(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立体であって、
ベース部（１４，３２）に対して可動な可動要素（１２，３８，４２）と、
前記ベース部（１４，３２）に対して前記可動要素（１２，３８，４２）を駆動するための第１の電気モーター（１６，１８，３４，４０，４４）であって、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第１の巻線を有する第１の電気モーターと、
電力及び／又は信号が前記第１の電気モーター（１６，１８，３４，４０，４４）に供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第１の制動要素と、を具備し、
第１の前記モードにおいて、電力／信号は前記第１の電気モーター（１６，１８，３４，４０，４４）に供給されず、前記第１の巻線の少なくとも１つの前記入力と所定の抵抗を有する第１の要素との間に第１のガルバニ接続が設けられ、
第２の前記モードにおいて、電力／信号が前記第１の電気モーター（１６，１８，３４，４０，４４）に供給され、前記第１のガルバニ接続が外されるようにされ、
さらに、
前記ベース部（１４，３２）に対して前記要素を駆動するための第２の電気モーターであって、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第２の巻線を有する第２の電気モーターと、
電力及び／又は信号が前記第２の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第２の制動要素と、を具備し、
第１の前記モードにおいて、電力／信号は前記第２の電気モーターに供給されず、前記第２の巻線の少なくとも１つの前記入力と所定の抵抗を有する第２の要素との間に第３のガルバニ接続が設けられ、
第２の前記モードにおいて、電力／信号が前記第２の電気モーターに供給され、前記第３のガルバニ接続が外される、ようにされ、
さらに、
制動要素が第１の前記モードにあるかどうかを決定し、第１の前記モードにある場合に、少なくとも１つの他の制動要素を第１の前記モードへと移動させるように構成された制御要素（２２，４６）を具備している、
組立体。
【請求項２】
駆動装置と、該駆動装置及び前記第１の電気モーター間の第２のガルバニ接続と、を更に具備し、前記駆動装置が、前記第１の電気モーターに電力及び／又は制御信号を供給するように構成され、第１の前記モードにおいて、前記第２のガルバニ接続が外され、第２の前記モードにおいて、前記第２のガルバニ接続が設けられる請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記制御要素（２２，４６）が、前記他の制動要素を第１の前記モードへと移動させる前に、前記他の制動要素に関する前記モーターを所定の位置へと駆動するように構成された、請求項１に記載の組立体。
【請求項４】
前記可動要素がアンテナである、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の組立体。
【請求項５】
組立体を駆動するための方法であって、
少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第１の巻線を有した第１の電気モーターと、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第２の巻線を有した第２の電気モータと、を用いてベース部に対して可動要素を駆動するステップを含み、
電力及び／又は信号が前記第１の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第１の制動要素と、を具備し、
第１の前記モードにおいて、電力／信号は前記第１の電気モーターに供給されず、前記第１の巻線の少なくとも１つの前記入力と所定の抵抗を有する第１の要素との間に第１のガルバニ接続が設けられ、
第２の前記モードにおいて、電力／信号が前記第１の電気モーターに供給され、前記第１のガルバニ接続が外されるようにされており、
電力及び／又は信号が前記第２の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第２の制動要素と、を具備し、
第１の前記モードにおいて、電力／信号は前記第２の電気モーターに供給されず、前記第２の巻線の少なくとも１つの前記入力と所定の抵抗を有する第２の要素との間に第３のガルバニ接続が設けられ、
第２の前記モードにおいて、電力／信号が前記第２の電気モーターに供給され、前記第３のガルバニ接続が外される、ようにされており、
さらに、
制動要素が第１の前記モードにあるかどうかを決定し、第１の該モードにある場合に、少なくとも１つの他の制動要素をその第１の前記モードへと移動させるステップを含む、
方法。
【請求項６】
前記駆動するステップが、第２のガルバニ接続を介して前記第１の電気モーターに電力及び／又は制御信号を供給する駆動装置を具備し、第１の前記モードにおいて、前記第２のガルバニ接続が外され、第２の前記モードにおいて、前記第２のガルバニ接続が設けられる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
決定する前記ステップが、前記他の制動要素をその第１の前記モードへと移動させる前に前記他の制動要素に関する前記モーターを所定の位置へと駆動することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記可動要素をアンテナとして使用することを更に含む請求項５から７のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部を駆動する電気モーターが組立体の移動中等に電力を失った場合に制動され得る可動部を有する組立体に関する。特に、本発明は、複数の可動部及びこれらの部分を動かす複数の電気モーターを有する組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合、可動部は、自由に可動ではないが、可動部が組立体の他の要素に衝突し又はぶつかるのを防ぐ端部停止部を有する。しかしながら、こうした端部停止部への衝突も、組立体に有害な効果を有するため、制動（brake）の代わりとなる、可動部の駆動が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした制動は、手動で操作されるロック又は（ソレノイドを用いるような）電気的に操作されるロックといった付加的な手段を用いて実現され得る。しかしながら、こうしたロックは、費用及び重量を増す。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、モーターが操作されない又は操作され得る状況における駆動の制動を実現する実際の電気モーターの使用に関する。
【０００５】
第１の態様において、本発明は、ベース部に対して可動な可動要素と、ベース部に対して可動要素を駆動するための第１の電気モーターであって、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第１の巻線（windings）を有する第１の電気モーターと、電力及び／又は信号が第１の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第１の制動要素と、を具備する組立体であって、第１のモードにおいて、電力／信号は第１の電気モーターに供給されず、第１の巻線の少なくとも１つの入力と所定の抵抗を有する第１の要素との間に第１のガルバニ接続が設けられ、第２のモードにおいて、電力／信号が第１の電気モーターに供給され、第１のガルバニ接続が外される組立体に関する。
【０００６】
この点について、可動要素は、ベース部に対して、並進可能、回転可能又はその他の方法で可動であってもよい。当然のことながら、こうした動作の組み合わせが実現されてもよい。以下で説明されるように、概して、１つのモーターが単純な動作の駆動（並進又は回転）を行うが、回転要素のより複雑な動作を実現するために複数のモーターが使用されてもよい。
【０００７】
この点に関して、電気モーターは、ＡＣモーター、ＤＣモーター、ステッピングモーター、ブラシ付きモーター又はブラシレスモーター等のような任意の電気駆動モーターであってもよい。こうしたモーターは、少なくとも２つの入力を備えた１又は複数の巻線を概して有する。概して、巻線に供給する電力又は信号がモーターを駆動し、それにより、シャフトが存在する場合はそのシャフトを回転させる。上述したモーターの形式の多くは、その中に永久磁石を有し、その他、１又は複数の巻線の入力間に抵抗が設けられたときに制動を実現するためにキャパシタのような付加的な電気的構成要素を必要とする。これらの必要な物は、当業者に公知である。
【０００８】
モーターが駆動されると、電力及び／又は信号を受信する。電力／信号が受信されない場合、以下の抵抗が適用されない限り、モーターは、それ自体、可動部の移動に対し大きな抵抗を設けない。
【０００９】
当然のことながら、第１の制動要素は電力及び／又は信号が第１のモーターに供給されたかどうかが決定されたとき、好適には、モーターがモーターを駆動するのに必要な電力／信号を受信するかどうかが決定され、これにより、モーターがそれに応じて駆動されない場合、可動部の駆動に抵抗を設ける。従って、モーターが可動部を駆動するために所定の電圧又は電流が必要な場合、より低い電圧又は電流が供給されてもよいが、制動手段は第１のモードに向かい続ける。
【００１０】
装置等をトレーニングする間、所定の位置を得るため、操作者等によって可動部が可動であることを所望するようなときに、電力／信号が供給されないモード又は抵抗が使用されないモードのような任意の数のモードが存在してもよい。
【００１１】
第１のモードにおいて、抵抗は、コイルの入力間（概してコイルを形成する導電体の端部）に設けられるため、モーターシャフトの回転は、モーターシャフトと回転可能部等との間で咬合するモーターによって定義される大きさ又は量の（摩擦と類似した）回転抵抗を受ける。更に、モーター形式によって、その出力は、制動要素が第１のモードにある間にシャフトを回転させるとき、パルス出力されるかもしれず、それによって、抵抗は、例えばモーターシャフトの回転速度又は角速度に抵抗を負荷するように（キャパシタ又は抵抗を用いて）周波数に依存するように構成される。
【００１２】
当然のことながら、設けられる抵抗は、オーム抵抗、インピーダンス、仮想抵抗、導電体、コイル、キャパシタ又はそれらの任意の組合せであってもよい。当業者は、どのような抵抗力が負荷されるか等に関しての要求を満たすために第１の要素を適合することができる。
【００１３】
更に、第１の要素は、回転時にモーターによって生成された電力（電流及び電圧）を扱うために適合されてもよい。
【００１４】
制動要素の第２のモードにおいて、可動部を駆動しようとするとき、第１のガルバニ接続（galvanic connection）は外され、モーターは制御され且つ操作されてもよい。
【００１５】
１つの実施形態において、組立体は、駆動装置と、駆動装置及び第１のモーター間の第２のガルバニ接続と、を更に具備し、駆動装置が、第１の電気モーターに電力及び／又は制御信号を供給するように構成され、第１のモードにおいて、第２のガルバニ接続が外され、第２のモードにおいて、第２のガルバニ接続が設けられる。この点に関し、電力／信号は、モーターに可動部を操作及び駆動させるように適合されており又は適している。
【００１６】
モーターを制動することによって可動部を制動するとき、巻線にエネルギーが供給される。このエネルギーは、抵抗で失われ、第２のガルバニ接続の制動は、駆動装置をこのエネルギーから保護するために実行されてもよい。
【００１７】
当然のことながら、駆動装置は、可動部がロボット要素、可動なアンテナ等である場合等に、可動部の所望する動作を規定する命令によって制御されてもよい。
【００１８】
その実施形態又は別の実施形態において、組立体は、ベース部に対して要素を駆動するための第２の電気モーターであって、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第２の巻線を有する第２の電気モーターと、電力及び／又は信号が第２の電気モーターに供給されたかどうかを決定すると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第２の制動要素と、を更に具備し、第１のモードにおいて、電力／信号は第２の電気モーターに供給されず、第２の巻線の少なくとも１つの入力と所定の抵抗を有する第２の要素との間に第３のガルバニ接続が設けられ、第２のモードにおいて、電力／信号が第２の電気モーターに供給され、第３のガルバニ接続が外される。
【００１９】
複数のモーターを設けるとき、可動要素は、複数の軸線に沿って、又は、複数の軸線周りに、といった、より複雑な軌道に沿って駆動されてもよい。概して、モーターは、１つの軸線周りに又は１つの軸線に沿った駆動を制御するために使用される。従って、複数のモーターが設けられたとき、それぞれのモーターは、それ自体の制動要素を有してもよい。
【００２０】
１つの状況において、個々の制動要素は、互いに全体的に独立して操作される。別の状況において、組立体は、制動要素が第１のモードにあるかどうかを決定すると共にそれが第１のモードの場合には、少なくとも１つの他の制動要素をその第１のモード内へと制動するように構成された制御要素を更に具備する。従って、制御要素は、この特定のモーターが電力／信号を受信していてもモーターを制動するために駆動する１つの制動要素を有するように構成される。これは、制動されたモーターによって制御された駆動が、可動要素が更に駆動する他のモーターによって駆動されている場合において可動要素又は他の要素に損傷を生じ得る状況において有効である。複数のモーターが可動要素を駆動するとき、不適切な又は好適ではない位置又は駆動が、特定の場合においてモーターによって定義される駆動又は位置が好適ではない又は有害な場合に生じ得る。従って、１つのモーターが特定の位置、例えば複数の特定の位置で制動される場合、又は他のモーターの駆動が好適ではなく又は不適切である場合、それによって、こうした位置又は駆動が生じないことを確実とするために他のモーターを制動するのが最適となり得る。
【００２１】
実際において、制御要素が他の制動要素をその第１のモードへと移動させる前に、他の制動要素に関するモーターを所定の位置へ駆動するように構成されるのが好適となり得る。この所定の位置は、回転要素の全体の動作又は位置が不適切ではなく又は好適ではないものではないように回転要素又は制動されたモーターの位置に基づいて決定されてもよい。
【００２２】
別の状況において、電力は、組立体を移動させるとき等に、組立体に全く供給されなくてもよい。その状況において、第１のモードにおいて制動要素が単安定だと好適であるため、電力が制動要素に供給されない場合にこのモードは常に選択される。従って、移動中、全てのモーターは、好適にブレーキされるため、可動要素は、移動中の動作によって好適ではない衝突等から保護される。電力を受けるとき、及び、モーターが電力／信号を受信するとき、制動要素は、第２のモードに移動することができ、従って、モーターの移動を概して可能とする。
【００２３】
本組立体は、１又は複数のモーターによって動かされる可動要素を有する任意の形式の組立体であってもよいが、ここで好適な実施形態は、可動要素がアンテナである組立体である。アンテナの駆動は、アンテナの好適な方向を得るため又は維持するために１又は複数の軸線に沿った又は１又は複数の軸線周りの回転であってもよい。
【００２４】
本発明に係る別の態様は、組立体を駆動するための方法であって、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第１の巻線を有した第１の電気モーターを用いてベース部に対して要素を駆動することと、電力及び／又は信号が第１の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第１の制動要素と、を具備し、第１のモードにおいて、電力／信号は第１の電気モーターに供給されず、第１の巻線の少なくとも１つの入力と所定の抵抗を有する第１の要素との間に第１のガルバニ接続が設けられ、第２のモードにおいて、電力／信号が第１の電気モーターに供給され、第１のガルバニ接続が外される方法に関する。
【００２５】
１つの実施形態において、駆動するステップは、第２のガルバニ接続を介して第１の電気モーターに電力及び／又は制御信号を供給する駆動装置を具備し、第１のモードにおいて、第２のガルバニ接続が外され、第２のモードにおいて、第２のガルバニ接続が設けられる。
【００２６】
その状況又は別の状況において、駆動するステップは、少なくとも２つの入力をそれぞれが備える１又は複数の第２の巻線を有した更に第２の電気モーターを用いてベース部に対して要素を駆動することを含み、当該方法は、電力及び／又は信号が第２の電気モーターに供給されたかどうかを決定するように構成されると共に少なくとも２つのモード間で変更するように構成された第２の制動要素の更なるステップを含み、第１のモードにおいて、電力／信号は第２の電気モーターに供給されず、第２の巻線の少なくとも１つの入力と所定の抵抗を有する第２の要素との間に第３のガルバニ接続が設けられ、第２のモードにおいて、電力／信号が第２の電気モーターに供給され、第３のガルバニ接続が外される。
【００２７】
その実施形態において、方法は、制動要素が第１のモードにあるかどうかを決定すると共に、第１のモードにある場合に、少なくとも１つの他の制動要素をその第１のモードへと移動させるステップを更に含む。次いで、決定するステップは、他の制動要素をその第１のモードへと移動させる前に他の制動要素に関するモーターを所定の位置へと駆動することを含んでもよい。
【００２８】
好適な実施形態において、方法は、可動要素をアンテナとして使用することを更に含む。
【００２９】
以下において、本発明に係る好適な実施形態は、図面を参照しつつ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１において、装置１０が、回転可能な方法でアンテナが結合されたアンテナディスク１２及びベース部１４を具備するアンテナである実施形態が示されている。
【００３２】
より詳細には、アンテナディスク１２は、ベース部１４との関係において、結合部２０を介し、アンテナディスク１２及びモーター１８の（概して鉛直軸線周りの）いわゆる方位角回転のためのモーター１６と、アンテナディスク１２の（概して水平軸線周りの）いわゆる仰角回転のためのモーター１８と、を用いる２つの軸線周りで回転可能である。
【００３３】
モーター１６及びモーター１８は、ＡＣモーター又はＤＣモーターのような電気モーターである。永久磁石モーターのようなＤＣエンジンは、直接使用可能であり、それによって、ＡＣモーターは,本発明によって制動するためにもこれらを有効とするべく、これらのキャパシタの標準的な使用を必要とし得る。
【００３４】
駆動中、モーター１６及びモーター１８は、制御部２２であってアンテナディスク１２を好適な方向へと方向付けるためモーター１６／１８へ電力を伝え且つ／又は信号を制御する制御部２２によって制御される。この形式のアンテナは、移動する車両、船舶又は航空機等に使用され又は航空機、又は衛生等のような移動する目標と通信するために使用されるとき、ベース部１４との関係においてアンテナディスク１２の方向は、連続的に変化させてもよく、或いは、断続的に変化させてもよい。
【００３５】
概して、アンテナディスク１２は、仰角回転、いわゆる仰角横断回転（cross elevational rotation）に垂直な平面において回転可能でもある。この回転のために使用されるモーターは図示されていないが、モーター１８と同じ方法で駆動する。
【００３６】
特に、仰角回転は、アンテナディスク１２がベース部１４又は結合部２０に衝突するのを避けるために端部停止部を有してもよい。しかしながら、端部停止部における衝突は、装置に損傷を生じさせ得る。従って、例えばモーター１６／１８における制御がうまくいかない場合には、アンテナディスク１２の動作の停止又は制動を可能とするのが好適である。
【００３７】
別の状況は、モーター１６／１８が励磁されていない移動中に示され、それによって、ベース部１４との関係においてアンテナディスク１２の移動は、好適に阻止される。
【００３８】
この実施形態において、制御部２２は、個々のモーター１６／１８に電力が供給されているか否かを決定する。この決定は、モーター１６／１８に又はその近傍に供給された電力／信号等によってなされてもよい。
【００３９】
モーター１６／１８が電力を受けない場合、制御部２２は、モーター１６／１８の１又は複数の巻線上の所定の抵抗に接続される。これは、モーター１６／１８を制動し、それによりその方向における又は軸線周りのアンテナディスク１２の動作は、モーター１６／１８によって制御される。
【００４０】
１つの実施形態において、巻線に亘る抵抗の接続は、装置全体１０への全ての電力が切断された場合であっても自動的に選択され又は選ばれる初期状態又は「電力オフ」設定であってもよい。
【００４１】
当然のことながら、モーター１６／１８の制動は、結合部２０の重量をも含むアンテナディスク１２のような可動部の重量と、可動部とエンジンシャフトとの間の任意のギヤ構成と、制御部２２に負荷される抵抗と、に依存する。
【００４２】
この抵抗は、オーム抵抗、インピーダンス、コイル、抵抗器、キャパシタ又は短絡であってもよい。当然のことながら、抵抗又は制動を周波数に依存させるためにそれらの組合せも使用されることができ、従って、望むなら（モーターシャフトの）回転を周波数に依存させることができる。
【００４３】
好適には、制御部２２は、１つのモーター１６／１８が電力を受けたことを検知したとき、１又は複数の他のモーター１６／１８にも任意の駆動を制動するように命令する。これは、電力をそこへと移動させこうしたモーターの１又は複数の巻線に抵抗（同等の又は任意の他の適した抵抗）を接続することにより容易に得ることができる。
【００４４】
アンテナディスク１２の不適切又は好適ではない位置が存在し得るため、モーター１６／１８の任意の回転位置は、別のモーター１６／１８の回転位置の許容範囲又は許容されない範囲を定義してもよい。従って、これららのモーターの１つが制動された場合、制御部２２は、他のモーターを制御すること等によって他のモーターが許容された範囲内の位置において、許容されない範囲の外側の位置において、又は、既に制動されたモーターの全ての位置が許容される所定の位置において制動されることを確実とする。
【００４５】
当然のことながら、抵抗は、望むならモーター１６／１８の近傍に又はモーター１６／１８に配置されてもよく、制御部２２によって制御されたスイッチ等は、要求されるときに抵抗を接続し且つ接続を外すために近傍に配置される。このスイッチは、その位置に関係なく、抵抗がモーター１６／１８に接続されたとき、制御部２２の電気回路を保護するために制御部２２からモーター１６／１８への任意の接続を外してもよく、モーター１６／１８が制動されたとき、こうして電流／電圧出力を供給する。
【００４６】
１つの実施形態において、スイッチは、抵抗を巻線に接続し、その１つの安定状態を有する単安定スイッチである。従って、長い電力（long power）が供給されたときにのみ、他のモードが選択され得る。電力が停止される場合、安定状態となり、モーターを制動するために抵抗が接続される。
【００４７】
図２は、装置の別の形式との関係における本発明の使用を示し、ここで、ロボットアーム３０の形式は、ベース部３２を有し、そのベース部３２との関係において、モーター３４は、鉛直部３６を回転させ、その鉛直部３６に、第１のアーム部３８は回転可能に接続され、モーター４０によって回転される。第１のアーム部３８に対し、第２のアーム部４２が接続され、モーター４４によって回転される。モーター３４／４０／４４の駆動は、制御部４６によって制御され、次いでロボットアーム３０の動作を制御する。
【００４８】
この実施形態は、図１の実施形態と、１つのモーター３４／４０／４４が電力を失った場合（又は移動中）と類似しており、制御部４６は、抵抗が、モーターによって駆動された部分の駆動を制動するためにそのモーターの１又は複数の巻線に結合されるのを容易とする。他のモーターの１又は複数の駆動は、モーターによって所望する又は適した位置に駆動された部分の配置後等に、個々の可動部３６／３８／４２の不適切又は好適ではない相対位置を避けるため、制御部４６によって制動されてもよい。
【図１】
0005973439.tif 000002
【図２】
0005973439.tif 000003