(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正逆回転可能なモータ本体（３１）および被当接部材に当接し推力を与える出力部（３３）および前記モータ本体の回転を減速させ前記出力部の推力に変換し被当接部材からの反力もしくは外力により前記出力部を介してモータ本体を回転させる伝達部（３２）を有するアクチュエータ（３）と、
前記アクチュエータの推力を任意に設定できる指令値信号を発生する指令値発生部（６）と、
前記指令値信号に応じた電流を前記モータ本体に供給し、かつ前記アクチュエータの推力を減少させる指令値信号の場合に前記モータ本体に一定周期で指令値信号に応じた量よりも減少させ制御を行う電流制御駆動部（２１）と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ制御装置（１）。
【請求項２】
正逆回転可能なモータ本体（３１）および被当接部材に当接し推力を与える出力部（３３）および前記モータ本体の回転を減速させ前記出力部の推力に変換し被当接部材からの反力もしくは外力により前記出力部を介してモータ本体を回転させる伝達部（３２）を有するアクチュエータ（３）と、
前記モータ本体に電源から供給される電流量を制御する駆動部（４）と、
前記モータ本体への供給電流を検出し電流信号を発生する電流検出部（５）と、
前記アクチュエータの推力を任意に設定できる指令値信号を発生する指令値発生部（６）と、
前記電流信号と前記指令値信号とを比較し比較信号を発生する比較部（７）と、
前記電流信号が前記指令値信号よりも低い比較信号の場合に前記モータ本体に電流量を大きくする電流増加信号を前記駆動部に与え、前記電流信号が前記指令信号よりも高い比較信号の場合に前記モータ本体に電流量を小さくする電流減少信号を前記駆動部に与え、かつ前記アクチュエータの推力を比例減少させる指令値信号の場合に前記モータ本体に一定周期で逆回転電流を与える電流逆転信号を駆動部に与える電流制御部（８）と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ制御装置（１）。
【請求項３】
前記電流制御部の前記電流逆転信号は、前記アクチュエータにおける前記伝達部の減速比を考慮して、周期間隔もしくは電流量を決定することを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は推力を与えるアクチュエータにおいて、その推力を確実に制御するためのアクチュエータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常一般的な推力を発生するアクチュエータにおいては、図５に示すような構成であり、アクチュエータ３は、図示しないが、正逆回転可能なモータ本体３１および被当接部材９に当接し推力Ｆ１を与える出力部３３および前記モータ本体３１の回転を減速させ前記出力部３３の推力Ｆ１に変換し被当接部材９からの反力Ｆ２もしくは外力Ｆ２により前記出力部３３を介してモータ本体３１を回転させる伝達部３２を有している。アクチュエータ３にある必要量の推力Ｆ１を与えるように指令値発生部６０からの指令値信号が発生し、その指令値信号に従って制御回路８０ではアクチュエータ３のモータ本体３１に電流が加えられる。その電流量に応じてアクチュエータ３内のモータ本体３１はトルクの増減がなされ、その増減に応じて、アクチュエータ３から出される推力Ｆ１が増減される。
【０００３】
ここで一般に、モータ本体３１が出力部３３と直結している場合は、理論式［Ｔ＝ｋ×Φ×Ｉ（ｋは比例定数：Φは磁束量：Ｉはモータの電流値）］に従って、電流値が出力部の推力に対応する。しかしながら、図５のアクチュエータ３はモータ本体３１の回転を減速させる伝達部３２（例えば複数のギヤ）を有しているので、正回転へのギヤの負荷と逆回転へのギヤの負荷が異なり、比例的に電流の増減を行ってもトルク増加に対してトルク減少は反応が幾分遅れる。すなわち、電流値の増減が出力部の推力の増減に対応しないことになる。そこで、アクチュエータ３の出力部３３に荷重センサ９１を備え、その荷重センサ９１の信号を受けてアンプ９２で増幅し電流制御部８０にフィードバックしアクチュエータ３を正確に作動させる構成になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の構成では、荷重センサおよびアンプという特別な部品が必要であり、部品点数も多かった。よって、本発明は簡単な構成で指令に対応して確実な推力を制御可能なアクチュエータ制御装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明であるモータ制御装置（１）は、上記目的を達成するため、正逆回転可能なモータ本体（３１）および被当接部材に当接し推力を与える出力部（３３）および前記モータ本体の回転を減速させ前記出力部の推力に変換し被当接部材からの反力もしくは外力により前記出力部を介してモータ本体を回転させる伝達部（３２）を有するアクチュエータ（３）と、前記アクチュエータの推力を任意に設定できる指令値信号を発生する指令値発生部（６）と、前記指令値信号に応じた電流を前記モータ本体に供給し、かつ前記アクチュエータの推力を減少させる指令値信号の場合に前記モータ本体に一定周期で指令値信号に応じた量よりも減少させ制御を行う電流制御駆動部（２１）と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この請求項２の発明であるモータ制御装置（１）は、上記目的を達成するため、正逆回転可能なモータ本体（３１）および被当接部材に当接し推力を与える出力部（３２）および前記モータ本体の回転を減速させ前記出力部の推力に変換し被当接部材からの反力もしくは外力により前記出力部を介してモータ本体を回転させる伝達部（３３）を有するアクチュエータ（３）と、前記モータ本体に電源から供給される電流量を制御する駆動部（４）と、前記モータ本体への供給電流を検出し電流信号を発生する電流検出部（５）と、前記アクチュエータの推力を比例増加もしくは一定保持もしくは比例増加と同じ傾斜で比例減少させるように設定した指令値信号を発生する指令値発生部（６）と、前記電流信号と前記指令値信号とを比較し比較信号を発生する比較部（７）と、前記電流信号が前記指令値信号よりも低い比較信号の場合に前記モータ本体に電流量を大きくする電流増加信号を前記駆動部に与え、前記電流信号が前記指令信号よりも高い比較信号の場合に前記モータ本体に電流量を小さくする電流減少信号を前記駆動部に与え、かつ前記アクチュエータの推力を比例減少させる指令値信号の場合に前記モータ本体に一定周期で逆回転電流を与える電流逆転信号を駆動部に与える電流制御部（８）と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３におけるモータ制御装置では、前記電流制御部の前記電流逆転信号は、前記アクチュエータにおける前記伝達部の減速比を考慮して、周期間隔を決定したものが請求項２の構成に加えて設けられている。
【０００８】
【作用】
本発明のアクチュエータ制御装置における請求項１の発明では、モータ本体は指令値発生部からの指令値信号に応じて電流量が制御される。この電流量がモータ本体のトルクに対応するので、指令値信号を大きくすれば、トルクは大きくなりアクチュエータの推力は増加する。また、指令値信号を小さくすれば、トルクは小さくなりアクチュエータの推力は減少する。さらに、指令値信号を一定にすればトルクは一定値を保持しアクチュエータの推力は一定になる。その結果、指令値信号に応じて被当接部材は出力部により移動もしくは変形させられる。ここで、被当接部材からの外力もしくは反力を受けて出力部からモータ本体へ回転力が伝達される際、言い換えると推力が減少する際、出力部からモータ本体への回転力への伝達が遅れる。その遅れを戻すためにモータ本体への供給電流を一定周期で指令値信号よりも減少した電流を供給する。その結果、出力部の戻りも早くし、指令値信号に対応した制御も行える。
【０００９】
本発明のアクチュエータ制御装置における請求項２の発明は、モータ本体に供給される電流は電流検出部が検知し電流信号を発生している。この電流信号は電流量の増減に合わせて増減する信号である。そして、あらかじめ設定しておいた指令値発生部の指令値信号と電流信号を比較部で比較する。そして、比較部での比較結果が、前記電流信号が前記指令値信号よりも低い場合、その比較信号を受けて、電流制御部は、モータを駆動させる駆動部に対して電流を多くする制御を与えている。その結果、モータはトルクが増加する方向に変化していく。また、比較部での比較結果が、前記電流信号が前記指令値信号よりも高い場合、その比較信号を受けて、電流制御部は、モータを駆動させる駆動部に対して電流を少なくする制御を与えている。その結果、モータはトルクが減少する方向に変化していく。即ち、モータ本体への電流値がモータのトルクに反映するように制御している。そして、アクチュエータの伝達部はモータの回転を減少させるように構成されており、正回転へのギヤの負荷と逆回転へのギヤの負荷が異なり、比例的に電流の増減を行ってもトルク増加に対してトルク減少は反応が幾分遅れる。よって、指令値発生部でトルク比例減少帯域になった際、電流制御部では、前記モータ本体に一定周期で逆回転電流を与える電流逆転信号を駆動部に与えることによりアクチュエータのトルク減少の遅れを取り戻すことが可能なアクチュエータ制御装置が得られることになる。
【００１０】
また、本発明のモータ制御装置における請求項３の発明は、前記アクチュエータにおける前記伝達部の減速比を考慮して、請求項２の前記電流制御部の前記電流逆転信号が、周期間隔を決定されているので、アクチュエータのトルク減少の遅れを取り戻し、比例的なトルク減少の制御が可能なアクチュエータ制御装置が得られることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図１から４に示す実施例について説明する。図1は本発明のアクチュエータ制御装置の実施形態例を示したブロック構成図、図2は図1の指令値信号の増減を示すグラフであり、図3は図1の指令値発生部の信号を受けてモータへ正回転の電流値を示すグラフであり、図４は図1の指令値発生部の信号を受けてモータへ逆回転の電流値を示すグラフである。以下図面に従い説明する。
【００１２】
まずは図１に従い説明する。本発明であるモータ制御装置１の主な構成として、制御回路２とアクチュエータ３である。アクチュエータ３は、正逆回転可能なモータ本体３１、および被当接部材９に当接し推力を与える出力部３３、およびモータ本体の回転を減速させ前記出力部の推力Ｆ１に変換し被当接部材９からの反力Ｆ２もしくは外力Ｆ２により出力部３３を介してモータ本体３１を回転させる伝達部３２を有している。モータ本体３１には図示しない回転軸を有しておりその回転軸には図示しない伝達部３２に相当する複数のギヤが取り付けられモータ本体３１の回転数を減速するように配置されている。これら複数のギヤは出力部３３からモータ本体３１へ回転を伝達することも可能になっており、出力部３３の移動により伝達部３２とモータ本体３１は正逆転可能になっている。出力部３３は、被当接部材９に当接するものであり、モータ本体３１からの回転力が伝達部３２を介して推力Ｆ１として被当接部材９に与えるものである。被当接部材９から反力Ｆ２もしくは外力Ｆ２が加えられると出力部３３は推力Ｆ１の発生する方向に対して逆の力が加えられ、被当接部材９への推力Ｆ１が減少していき、最終的には推力Ｆ１が０になり、反力Ｆ２が大きければ出力部３３の推力Ｆ１が発生する方向とは逆の方向に移動する。
【００１３】
制御回路２は、前記モータ本体３１に電源から供給される電流量を制御する駆動部４と、モータ本体３１への供給電流を検出し電流信号を発生する電流検出部５と、アクチュエータ１の推力Ｆ１を任意に設定できる指令値信号を発生する指令値発生部６と、電流信号と指令値信号とを比較し比較信号を発生する比較部７と、電流信号が指令値信号よりも低い比較信号の場合にモータ本体３１に電流量を大きくする電流増加信号を駆動部４に与え、電流信号が指令信号よりも高い比較信号の場合にモータ本体３１に電流量を小さくする電流減少信号を駆動部４に与え、かつアクチュエータ１の推力Ｆ１を比例減少させる指令値信号の場合にモータ本体３１に一定周期で逆回転電流を与える電流逆転信号を駆動部４に与える電流制御部８と、を備えている。また、制御回路２の電流制御駆動部２１は、駆動部４と電流検出部５と比較部７と電流制御部８とを含んでいる。
【００１４】
そして、駆動部４は電流制御部８と図示しない電源とモータ本体３１と接続し、電流検出部５は駆動部４とモータ２との間の接続線と接続し、指令値発生部６は比較部７と接続し、比較部７は電流検出部５と電流制御部８と接続し、電流制御部８は駆動部４と接続し、駆動部４はモータ本体３１への接続線を介して電流検出部５と接続している。
【００１５】
指令値発生部６において、図２に示すようなアクチュエータの推力Ｆ１が比例的に増加し、その後、比例的に減少する指令値信号が発生したとすると、電流制御部９は駆動部４を制御してモータ本体３１に与える正回転方向への電流は図３のような信号となり、最大値は指令値信号に対応して変化し、指令値信号が減少していく際は、周期Ｔ内の周期ｔ分だけ正回転方向の電流値が０になるように電流を流している。そして、周期Ｔ内の周期ｔ分では、図４のように逆回転方向の電流値をモータ本体３１に指令値信号にあった電流を流すようにしている。その結果、モータ本体３１への電流値を下げてアクチュエータ３の推力Ｆ１を比例的に減少させようとした場合、伝達部３２の逆減速負荷による推力変化の遅れを取り戻し、指令値信号にあった確実な推力減少に対応するように電流逆転信号を発生し駆動部を制御することができる。周期Ｔおよびｔの幅は、伝達部３２のギヤの減速比により決定される。減速比が高ければＴに対しｔの周期を長くし、減速比が高ければＴに対しｔの周期を短くする。
【００１６】
次に作動を図1に従い説明する。図示しない電源から電流が駆動部４を通じてモータ本体３１の巻線である導線に供給されている。電流供給されたモータ本体３１の回転軸は回転し、その回転は複数の減速ギヤからなる伝達部３２を介して減速され高トルクを得ている。この伝達部３２では必要に応じて回転力を直線運動に変換しており、伝達部３２の直線運動は出力部３３に伝達され、出力部３３から直線移動の推力Ｆ１が得られる。
【００１７】
図示しない電源から電流が駆動部４を通じてモータ本体３１に供給される際、種々の環境の変化によりモータ本体３１への電流値が変化した際、駆動部４からモータ本体３１への電流量が変化する。その変化を電流検出部５が検出し、電流信号を比較部７に信号を送る。比較部７では任意に設定された指令値信号と電流信号を比較し、電流信号が指令値信号よりも大きければ大きくなった量の＋（プラス）の比較信号をの発生し、電流信号が指令値信号よりも小さければ小さくなった量の−（マイナス）の比較信号を発生する。そして、その比較信号を受けた電流制御部８では、比較信号が＋（プラス）であればその量から定められた演算を施し駆動部４に電流値を減少するよう電流減少信号を発生し駆動部４を制御し、比較信号が−（マイナス）であればその量から定められた演算を施し駆動部４に電流値を増加するよう電流増加信号を発生し駆動部４を制御する。その結果、モータ本体３１には、指令値発生部６の指令値信号に応じて変化する信号に対応して、駆動部４を介して与えられる電流量が供給されるようになる。
【００１８】
出力部３３が被当接部材９に当接すると、被当接部材９は出力部３３の推力Ｆ１により出力部３３の移動方向に移動もしくは変形させられる。このときモータ本体３１への電流量を比例的に増加していけば、アクチュエータ１の推力Ｆ１は比例的に増加し、被当接部材９の移動量もしくは変形量は大きくなる。この電流量の比例的な増加は指令値発生部６の比例的な指令値信号により行われる。また、指令値発生部６から比例的に減少の指令値信号を発生すれば駆動部４を介したモータ本体３１への電流量は減少する。このとき図４のように周期Ｔ内にｔの逆回転電流をモータ本体３１に流す。その結果、アクチュエータ１の推力Ｆ１が増加時と同様な傾斜で比例的に減少する。逆転電流を流す周期ｔが長ければ正回転方向に回転するトルクを抑えて積極的にトルクが減少するようにしている。
【００１９】
上記構成において、モータ本体３１はＤＣブラシモータを用いるよりもステッピングモータを用いることにより、電流に対する応答性が優れるので、望ましい。上述では、指令値信号を図２のように比例的な増加および減少が同じ傾斜を示したが、増加が急で減少が緩やかであったり、その逆でも良い。また、増加の後、一定値を保持し、その後減少させることも可能である。さらに、直線的な比例的に増加から減少にして示したが、指令値信号は任意の設定ができるため、曲線的な増加や減少もできる。そして、上述では、指令値発生部６からの指令値信号が減少させる信号を発生した際、電流制御部８では一定周期Ｔのうち周期ｔにおいてモータ本体３１への正回転の電流値を０にし、その０にした周期ｔにおいて逆回転の電流値を与えていたが、正回転の電流値を０にして、周期ｔではモータ本体３１に逆回転電流を与えなくても良い。そうすれば推力減少の短時間化はやや遅くなるが電流の往復がなくなるので回路中での焼損の恐れがなくなる。さらに逆回転への電流値を無くすことに加えて、周期ｔにおいて正回転への電流値を０にしたが、０にせずに一定量下げるのみでも良い。このようにすれば周期ｔを限界値まで短くできないときに推力減少の程度を抑えることができる。また、急激な電流減少がないのでモータ本体３１は瞬間的なトルク変化が少なく滑らかな回転になるので、モータ本体の振動が少なく、滑らかな推力現象をするアクチュエータを得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば推力を与える減速を行う伝達部を有するアクチュエータの制御において、増加および減少時のどちらであっても設定値に対応して確実に推力を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明であるアクチュエータ制御装置の実施形態例を示すブロック構成図である。
【図２】  本発明であるアクチュエータ制御装置の実施形態例における指令値発生部の指令値信号を示すグラフである。
【図３】  本発明であるアクチュエータ制御装置の実施形態例におけるモータ本体が受ける正回転の電流を示すグラフである。
【図４】  本発明であるアクチュエータ制御装置の実施形態例におけるモータ本体が受ける逆回転の電流を示すグラフである。
【図５】  従来のアクチュエータ制御装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１…モータ制御装置、２…制御回路、２１…電流制御駆動部、
３…アクチュエータ、３１…モータ本体、  ３２…伝達部、３３…出力部、
４…駆動部、５…電流検出部、６…指令値発生部、
７…比較部、８…電流制御部、９…被当接部
【図１】
0003913913.tif 000002
【図２】
0003913913.tif 000003
【図３】
0003913913.tif 000004
【図４】
0003913913.tif 000005
【図５】
0003913913.tif 000006