JP2008252983A - Servo motor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動部材を駆動する電動モータを制御するサーボモータシステムに関する。 The present invention relates to a servo motor system that controls an electric motor that drives a movable member.
従来、車両用空調装置において、エアミックスドアをリンク機構を介して駆動するサーボモータと、エアミックスドアの位置を目標位置に近づけるようにサーボモータを制御する電子制御装置とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
本発明者は、上述の特許文献1に基づいてドアの位置制御について検討したところ、次のような問題点が分かった。
When this inventor examined the door position control based on the above-mentioned
すなわち、図4に示すようにエアミックスドアの作動可能範囲Haのうち通常作動範囲htのうち下側に下限位置を設定し、通常作動範囲htのうち上側に上限位置を設定する。 That is, as shown in FIG. 4, the lower limit position is set on the lower side of the normal operation range ht in the operable range Ha of the air mix door, and the upper limit position is set on the upper side of the normal operation range ht.
ここで、エアミックスドアが下限位置を超えて下側に位置するとき、およびエアミックスドアが上限位置を超えて上側に位置するときのうち一方の場合には、サーボモータを停止して作動不能にする。このことにより、サーボモータ等の異常が生じたときに、エアミックスドアがケース等に衝突して破損することを未然に防止している。 Here, when the air mix door is positioned below the lower limit position and below, or when the air mix door is positioned above the upper limit position, the servo motor is stopped and cannot be operated. To. This prevents the air mix door from colliding with the case or the like and being damaged when an abnormality occurs in the servo motor or the like.
しかし、リンク機構、サーボモータ等の寸法ズレ等が原因で、サーボモータに特別な故障が生じていない場合にもかかわらず、エアミックスドアが上限位置、或いは下限位置を超えてサーボモータが作動不能になる場合がある。 However, the servo motor cannot be operated because the air mix door exceeds the upper limit position or the lower limit position even if the servo motor has not been damaged due to dimensional deviation of the link mechanism, servo motor, etc. It may become.
本発明は、上記点に鑑み、サーボモータに故障が生じていないにも関わらず、作動不能になった場合に容易に復帰できるようにしたサーボモータシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a servo motor system that can be easily restored when the servo motor becomes inoperable even though the servo motor has not failed.
上記目的を達成するため、本発明では、可動部材を駆動する電動モータ(12)と、可動部材の位置を検出する検出手段(12a)と、検出手段の検出位置に基づいて、可動部材の位置を通常作動囲内の目標位置に近づけるように電動モータを制御するモータ制御手段(S130)と、検出手段の検出位置に基づいて、可動部材の位置が通常作動範囲から外れた限界位置を超えたか否かを判定する判定手段(S230、S240)と、可動部材の位置が限界位置を超えと判定手段が判定したときには、可動部材の位置が異常であるとして電動モータの作動を不能にするモータ作動不能手段(S250)と、を備えるサーボモータシステムであって、起動時に、判定手段が可動部材の位置が異常であると判定したときには、モータ作動不能手段の実行は行わずに、検出手段の検出可能範囲内に可動部材の位置を戻す起動制御手段(S120)を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the position of the movable member is based on the electric motor (12) for driving the movable member, the detection means (12a) for detecting the position of the movable member, and the detection position of the detection means. Motor control means (S130) for controlling the electric motor so as to be close to the target position within the normal operating range, and whether the position of the movable member has exceeded the limit position outside the normal operating range based on the detection position of the detection means When the determination means (S230, S240) and the determination means determine that the position of the movable member exceeds the limit position, the motor cannot be operated because the position of the movable member is abnormal. Means (S250), and when starting, when the determination means determines that the position of the movable member is abnormal, the motor inoperable means Without execution, characterized in that it comprises a start control means within the detection range of the detecting means to return the position of the movable member (S120).
したがって、一旦、可動部材の位置が異常であるとしてモータ作動不能手段が電動モータの作動を不能にしたときでも、その後の起動時に、モータ作動不能手段の実行は行わずに、通常作動範囲内に前記可動部材の位置を戻す起動制御手段を実施する。このため、電動モータ等に故障が生じていない場合には、容易に、復帰できる。 Therefore, even if the position of the movable member is abnormal and the motor inoperable means disables the operation of the electric motor, the motor inoperable means is not executed at the subsequent start-up and within the normal operating range. Activation control means for returning the position of the movable member is implemented. For this reason, when a failure does not occur in the electric motor or the like, it can be easily restored.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
図1、図2に本発明のサーボモータシステムが適用される車両用空調装置の一実施形態を示す。 1 and 2 show an embodiment of a vehicle air conditioner to which the servo motor system of the present invention is applied.
車両用空調装置は、車室内に向けて空気を流す空調ケーシング1と、内気導入口2aおよび外気導入口2bを選択的に開閉する内外気切替ドア2と、内気導入口2aおよび外気導入口2bのうち一方から吸入した空気を車室内に向けて空気を送風する送風機ユニット3と、送風機ユニット3から送風された空気を冷却する冷房用熱交換器4と、冷房用熱交換器4により冷却された冷却空気を加熱する暖房用熱交換器5と、を備える。
The vehicle air conditioner includes an
冷房用熱交換器4は、圧縮機、凝縮器、減圧器とともに冷媒を循環させる周知の冷凍サイクル装置を構成するもので、冷媒の蒸発により送風機ユニット3からの送風空気と熱交換して冷却する。暖房用熱交換器5は、走行用エンジン5aからのエンジン冷却水(熱源温水)を循環させることにより、冷房用熱交換器4からの冷風を加熱するものである。
The cooling heat exchanger 4 constitutes a well-known refrigeration cycle apparatus that circulates refrigerant together with a compressor, a condenser, and a decompressor, and cools by exchanging heat with the blown air from the blower unit 3 by evaporation of the refrigerant. . The
空調ケーシング1内には、暖房用熱交換器5をバイパスして冷却空気を流す冷風バイパス通路1aが設けられている。空調ケーシング1内には、冷風バイパス通路1aに流す空気量と暖房用熱交換器5に流れる空気量との割合を調整して車室内への吹出空気温度を調整するエアミックスドア6が設けられている。
In the
冷風バイパス通路1aおよび暖房用熱交換器5の下流側には、冷風バイパス通路1aからの冷風と暖房用熱交換器5からの温風とを混合する混合室7が設けられている。混合室7で混合された空気は、フェイス吹出口8a、フット吹出口8b、デフ吹出口8cのいずれかから車室内に向けて吹き出される。吹出口8a、8b、8cにはそれぞれを開閉するためのモードドア9a、9b、9cがそれぞれ設けられている。
On the downstream side of the cold
本実施形態において、ドア2、6、9a、9b、9cとしては、回転自在に支持される板状ドアが用いられる。ドア2、6、9a〜9cは、リンク機構を介してサーボモータ11、12、13により回転駆動される。
In the present embodiment, plate doors that are rotatably supported are used as the
図2にリンク機構の具体例としてエアミックスドア6のリンク機構の構造を示す。 FIG. 2 shows the structure of the link mechanism of the air mix door 6 as a specific example of the link mechanism.
エアミックスドア6は支持軸6aに対して回転自在に支持されている。エアミックスドア6にはリンク溝140Aを有するリンク部材140が固定されている。サーボモータ12の出力軸132にはリンクレバー131が固定されており、リンクレバー131の先端部にはリンクピン130が設けられている。リンクピン130は、リンク部材140のリンク溝140A内に配置される。
The air mix door 6 is rotatably supported with respect to the
これにより、サーボモータ12の出力軸132が回転すると、リンクレバー131が回転する。これに伴い、リンクレバー131のリンクピン130が、リンク部材140のリンク溝140A内を摺動する。このため、リンクレバー131の回転力が、リンク部材140に伝達されて、エアミックスドア6が回転する。
Thereby, when the
次に、本実施形態の電気的構成の概略について説明する。 Next, an outline of the electrical configuration of the present embodiment will be described.
車両用空調装置は、図2に示すように、エアコンECU10、サーボモータ11、12、13、内気センサ16、外気センサ17、水温センサ18、温度設定器19を備える。
As shown in FIG. 2, the vehicle air conditioner includes an air conditioner ECU 10,
エアコンECU10は、マイクロコンピュータ、メモリ等から構成される電子制御装置であって、センサ16〜18および温度設定器19等の出力信号に基づいて必要吹出温度TAOを算出して、必要吹出温度TAOに基づいて、ドア2、6、9a、9b、9cの位置制御(すなわち、ドア開度の制御)、および送風機ユニット3のブロアモータ3aの回転数制御(すなわち、送風量の制御)を実施する。
The air conditioner ECU 10 is an electronic control device including a microcomputer, a memory, and the like. Based on this, position control of the
ここで、必要吹出温度TAOは、車室内の環境の変化に関わらず、車室内を設定温度testに維持するために必要である吹出空気温度である。 Here, the required blowing temperature TAO is the blowing air temperature necessary for maintaining the vehicle interior at the set temperature test regardless of the change in the environment in the vehicle interior.
ブロアモータ3aは、送風機ユニット3の羽根車を回転駆動するための電動モータであり、ブロアモータ3aの回転数(すなわち、送風量)は、周知のように必要吹出温度TAOに基づいて決められる。
The
サーボモータ11はリンク機構を介して内外気切替ドア2を駆動するための電動モータである。サーボモータ12はリンク機構を介してエアミックスドア6を駆動するための電動モータである。サーボモータ13はリンク機構を介してモードドア9a、9b、9cをそれぞれ独立して駆動する。
The
サーボモータ11、12、13のそれぞれに対応して駆動軸の回転角度(すなわち、ドアの位置)を検出するポテンショメータ11a、12a、13aが設けられている。ポテンショメータ11a、12a、13aは、それぞれ、駆動軸の回転角度の変化に対応して変化する出力電圧ptを発生する。ポテンショメータ11a、12a、13aのそれぞれの出力電圧ptは、ドア2、6、9a、9b、9cの位置制御に用いられる。
ここで、ポテンショメータ11aの出力電圧ptとサーボモータ11の駆動軸の回転角度とが1対1で特定されるように設定されている。同様に、ポテンショメータ12aの出力電圧ptとサーボモータ12の駆動軸の回転角度とが1対1で特定されるように設定され、ポテンショメータ13aの出力電圧ptとサーボモータ13の駆動軸の回転角度とが1対1で特定されるように設定されている。
Here, the output voltage pt of the
内気センサ16は、車室内の空気温度を検出する温度センサである。外気センサ17は車室外の空気温度を検出する温度センサである。水温センサ18はエンジン冷却水(熱源温水)の温度を検出する温度センサである。温度設定器19は、車室内の設定温度testを設定するためのスイッチである。
The
次に、本実施形態の特徴であるエアミックスドアの位置制御について図2〜図4を参照して説明する。 Next, position control of the air mix door, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIGS.
図3はエアミックスドア6のドア位置制御を示すフローチャートであり、図4は図3中の通常制御の処理の詳細を示すフローチャートである。本実施形態のエアミックスドア6の位置制御に際して、図4に示すように、作動可能範囲Haのうち通常作動範囲ht、上限位置、および下限位置が設定されている。 FIG. 3 is a flowchart showing door position control of the air mix door 6, and FIG. 4 is a flowchart showing details of normal control processing in FIG. In the position control of the air mix door 6 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the normal operation range ht, the upper limit position, and the lower limit position are set in the operable range Ha.
ドア位置制御は、イグニッションスイッチIGがオンされると起動する。以下、ドア位置制御の処理について説明する。 The door position control is activated when the ignition switch IG is turned on. Hereinafter, the door position control process will be described.
まず、ポテンショメータ12aの出力電圧ptに基づいて、ポテンショメータ12aの出力電圧ptが上限閾値よりも高いか否かを判定することにより、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも上側に位置するか否かを判定する(ステップS100)。
First, based on the output voltage pt of the
ポテンショメータ12aの出力電圧ptが上限閾値よりも高いときには、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも上側に位置するとして、ステップS100でYESと判定する。
When the output voltage pt of the
また、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも下側に位置するときには、NOと判定して、ステップS110に移行する。ここでは、ポテンショメータ12aの出力電圧ptに基づいて、ポテンショメータ12aの出力電圧ptが下限閾値よりも低いか否かを判定することにより、エアミックスドア6の位置が下限位置よりも下側に位置するか否かを判定する。エアミックスドア6の位置が下限位置よりも上側に位置するときには、NOと判定する。
Moreover, when the position of the air mix door 6 is located below the upper limit position, it is determined as NO and the process proceeds to step S110. Here, by determining whether or not the output voltage pt of the
このとき、エアミックスドア6の位置が正常であるとして、通常制御(ステップS130)を実施する。 At this time, assuming that the position of the air mix door 6 is normal, normal control (step S130) is performed.
また、ステップS100においてエアミックスドア6の位置が上限位置よりも上側に位置すると判定したとき、およびステップS110においてエアミックスドア6の位置が下限位置よりも下側に位置すると判定したときには、エアミックスドア6の位置が異常であると判定することになる。 Further, when it is determined in step S100 that the position of the air mix door 6 is located above the upper limit position, and when it is determined in step S110 that the position of the air mix door 6 is located below the lower limit position, the air mix It is determined that the position of the door 6 is abnormal.
このとき、ステップS120に移行して、サーボモータ12を駆動して、エアミックスドア6の位置をポテンショメータ12aの位置検出可能範囲内に戻して、通常制御(ステップS130)を実施する。本実施形態では、ポテンショメータ12aの位置検出可能範囲としては、上限位置および下限位置の間が設定されている。
At this time, the process proceeds to step S120, the
次に、通常制御の詳細について図4を参照して説明する。 Next, details of the normal control will be described with reference to FIG.
まず、センサ16、17および温度設定器19等の出力信号に基づいて必要吹出温度TAOを算出して、必要吹出温度TAOおよび水温センサ18の出力信号に基づいて、エアミックスドア6の目標位置を算出する(ステップS200)。
First, the required blowing temperature TAO is calculated based on the output signals from the
次に、サーボモータ12を駆動してエアミックスドア6の位置を目標位置に近づける(ステップS210)。その後、ポテンショメータ12aの出力電圧に基づいて、エアミックスドア6の現在位置が目標位置に一致するか否かを判定する(ステップS220)。
Next, the
エアミックスドア6の現在位置が目標位置に一致しないときには、NOと判定してステップS230に移行して、ポテンショメータ12aの出力電圧ptに基づいて、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも上側に位置するか否かを判定する。
When the current position of the air mix door 6 does not coincide with the target position, it is determined as NO, the process proceeds to step S230, and the position of the air mix door 6 is above the upper limit position based on the output voltage pt of the
このとき、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも下側に位置するときには、NOと判定して、ステップS240に移行する。ここでは、ポテンショメータ12aの出力電圧ptに基づいて、エアミックスドア6の位置が下限位置よりも下側に位置するか否かを判定する。エアミックスドア6の位置が下限位置よりも上側に位置するときには、NOと判定する。
At this time, when the position of the air mix door 6 is located below the upper limit position, it is determined as NO and the process proceeds to step S240. Here, based on the output voltage pt of the
その後、ステップS210に戻り、エアミックスドア6の位置が上限位置および下限位置を超えない限り、ステップS210、S220、S230、S240を繰り返し、エアミックスドア6の現在位置が目標位置に一致すると、ステップS220でYESと判定する。その後、ステップS260に移行してサーボモータ12を停止して、ステップS200に戻る。
Thereafter, the process returns to step S210, and unless the position of the air mix door 6 exceeds the upper limit position and the lower limit position, steps S210, S220, S230, S240 are repeated, and if the current position of the air mix door 6 matches the target position, It is determined YES in S220. Thereafter, the process proceeds to step S260, the
一方、ステップS230において、エアミックスドア6の位置が上限位置よりも上側に位置するときにはYESと判定する。この場合、ステップ250に移行してエアミックスドア6の位置が異常であるとして、サーボモータ12を停止する。
On the other hand, when the position of the air mix door 6 is located above the upper limit position in step S230, it is determined as YES. In this case, the process proceeds to step 250, and the
また、ステップS240において、エアミックスドア6の位置が下限位置よりも下側に位置するときには、YESと判定する。この場合、ステップ250に移行してエアミックスドア6の位置が異常であるとして、サーボモータ12を停止する。
Moreover, in step S240, when the position of the air mix door 6 is located below the lower limit position, it is determined as YES. In this case, the process proceeds to step 250, and the
このようにエアミックスドア6の位置が異常であるとして、サーボモータ12を停止して作動不能にする。
In this way, assuming that the position of the air mix door 6 is abnormal, the
以上説明したように本実施形態によれば、起動時に、ポテンショメータ12aの出力電圧ptに基づいて、エアミックスドア6の位置が異常であると判定すると(ステップS100)、サーボモータ12を駆動して、エアミックスドア6の位置をポテンショメータ12aの位置検出可能範囲内に戻して、通常制御(ステップS130)を実施する。
As described above, according to the present embodiment, when it is determined that the position of the air mix door 6 is abnormal based on the output voltage pt of the
したがって、起動前の通常制御中に、エアミックスドア6の位置が異常となりサーボモータ12を作動不能にした場合でも、サーボモータ12に故障が生じていない場合には、起動時に、復帰することができる。このため、サーボモータ12等に故障が生じていない場合には、容易に復帰できる。
Therefore, even if the position of the air mix door 6 becomes abnormal during normal control before activation and the
(他の実施形態)
上述の実施形態では、ドア2、6、9a、9b、9cとして板ドアを用いた例について説明したが、これに代えて、ドア2、6、9a、9b、9cとしてロータリドア、スライドドア等の他のドアを用いても良い。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, an example in which plate doors are used as the
上述の実施形態では、本発明のサーボモータシステムをエアミックスドア6の位置制御に適用した例について説明したが、これに代えて、内外気切替ドア、モードドア等の他のドアの位置制御に適用してもよい。 In the above-described embodiment, the servo motor system of the present invention is applied to the position control of the air mix door 6, but instead of this, the position control of other doors such as the inside / outside air switching door and the mode door is performed. You may apply.
上述の実施形態では、本発明の位置検出手段として、サーボモータ12の回転軸の回転角度(すなわち、エアミックスドア6の位置)に対応して電圧出力を変化させるポテンショメータ12aを用いた例について説明したが、これに代えて、本発明の位置検出手段として、サーボモータ12の回転軸が一定角度回転する毎にパルス信号を出力するエンコーダ式ポテンショメータを用いてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
上述の実施形態では、本発明のサーボモータシステムを車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、他の機器に適用してもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the servo motor system of the present invention is applied to a vehicle air conditioner has been described.
2、6、9a、9b、9c…ドア、6a…支持軸、10…エアコンECU、 11、12、13…サーボモータ、16…内気センサ、17…外気センサ、
18…水温センサ、19…温度設定器、131…リンクレバー、
130…リンクピン、140…リンク部材。
2, 6, 9a, 9b, 9c ... door, 6a ... support shaft, 10 ... air conditioner ECU, 11, 12, 13 ... servo motor, 16 ... inside air sensor, 17 ... outside air sensor,
18 ... Water temperature sensor, 19 ... Temperature setter, 131 ... Link lever,
130: Link pin, 140: Link member.
Claims (3)
前記可動部材の位置を検出する検出手段(12a)と、
前記検出手段の検出位置に基づいて、前記可動部材の位置を通常作動囲内の目標位置に近づけるように前記電動モータを制御するモータ制御手段(S130)と、
前記検出手段の検出位置に基づいて、前記可動部材の位置が前記通常作動範囲から外れた限界位置を超えたか否かを判定する判定手段(S230、S240)と、
前記可動部材の位置が限界位置を超えと前記判定手段が判定したときには、前記可動部材の位置が異常であるとして前記電動モータの作動を不能にするモータ作動不能手段(S250)と、を備えるサーボモータシステムであって、
起動時に、前記判定手段が前記可動部材の位置が異常であると判定したときには、前記モータ作動不能手段の実行は行わずに、前記検出手段の検出可能範囲内に前記可動部材の位置を戻す起動制御手段(S120)を備えることを特徴とするサーボモータシステム。 An electric motor (12) for driving the movable member;
Detection means (12a) for detecting the position of the movable member;
Motor control means (S130) for controlling the electric motor so as to bring the position of the movable member closer to the target position within the normal operating range based on the detection position of the detection means;
Determination means (S230, S240) for determining whether or not the position of the movable member exceeds a limit position out of the normal operating range based on a detection position of the detection means;
Servo provided with motor inoperable means (S250) for disabling the operation of the electric motor on the assumption that the position of the movable member is abnormal when the determining means determines that the position of the movable member exceeds the limit position. A motor system,
When the determination means determines that the position of the movable member is abnormal at the start-up, the start of returning the position of the movable member within the detectable range of the detection means without performing the motor inoperable means A servo motor system comprising control means (S120).
前記通常作動範囲の下側には下限位置として前記限界位置が設定されており、
前記可動部材の位置が前記上限位置よりも上側であるとき、および前記可動部材の位置が前記下限位置よりも下側であるときのうちいずれか一方のときには、前記判定手段は、前記可動部材の位置が前記限界位置を超えたと判定することを特徴とする請求項1に記載のサーボモータシステム。 The limit position is set as the upper limit position above the normal operation range,
The limit position is set as a lower limit position below the normal operation range,
When the position of the movable member is higher than the upper limit position and when the position of the movable member is lower than the lower limit position, the determination means is 2. The servo motor system according to claim 1, wherein a position is determined to exceed the limit position.
車室内に向けて通風する室内空調ケース(1)と、を備え、
前記可動部材は、前記室内空調ケース内に配置され、変位可能に支持されるドア(6)であることを特徴とする車両用空調装置。 The servo motor system according to claim 1 or 2,
An indoor air conditioning case (1) for ventilating the passenger compartment,
The vehicle air conditioner, wherein the movable member is a door (6) disposed in the indoor air conditioning case and supported so as to be displaceable.
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