(57)【要約】【課題】  本発明は、一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構、及びこの制御機構を備えてなる機械装置に関するものであり、円滑な機械動作を長期間にわたって維持し得る新規な制御機構及びこの制御機構を備えてなる機械装置を提供することを目的とする。【解決手段】  一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構であって、該制御機構は、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることを特徴とする制御機構。【選択図】  図３
2009089563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構であって、該制御機構は、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることを特徴とする制御機構。
【請求項２】
電動機の運動を順逆交互に出力することにより、機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる請求項１に記載の制御機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御機構を備えたことを特徴とする機械装置。
【請求項４】
機械装置が、電動機の駆動により開閉するバルブ装置である請求項３に記載の機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構、及びこの制御機構を備えてなる機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に「電動モータ」と称される、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機は、現在の産業活動において内燃機関等と並んで最も利用されている駆動源の一つであり、殆んど全ての機械装置において、その一部ないし全部の動作を遂行するための駆動力として用いられている。
【０００３】
このような電動機としては、磁場と電流の相互作用を利用して回転運動を出力するもの、即ち、ステータ（固定子）とロータ（回転子）のいずれかが回転する磁界を発生して、その磁界の変化によって駆動力を得るものが一般的であるが、その他、直線運動や振動等を出力するものもある。
【０００４】
そして、このような電動機を駆動源とする各種機械装置においては、それぞれ電動機から出力される各種運動を直接或いは適宜変換して、所望の機械動作が得られるように設計されている。
【０００５】
しかしながら、このような電動機を駆動源とする機械装置における機械動作を妨げる何らかの障害が生じて、その機械動作が円滑に行われなくなったり、途中停止したりすると、電動機に対して過度の負荷が掛かり、エネルギーのロスが生じる上、電動機の過熱、焼き付きなどが生じ、引いては火災などの原因となる。
【０００６】
そのため、最近では、電動機の負荷電流が大きく増大する前に電動機を早めに自動停止させて、電動機の焼き付き防止を図った機械装置（ダンプカーの自動シート掛け装置）が開発されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１０８８７０公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この種電動機を駆動源とする機械装置における機械動作に障害を与える原因の大半は、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積する「ごみかみ現象」であり、前記特許文献１に記載の手段では、ごみかみ現象が生じるたびに電動機が停止するため、実用上不便な場合が多い。
【０００９】
そこで、本発明者は、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構であって、該制御機構は、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることを特徴とする本発明の制御機構を完成するに至ったのである。
【００１０】
即ち、本発明者は、この種電動機を駆動源とする機械装置における機械動作に障害を与える原因の大半が、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間等に付着・滞積する「ごみかみ現象」である点に着目し、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる制御機構を付与すれば、円滑な機械動作を長期間にわたって維持し得るとの知見を得たのである。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、円滑な機械動作を長期間にわたって維持し得る新規な制御機構及びこの制御機構を備えてなる機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決する手段である本発明の制御機構は、一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構であって、該制御機構は、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることを特徴とする。
【００１３】
又、本発明の機械装置は、前記本発明の制御機構を備えてなることを特徴とする。以下、本発明の制御機構及び機械装置について順に詳細に説明する。
【００１４】
本発明の制御機構は、一部ないし全部の機械動作の駆動源が電動機である機械装置における制御機構である。即ち、自動車等の内燃機関を主たる駆動源とする機械装置であっても、当該機械装置における全機械動作の一部でも電動機を駆動源とするものであれば本発明の制御機構の対象たる機械装置となる。即ち、本発明の制御機構は、これら機械装置における電動機を駆動源とする機械動作を制御するものである。
【００１５】
なお、本発明において、前記「電動機」とは、一般に「電動モータ」とも称される電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電力機器（原動機）のことをいう。このような電動機としては、回転運動を出力するものが一般的であるが、その他、直線運動や振動等を出力するものも本発明における電動機に含まれる。
【００１６】
又、本発明において、前記電動機を駆動源とする「機械動作」とは、前記電動機から出力される各種運動を直接或いは適宜変換した機械運動のことをいう。更に、本発明において、前記「機械装置」とは、電動機が運動を出力すると一定の機械運動を実行し、他に何か変化を与えるように仕組まれた装置のことをいう。
【００１７】
そして、本発明の制御機構においては、この種機械装置における電動機に一定以上の負荷が与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる点に最も大きな特徴を有する。
【００１８】
即ち、一般的な機械装置の使用状況下であれば、その機械動作に障害を与える原因の大半は、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積する「ごみかみ現象」であることが経験的に認められている。
【００１９】
もっとも、初期の段階のごみかみ現象であれば、機械動作に対する軽度の抵抗にしかすぎないため、駆動源たる電動機に多少の負荷は与えるが、通常の機械動作の遂行は可能な場合が多い。
【００２０】
しかしながら、ごみかみ現象が進行して、異物の滞積量が増加したり、異物が変質・硬化したりすると、徐々に機械動作に対する大きな抵抗となってゆき、最終的に、機械動作が円滑に行われなくなったり、途中停止したりする。
【００２１】
そして、この段階にいたっては、駆動源たる電動機に対して非常に過度の負荷が掛かり、エネルギーのロスが生じる上、電動機の過熱、焼き付きなどが生じ、引いては火災などの原因となる。
【００２２】
そのため、通常の機械装置においては、このような状態に至らないようにすべく、定期的に機械装置を分解・清掃するメンテナンス作業を行うのである。
【００２３】
しかしながら、機械装置を分解・清掃するメンテナンス作業のためには、機械装置を停止した上で、専門知識のある技術者が行う必要があることから、機械装置の停止による不利益が生じると共にメンテナンス作業に対するコストも要求される。
【００２４】
そこで、本発明の制御機構においては、一定以上の負荷が前記電動機に与えられた際に、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることにより、円滑な機械動作の維持・回復を図っているのである。
【００２５】
更に詳しくは、機械装置において、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積し始めると、これが機械動作を行うための抵抗となり、駆動源たる電動機に対し、徐々に負荷が掛かり始める。
【００２６】
本発明の制御機構においては、この電動機に対する負荷が一定の値を超えた段階でごみかみ現象が生じたものとみなし、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させるのである。即ち、機械動作の順動作及び逆動作の繰り返しにより、付着・滞積した異物に振動を与えたり、引き裂いたり、擦り切ったり、潰したり、押し出したりして取り除くのであり、その結果、円滑な機械動作を復活させ、電動機に対する負荷を小さくすることができるのである。
【００２７】
そして、再度ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積して、電動機に対する負荷が一定の値を超えると、再び機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させるのである。
【００２８】
即ち、本発明の制御機構は、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積し、電動機に対する負荷が一定の値を超える度に、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させて、付着・滞積した異物を取り除くものであり、ごみかみ現象の進行を大幅に遅延させることができるから、機械装置の分解・清掃に要するメンテナンス費用等を大幅に減じることができるといった利点が生じるのである。
【００２９】
ここで、本発明の制御機構における「電動機に対する負荷」の評価については、特に限定されるものではなく、機械装置の動作中、電動機の出力仕事、回転数、周波数、負荷電流及び発熱などから選ばれた少なくとも一つの因子をセンサーなどの計測手段により計測し、これらの数値、又はこれらの数値から導き出される数値が、通常の使用状況下（ごみかみ現象の無い清浄な状態での使用）における数値からどれだけの相違、隔たりを生じているかを比較することによって行えば良い。
【００３０】
例えば、機械動作が円滑に行われなくなってくると、それに応じて、電動機の負荷電流が増加してくることから、現在の負荷電流の値を計測手段により計測し、通常の使用状況下（ごみかみ現象の無い清浄な状態での使用）における負荷電流の値に照らし合わせれば、電動機に対する負荷を評価することができるのである。
【００３１】
なお、電動機に対する負荷につき「一定以上」の評価とは、機械装置の種類、機械動作の種類、或いは電動機の規模、耐性などに応じて適宜決定すれば良く、特に限定されるものではない。具体的な例を挙げれば、負荷電流の値により電動機の負荷を評価する場合には、通常の使用状況下（ごみかみ現象の無い清浄な状態での使用）における負荷電流の値を基準として、現在の入力電力の値が１．５倍、２倍或いは３倍以上等になった場合に、負荷が一定以上になったと評価すれば良いのである。
【００３２】
そして、本発明の制御機構においては、電動機に対する負荷が一定以上与えられた際に、前記機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる。
【００３３】
ここで、「試行」とは、必ずしも機械動作の順動作や逆動作を終点に至るまで完全に実行することを要さないこと、即ち、一方の動作途中で、他方の動作に切り替えても良いことを意味する。従って、本発明において「試行」とは、各動作を行う方向へ動力を付与することを意味するのであり、外観上、全く動作が行われていなくても当該動作方向へ動力が付与されていれば前記試行の範疇に入るのである。
【００３４】
なお、機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる手段としては、特に限定されるものではない。例えば、ギヤなどの電動機からの駆動力を伝達する部材につき、順動作として伝達するものと逆動作として伝達するものの２種類用意し、当該２種類のギヤを交互に切り替えて機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させてもよい。
【００３５】
しかしながら、ギヤなどの伝達部材の変換により機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させる前述の手段では、装置が複雑化したり、順動作と逆動作を速やかに切り替えることが困難となったりする場合がある。
【００３６】
そのため、本発明においては、駆動源である電動機の運動を順逆交互に出力することにより、機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることが好ましい。
【００３７】
即ち、例えば直流式の電動機における運動は、電気エネルギーの入力の正負（プラスとマイナス）を変換するだけで任意に出力される運動の順逆を入れ換えることができるものが多く、従って、電気エネルギーの入力の正負を交互に変換して、駆動源である電動機の運動を順逆交互に出力すれば、簡単に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させることができるのである。
【００３８】
なお、機械動作の順動作及び逆動作を交互に繰り返す回数としては特に限定されるものではない。例えば、５回ないし１０回程度の予め決定された回数の試行を行うように設定してもよく、又、電動機の負荷が一定以下になるまで試行を繰り返すように設定しても良いのである。更に、順動作と逆動作の試行は、いずれを先に行っても良い。
【００３９】
加えて、機械動作の順動作及び逆動作を切り替える周期（間隔）についても特に限定されるものではない。但し、通常、切り替えが迅速になれば、付着・滞積した異物に対する破壊力が大きくなることから、係る切り替えの周期は短いほうが良い。一般的には、０．０１〜３秒程度の周期で機械動作の順動作及び逆動作を切り替えを行うことが好ましく、更に０．１〜１秒程度の周期とすることがより好ましい。
【００４０】
本発明の機械装置は、前記本発明の制御機構を備えてなることを特徴とする。
【００４１】
即ち、本発明の制御機構を備えてなる本発明の機械装置においては、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積し、電動機に対する負荷が一定の値を超える度に、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させて、滞積した異物を取り除くものであり、ごみかみ現象の進行を大幅に遅延することができるから、機械装置の分解・清掃に要するメンテナンス費用等を大幅に減じることができるといった利点が生じるのである。
【００４２】
この本発明の機械装置としては、一部ないし全部の機械動作の駆動源として電動機を用いているものであれば特に限定されるものではないが、中でも、電動機の駆動により流路を開閉するバルブ装置としての応用により大きな利益がある。
【００４３】
即ち、バルブ装置は、主として気体や液体或いは粉体などの各種流動体を、輸送管を用いて輸送する場合などに用いられる装置であるところ、流動体と共に流されてくる異物などが可動部に付着・滞積しやすいという問題がある。
【００４４】
この点につき、当該バルブ装置に本発明の制御機構を備えた場合、付着・滞積した異物を自動的に除去し、円滑な動作を長期間にわたって維持することができるといった利点を生じるのである。
【発明の効果】
【００４５】
本発明は、前記構成を有し、円滑な機械動作を長期間にわたって維持し得る新規な制御機構及びこの制御機構を備えてなる機械装置である。
【００４６】
即ち、本発明の制御機構及び当該制御機構を備えてなる本発明の機械装置は、ゴミや埃などの異物が動作部の隙間に付着・滞積し、電動機に対する負荷が一定の値を超える度に、自動的に機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させて、滞積した異物を取り除くものであり、ごみかみ現象の進行を大幅に遅延することができるから、機械装置の分解・清掃に要するメンテナンス費用等を大幅に減じることができるといった効果を有するのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の制御機構及びこの制御機構を備えてなる機械装置を実施するための最良の形態を説明する。但し、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００４８】
図１は、電動機２の駆動により流路を開閉する一般的なバルブ装置１を示す断面図である。このバルブ装置１は、上側ディスク１１の機械動作の駆動源として電動機２を用いたものであり、電動機２から出力される回転運動を、ギヤ３（３ａ及び３ｂ）を介して、バルブ装置１における上側ディスク１１の回転動作に変換するものである。
【００４９】
即ち、このバルブ装置１には、適宜通水孔を設けた上側ディスク１１及び下側ディスク１２が重なって配置されており、上側ディスク１１が回転することにより、適宜通水路（矢印で示す。）が変更される仕組みとなっている。上側ディスク１１及び下側ディスクの正面図（ａ）、及び上側ディスク１１が回転することにより、通水路が変更する状態（ｂ）を図２に示す。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、このバルブ装置１においては、流動体と共に流されてくる埃やゴミなどの異物４が上側ディスク１１と下側ディスク１２の間隙等に侵入し、これがごみかみ現象となって、上側ディスク１１の円滑な回転動作の障害となる場合がよくある。
【００５１】
この点につき、本実施例においては、このバルブ装置１に対し発明の制御機構を備えているから、このごみかみ現象により一定以上の負荷電流が前記電動機２に与えられると、自動的に上側ディスク１１の回転動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行し、円滑な機械動作の維持・回復を図ることができるのである。
【００５２】
更に詳しくは、本実施例に係るバルブ装置１において、ごみかみ現象が生じると、これが上側ディスク１１の回転動作を行うための抵抗となり、徐々に駆動源たる電動機２の負荷電流が大きくなる。
【００５３】
本実施例においては、センサー等の計測手段（図示せず）により、この電動機における負荷電流が一定の値を超えたと評価された段階でごみかみ現象が生じたものとみなし、図３（ｂ）に示すように、自動的に当該電動機２の運動を順逆交互に出力して、上側ディスク１１の回転動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させ、付着・滞積した異物４に振動を与えたり、引き裂いたり、擦り切ったり、潰したり、押し出したりして取り除くのである。
【００５４】
その結果、上側ディスク１１の円滑な回転動作が復活し、電動機２に対する負荷が小さくなるのである。
【００５５】
そして、再度ごみかみ現象が生じて、電動機２における負荷電流が一定の値を超えると、再び機械動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させるのである。
【００５６】
即ち、本実施例に係るバルブ装置１は、ごみかみ現象が生じて、電動機２に対する負荷が一定の値を超える度に、自動的に上側ディスク１１の回転動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させて、付着・滞積した異物４を取り除くものであり、ごみかみ現象の進行を大幅に遅延することができるから、バルブ装置１の分解・清掃に要するメンテナンス費用等を大幅に減じることができるといった利点が生じるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、実施例１に係る本発明の制御機構を備えてなる本発明の機械装置（バルブ装置）を示す断面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る本発明の制御機構を備えてなる本発明の機械装置（バルブ装置）における通水路の変更状態を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例１に係る本発明の制御機構を備えてなる本発明の機械装置（バルブ装置）において、上側ディスクの回転動作の順動作及び逆動作を交互に１ないし複数回試行させている状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  バルブ装置
２  電動機
３  ギヤ
４  異物
【図１】
2009089563.tif 000003
【図２】
2009089563.tif 000004
【図３】
2009089563.tif 000005