(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に回動可能に軸支されたアンテナと、このアンテナに固定された可動側磁石と、この可動側磁石に対向して上記固定部材に設けられ上記可動側磁石に所定の磁力を与える固定側磁石と、上記可動側磁石と固定側磁石の中間部に配設されたコア及び制御コイルを有し、上記制御コイルへの通電状態を制御することにより上記可動側磁石に対する磁力を制御して上記アンテナの回動量を制御する電磁石と、上記アンテナに設けられ、上記アンテナの振り角に応じた出力を生ずるセンサと、上記アンテナの振り角の範囲を規制するストッパと、上記制御コイルの目標電流を設定し、目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に上記目標電流を操作して上記アンテナを上記ストッパに当接させ、当接時における上記センサの出力値を予め不揮発性メモリに記憶させる手段と、上記アンテナの動作時に上記アンテナが上記ストッパに当接した時の上記センサの出力値を揮発性メモリに記憶させる手段と、上記揮発性メモリ及び不揮発性メモリに記憶された上記センサの出力値を比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたアンテナ駆動装置。
【請求項２】
固定部材に回動可能に軸支されたアンテナと、このアンテナに固定された可動側磁石と、この可動側磁石に対向して上記固定部材に設けられ上記可動側磁石に所定の磁力を与える固定側磁石と、上記可動側磁石と固定側磁石の中間部に配設されたコア及び制御コイルを有し、上記制御コイルへの通電状態を制御することにより上記可動側磁石に対する磁力を制御して上記アンテナの回動量を制御する電磁石と、上記アンテナに設けられ、上記アンテナの振り角に応じた出力を生ずるセンサと、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、それぞれの目標電流と共に揮発性メモリに記憶させる特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたアンテナ駆動装置。
【請求項３】
固定部材に回動可能に軸支されたアンテナと、このアンテナに固定された可動側磁石と、この可動側磁石に対向して上記固定部材に設けられ上記可動側磁石に所定の磁力を与える固定側磁石と、上記可動側磁石と固定側磁石の中間部に配設されたコア及び制御コイルを有し、上記制御コイルへの通電状態を制御することにより上記可動側磁石に対する磁力を制御して上記アンテナの回動量を制御する電磁石と、上記アンテナに設けられ、上記アンテナの振り角に応じた出力を生ずるセンサと、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御すると共に、上記制御コイルに流れる実電流を検出するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と上記制御コイルに流れる実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、各振り角時に制御コイルに流れる実電流と共に揮発性メモリに記憶する特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたアンテナ駆動装置。
【請求項４】
上記電流−角度特性算出手段は、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値を構成要素とした複数の多項式にもとづいて連立方程式を構成すると共に、上記連立方程式を解くことにより電流−角度特性を算出するようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のアンテナ駆動装置。
【請求項５】
上記電流−角度特性算出手段は、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値にもとづいて最小二乗法を用いて電流−角度特性を算出するようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のアンテナ駆動装置。
【請求項６】
上記センサは磁気を利用した磁気センサであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載のアンテナ駆動装置。
【請求項７】
上記センサは光を利用した光センサであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載のアンテナ駆動装置。
【請求項８】
上記アンテナは中央部が軸支され、上記可動側磁石を両端部にそれぞれ固定し、上記固定側磁石及び電磁石は両端部の各可動側磁石に対応してそれぞれ設けられると共に、上記両電磁石は互いに逆方向に電磁力を生ずるようにされたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載のアンテナ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナ駆動装置、例えば自動車に搭載されるレーダのアンテナを駆動する際に使用される比較的小型のアンテナ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５、１６は、従来のこの種アンテナ駆動装置（アクチュエータ）の構成を示す概略図である。これらの図のうち、図１５に示すものは、ボイスコイル形と呼ばれる一対の電磁駆動要素を用いたアクチュエータである。このボイスコイル形の各電磁駆動要素は、固定部１００に間隔を介して固定された一対の筒状コア１の底面上に磁石２を配置し、この磁石２の上に棒状コア３を設け、この棒状コア３の上端部周囲と筒状コア１との間の環状の空隙に筒状の可動コイル４を設け、この可動コイル４をアンテナが装着される被駆動部材５に連結したものである。被駆動部材５は、一対の筒状コア１の中間部に設けられた支持台１００Ａに支承されたベアリング６と、このベアリング６によって支持された回転軸７により中間部が支承されて回転可能とされ、可動コイル４の上下方向の移動によって駆動されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボイスコイル形のアクチュエータは、上記のように構成されており、可動コイル４がそれを流れる電流の方向及び電流量に応じて、筒状コア１による吸引力を受ける状態から、筒状コア１による反発力を受ける状態まで被駆動部材５を駆動することができるが、可動コイル４を使用するために不都合がある。
例えば、可動部であるにもかかわらず可動コイル４への配線４ａが必要であり、また、可動部を高速で動かすためには、可動部を構成する可動コイル４を軽量にする必要があるため、可動コイル４の巻回数を増やすのに制約がある。
また、同じ理由で可動コイル４の線径を太くするにも制約があり、可動コイル４による磁束を大きくすることができない。このため、電磁駆動要素による電磁駆動力を大きくするには、磁石２を強くすること、筒状コア１の磁気抵抗を小さくすること、可動コイル４と筒状コア１との空隙を小さくすることなどが必要であり、その組み立てに高い組み立て精度が要求されるという問題点があった。
【０００４】
また、図１６に示す従来のアクチュエータは、固定部１００に間隔を介して固定されたソレノイド形と呼ばれる一対の電磁駆動要素を用いたものである。
各電磁駆動要素は、固定された筒状コア１内に筒状の固定コイル８を設け、被駆動部材５に取り付けた可動コア９を、固定コイル８内に吸引し得るような構成とされている。被駆動部材５の支持構造は図１５と同様である。このように構成されたソレノイド形のアクチュエータは構造が簡単であるが、可動コア９を固定コイル８によって吸引する方向にしか駆動できないため、被駆動部材５の駆動範囲に制約があり、また、可動コア９のために可動部の重量が大きくなり、被駆動部材５を高速で制御しにくいという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来のアンテナ駆動装置の不都合を改善し、被駆動部材に取り付けた可動部材を固定部材に設けた制御コイルによって連続的に駆動力を制御することができ、しかも可動部材を軽量化し、併せて高い組み立て精度を必要とせず、かつ故障検出機能を具備したアンテナ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、固定部材に回動可能に軸支されたアンテナと、このアンテナに固定された可動側磁石と、この可動側磁石に対向して上記固定部材に設けられ上記可動側磁石に所定の磁力を与える固定側磁石と、上記可動側磁石と固定側磁石の中間部に配設されたコア及び制御コイルを有し、上記制御コイルへの通電状態を制御することにより上記可動側磁石に対する磁力を制御して上記アンテナの回動量を制御する電磁石と、上記アンテナに設けられ、上記アンテナの振り角に応じた出力を生ずるセンサと、上記アンテナの振り角の範囲を規制するストッパと、上記制御コイルの目標電流を設定し、目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に上記目標電流を操作して上記アンテナを上記ストッパに当接させ、当接時における上記センサの出力値を予め不揮発性メモリに記憶させる手段と、上記アンテナの動作時に上記アンテナが上記ストッパに当接した時の上記センサの出力値を揮発性メモリに記憶させる手段と、上記揮発性メモリ及び不揮発性メモリに記憶された上記センサの出力値を比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものである。
【０００７】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記センサが磁気を利用した磁気センサとして構成されるものである。
【０００８】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記センサが光を利用した光センサとして構成されるものである。
【０００９】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記アンテナが中央部で軸支され、上記可動側磁石を両端部にそれぞれ固定し、上記固定側磁石及び電磁石は両端部の各可動側磁石に対応してそれぞれ設けられると共に、上記両電磁石は互いに逆方向に電磁力を生ずるようにされたものである。
【００１１】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、それぞれの目標電流と共に揮発性メモリに記憶させる特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御すると共に、上記制御コイルに流れる実電流を検出するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と上記制御コイルに流れる実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、各振り角時に制御コイルに流れる実電流と共に揮発性メモリに記憶する特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものである。
【００１３】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記電流−角度特性算出手段が、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値を構成要素とした複数の多項式にもとづいて連立方程式を構成すると共に、上記連立方程式を解くことにより電流−角度特性を算出するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記電流−角度特性算出手段が、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値にもとづいて最小二乗法を用いて電流−角度特性を算出するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１によるアンテナ駆動装置の構成を示す概略図である。
この実施の形態は、被駆動部材１０を駆動するものであり、被駆動部材１０は、例えば自動車に搭載されるレーダのアンテナである。このレーダは、自動車の周辺を監視するために使用されるレーダであり、電波を自動車の周辺に発射してその反射波から自動車の周辺の障害物などを検知する。またこのレーダは、光を自動車の周辺に照射し、その反射光によって自動車の周辺を監視するように構成することもできる。何れにせよ、アンテナ１０は電波または光を自動車の周辺に向けて発射し、また、その反射波を受信するために使用され、電波、または光の照射方向を変更するために、その向きまたは角度が変化される。アンテナ１０は、重力や外乱振動などに影響されないように、その中央部の重心近傍に支点１１を有し、この支点を中心にして、揺動可能に支持されている。支点１１はベアリング１２で回転可能に支持された回転軸１３であり、この回転軸１３を中心にして、アンテナ１０が回転可能に支持される。ベアリング１２はプレート１４上に載せられた支持台１５上に固定されている。支持台１５上には、アンテナ１０の位置を検出するセンサ１６が付設されている。このセンサ１６は、例えば磁気を利用した磁気センサ、または光を利用した光センサである。
【００１６】
また、アンテナ１０の左右両側に一対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂを有する。第１の電磁駆動要素２０Ａはアンテナ１０の支点１１の図において右側に配置され、その右端部を上下に駆動し、また、第２の電磁駆動要素２０Ｂはアンテナ１０の支点１１の図において左側に配置され、その左端部を上下に駆動する。
これらの電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂは互いに同じ構成とされているため、以下、電磁駆動要素２０Ａについてのみ説明する。電磁駆動要素２０Ａは可動部材３０と固定部材４０を有している。可動部材３０は、被駆動部材であるアンテナ１０に取り付けられた可動側磁石３２を有する。この可動側磁石３２は円柱状に作られた永久磁石であり、Ｎ極として着磁された第１磁極３２ａと、Ｓ極として着磁された第２磁極３２ｂを有し、第２磁極（Ｓ極）３２ｂをアンテナ１０に接合して取り付けられている。しかしながら、第１磁極３２ａと第２磁極３２ｂとを逆にしてアンテナ１０に接合し得ることは云うまでもない。
【００１７】
電磁駆動要素２０Ａの固定部材４０は、可動部材３０に対向して配置される。この固定部材４０は、支持台１５を載置しているプレート１４の図において右端に固定されている。このプレート１４は、磁性材料、例えば鉄板で形成されている。固定部材４０は、まず固定側磁石４２を有する。この固定側磁石４２は、可動側磁石３２と同様に、円柱状に作られた永久磁石であり、Ｎ極として着磁された第１磁極４２ａと、Ｓ極として着磁された第２磁極４２ｂを有する。この固定側磁石４２は、可動側磁石３２と対向する位置に配置されており、かつ第２磁極（Ｓ極）４２ｂがプレート１４に接合されて固定されている。従って、固定側磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａは、可動側磁石３２の第１磁極（Ｎ極）３２ａと対向することになる。もちろん、可動側磁石３２の第１磁極３２ａがアンテナ１０に接合される形で取り付け方向が変更される場合には、固定側磁石４２もそれに合わせて、第１磁極４２ａをプレート１４に接合するものであることは云うまでもない。
【００１８】
電磁駆動要素２０Ａの固定部材４０は、さらに樹脂で形成されたボビン４４、このボビン４４の中心部に装着された制御コア４６、及び制御コア４６の周囲に配設されるようにボビン４４に巻装された制御コイル４８を有する。ボビン４４は、固定側磁石４２を覆うように設けられ、固定側磁石４２の上に制御コア４６が位置するように制御コア４６を保持する。この制御コア４６は、円形断面を持った棒状の鉄心であり、可動側磁石３２の第１磁極（Ｎ極）３２ａと、固定側磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａとの間に配置されている。制御コア４６の上端は空隙５０を介して可動側磁石３２の第１磁極（Ｎ極）３２ａに対向しており、また、その下端と固定側磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａとの間にも空隙５２が形成されている。ボビン４４は、制御コア４６の外周に、巻枠４４ａを有し、この巻枠４４ａに制御コイル４８が巻回されている。このため、制御コイル４８は、可動側磁石３２の第１磁極３２ａと、固定側磁石４２の第１磁極４２ａの各中心とを結ぶ直線の周りに巻回され、上記直線に沿って磁束を発生する。
なお、符号４８ａは、制御コイル４８に対する接続リード線であり、制御コイル４８はこの接続リード線４８ａを経て、図示しない励磁回路に接続される。
【００１９】
このような構成において、電磁駆動要素２０Ａの固定部材４０は、可動部材３０に対して第１、第２の２つの磁力Ｆ１、Ｆ２をトータルした電磁力Ｆ０を与える。第１の磁力Ｆ１は、固定側磁石４２から可動側磁石３２に与えられる磁力である。固定側磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａが、可動側磁石３２の同極性の第１磁極（Ｎ極）３２ａに向き合っているために、固定側磁石４２から可動側磁石３２に与えられる第１の磁力Ｆ１は、可動部材３０を固定部材４０から引き離す方向の反発力であり、この反発力は磁石３２、４２が永久磁石であるために、常時ほぼ一定の磁力である。
【００２０】
固定部材４０から対応する可動部材３０に対して与えられる第２の電磁力Ｆ２は、制御コイル４８によって発生される。制御コイル４８は、通電時に各磁石３２、４２の第１磁極３２ａ、４２ａを結ぶ直線に沿って磁束を発生し、この磁束にもとづいて可動部材３０に与えられる電磁力Ｆ２は、制御コイル４８に流れる励磁電流の方向と大きさに比例して、その電磁力の方向と大きさが制御される。制御コイル４８に所定方向の励磁電流を流せば、この制御コイル４８による電磁力Ｆ２は、固定側磁石４２と同方向に、即ち可動部材３０を固定部材４０から引き離す方向に、可動部材３０に与えられ、その強さはその励磁電流の大きさに比例する。制御コイル４８の励磁電流の方向を上記と逆にすれば、制御コイル４８による電磁力Ｆ２は、固定側磁石４２による反発力とは逆に、可動部材３０を固定部材４０に吸引する方向の電磁力となり、その大きさは励磁電流に比例する。
【００２１】
固定側磁石４２による反発方向の磁力Ｆ１の方向を正極性とすると、トータル電磁力Ｆ０は、Ｆ０＝Ｆ１±Ｆ２となり、制御コイル４８の励磁電流の方向と大きさを変えることによって、トータル電磁力Ｆ０を幅広く制御することができる。アンテナ１０は、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂからのトータル電磁力のバランスで、その向きまたは角度が制御される。
【００２２】
この実施の形態において、制御コイル４８は固定部材４０に設けられているので、その巻回数を大きくして、制御コイル４８による磁束を大きくする上で特別な制限はない。また、制御コイル４８の線径も大きくして、十分大きな励磁電流を流し、その磁束を大きくすることにも特別な制約はない。このため、制御コイル４８の巻回数と線径を大きくし、制御コイル４８による電磁力Ｆ２を十分に大きくすることができる。また、制御コア４６は、制御コイル４８による電磁力をより大きくするために有効であるが、この制御コア４６も固定部材４０に設けられているので、可動部材３０の重量を増やす心配がなく、可動部材３０を可能な限り軽量とすることにより、アンテナ１０をより高速で駆動することが可能となる。
【００２３】
さらに、制御コイル４８が可動側磁石３２の第１磁極３２ａと、固定側磁石４２の第１磁極４２ａとの間に設けられていることも重要である。制御コイル４８はこれらの磁極３２ａ、４２ａとの間に、必要な間隔を取ることが可能となる。この間隔にもとづき、制御コイル４８による磁束を磁石３２、４２に直接流さずに、少なくともその磁束の一部を磁石３２、４２を側路するように流すことができる。この結果、制御コイル４８の磁束が磁石３２、４２による磁束と逆方向に流れる場合においても、制御コイル４８による磁石３２、４２の保持力の減少を軽減することができ、従って、固定部材４０から必要な電磁力を可動部材３０により正確に与えて、アンテナ１０をより正確に駆動できる。
【００２４】
また、制御コア４６と磁石３２との空隙５０及び制御コア４６と磁石４２との空隙５２も、制御コイル４８による制御性を向上する上で有効である。これらの空隙５０、５２は、制御コイル４８による磁束に対する磁石３２、４２による磁束の影響をより少なくし、制御コイル４８による磁束の変化をより大きくし、その励磁電流による制御性能を向上させる。また、磁性体からなるプレート１４は、固定側磁石４２の第２磁極４２ｂが接合されており、磁極板の作用をする。
このプレート１４は第２磁極４２ｂからの磁束及び制御コイル４８による磁束をこの磁極４２ｂの周辺に拡げ、固定側磁石４２と可動側磁石３２との磁気的結合及び制御コイル４８と可動側磁石３２との磁気的結合を強化して、可動部材３０への電磁力を、より大きくする。
【００２５】
図２は、実施の形態１による電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイル４８に対する励磁回路を示す回路図である。この図に示す励磁回路は、一対のスイッチング回路６０、７０を有し、これらの各スイッチング回路６０、７０は直流電源の正極端子Ｅ１と負極端子Ｅ２の間にそれぞれ接続されている。負極端子Ｅ２はアース電位とされている。スイッチング回路６０は、一対のスイッチ素子６１、６２を含み、これらのスイッチ素子６１、６２は例えばＮＰＮ形のパワートランジスタで構成されている。スイッチ素子６１のコレクタは正極端子Ｅ１に接続され、そのエミッタはスイッチング回路６０の出力端子６３に接続されている。スイッチ素子６２のコレクタは、上記出力端子６３に、また、そのエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞれ接続されている。スイッチング回路７０は一対のスイッチ素子７１、７２を含み、これらはＮＰＮ形パワートランジスタで構成されている。スイッチ素子７１のコレクタは正極端子８１に接続され、そのエミッタはスイッチング回路７０の出力端子７３に接続されている。スイッチ素子７２のコレクタは出力端子７３に、また、そのエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞれ接続されている。各スイッチ素子６１、６２、７１、７２は、パワーＦＥＴと呼ばれるフィールドエフェクトトランジスタで構成することもできる。
【００２６】
電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイル４８は、スイッチング回路６０の出力端子６３と、スイッチング回路７０の出力端子７３との間に、互いに直列に接続されており、互いに関連して制御される。スイッチ素子６２、７１がＯＦＦし、スイッチ素子６１、７２がＯＮした第１の状態では、出力端子６３から出力端子７３に向かって、各制御コイル４８に直列に電流が流れ、逆にスイッチ素子６１、７２がＯＦＦし、スイッチ素子６２、７１がＯＮした第２の状態では、出力端子７３から出力端子６３に向かって、各制御コイル４８に電流が流れる。
各制御コイル４８の励磁電流は、各制御コイル４８に付したドットで正極を示しているように、互いに逆方向となっている。このため、直列接続された各制御コイル４８に流れる電流によって、電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの一方の、例えば電磁駆動要素２０Ａの制御コイル４８が、その固定側磁石４２と同極性になり、その可動部材３０に反発力（＋Ｆ２）を与えるときには、他方の電磁駆動要素２０Ｂの制御コイル４８は、その固定側磁石４２と逆極性になり、その可動部材３０に吸引力（−Ｆ２）を与える結果となる。この場合、電磁駆動要素２０Ａのトータル電磁力Ｆ０は、Ｆ０＝Ｆ１＋Ｆ２、電磁駆動要素２０Ｂのトータル電磁力Ｆ０は、Ｆ０＝Ｆ１−Ｆ２となる。
【００２７】
制御コイル４８による電磁力Ｆ２の大きさを、磁力Ｆ１の大きさより小さい範囲で調整するモードでは、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂは共に、可動部材３０に反発力を与える範囲で、その反発力の大きさが互いに逆方向に調整される。
例えば、スイッチ素子６１、７２がＯＮとなる第１の状態において、一方の電磁駆動要素２０Ａのトータル電磁力Ｆ０＝Ｆ１＋Ｆ２が、固定側磁石４２による反発力Ｆ１を増大するときには、他方の電磁駆動要素２０Ｂのトータル電磁力Ｆ０＝Ｆ１−Ｆ２は、その固定側磁石４２から可動部材３０への反発力Ｆ１を減少させるように調整される。例えば、図１のアクチュエータにおいて、第１の電磁駆動要素２０Ａによる反発力が増大し、第２の電磁駆動要素２０Ｂによる反発力が減少すると、アンテナ１０は、回転軸１３を中心に、反時計方向に回動される。また、スイッチ素子６２、７１がＯＮとなる第２の状態では、逆方向の調整が行われ、アンテナ１０は時計方向に回動される。このように、アンテナ１０は、２つの電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各トータル電磁力Ｆ０のバランスで、その向きまたは角度が制御されることになる。
【００２８】
制御コイル４８による電磁力Ｆ２の大きさを、磁力Ｆ１の大きさを超える範囲で調整するモードを採用することもできる。このモードでは、例えばスイッチ素子６１、７２がＯＮとなる第１の状態において、電磁駆動要素２０Ａのトータル電磁力Ｆ０が、その固定側磁石４２による反発力Ｆ１の２倍以上の反発力となるよう調整されるときには、他方の電磁駆動要素２０Ｂのトータル電磁力Ｆ０は、その固定側磁石４２による反発力Ｆ１と反対方向の吸引力となり、アンテナ１０は反時計方向に、より大きく動かされる。また、スイッチ素子６２、７１がＯＮとなる第２の状態でも、逆方向の調整が行われ、アンテナ１０は大きく時計方向に動かされる。
【００２９】
各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８の励磁電流の大きさは、例えば各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ時間比率を変化させることによっても調整される。例えば、スイッチ素子６１、７２がＯＮする第１の状態について、その単位時間にこれらのスイッチ素子６１、７２がＯＮする比率が変化させられると、そのＯＮ／ＯＦＦ時間比率に応じた大きさの励磁電流が各制御コイル４８に供給される。同様に、スイッチ素子６２、７１がＯＮとなる第２の状態において、これらのスイッチ素子６２、７１の単位時間当たりのＯＮ／ＯＦＦ時間比率を調整することにより、励磁電流の大きさが変えられる。これらのＯＮ／ＯＦＦ時間比率の調整は、各スイッチ素子のベースへの駆動パルスの幅を変えることによって行われる。
【００３０】
実施の形態１のアンテナ駆動装置は、一対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイル４８の励磁電流のバランスにより、アンテナ１０の角度を制御するものであり、オープン制御で制御可能であるが、アクチュエータを高速で駆動する場合には、センサ１６からの信号によって制御コイル４８をフィードバック制御する。このフィードバック制御は、各スイッチ素子６１、６２、７１、７２のベース駆動電流を制御することによって行われる。
【００３１】
図３は、実施の形態１によるアンテナ駆動装置の制御系の構成を示す概略図である。この図において、符号１０１はアンテナ１０の振り角を規制するためのストッパであり、１６はアンテナ１０の位置、即ち振り角に応じた出力を生ずるセンサである。このセンサ１６は、例えば、磁気を利用した磁気センサであり、その出力信号はセンサ信号リード線１０２を経由して入力インターフェース回路１０７に与えられる。入力インターフェース回路１０７に読み込まれたセンサ出力信号は、バス１１１を経てＣＰＵ１１０へと送られる。同様にして、制御コイル４８に流れる実電流値も、実電流リード線１０３を介して入力インターフェース回路１０７に取り込まれ、バス１１１を経てＣＰＵ１１０に読み込まれる。
【００３２】
上述のように、この実施の形態によるアンテナ駆動装置は、一対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイル４８に流れる励磁電流のバランスによって制御されるが、制御コイル４８はコイルリード線４８ａにより、図２に示す励磁回路を含む出力インターフェース回路１０６へと接続されている。この出力インターフェース回路１０６は、バス１１１によりＣＰＵ１１０へと接続されている。
アンテナ１０を所定の振り角まで駆動させるために必要な電流値、即ち目標電流をＣＰＵ１１０で決定し、その目標電流値にもとづいて、出力インターフェース回路１０６に含まれる励磁回路を構成するトランジスタ６１、６２、７１、７２のＯＮ／ＯＦＦ時間比率（Ｄｕｔｙ）を変化させることによって、アンテナ１０の角度制御を行うものである。
【００３３】
この実施の形態によるアンテナ駆動装置は、また、アンテナ１０の駆動制御及び後述する故障検出処理に必要なデータを取り扱うために、ＲＡＭ１０８及びＲＯＭ１０９を備えており、これらＲＡＭ１０８、ＲＯＭ１０９、及び出力インターフェース回路１０６、入力インターフェース回路１０７、ＣＰＵ１１０は、バス１１１によって接続されている。なお、電源は、電源回路１０５により供給される。また、１０４は後述する故障検出処理をＣＰＵ１１０内で行った結果を出力する際、出力インターフェース回路１０６を介して警報を発するスピーカである。
【００３４】
次に、この実施の形態によるアンテナ駆動装置の駆動制御処理内容を、図４に示すメインルーチンのフローチャートを用いて説明する。
まず、駆動制御の概要について説明する。メインルーチンでは、まず初期化処理を行う。その後、入力処理、角度制御処理、故障検出処理及び出力処理を行うが、これらの処理は１ms毎に行い、２００msを１周期とする。この実施の形態における角度制御処理では、センサ１６の出力値にもとづいてフィードバックを行うことにより、制御コイル４８に流す目標電流値を指定する。即ち、１周期分のアンテナ１０の振り角が図１４（ａ）に示すように設定されており、この１周期分のアンテナ１０の目標振り角が１ms刻みでスケジューリングされていて、これとセンサ１６の出力値とにもとづいてフィードバック制御を行うことで目標電流を図１４（ｂ）に示すように設定している。
【００３５】
次に、この実施の形態で使用される変数及び定数について説明する。
iは、１周期分がスケジューリングされている目標振り角にもとづいて設定される目標電流値のカウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_FStageは、故障検出処理でのモードを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_TWaitは、制御カウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_iMaxは、目標電流カウンタiの最大値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_Aglは、アンテナ１０の振り角値に相当するセンサ１６の出力値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_Crntは、制御コイル４８に流れる実電流値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_TgtCrnt[i]は、１周期分がスケジューリングされた目標振り角にもとづいて決定されている目標電流値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_TgtCrntは、制御コイル４８に流す目標電流値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_TgtCrntは、アンテナ１０をストッパ１０１に当接させるに十分な目標電流値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
x _TWaitは、アンテナ１０をストッパ１０１に当接させるに十分な時間を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_AglStpは、ストッパ１０１に当接した状態でのセンサ１６の出力値を代入するための変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_AglStpは、故障判定を行う際に使用するため、故障していない正常状態でストッパ１０１に当接した状態でのセンサ１６の出力値を表す定数で、ＲＯＭ１０９に格納される。
x_DifAglは、故障の有無判定のために設定されるセンサ１６の出力値の差分値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_FTrblは、故障の有無の判定結果を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_Dutyは、目標電流値にもとづいて出力インターフェース回路１０６で設定されるＤｕｔｙを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
【００３６】
次に、駆動制御の手順を図４のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップ４０１で上述のＲＡＭ１０８の内容及び入出力ポートの初期化処理を行う。次に、ステップ４０２で目標電流カウンタiを０にリセットする。
なお、目標電流カウンタiは、０〜１９９の２００カウントとする。
次いで、ステップ４０３で、故障検出処理において、実行する処理毎のモードを設定し、モード番号z_FStageで識別するが、このモード番号z_FStageを初期化するために１とする。続いて、ステップ４０４で処理実行周期であることの判定を行う。この実施の形態では、１ms毎に入力処理、角度制御処理、故障検出処理、出力処理を行うようにしている。制御周期であればステップ４０５へ移行し、そうでなければステップ４０４を再度実行する。
ステップ４０５では、電源投入直後より動作を開始する制御カウンタz_TWaitを設定し、１ms毎にカウントアップさせる。次回分処理の準備として、この制御カウンタz_TWaitを＋１する。
【００３７】
その後、ステップ４０６で入力処理を行う。処理内容については後述する。
次に、ステップ４０７でモード番号z_FStageが３かどうかを判定する。３であれば、続いて角度制御処理を行うためにステップ４０８へ移行し、そうでなければ角度制御処理を行わずにステップ４０９へ移行する。
ステップ４０８では、角度制御処理を行う。処理内容については後述する。
また、ステップ４０９では、故障検出処理を行う。処理内容については後述する。続いて、ステップ４１０で出力処理を行う。処理内容については後述する。
次いで、ステップ４１１で次回分処理の準備として、目標電流カウンタiを＋１する。続いて、ステップ４１２で予めスケジューリングされた１周期が完了したことの判定を行う。目標電流カウンタiと目標電流カウンタ最大値x_iMaxとを比較し、目標電流カウンタiが目標電流カウンタ最大値x_iMaxより大きいならば１周期分完了と判定し、目標電流カウンタiをリセットするためにステップ４１３へ移行し、そうでなければステップ４０４へ戻る。
ステップ４１３では、目標電流値が予め設定された処理１周期分の末尾まで到達したので、目標電流カウンタiを０にリセットする。
【００３８】
次に、上述したステップ４０６の入力処理の手順を図５に示すフローチャートを用いて説明する。入力処理は、２００msを１周期として１ms毎に行われる。
まず、ステップ５０１でセンサ１６より出力されるアンテナ１０の振り角値を読み込み、アンテナ角度z_Aglに代入する。次に、ステップ５０２で制御コイル４８に流れる電流値を入力インターフェース回路１０７を介することで取得し、この値を、実電流z_Crntに代入する。
【００３９】
次に、上述したステップ４０８の角度制御処理の手順を図６に示すフローチャートを用いて説明する。角度制御処理は、２００msを１周期として１ms毎に行われる。１周期分のアンテナ１０の目標振り角は、図１４（ａ）に示すように横軸を１ms刻みとし（ただし、０、１００、２００以外の目盛りは図示していない）、それぞれに対応する振り角を縦軸にセットする形でスケジューリングされており、これとセンサ１６の出力値にもとづいてフィードバック制御を行うことにより、図１４（ｂ）に示すように、目標電流値が設定される。この目標電流値に対応する電流を制御コイル４８に与えることで、角度制御が行われる。即ち、ステップ６０１に示すように、目標振り角のiカウント目に対応する目標電流値x_TgtCrnt[i]を、目標電流z_TgtCrntに代入するものである。
【００４０】
次に、上述したステップ４０９の故障検出処理の手順を図７に示すフローチャートを用いて説明する。故障検出処理は、ストッパ１０１にアンテナ１０を当接した際のセンサ１６の出力値をＲＯＭ１０９に記憶された値と比較することで行う。具体的には、指示した目標電流を制御コイル４８に与えるモード１、アンテナ１０がストッパ１０１に当接して静定した時点で故障の有無判定を行うモード２及び故障検出処理が完了済みであるモード３より構成される。なお、この実施の形態における故障検出処理は、電源投入直後に行われるものである。
まず、ステップ７０１でモード番号z_FStage＝１であることを確認する。これは故障検出処理における第１の段階で、指示した目標電流にもとづきアンテナ１０を指定角度まで駆動させる処理である。モード番号z_FStageが１ならば、ステップ７０２へ移行してステップ７０４までの作業を行う。そうでなければ、ステップ７０５へ移行する。
【００４１】
ステップ７０２ではアンテナ１０がストッパ１０１に当接するために十分な電流x_TgtCrntを目標電流z_TgtCrntに代入する。次いで、ステップ７０３で目標電流印加後の経過時間を把握するために、図４のステップ４０５で＋１している制御カウンタz_TWaitを０にリセットする。次に、ステップ７０４で次のモードへ移行するために、モード番号z_FStageを２とする。
ステップ７０５ではモード番号z_FStage＝２であることを確認する。これは故障検出処理における第２の段階で、指定角度でアンテナ１０が静定した状態でのセンサ１６の出力値にもとづいて故障の有無判定を行う処理である。モード番号z_FStageが２ならば、ステップ７０６へ移行し、そうでなければ、即ち第３の段階ならば、故障検出処理がすでに完了されているとして本故障検出処理を終了する。
【００４２】
ステップ７０６ではアンテナ１０が指定角度で静定していることの判定を行う。制御カウンタz_TWaitが、アンテナ１０がストッパ１０１に当接するのに十分な時間x_TWaitより大きいならば、ステップ７０７へ移行し、そうでなければ、本故障検出処理を終了する。ステップ７０７ではストッパ１０１に当接した状態でのアンテナ角度を記憶する。アンテナ角度値z_Aglを当接角度値としてz_AglStpに代入する。続いてステップ７０８で故障個所の有無判定を行う。
当接角度z_AglStpと、予めＲＯＭ１０９に記憶されたストッパ１０１に当接した状態でのアンテナ角度x_AglStpとの差分値を算出する。この差分値が所定範囲x_DifAglを超えているならば、ステップ７０９へ移行し、そうでなければ、ステップ７１１へ移行する。ステップ７０９では故障個所有りとして、故障検出フラグz_FTrblを１とし、ステップ７１０で故障個所を推定する処理を行う。
また、ステップ７１１では故障個所なしとして、故障検出フラグz_FTrblを０とする。次に、ステップ７１２では故障検出処理が完了したとして、モードを第３の段階へ移行させるため、モード番号z_FStageを３とする。
【００４３】
次に、上述したステップ４１０の出力処理の手順を図８に示すフローチャートを用いて説明する。出力処理は、故障検出処理の結果を出力し、また、最終的に制御コイル４８に流す電流を設定するものである。
まず、ステップ８０１で故障検出処理の結果にもとづき、移行すべきステップを選択する。故障検出フラグが１、即ち故障個所有りと判定されたならば、ステップ８０２へ移行し、そうでなければ、ステップ８０４へ移行する。
ステップ８０２ではアンテナ１０の駆動制御を停止させるために、目標電流z_TgtCrntを０とする。次いで、ステップ８０３で故障を検出したことを、スピーカ１０４を使用して警報を発することにより外部に出力する。ステップ８０４では指示された目標電流z_TgtCrntにもとづき、制御コイル４８に流すＤｕｔｙ値z_Dutyを決定する。次に、ステップ８０５でステップ８０４において設定されたＤｕｔｙ値z_Dutyを出力する。
【００４４】
実施の形態１は以上のように構成され、故障検出処理は、電源投入直後にアンテナをストッパ１０１に当接させて、その際のセンサ１６の出力値をＲＯＭ１０９に記憶された値と比較し、その差分値が所定範囲外ならば故障個所有りと判定して、その判定結果をスピーカにより警報として外部に出力するものである。
従って、この実施の形態によれば、アンテナ駆動装置自身の異常制御を事前に防ぐことができ、また、その故障検出結果を外部に知らせることにより、本アンテナ駆動装置を使用する他の装置あるいはユーザーに２次的な故障や被害が及ぶことを防止することができるものである。
【００４５】
故障検出結果の出力手段に関して、実施の形態１では故障の検出結果をスピーカにより警報を発生する例を示したが、これに限られるものではなく、故障の検出結果を視覚的に表示するもの、あるいは本アンテナ駆動装置とシリアル通信をはじめとする通信線により接続された機器へ故障の検出結果を伝達することにより外部に知らせるものであってもよい。
【００４６】
また、実施の形態１は、電源投入直後に故障検出処理を行うものであったが、アクチュエータの制御を停止することが許される任意のタイミングにおいて故障検出処理を実施しても同様な効果が期待できる。
【００４７】
また、実施の形態１では、アンテナ駆動装置の励磁回路を図２に示すような形態としたが、別の形態として図９に示すようなものでもよい。図９に示す励磁回路は、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８が、スイッチング回路６０、７０の出力端子６３、７３の間に、互いに並列に接続され、図２に示す励磁回路と同様に、互いに関連して、互いに逆極性の電磁力Ｆ２をそれぞれの電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂに与えるように制御されるものである。
【００４８】
さらに、図１０に示すような励磁回路にすることもできる。図１０に示す励磁回路は、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８が、互いに独立した励磁回路８０Ａ、８０Ｂによって励磁される。電磁駆動要素２０Ａの制御コイル４８は、励磁回路８０Ａによって、また、電磁駆動要素２０Ｂの制御コイル４８は、励磁回路８０Ｂによって励磁される。励磁回路８０Ａ、８０Ｂは、電源端子Ｅ１、Ｅ２の間に、互いに並列に接続され、それぞれ図２、図９と同様に、一対のスイッチング回路６０、７０を含む形で構成されている。
電磁駆動要素２０Ａの制御コイル４８は、励磁回路８０Ａの各スイッチング回路６０、７０の出力端子６３、７３の間に接続され、電磁駆動要素２０Ｂの制御コイル４８は、励磁回路８０Ｂの各スイッチング回路６０、７０の出力端子６３、７３の間に接続されている。このような回路構成とすることにより、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８を、互いに独立した方向、大きさの励磁電流で励磁することができ、各駆動要素で独立した電磁力をアンテナ１０に与えることができる。
【００４９】
さらに、また、励磁回路は、図１１に示すような構成とすることもできる。
図１１に示す励磁回路は、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８を、それぞれ１つのパワートランジスタ９１Ａ、９１Ｂによって互いに独立して励磁するものである。この励磁回路構成は、最も簡単なものであり、各制御コイル４８の励磁電流の大きさは、各トランジスタ９１Ａ、９１ＢのＯＮ／ＯＦＦ時間比率を変えることにより、制御することができるが、励磁電流の方向は変えることができない。
【００５０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、故障検出処理の方法が実施の形態１とは異なる。
まず、この実施の形態の故障検出処理の概要について説明する。即ち、複数点のアンテナ振り角位置を予め設定しておき、これら複数の振り角位置をデータ取得ポイントとして、各取得ポイントで取得したデータにもとづいて電流−角度特性を算出し、これをＲＯＭ１０９に記憶された値と比較することで行う。
なお、この実施の形態では、データ取得ポイントはx_NChar個とし、そのカウンタをnとする。故障検出処理は、データ取得ポイントまでアンテナ１０を駆動させるために目標電流を制御コイル４８に与えるモード１、指示した位置でアンテナ１０が静定した時点でデータを取得し、全ての取得ポイントでデータの取得が完了した時点で電流−角度特性を算出し、故障の有無判定を行うモード２、及び本故障検出処理が完了済みであるモード３より構成される。
【００５１】
次に、この実施の形態で使用される変数及び定数について説明する。
z_FStageは、故障検出処理でのモードを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_TgtCrntCtrl[n]は、データ取得ポイントまでアンテナ１０を駆動させる上で必要となる目標電流値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_TgtCrntは、制御コイル４８に流す目標電流値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_TWaitは、制御カウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_TWaitは、所定のデータ取得ポイントでアンテナ１０が静定するために十分な時間を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_Aglは、アンテナ１０の振り角値に相当するセンサ１６の出力値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_AglChar[n]は、所定のデータ取得ポイントでのアンテナ角度を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_CrntChar[n]は、所定のデータ取得ポイントでの電流値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
nは、電流−角度特性を算出する上で必要となるデータの取得カウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_NCharは、電流−角度特性を算出する上で必要となるデータ取得ポイント数を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_Charは、電流−角度特性を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_Charは、故障判定を行う際に使用する電流−角度特性のしきい値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
x_DifCharは、故障の有無判定のために設定される電流−角度特性の差分値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_FTrblは、故障の有無の判定結果を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
【００５２】
次に、この実施の形態の故障検出処理の手順を図１２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１２０１でモード番号z_FStage＝１であることを確認する。これは故障検出処理における第１の段階で、指示した目標電流にもとづきアンテナ１０を指定角度まで駆動させる処理である。モード番号z_FStageが１ならば、ステップ１２０２へ移行し、そうでなければ、ステップ１２０５へ移行する。ステップ１２０２では電流−角度特性を算出するために、複数用意されたデータ取得ポイントまでアンテナ１０を駆動させる必要があり、これら所定の角度まで駆動させるために、予め目標電流を指定値として用意しておく。
この目標電流指定値x_TgtCrnt[n]はデータ取得ポイント数分x_NChar個用意され、nはそのカウンタである。予め定められた所定角度までアンテナ１０を駆動させるために、この目標電流指定値x_TgtCrnt[n]を目標電流z_TgtCrntに代入する。次に、ステップ１２０３で目標電流印加後の経過時間を把握するために、図４のステップ４０５で＋１している制御カウンタz_TWaitを０にリセットする。次いで、ステップ１２０４で次のモードへ移行するために、モード番号z_FStageを２とする。
【００５３】
ステップ１２０５ではモード番号z_FStage＝２であることを確認する。これは故障検出処理における第２の段階で、所定のデータ取得ポイントでアンテナ１０が静定した状態での電流値及び角度値を取得し、それらデータがx_NChar個揃った時点で故障の有無判定を行う処理である。モード番号z_FStageが２ならば、ステップ１２０６へ移行し、そうでなければ、即ち第３の段階ならば、故障検出処理がすでに完了されているとして本故障検出処理を終了する。
ステップ１２０６ではアンテナ１０が所定のデータ取得ポイントで静定していることの判定を行う。制御カウンタz_TWaitが、アンテナ１０が指定角度で安定するために十分な時間x_TWaitより大きいならば、ステップ１２０７へ移行し、そうでなければ、本故障検出処理を終了する。
【００５４】
ステップ１２０７では所定のデータ取得ポイントでのアンテナ１０の角度値を記憶する。アンテナ角度z_Aglを、取得角度値z_AglChar[n]に代入する。
続いて、ステップ１２０８で所定のデータ取得ポイントでの電流値を記憶する。この実施の形態では、目標電流値を電流値として使用するため、目標電流z_TgtCrntを、取得電流値z_CrntChar[n]に代入する。
次に、ステップ１２０９で次回分処理の準備として、データ取得カウンタnを＋１する。その後、ステップ１２１０でデータの取得が完了したことの判定を行う。データ取得カウンタnがデータ取得ポイント数x_NCharより大きいならば、データ取得完了としてステップ１２１１へ移行し、そうでなければ、ステップ１２１２へ移行する。
【００５５】
ステップ１２１１では取得した電流値z_CrntChar[n]及び角度値z_AglChar[n]より電流−角度特性の連立方程式を作成する。この連立方程式を解くことで、電流−角度特性z_Charを求める。ステップ１２１２では次回分処理の準備として、故障検出処理のモードを第１段階に戻すために、モード番号z_FStageを１とする。ステップ１２１３では故障個所の有無判定を行う。
電流−角度特性z_Charと予めＲＯＭ１０９に記憶された電流−角度特性x_Charとの差分値を算出する。その差分値が所定の範囲x_DifCharを超えているならばステップ１２１４へ移行し、そうでなければ、ステップ１２１６へ移行する。ステップ１２１４では故障個所有りとして、故障検出フラグz_FTrblに１を代入する。続いて、ステップ１２１５で故障個所を推定する処理を行う。
ステップ１２１６では故障個所なしとして、故障検出フラグz_FTrblに０を代入する。その後、ステップ１２１７で故障検出処理が完了したとして、モードを第３の段階へ移行させるため、モード番号z_FStageを３とする。
【００５６】
実施の形態２は以上のように構成され、故障検出処理は、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて目標電流値及び角度値を取得し、それらにもとづいて作成した連立方程式を解くことで電流−角度特性を算出し、それをＲＯＭに記憶していた値と比較して、その差分値が所定範囲外ならば故障個所有りと判定するものである。従って、この実施の形態によれば、実施の形態１と同様な効果を期待することができる。
【００５７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。基本的な構成は実施の形態１及び２と同様であるが、故障検出処理の方法が上記両実施の形態とは異なる。まず、この実施の形態の故障検出処理の概要について説明する。即ち、１周期２００msで制御が行われるアンテナ駆動装置の駆動制御中において、予め複数設定されたデータ取得ポイントでの電流値及び角度値にもとづいて電流−角度特性を算出し、これをＲＯＭ１０９に記憶された値と比較するようにしたものである。なお、電流−角度特性の算出及び故障検出処理は、１周期完了後に行われる。
【００５８】
次に、この実施の形態で使用される変数及び定数について説明する。
z_FStageは、故障検出処理でのモードを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
nは、電流−角度特性を算出する上で必要となるデータの取得カウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_NCharは、電流−角度特性を算出する上で必要となるデータ取得ポイント数を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
iは、１周期分がスケジューリングされている目標振り角にもとづいて設定される目標電流値のカウンタを表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_CharCnt[n]は、１周期中、即ち目標電流カウンタiの０〜１９９カウントの間に複数点用意されたデータ取得ポイントを表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_Aglは、アンテナ１０の振り角値に相当するセンサ１６の出力値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
z_AglChar[n]は、所定のデータ取得ポイントでのアンテナ角度を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_TgtCrnt[i]は、１周期分がスケジューリングされた目標振り角にもとづいて決定されている目標電流値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_CrntChar[n]は、所定のデータ取得ポイントでの電流値を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_iMaxは、目標電流カウンタiの最大値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_Charは、電流−角度特性を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
x_Charは、電流−角度特性を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
x_DifCharは、故障の有無判定のために設定される電流−角度特性の差分値を表す定数であり、ＲＯＭ１０９に格納される。
z_FTrblは、故障の有無の判定結果を表す変数であり、ＲＡＭ１０８に格納される。
【００５９】
次に、この実施の形態の故障検出の処理の手順を図１３のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１３０１でモード番号z_FStageが３であることを確認する。モード番号z_FStageが３、即ち故障検出処理の第３の段階にあるならば、ステップ１３０２へ移行し、そうでなければ、本故障検出処理を終了する。ステップ１３０２では変数nについて、初期値０、増分１、制限値x_NCharとしてループさせる。このx_NCharは、電流−角度特性を算出する上で必要となる電流値及び角度値の取得個数であり、nはそのカウンタである。
次に、ステップ１３０３で目標電流カウンタiがデータ取得ポイントx_CharCnt[n]と一致するかどうかを判定する。この実施の形態は、アンテナ駆動制御中において、予め定められたデータ取得ポイントx_CharCnt[n]時での電流値及び角度値を取得するのが特徴であるため、目標電流カウンタiがデータ取得ポイントx_CharCnt[n]と一致するならば、ループ１を抜けてステップ１３０４へ移行する。そうでなければ、ステップ１３０２のループ１を制限値x_NCharまで繰り返し行う。
【００６０】
ステップ１３０４では所定のデータ取得ポイントでのアンテナ１０の角度値を記憶する。アンテナ角度z_Aglを、取得角度値z_AglChar[n]に代入する。
次に、ステップ１３０５で所定のデータ取得ポイントでの電流値を記憶する。
なお、この実施の形態では、目標電流を電流値として使用するため、目標電流z_TgtCrntを、取得電流値z_CrntChar[n]に代入する。
続いて、ステップ１３０６で予めスケジューリングされたアンテナ駆動制御１周期が完了したことの判定を行う。目標電流カウンタiと目標電流カウンタ最大値x_iMaxを比較し、両者が一致するならば、ステップ１３０７へ移行し、そうでなければ、ステップ１３１１へ移行する。
ステップ１３０７では取得した電流値z_CrntChar[n]及び角度値z_AglChar[n]より電流−角度特性の連立方程式を作成する。この連立方程式を解くことで、電流−角度特性z_Charを求める。次いで、ステップ１３０８で故障個所の有無判定を行う。電流−角度特性z_Charと予めＲＯＭ１０９に記憶された電流−角度特性x_Charとの差分値を算出する。その差分値が所定の範囲x_DifCharを超えているならばステップ１３０９へ移行し、そうでなければ、ステップ１３１１へ移行する。ステップ１３０９では故障個所有りとして、故障検出フラグz_FTrblに１を代入する。続いて、ステップ１３１０で故障個所を推定する処理を行う。
ステップ１３１１では故障個所なしとして、故障検出フラグz_FTrblに０を代入する。
【００６１】
実施の形態３は以上のように構成され、故障検出処理は、アクチュエータの駆動制御中において、予め設定した複数のデータ取得ポイントで取得した目標電流値及び角度値にもとづいて連立方程式を作成し、それを解くことで電流−角度特性を算出し、その結果とＲＯＭに記憶された値とを比較して、その差分値が所定範囲外ならば故障個所有りと判定するものである。
従って、この実施の形態によれば、実施の形態１と同様な効果を期待することができると共に、アクチュエータ駆動中に故障の有無判定を行うので、故障検出することを目的としてアクチュエータ駆動を無駄に停止させる必要がない。
【００６２】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
この実施の形態は、実施の形態２または３の故障検出処理において、電流−角度特性を算出するために電流値として使用した目標電流を、インターフェース回路を介して取得した制御コイルに流れる実電流としたものである。
故障検出処理は、予め設定された複数ポイントで取得した実電流値及び角度値にもとづいて電流−角度特性を算出し、それをＲＯＭ１０９に記憶された値と比較して、その差分値が所定範囲外ならば故障個所有りと判定する。
従って、この実施の形態によれば、実施の形態１と同様な効果を期待することができると共に、電流−角度特性を算出する上で実電流を使用する構成となっているために、実施の形態２及び３のように、目標電流を使用する場合と比較して、より正確な特性値を得ることができるものである。
【００６３】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態は、実施の形態２または３にの故障検出処理において、連立方程式を解くことで電流−角度特性を算出することに代えて、最小二乗法を用いて電流−角度特性を算出するようにしたものである。算出された電流−角度特性と、ＲＯＭに記憶された値とを比較し、その差分値が所定範囲外ならば故障個所有りと判定する。
従って、この実施の形態によれば、実施の形態１と同様な効果を期待することができると共に、電流−角度特性を算出する際に最小二乗法を用いるため、実施の形態２及び３のように、連立方程式を解く場合と比較して、より正確な特性値を算出することができるものである。
【００６４】
【発明の効果】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、固定部材に回動可能に軸支されたアンテナと、このアンテナに固定された可動側磁石と、この可動側磁石に対向して上記固定部材に設けられ上記可動側磁石に所定の磁力を与える固定側磁石と、上記可動側磁石と固定側磁石の中間部に配設されたコア及び制御コイルを有し、上記制御コイルへの通電状態を制御することにより上記可動側磁石に対する磁力を制御して上記アンテナの回動量を制御する電磁石と、上記アンテナに設けられ、上記アンテナの振り角に応じた出力を生ずるセンサとを備えたものであるため、可動部材を軽量化することができ、かつ制御コイルの巻回数や線径に制約を受けることがなく、アンテナの回動に対する制御性を向上することができる。
【００６５】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記アンテナの振り角の範囲を規制するストッパと、上記制御コイルの目標電流を設定し、目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に上記目標電流を操作して上記アンテナを上記ストッパに当接させ、当接時における上記センサの出力値を予め不揮発性メモリに記憶させる手段と、上記アンテナの動作時に上記アンテナが上記ストッパに当接した時の上記センサの出力値を揮発性メモリに記憶させる手段と、上記揮発性メモリ及び不揮発性メモリに記憶された上記センサの出力値を比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものであるため、アンテナ駆動装置自身の故障を事前に検出することができ、効果的に防止することができる。
【００６６】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、それぞれの目標電流と共に揮発性メモリに記憶させる特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と目標電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものであるため、的確な故障検出が可能となるものである。
【００６７】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記制御コイルの目標電流を複数個設定し、指定された目標電流に向けて上記制御コイルの電流を制御すると共に、上記制御コイルに流れる実電流を検出するインターフェース回路と、上記目標電流を操作して上記アンテナの振り角を制御する手段と、上記アンテナの正常動作時に各目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値をそれぞれ求め、各振り角に対応したセンサの出力値と上記制御コイルに流れる実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出し、初期値として不揮発性メモリに記憶させる手段と、指定された目標電流に対応した上記アンテナの振り角における上記センサの出力値を、各目標電流について求め、各振り角時に制御コイルに流れる実電流と共に揮発性メモリに記憶する特性元データ記憶手段と、上記揮発性メモリに記憶されたセンサの出力値と実電流とにもとづいて電流−角度特性を算出する電流−角度特性算出手段と、上記電流−角度特性算出手段によって算出された電流−角度特性と上記初期値とを比較し、その差にもとづいて故障の有無及び故障時における故障個所を推定する故障個所推定手段とを備えたものであるため、より正確な故障検出が可能となるものである。
【００６８】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記電流−角度特性算出手段が、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値を構成要素とした複数の多項式にもとづいて連立方程式を構成すると共に、上記連立方程式を解くことにより電流−角度特性を算出するようにしたものであるため、容易に電流−角度特性を得ることができる。
【００６９】
この発明に係るアンテナ駆動装置は、また、上記電流−角度特性算出手段が、予め設定した複数のデータ取得ポイントにおいて取得されたアンテナの振り角及び目標電流値または実電流値にもとづいて最小二乗法を用いて電流−角度特性を算出するようにしたものであるため、より正確な電流−角度特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるアンテナ駆動装置の構成を示す概略図である。
【図２】  実施の形態１による電磁駆動要素の制御コイルに対する励磁回路を示す回路図である。
【図３】  実施の形態１によるアンテナ駆動装置の制御系の構成を示す概略図である。
【図４】  実施の形態１におけるメインルーチンのフローチャートである。
【図５】  実施の形態１における入力処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】  実施の形態１における角度制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】  実施の形態１における故障検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】  実施の形態１における出力処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】  実施の形態１によるアンテナ駆動装置の励磁回路の他の例を示す回路図である。
【図１０】  実施の形態１によるアンテナ駆動装置の励磁回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１１】  実施の形態１によるアンテナ駆動装置の励磁回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１２】  この発明の実施の形態２における故障検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】  この発明の実施の形態３における故障検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】  この発明の実施の形態１によるアンテナ駆動装置のアンテナ振り角及び目標電流の設定状態を示す説明図である。
【図１５】  従来のアンテナ駆動装置の構成を示す概略図である。
【図１６】  従来の他のアンテナ駆動装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  アンテナ、      １６  センサ、      ２０Ａ、２０Ｂ  電磁駆動要素、
３０  可動部材、      ３２  可動側磁石、      ４０  固定部材、
４２  固定側磁石、      ４６  コア、      ４８  制御コイル。
【図１】
0003668206.tif 000002
【図２】
0003668206.tif 000003
【図３】
0003668206.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003668206.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003668206.tif 000008
【図８】
0003668206.tif 000009
【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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【図１６】
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