並進し、結果として、アクチュエータの長さが変化する。第一の電気モータＭ１には、モータロータの位置を検出するセンサＳが取り付けられており、外部に第一の信号ケーブル１Ｎによりモータロータの位置信号を出力する、また、電気モータへの電力は、第一の電力ケーブル１Ｍにより外部から供給される。
【００２５】
図３は、第二の電動アクチュエータ２の構成を示している。
【００２６】
第二の電動アクチュエータ１は、第一のシリンダ部２Ｂと、第一のピストン部２Ｃとからなる。第一のピストン部２Ｃを第一のシリンダ部２Ｂから押し出したり引き込んだりして、アクチュエータ自身の長さを変化させ、外部の機器を駆動する。第一のピストン部２Ｃは第一のナット２Ｋと連結され、第一のシリンダ部２Ｂは第一のベアリング２Ｌを介して第一のねじ２Ｊに連結されている。第一のシリンダ部２Ｂには、第二の電気モータＭ２が設置されており、第一のねじ２Ｊを回転させるトルクを発生する。電気モータＭ２でトルクを発生させ、第一のねじ２Ｊを回転させると第一のナット２Ｋがねじ機構により並進し、結果として、アクチュエータの長さが変化する。第二の電気モータＭ２には、図２に示した第一の電機モータＭ１とは異なり、モータロータの位置を検出するセンサＳは取り付けられていないものである。従って、外部にセンサ出力を出力する信号ケーブル１Ｎも設けられていない。電気モータへの電力は、第一の電力ケーブル２Ｍにより外部から供給される。
【００２７】
次に、図４を用いて、本実施形態による電動動作装置における電気モータと電気系の関係について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態による電動動作装置における電気モータと電気系の関係を示す模式図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２８】
ここで、第一の電気モータＭ１において、上向き凸の曲線は通電により発生する磁界１６１を示しており、縦棒はモータロータの位置１７１、小さい四角はロータの位置センサ１８である。モータロータに発生するトルクは、通電により発生する磁界１６１の頂上部にモータロータの位置１７１があるする場合に最大となり、位置がずれると減少する。上向き凸の曲線は、この位置ずれによるトルクの現象を模式的に示したものである。
【００２９】
電気モータＭ１の駆動制御では、位置センサ１８によりモータロータの位置１７１を検出し、これをもとにマイコン制御器５とスイッチング素子６により磁界の位置を調整し、磁界１６１の頂上部にモータロータの位置１７１がくるように制御している。
【００３０】
第二の電気モータＭ２においても、上向き凸の曲線は通電により発生する磁界１６２を示しており、縦棒はモータロータの位置１７２である。但し、第二の電気モータＭ２には、位置センサ１８は設けられていない。
【００３１】
２つのアクチュエータを並列運転するために、第一のアクチュエータＭ１と第二にアクチュエータＭ２は、不等長リンク３により機械的に拘束し、第一のアクチュエータＭ１の位置センサＳから出力されるセンサ信号に基づいて、制御器５は、電気モータの駆動信号を生成して、第一のアクチュエータの電気モータの磁界１６１の位置と第二のアクチュエータの電気モータの磁界１６２の位置を制御し、第一のアクチュエータＭ１と第二のアクチュエータＭ２を作動させている。
【００３２】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による電動動作装置の動作について説明する。  
図５は、比較例としての電動動作装置の動作説明図である。図６は、本発明の第１の実施形態による電動動作装置の動作説明図である。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。
【００３３】
昇降装置により荷物を上げる場合には、昇降台８に荷物を載せた後、第一の電動アクチュエータ１、第二の電動アクチュエータ２それぞれに電力を供給して、その長さを伸張させ昇降台８を上に押し上げる動作を行う。
【００３４】
電動アクチュエータを複数個持ち、電動アクチュエータの長さを制御して昇降台８の位置を制御しようとする場合、リンクを用いて、二つのアクチュエータの出力を合成する。この場合、機器を構成する部材の寸法の個体差や荷重による部材の変形や部材間のクリアランスに起因する位置のずれ、また、荷物を置く位置による荷重の偏りなどにより、電動アクチュエータにかかる負荷が偏る場合がある。
【００３５】
図５を用いて、図４に示した構成において、不等長リンク３の代わりに、等長リンクを用いた場合の動作について説明する。
【００３６】
負荷に偏りが生じる前は、第一の電気モータＭ１への負荷が１００Ｎ相当とすると、第一の電気モータＭ１の出力トルクが１００Ｎ相当となるように制御される。第二の電気モータＭ２は、第一の電気モータＭ１と同じ電力が供給されているため、第二の電気モータＭ２の出力トルクが１００Ｎ相当となっている。ここで、負荷の偏りがない場合には、第二の電気モータＭ２への負荷が１００Ｎ相当であり、釣り合っている。
【００３７】
この状態で、負荷の偏りが生じ、第二の電気モータＭ１への負荷のみが１０３Ｎ相当に増えたとする。第一の電気モータＭ１は釣り合った状態を保っているため、ロータ位置が変化しない。このため、位置センサからマイコン制御器へ渡される情報は変化しない。従って、第一の電気モータＭ１及び第二の電気モータＭ２の出力トルクは１００Ｎ相当のままで変化しない。しかし、第二の電気モータＭ１への負荷が１０３Ｎ相当に増えているため、第二の電気モータＭ２は力のバランスが崩れ、ピストンが矢印Ｐ１方向に移動し、ロータ位置が動き、最大トルクの発生点からずれる。この位置のずれにより、第二の電気モータＭ２の発生トルクは１００Ｎ相当からさらに減少してロータ位置が動く悪循環に陥いる。このようにして力のバランスが崩れる方に変化し、最終的には昇降装置に設けられている機械的ストッパー等で動きを規制されるまでロータ位置がずれることとなる。この結果、機械的ストッパー等による損失となる動力が増加し、装置の効率を悪化させたり、摩耗等による故障の確率が増加する。
【００３８】
図６は、本実施形態の不等長リンクを用いた場合であり、不等長リンクにより第一の電気モータへの負荷が大きくなるように設定している。例えば、第一の電気モータＭ１への負荷が１００Ｎ相当とし、第二の電気モータＭ２への負荷が１００Ｎ相当とする。この場合、第一の電気モータＭ１の出力トルクが１００Ｎ相当となるように制御される。第二の電気モータＭ２は、第一の電気モータＭ１と同じ電力が供給されているため、第二の電気モータＭ２の出力トルクが１００Ｎ相当となっている。
【００３９】
ここで、第一の電気モータＭ１は釣り合った状態を保っているため、ロータ位置が変化しないが、第二の電気モータＭ２は力のバランスが崩れているため、ロータ位置が動き最大トルクの発生点からずれる。この位置のずれにより、第二の電気モータＭの発生トルクは減少し、第二のモータＭ２の出力トルクが９５Ｎ相当であり、かつ、第二の電気モータＭ２への負荷が９５Ｎ相当の状態へ移行し、バランスする。
【００４０】
この状態で、負荷の偏りが生じ、第二の電気モータＭ１への負荷のみが９８Ｎ相当に増えたとする。第一の電気モータＭ１は釣り合った状態を保っているため、ロータ位置が変化しない。このため、位置センサからマイコン制御器へ渡される情報は変化しない。しかし、第二の電気モータＭ１への負荷が９８Ｎ相当に増えているため、第二の電気モータＭ２は力のバランスが崩れ、ピストンが矢印Ｐ１方向に移動し、ロータ位置が動く。この位置のずれは、矢印Ｐ１方向に作用するため、第二の電気モータＭ２の発生トルクは増加する方向となり、９８Ｎ相当となることで、再びバランスする。
【００４１】
このようにして力のバランスが取れるように変化し、機械的ストッパー等を用いなくても安定点に収束する動きとなり、損失となる動力が発生せず、装置の効率が良く、摩耗等による故障の確率を減少させることができる。
【００４２】
本実施形態の昇降装置では、図６で説明した構成が第一の電動アクチュエータ１、第二の電動アクチュエータ２と不等長リンク３によって構成されており、位置センサをもつ第一の電動アクチューエータ１に不等長リンク３により第二の電動アクチュエータ２よりも大きな負荷がかかる。この場合、前述のバランス点に収束する動作が昇降装置の動作時に実現され、バランスの崩れにより案内レールに過剰な負荷を与えることなく動作できる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、機器を構成する部材の寸法の個体差や荷重による構成部材変形や構成部材間のクリアランスに起因する位置のずれ、また、荷物を置く位置による荷重の偏りなどにより、電動アクチュエータにかかる負荷が偏り力のバランスが崩れて、機械的ストッパー等が作動し、損失となる動力が増加し、装置の効率を悪化させたり摩耗等による故障の確率が増加させてしまうことを防止し、自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を提供することができる。
【００４４】
次に、図７を用いて、本発明の第２の実施形態による電動動作装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成には、図１と同様である。  
図７は、本発明の第２の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【００４５】
センサ付の第一の電動アクチュエータ１と、センサ無しの第二の電動アクチュエータ２とは、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような１対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３により力を合成する構成となっている。また、センサ付の第一の電動アクチュエータ１とセンサ無しの第二の電動アクチュエータ２との合成力と、センサ無しの第三の電動アクチュエータ２０は、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような２対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３Ａにより力を合成する構成となっている。
【００４６】
作業機械を駆動するために大きな駆動力が必要で、３つの電動アクチュエータを並列的に用いる場合には、図７に示した構成とすることにより、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を得ることができる。
【００４７】
次に、図８を用いて、本発明の第３の実施形態による電動動作装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成には、図１と同様である。  
図８は、本発明の第３の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【００４８】
センサ付の第一の電動アクチュエータ１と、センサ無しの第二の電動アクチュエータ２とは、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような１対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３により力を合成する構成となっている。また、センサ付の第一の電動アクチュエータ１とセンサ無しの第二の電動アクチュエータ２との合成力と、センサ無しの第三の電動アクチュエータ２０は、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような２対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３Ａにより力を合成する構成となっている。さらに、第一の電動アクチュエータ１の側の合成力と、センサ無しの第四の電動アクチュエータ２２は、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような４対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３Ｂにより力を合成する構成となっている。
【００４９】
作業機械を駆動するために大きな駆動力が必要で、４つの電動アクチュエータを並列的に用いる場合には、図８に示した構成とすることにより、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を得ることができる。
【００５０】
次に、図９を用いて、本発明の第４の実施形態による電動動作装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成には、図１と同様である。  
図９は、本発明の第４の実施形態による電動動作装置の構成図である。
【００５１】
センサ付の第一の電動アクチュエータ１と、センサ無しの第二の電動アクチュエータ２とは、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような１対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３により力を合成する構成となっている。また、同様に、センサ付の第一の電動アクチュエータ１’と、センサ無しの第二の電動アクチュエータ２’とは、センサ付の第一の電動アクチュエータ１に負荷が大きくなるような１対０．９５の長さの比率を有する不等長リンク３’により力を合成する構成となっている。
【００５２】
さらに、第一の電動アクチュエータ１の側と、第一の電動アクチュエータ１’の側とは、等長リンク３０によって力を合成する構成となっている。
【００５３】
この構成は、図８に示すものに比べて、センサ付の電動アクチュエータが一つ余計に必要となるが、２つのセンサ付の電動アクチュエータが同時に制御される構成であるため、制御性が向上する。
【００５４】
作業機械を駆動するために大きな駆動力が必要で、４つの電動アクチュエータを並列的に用いる場合には、図９に示した構成とすることにより、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を得ることができる。
【００５５】
次に、図１０を用いて、本発明の第５の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成について説明する。  
図１０は、本発明の第５の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
本実施形態では、センサ付のアクチュエータに用いる電気モータに他のセンサを持たないアクチュエータの電気モータよりも同じ電流に対する出力トルクが小さいものを採用する構成としてセンサ付のアクチュエータの出力を小さくし、両アクチュエータの出力を合成手段により合成することで、不等長リンクと同様の効果を付加するようにしている。
【００５７】
大部分の構成は、図１に示したものと同様であるため、相違点について説明する。
【００５８】
第一の電動アクチュエータ１’は、内蔵する電気モータＭ１ＡにセンサＳを有するセンサ付アクチュエータである。第二の電動アクチュエータ２は、内蔵する電気モータＭ２にセンサを持たないアクチュエータである。電気モータＭ１Ａと電気モータＭ２とに同じ駆動用電流が供給された場合、電気モータＭ１Ａの出力トルクは、電気モータＭ２の出力トルクよりも小さいものである。例えば、電気モータＭ１Ａは、電気モータＭ２よりも小型のものを用いる。または、電気モータＭ１Ａと電気モータＭ２に同じ大きさのものを用いた場合でも、電気モータＭ１Ａのロータの磁石が，電気モータＭ２のロータ磁石より弱いものであったり，固定子巻線の巻数が異なる仕様とし，比較して電気モータＭ１Ａの出力トルクは、電気モータＭ２の出力トルクよりも小さいものとする。
【００５９】
第一の電動アクチュエータ１’は、第一のピストン部１Ｃの上部にラック１Ｅが取り付けられている。また、第二の電動アクチュエータ２も、第二のピストン部２Ｃの上部にラック２Ｅが取り付けられている。ラック１Ｅとラック２Ｅは同じ形状である。ラック１Ｅとラック２Ｅは、それぞれ、ピニオン３Ａに係合している。ラック１Ｅとラック２Ｅ及びピニオン３Ａは、第一の電動アクチュエータ１’と第二の電動アクチュエータ２’との出力を合成する合成手段である。なお、合成手段としては、ラック・ピニオンの代わりに、等長リンクを用いることもできる。
【００６０】
本実施形態によっても、図１０に示した構成とすることにより、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を得ることができる。
【００６１】
次に、図１１を用いて、本発明の第６の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成について説明する。  
図１１は、本発明の第６の実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６２】
本実施形態では、等長リンクを用いてセンサ付のアクチュエータに用いるスイッチング素子で出力を制御し、他のセンサを持たないアクチュエータの電気モータよりも出力が小さくなるようにして不等長リンクと同様の効果を備えるようにしたものである。
【００６３】
大部分の構成は、図１に示したものと同様であるため、相違点について説明する。
【００６４】
第一の電動アクチュエータ１と、第二の電動アクチュエータ２とは、等長リンク３０によって接続され、双方の出力を合成する構成となっている。一方制御器５Ａは、スイッチング素子６１に対する制御信号と、スイッチング素子６２に対する制御信号とを異ならせている。すなわち、第一の電動アクチュエータ１に備えられた第一の電気モータが例えば１００Ｎ相当の出力を出すように、スイッチング素子６１に対する制御信号が出力されているとき、第二の電動アクチュエータ２に備えられた第二の電気モータが例えば１０３Ｎ相当の出力を出すように、スイッチング素子６２に対する制御信号が出力される。例えば、第一の電気モータに流す電流に対して、第二の電気モータに流す電流を大きくすることで、第二の電気モータの出力を大きくすることができる。
【００６５】
本実施形態によっても、図１１に示した構成とすることにより、シンプルで部品点数も少ない構成で自動的にバランスを修正できる信頼性の高い電動動作装置を得ることができる。
【００６６】
次に、図１２を用いて、本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第２の構成について説明する。  
図１２は、本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第２の構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６７】
本実施形態の作業機械としては、フォークリフトであり、それに、本発明の各実施形態による電動アクチュエータを搭載している。電動動作装置としては、図１〜図４にて説明した電動アクチュエータ１と、電動アクチュエータ２と、不等長リンク３とを用いている。なお、電動動作装置としては、図７〜図１１にて説明したものと用いることもできる。
【００６８】
フォークリフトの本体１００にマスト１０１が取り付けられている。マスト１０１に付設される荷物昇降部１０２は、リフトブラケット（図示せず）を介して、マスト１０１の内枠に昇降自在に取り付けられる保持枠１０３と、保持枠１０３に取り付けられる一対のフォーク１０４とを有している。
【００６９】
上述の実施例で説明した昇降台８に相当する荷物昇降部１０２に対して、複合電動アクチュエータ１２０が、二本のマスト１０１の運転席側に設けられている。複合電動アクチュエータ１２０は、図１〜図４にて説明したセンサ付の電動アクチュエータ１と、電動アクチュエータ２と、不等長リンク３とからなる電動動作装置を備えている。
【００７０】
この構成により、荷物昇降部１０２を上昇させたとき、荷物に片寄りや荷物昇降部１０２の個体差等があった場合、上記実施例で説明したバランス点に収束する効果により、荷物昇降部１０２の能力の悪化を防止すること、また、寿命を長くすることができる。
【００７１】
次に、図１３を用いて、本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第３の構成について説明する。  
図１３は、本発明の各実施形態による電動動作装置を用いた作業機械の第３の構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００７２】
本実施形態の作業機械としては、ショベルカーであり、それに、本発明の各実施形態による電動アクチュエータを搭載している。電動動作装置としては、図１〜図４にて説明した電動アクチュエータ１と、電動アクチュエータ２と、不等長リンク３とを用いている。なお、電動動作装置としては、図７〜図１１にて説明したものと用いることもできる。
【００７３】
ショベルカーの本体２００には、ブーム２０１が取り付けられている。ブームの先端には、アーム２０４が取り付けられている。アーム２０４の先端には、バケット２０２が取り付けられている。ブーム２０１，アーム２０４およびバケット２０２を動かして土砂の掘削等を行う。ブームの動作のためブームに複合電動アクチュエータ２０３が取り付けられている。
【００７４】
複合電動アクチュエータ２０３は、図１〜図４にて説明したセンサ付の電動アクチュエータ１と、電動アクチュエータ２と、不等長リンク３とからなる電動動作装置を備えている。
【００７５】
この構成により、ブームを動作させたとき、荷重の片寄りやブームの個体差等があった場合、上記実施例で説明したバランス点に収束する効果により、ブームの動作性能の悪化を防止すること、また、寿命を長くすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１…第一の電動アクチュエータ
２…第二の電動アクチュエータ
３…不等長リンク
４…上位コントローラ
５…マイコン制御器
６１…第一のスイッチング素子
６２…第二のスイッチング素子
８…昇降台
Ｍ１，Ｍ２…電気モータ
Ｓ…センサ
【図１】
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【図２】
0005452260.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005452260.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005452260.tif 000008
【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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