JP2001099347A

JP2001099347A - バブルアクチュエータユニット制御回路装置

Info

Publication number: JP2001099347A
Application number: JP27836199A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Chino; 直孝千野; Tomoaki Nishikawa; 智章西川
Original assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】【目的】角度検知用センサを使用せず、かつメカスト
ッパ突き当て時に大きな負荷を掛けないバブルアクチュ
エータ駆動機構を提供する。【構成】イニシャライズ時、停止時のメカストッッパ
突き当ての際によるモータ単体及び減速機構の破壊を防
止し、前述の大きな負荷時には低トルク駆動を行うこと
によって、モータ単体及び減速機構の破壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータを
用いたバブルアクチュエータユニット制御回路装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術にみるバブルアクチュエータ
の駆動制御方法は、モータ回転時間制御及び動作角度検
知用センサーによる位置制御の２系統にて行っており、
流量調節弁の動作開始部、任意中間角度部、動作終了部
等に角度検知用のセンサを有し、流量調節弁の位置管理
を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、流量調節弁の
駆動を一定速度（一定トルク）の駆動にて動作させてい
るため、イニシャライズ（初期化）時、停止時にモータ
の回転軸（具体的には、減速機構の出力軸）に設けられ
た角度規制ロッドをメカストッパ突き当てていたので、
モータ単体及び減速機構に大きな負荷が掛かっていた。

【０００４】また、角度検知用センサを使用することに
より制御回路及びバブルアクチュエータユニットのシス
テムが高価になっていた。

【０００５】したがって、本発明の目的は、角度検知用
センサを使用せず、かつ角度規制ロッドのメカストッパ
突き当て時に大きな負荷を掛けないバブルアクチュエー
タ駆動機構を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成するために、イニシャライズ時、停止時のメカスト
ッッパ突き当ての際（図１参照）、モータ単体（６）及
び減速機構（７）の破壊を防止し、前述の大きな負荷時
には低トルク駆動を行うことによって、モータ単体及び
減速機構の破壊を防止する。

【０００７】その際、動作角度制御は動作角度検知用セ
ンサを使用せず、イニシャライズ時、停止時のメカスト
ッッパ突き当て後の動作を一連して、パルス累積換算す
ることによって管理する。

【０００８】さらに詳細にいうと、動作角度制御は、図
１の全動作角度（駆動動作角度）を予め算出した基準パ
ルス数とステッピングモータの送りパルスを比較し駆動
した動作角をパルス数にて算出し、メカストッッパによ
るイニシャライズ時及び停止時以後の動作を累積パルス
と前述の基準パルス数との比較及び換算に基づいて行
う。

【０００９】そして、動作角度制御で、現在の位置を判
定し、その判定が標準動作角度又は停止動作角度かを判
定することにより、駆動トルクの変更を行う。駆動トル
クの変更方法としては、モータ駆動周波数の変更（図
４）、励磁方法の変更（図５）、モータ駆動電圧の
変更（図６）の３方法を用いる。

【００１０】

【実施例】最初に、本発明の基本的な構成を説明する
と、バブルアクチュエータ（図２参照）を図３の流量弁
機構に取付け、図７に示す回路によって駆動制御を行う
ものであるが、その際、制御動作は図８のメイン動作フ
ローチャート、図９の駆動モードフローチャートに基づ
いて行うものである。

【００１１】以上の構成により、動作角度制御をステッ
ピングモータの送りパルスで管理することが可能とな
り、又、角度検知用センサが不要となり、これに伴って
システムの簡素化が可能となる。

【００１２】図１に示すように、バブルアクチュエータ
８は、角度規制ロッド１００（点線で示す）を有し、角
度規制ロッド１００は全開位置（１）と全閉位置（５）
との間で１８０°の駆動動作角度（３）を持つが、この
駆動動作角度は、標準動作角度（２）と停止動作角度
（４）から成る。そして、全開位置（１）と全閉位置
（５）にはメカストップ１０２と１０４が設けられてい
る。

【００１３】図２に示すように、このバブルアクチュエ
ータ８は、モータ（６）と、このモータ（６）の回転を
減速する歯車列から成る減速機構部（７）とから成り、
モータ（６）の回転を減速機構部（７）によって減速し
ている。

【００１４】次に、図３に示すように、このバブルアク
チュエータ８は、流量調節弁（９）に取り付けられ、流
量調節弁（９）による流量の調整を行うように駆動され
る。

【００１５】図７はバブルアクチュエータの駆動制御回
路を表している。駆動回路は、基準周波数を発生させる
クロック発生器（１０）と、このクロック発生器（１
０）で発生されたクロックを分周して所望の周波数を作
る分周器（１１）と、全動作管理を行う制御ＩＣ（１
２）と、駆動トルク変化の動作を行うＳＷＩＣ（１
３）と、モータを駆動させるドライバＩＣ（１４）と、
ステッピングモータ部（１５）と、イニシャライズ時の
突き当て負荷電流及び停止時の突き当て負荷電流を検知
する電流検出ＩＣ（１６）とから成る。

【００１６】回転駆動制御における動作の流れとして
は、図８のシステムの基準フローチャートに基づいて回
転駆動を行い、その中の回転駆動動作は図９に示す動作
フローチャートに基づくものである。

【００１７】１）システムの電源投入後、最初イニシャ
ライズを行う（ステップＳ１７）。即ち、角度規制ロッ
ド１００をイニシャライズ突き当て位置にあるメカスト
ッパ１０２に当接させる。具体的には、角度規制ロッド
１００をイニシャライズ突き当て位置（１）へ、開方向
回転駆動低トルクモードにて駆動させ、電流検出ＩＣ
（１６）によりイニシャライズ突き当て時の負荷電流検
出によって停止させ、イニシャライズを完了する。

【００１８】２）イニシャライズ終了後、回転駆動動作
の制御が行われる。回転駆動動作の制御は図９のステッ
プＳ１８以降のステップに基づく。

【００１９】まず、ステップＳ１８で、回転駆動動作の
カウント開始の判定を行う。判定がＮｏではステップＳ
１９のイニシャライズを行い、ステップＳ２３の回転駆
動動作停止になる。

【００２０】ステップＳ１８の回転駆動動作のカウント
開始の判定がＹｅｓのケースではステップＳ２０の回転
駆動動作を行い、ステップＳ２１の回転動作途中停止の
判定に移行する。

【００２１】ステップＳ２１では、前のステップＳ２０
の回転駆動動作中、途中停止したか否かを判定する。判
定がＮｏではステップＳ２２にて動作カウントを行う。
判定がＹｅｓではステップＳ１８の前段へルーチンす
る。ステップＳ２２の動作カウント判定では図４、５、
６の駆動動作角度の基準パルス数に達したか否かを判定
し、判定がＮｏではステップＳ１８の前段へルーチン
し、判定がＹｅｓではステップＳ２３の回転駆動動作停
止を行う。

【００２２】３）前述のステップＳ２０の回転駆動動作
の詳細を図９のフローチャートに示す。

【００２３】スタートは図８のステップＳ２０の指令に
より動作開始する。ステップＳ２４で、閉方向の回転駆
動要求か否かを判定し、判定がＹｅｓではステップＳ２
５の標準動作角度範囲内のパルス数か否かの判定に動作
が移行する。判定がＮｏではステップＳ３０の動作に移
行する。

【００２４】ステップＳ２４の指令でステップＳ２５に
動作が移行すると、ステップＳ２５で、標準動作角度範
囲内のパルス数か否かの判定を行う。判定がＹｅｓでは
図４、５、６の標準動作角度範囲以下のパルス数である
ため、ステップＳ２６の通常トルクモードに設定し、ス
テップＳ２７で、閉方向へ回転駆動にて動作させる。

【００２５】判定がＮｏでは図４、５、６の停止動作角
度にあるため、ステップＳ２８の低トルクモードに設定
し、ステップＳ２９で、閉方向へ回転駆動にて動作させ
る。

【００２６】前述のステップＳ２４でＮｏの判定がある
と、ステップＳ３０の開方向の回転駆動要求か否かを判
定する。判定がＹｅｓではステップＳ３１に動作が移行
すると、ステップＳ３１で、標準動作角度範囲内のパル
ス数か否かの判定を行う。判定がＹｅｓでは図４、５、
６の標準動作角度範囲以下のパルス数であるため、ステ
ップＳ３２の通常トルクモードに設定し、ステップＳ３
３で、閉方向へ回転駆動にて動作させる。

【００２７】判定がＮｏでは図４、５、６の停止動作角
度にあるため、ステップＳ３４の低トルクモードに設定
し、ステップＳ３５で、閉方向へ回転駆動にて動作させ
る。

【００２８】４）ステップＳ２８、ステップＳ３４で行
う低トルク駆動には、図４、図５、図６に示すような以
下のような方法がある。

【００２９】（１）図４に示すように、２相通電にて駆
動周波数ｆを高くし、実負荷駆動トルクを下げる。

【００３０】（２）図５に示すように、２相通電を１相
通電にするとともに駆動周波数ｆを高することで駆動ト
ルクを下げる。

【００３１】（３）図６に示すように、駆動電圧を下げ
ることにより駆動トルクを下げる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ステ
ッピングモータを用いたバブルアクチュエータ制御回路
及び制御機構により、基準パルス数と駆動させたときに
発生する累積パルスの数との比較によって駆動角度が停
止動作角度内と判定したとき、メカストッパに対する突
き当て停止の際に低トルク駆動で動作させ、減速機構及
びモータ単体の破壊防止になる。

【００３３】また、駆動制御がパルスカウントで行うた
め、角度検知用センサが不要になり、制御回路及びバブ
ルアクチュエータの安価が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は駆動動作角度及び標準動作角度、停止動
作角度、イニシャライズ位置、停止位置を示す図であ
る。

【図２】図２はバブルアクチュエータを示す図である。

【図３】図３はバブルアクチュエータと流量調節弁とを
組付けた図である。

【図４】図４は駆動周波数変更による低トルク動作のシ
ーケンス図である。

【図５】図５は励磁方法切替えによる低トルク動作のシ
ーケンス図である。

【図６】図６は駆動電圧切替えによる低トルク動作のシ
ーケンス図である。

【図７】図７は制御回路を示す図である。

【図８】図８は制御方法の基本フローチャートである。

【図９】図９は回転駆動動作のフローチャートである。

【符号の説明】

（１）全開位置（イニシャライズ時突き当て完了位
置）（２）標準動作角度（３）駆動動作角度（基準パルス数）（４）停止動作角度（５）全閉位置（停止時突き当て完了位置）（６）モータ単体（ステッピングモータ）（７）減速機構部（８）バブルアクチュエータ（９）流量調節弁（１０）クロック発生器（１１）分周器（１２）制御ＩＣ（１３）ＳＷＩＣ（１４）ドライバＩＣ（１５）モータ部（１６）電流検出ＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川智章東京都目黒区中根２−４−19 キヤノン精機株式会社内Ｆターム(参考） 3H062 AA15 BB30 CC02 CC15 DD01 EE07 FF10 FF30 FF34 3H065 BB11 CA04 5H580 AA10 BB05 BB10 CB03 FA22 FA23 FA24 FB03 FC08 FD04 GG04 HH22 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータ使用のバブルアクチュ
エータを駆動部とし、流量調節弁に駆動部を取付け、流
量調節弁は回転制御機構を有し、弁可動範囲内に駆動部
の出力軸があるバブルアクチュエータユニット制御回路
装置において、初期組込み時及び動作角度の初期化のイ
ニシャライズ時は低トルク駆動で回転駆動を行い、メカ
ストッパ突き当て後電流検出回路の出力信号により停止
させることを特徴とするバブルアクチュエータユニット
制御回路装置。
【請求項２】ステッピングモータ使用のバブルアクチュ
エータを駆動部とし、流量調節弁に駆動部を取付け、流
量調節弁は回転制御機構を有し、弁可動範囲内に駆動部
の出力軸があるバブルアクチュエータユニット制御回路
装置において、予め駆動動作角度を基準パルス換算し、
その基準パルスより駆動パルスを差し引くことによって
残りの動作角を算出し、所定の残り動作角度領域より低
トルク駆動を行い、メカストッッパ突き当てによって回
転駆動を停止させることを特徴とするバブルアクチュエ
ータユニット制御回路装置。
【請求項３】前記基準パルス換算において、可動範囲内
においての途中停止動作に対しては、動作角度の各初期
化時、及びメカストッッパによる各停止時により動作角
度のパルス数を累積換算して、現在の動作角度を算出
し、所定の残り動作角度領域より低トルク駆動を行い、
メカストッッパ突き当てによって回転駆動を停止させる
ことを特徴とする請求項２記載のバブルアクチュエータ
ユニット制御回路装置。
【請求項４】標準動作角度と停止動作角度を含む角度範
囲を動作する回転軸を持つステッピングモータと、該ステッピングモータの前記回転軸に取り付けられた流
量調節弁と、前記ステッピングモータを駆動して流量調節弁を制御す
る制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記回転軸の回転動作中、前記ステッピングモータを駆
動する基準パルスをカウントするカウント手段と、該カウント手段によってカウントした累算パルス数が停
止動作角度に対応するパルス数に達したか否かを判定す
る判定手段と、前記判定手段で停止動作角度に達したと判断したとき、
駆動トルクを低減する駆動トルク低減手段と、を有することを特徴とするバブルアクチュエータユニッ
ト制御回路装置。
【請求項５】請求項４記載のバブルアクチュエータユニ
ット制御回路装置において、前記制御回路は、電源投入
時に、前記回転軸を前記標準動作角度の初期位置に低減
した駆動トルクでもたらすイニシャライズ機能を有する
ことを特徴とするバブルアクチュエータユニット制御回
路装置。