JP2012016224A - リニアアクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の自重により生じるオフセットズレを補正するリニアアクチュエータ駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置１は、駆動指令Irefに応じて可動子２３を往復させる電磁駆動部１０と、通電がなされていない時、可動子２３が自重により所定の移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃからズレて可動範囲Ｗ_１が移動可能範囲Ｄよりも狭くなる場合に、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正するオフセット補正部１１とを有している。オフセット補正部１１は、駆動指令Irefに応じた可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ_１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可動子を往復移動させるリニアアクチュエータ駆動装置に係り、特に自重により可動子がオフセットズレして可動範囲が本来よりも狭くなる場合においてオフセットズレの補正を適正化したリニアアクチュエータ駆動装置に関するものである。

レシプロモータ等のリニアアクチュエータ駆動装置は、駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を電気的に往復移動させるドライバとも呼ばれる装置である。レシプロモータ等のリニアアクチュエータは、通電がなされていない状態において可動子の往復動中心が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が本来の移動可能範囲よりも狭くなる場合がある。この場合、可動子及び固定子を収納する図示しないケーシング等との衝突を避けるために、狭くなった可動範囲よりも広い範囲を必要とする振幅で可動子を往復移動させることができなくなるという不具合がある。

この問題に対処するための一つの手段として特許文献１には、可動子の往復動中心と移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように駆動指令を補正するオフセット補正部を設け、常時、オフセット通電を行って電気的に可動子のオフセットズレを補正する装置が開示されている。

また、上記問題に対処するための他の手段として特許文献２及び３には、通電がなされていない状態で永久磁石の磁束に偏りが生じるように永久磁石の配置位置を設定又は各々の永久磁石の強さを異ならせることで、機械的にオフセットズレを補正する装置が開示されている。

特開２００８−２５６１０９号公報 特開２００８−２５６１１０号公報 特開２００６−１４４６４号公報

しかしながら、特許文献１に示すように電気的に可動子のオフセットズレを補正する従来のリニアアクチュエータ駆動装置では、オフセット通電を常時行うので、電力を常に消費して電力効率を損なうという不具合がある。

また、特許文献２及び３に示すように機械的に可動子のオフセットズレを補正する従来のリニアアクチュエータ駆動装置では、磁束の偏りによって通電により得られる推力が低下する部位が生じるので、所望の推力を得るためには、電気的にオフセット補正するものに比べてアクチュエータを大型化するか若しくは通電量を増大させなければならない問題がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、可動子の自重により生じるオフセットズレを補正するにあたり、装置の大型化を伴うことなく消費電力を低減させて省電力化を実現した新たなリニアアクチュエータ駆動装置を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のリニアアクチュエータ駆動装置は、駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を往復移動させる電磁駆動部と、通電がなされていない状態において前記可動子が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が前記移動可能範囲よりも狭くなる場合に、前記可動子の往復動中心と前記移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ前記可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように前記駆動指令を補正するオフセット補正部とを具備してなり、前記オフセット補正部は、前記駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に前記駆動指令の補正を実施する一方、前記可動域不足状態でない場合に前記駆動指令の補正を解除することを特徴とする。

可動域不足状態は、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に可動振幅が足りない状態だけでなく、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に可動振幅が足りる場合でも所定の余裕度がない状態が含まれる。なお、可動振幅は可動範囲の半分の長さである。

このように、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に駆動指令の補正を実施してオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令の補正を解除してオフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることができる。しかも、オフセット通電によりオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように装置の大型化を伴うことがない。

ワンパラメータに基づき可動子の振幅値を得るようにして装置を簡素化するためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数を取得し、取得した周波数と当該周波数の下で前記駆動指令が取り得る最大値とから前記可動子の振幅値を得るように構成されていることが好ましい。

精度の高いオフセット通電を行うためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数及び前記駆動指令を取得し、取得した周波数及び前記駆動指令の値から前記可動子の振幅値を得るように構成されていることが望ましい。

より一層省電力化を追求するためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報に対応する振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから決定される可動振幅の不足分に応じた距離、前記可動子の往復動中心が移動するように前記駆動指令を補正することが有効である。

複雑な演算を要することなく簡易な構成で確実に可動範囲を確保するためには、前記オフセット補正部は、前記可動子の往復動中心が一定距離移動するように前記駆動指令を補正することが効果的である。

上記オフセット補正部を簡易な構成で実現するためには、前記オフセット補正部は、前記オフセット通電により可動子の往復動中心を移動させる補正量と前記振幅情報とを関連付けた補正情報を予め記憶しており、前記補正情報において前記振幅情報に関連付けられている補正量を用いて前記駆動指令を補正することが好ましい。

本発明は、以上説明したように、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、この振幅情報に対応する振幅値に対して可動子の可動振幅が可動域不足状態である場合に駆動指令の補正を実施して、可動子の往復動中心と移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令の補正を解除して、オフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることが可能となる。しかも、可動子のオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように大型化を伴うことがない。したがって、小型化及び省電力化に適したリニアアクチュエータ駆動装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置が適用される制振システムの構成を模式的に示す構成図。 本実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模式的に示す構成図。 同駆動装置の動作に関する説明図。 同駆動装置の動作で用いる補正情報の作成手順を示すフローチャート。 駆動電流指令の最大電流値と周波数との関係を示す図。 本発明の他の実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模試的に示す構成図。 上記以外の実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模式的に示す構成図。

以下、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置を、図面を参照して説明する。

リニアアクチュエータの駆動装置１は、図１及び図２に示すように、振動発生源ｇｎで生じる振動Ｖｉ１と加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに発生させる相殺振動Ｖｉ２とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓでの振動を低減する制振システムｓｙに適用され、加振手段２として用いられるリニアアクチュエータ２０の可動子２３を往復移動させる装置である。

本実施形態のリニアアクチュエータ駆動装置１が適用される制振システムｓｙは、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出部３と、この振動検出部３で検出される振動が小さくなるように適切な相殺振動Ｖｉ２を加振手段２に発生させる制振制御を行う制御部４（コントローラともいう）とを有している。この制御部４は、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルス信号ｓｈと振動検出部３からの検出信号ｓｇとを入力し、これらの信号ｓｈ，ｓｇに基づき加振手段２に相殺振動Ｖｉ２を発生させる指令である駆動指令を生成する制振アルゴリズム部４ａを主体としている。

リニアアクチュエータ駆動装置１は、図２に示すように、上記の制振アルゴリズム部４ａが生成した駆動指令Irefを入力し、この駆動指令Irefに応じた通電を、リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に行うことによりリニアアクチュエータ２０の可動子２３を往復移動させる電磁駆動部１０を主体とするもので、上記の制御部４（コントローラ）に設けられている。この電磁駆動部１０自体のより具体的な構造や具体的な動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。

駆動対象となるリニアアクチュエータ２０は、図２に示すように、永久磁石を備える固定子２２を車体フレームｆｒｍに固定し、抑制するべき振動方向と同方向の往復振動（図２の紙面で上下動）を可動子２３に行わせるようにしたインナー型のレシプロタイプのものである。ここでは、車体フレームｆｒｍの抑制するべき振動の方向と可動子２３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、リニアアクチュエータ２０が車体フレームｆｒｍに固定される。可動子２３は補助質量２１とともに軸２５に取り付けられ、この軸２５は可動子２３及び補助質量２１を推力方向に移動可能なように板バネ２４を介して固定子２２に支持されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１によって、動吸振器が構成されていることになる。

リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子２３は、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子２３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子２３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子２２に対して軸２５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸２５に接合されている補助質量２１が上下方向に振動することになる。このリニアアクチュエータ２０それ自体のより具体的な構造や動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。

図２に示すように、可動子２３は図示しないストッパによって動作範囲が規制されることにより、所定の移動可能範囲Ｄが設定されている。この移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃと可動子２３の往復動中心Ｗｃとが一致している状態では可動子２３の可動範囲が最大となる。しかし、図２に示すように、アクチュエータ２０を構成するコイルに通電がなされていない状態において可動子２３の往復動中心Ｗｃが自重により移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃから距離Ｌｍ重力方向にズレて、可動振幅（Ｗ_１／２）で往復動させるために要する可動範囲Ｗ_１が本来の移動可能範囲Ｄよりも狭くなる場合がある（Ｗ_１＝Ｄ−２×Ｌｍ）。この場合、図３（ｂ）に示すように、狭くなった可動範囲Ｗ_１よりも広い範囲（２×Ｌ_２）となる振幅Ｌ_２（Ｗ_１＜２Ｌ_２）で可動子２３を往復移動させることができなくなる不具合がある。

そこで、この不具合を解決すべく、本実施形態では、図２に示すように、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正するオフセット補正部１１を更に設けている。しかしながら、このオフセット補正部１１による駆動指令Irefの補正が常にされてオフセット通電が常時なされると、電力を常に消費して電力効率を損なう。そこで、このオフセット補正部１１を、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ_１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除するように構成している。

具体的構成として、図２に示すように、オフセット補正部１１は、周波数取得部１２と、駆動指令補正部１３と含んで構成されている。

周波数取得部１２は、振幅情報として可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得する。振幅情報は、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する情報であり、例えば可動子２３の振幅値Ｌｐ自体や、可動子２３の振幅値Ｌｐを得るための基礎となる要素を示す情報である。可動子２３の振幅値Ｌｐを得るための基礎となる要素としては、可動子２３の往復移動に係る周波数ｆや駆動指令Irefの値が挙げられる。これは可動子２３の振幅値Ｌｐが、駆動指令Irefの値及び可動子２３の往復移動に係る周波数ｆの二つのパラメータに基づき決定（算出）可能であることによる。本実施形態では、図１及び図２に示すように、可動子２３の往復移動で発生させる振動Ｖｉ２の周波数と振動発生源ｇｎで発生する振動Ｖｉ１の周波数とが一致していることを利用して、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルス信号ｓｈに基づき振動発生源ｇｎで発生する振動Ｖｉ１の周波数を検出し、この周波数を可動子２３の往復移動に係る周波数ｆとして取り扱っている。

駆動指令補正部１３は、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる補正量Ｉｄと振幅情報である周波数ｆとを関連付けた補正情報１４をメモリＭｅに予め記憶しており、この補正情報１４のうち周波数取得部１２で取得した周波数ｆに関連付けられている補正量Ｉｄを用いて駆動指令Irefを補正するものである。具体的には、駆動指令補正部１３は、周波数取得部１２で取得した周波数ｆをキーとして補正情報１４から該当する補正量Ｉｄを取得し、この補正量Ｉｄを駆動指令Irefに加算器１３ａで加算することで、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正する。この補正量Ｉｄには、可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる距離自体や駆動指令を補正する量としての電流値が挙げられるが、本実施形態では駆動指令を補正する電流値として取り扱っている。

補正情報１４は、図４に示す各ステップＳ１〜Ｓ５を実行することにより生成される。すなわち、或る周波数の下で最大となる駆動指令を算出する駆動指令算出ステップＳ１を実行し、駆動指令の値及び周波数から可動子の振幅値を取得する振幅値取得ステップＳ２を実行し、取得した可動子の振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから可動振幅の不足分に応じた不足距離を算出する不足距離算出ステップＳ３を実行し、可動子の往復動中心を前記不足距離移動させるための駆動指令の補正量を算出する補正量算出ステップＳ４を実行し、算出した補正量と周波数とを関連付けて補正情報１４として記憶する記憶ステップＳ５を実行し、これらステップＳ１〜Ｓ５を一連の処理として周波数毎に実行することにより補正情報１４を生成する。以下、本実施形態では、電流を用いた駆動電流指令として駆動指令を説明する場合があるが、電圧を用いた駆動電圧指令として駆動指令を取り扱ってもよい。

図４の駆動指令算出ステップＳ１では、或る周波数の下で最大となる駆動指令Iref（駆動電流指令）を算出する。この最大となる駆動電流指令Irefの値には、図５に示すモータ上限電流Ｉｃ（最大出力値）、位置上限電流Ｉｐ（衝突防止）又は電圧上限電流Ｉｖ（電圧飽和防止）のうち最も小さい値が採用される。なお、或る周波数の下で最大となる駆動指令Irefの値を周波数毎に関連付けた最大駆動指令情報を予め記憶しておき、この情報を用いて周波数ｆを入力すると駆動指令の値を出力する関数Iref（ｆ）を構成するとよい。

図５に示すモータ上限電流Ｉｃは、本実施形態の演算処理機能を具現する図２に示す制御部４（コントローラ）において出力できる最大電流値あるいはリニアアクチュエータ２０に流すことができる（磁石が減磁しない程度の）最大電流のうちいずれか小さい方の値であり、周波数によらず一定である。

一方、図５に示す位置上限電流Ｉｐは、正弦波電流を通電することにより動作する可動子２３が上記移動可能範囲Ｄを超えない電流の上限値であり、駆動電流指令Irefから可動子２３に発生する加速度までの伝達ゲインをＧ（ｆ）とし、許容振幅値Ｌmax（＝移動可能範囲Ｄの半分の長さ）、周波数をｆ、ω＝２πｆとすると、下記の式で示される。
位置上限電流Ｉｐ（ｆ）＝ω^２Ｌmax／Ｇ（ｆ）…（１）

一方、図５に示す電圧上限電流Ｉｖは、周波数が大きくなるとレシプロモータの誘起電圧により電流が流せなくなるという電圧飽和が生じるのに対し、電圧飽和が起きない電流の上限値であり、モータのインピーダンスをＺ（ｆ）、ＦＥＴのＯＮ抵抗をRfet、電源（バッテリ）の電圧をVbat、モータの誘起電圧定数をＫｍ、可動子の質量をｍとすると、下記の式で示される。
電圧上限電流Ｉｖ＝Vbat／｛Ｚ（ｆ）＋２Rfet＋（Ｋｍ^２／ｍω）｝…（２）

図４に示す振幅値取得ステップＳ２では、駆動指令Iref（駆動電流指令）の値と周波数ｆとから可動子２３の振幅値Ｌｐを算出する。すなわち、駆動指令Iref（ｆ）に対し、モータ推力定数をｋｔ、ピーク加速度をＡｐ、実効加速度をａとした場合に、下記の式（３）〜（６）から式（７）が得られ、この式（７）に周波数ｆ及び駆動指令Iref（ｆ）を入力することによって可動子の振幅値Ｌｐ（ｆ）が得られる。
モータに発生可能な推力：Ｆ（ｆ）＝ｋｔ・Iref（ｆ）…（３）
推力：Ｆ＝ｍａ…（４）
ａ＝Ａｐ／√２…（５）
可動子の振幅値：Ｌｐ＝Ａｐ／ω^２…（６）
可動子の振幅値：Ｌｐ（ｆ）＝｛√２・ｋｔ・Iref（ｆ）｝／ｍ・ω^２…（７）

図４に示す不足距離算出ステップＳ３では、可動子２３の振幅値Ｌｐ（ｆ）と予め設定される許容振幅値Ｌmax（＝移動可能範囲Ｄの半分の長さ）及びオフセットズレ量Ｌｍとから可動振幅（Ｗ_１／２）の不足距離Ｌｃを算出する。
オフセットズレ量：Ｌｍ＝ｍ・ｇ／ｋ
Ｌｃ＝Ｌmax−Ｌｍ−Ｌｐ（ｆ）
ｍは可動子の質量、ｇは重力加速度、ｋはアクチュエータのバネ定数を示す。ここで、Ｌｃ＜０であれば、図３（ｂ）に示すように、駆動指令に応じた往復移動するために要する可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_２）に対して可動振幅（Ｗ_１／２）が可動域不足状態である、すなわち必要振幅Ｌｐ（＝Ｌ_２）＞可動振幅（Ｗ_１／２）である場合、不足距離は｜Ｌｃ｜と算出される。一方、Ｌｃ≧０であれば、図３（ａ）に示すように、可動域不足状態ではない、すなわち必要振幅Ｌｐ（＝Ｌ_１）＜可動振幅（Ｗ_１／２）となる場合、不足距離Ｌｃは０と算出される。

図４に示す補正量算出ステップＳ４では、可動子２３の往復動中心Ｗｃを上記の不足距離Ｌｃ移動させるための駆動指令Irefの補正量Ｉｄを算出する。駆動指令Irefの補正量Ｉｄは、以下の式で算出される。
補正量Ｉｄ＝ｋ・Ｌｃ／ｋｔ
ｋはアクチュエータを構成するバネのバネ定数、ｋｔはモータ推力定数を示す。

図４に示す記憶ステップＳ５では、図２に示すように、上記で求めた各々の補正量Ｉｄ（例えばＩｄ_０（＝０）_，Ｉｄ_１（＞０））と各々の周波数ｆ（例えばｆ_０，ｆ_１）とを関連付けて補正情報１４として記憶する。

上記構成のリニアアクチュエータ駆動装置の動作を説明すると、図３（ｂ）に示すように、周波数ｆ_１で可動域不足状態となる場合は、図２の周波数取得部１２で取得した周波数ｆ_１とこの周波数ｆ_１の下で最大となる駆動指令Irefとの二つのパラメータから得られる可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_２）での往復動に必要な範囲が可動子２３の可動範囲Ｗ_１よりも大きく、この振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_２）と移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍから決定される可動振幅（Ｗ_１／２）の不足距離ＬｃがＬｃ_１（Ｌｃ_１＞０）となり、これに伴い駆動指令Irefを補正する補正量ＩｄがＩｄ_１（Ｉｄ_１＞０）となる。そして、図２に示すように、この周波数ｆ_１と補正量Ｉｄ_１とを関連付けた補正情報１４を用いているので、可動子２３の振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃをリアルタイムに算出する機構や、可動域不足状態であるか否かを判定する機構等を設けることなく簡素な構成で補正量Ｉｄ_１を取得し、この補正量Ｉｄ_１を加算器１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正し、結果、オフセット通電がなされて、図３（ｂ）に示すように、可動子２３の往復動中心が不足距離Ｌｃ_１上方へ移動してＷｃ→Ｗｃ’となり、可動範囲がＷ_１→Ｗ_２に拡大して、振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_２）での往復移動が可能となる。

一方、図３（ａ）に示すように、周波数ｆ_０で可動域不足状態ではない場合は、図２に周波数取得部１２で取得した周波数ｆ_０とこの周波数ｆ_０の下で最大となる駆動指令Irefとの二つのパラメータから得られる可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_１）での往復動に必要な範囲が可動子２３の可動範囲Ｗ_１よりも小さく、この振幅値Ｌｐ（＝Ｌ_１）と移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍから決定される可動振幅（Ｗ_１／２）の不足距離Ｌｃが０となり、これに伴い駆動指令Irefを補正する補正量がＩｄ_０（＝０）となる。そして、図２に示すように、補正情報１４から補正量Ｉｄ_０（＝０）を取得し、この補正量Ｉｄ_０（＝０）を加算器１３ａで加算するものの、補正量Ｉｄ_０は０であるので、駆動指令の補正が実質的に停止され、結果、オフセット通電も停止する。

以上のように本実施形態のリニアアクチュエータ駆動装置１は、駆動指令Irefに応じた通電を行うことにより可動子２３を往復移動させる電磁駆動部１０と、通電がなされていない状態において可動子２３が自重により所定の移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃからズレて可動範囲Ｗ_１が移動可能範囲Ｄよりも狭くなる場合に、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正するオフセット補正部１１とを具備してなり、オフセット補正部１１は、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ_１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除するように構成されている。

このように、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ_１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施してオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除してオフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることが可能となる。しかも、オフセット通電によりオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように装置の大型化を伴うことがない。

さらに、本実施形態では、オフセット補正部１１は、振幅情報として可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを周波数取得部１２で取得し、取得した周波数ｆと周波数ｆの下で駆動指令Irefが取り得る最大値とから可動子２３の振幅値Ｌｐを得るように構成されているので、駆動指令Irefが最大であると画一的に決めて、ワンパラメータの周波数ｆに基づき可動子２３の振幅値Ｌｐを得るように構成して装置を簡素化することが可能となる。特に、高周波数になるほど振幅値Ｌｐが小さくなるので、高周波数であるときに消費電力を低減する効果を効果的に奏する事が可能となる。

加えて、本実施形態では、オフセット補正部１１は、振幅情報に対応する振幅値Ｌｐと予め設定される移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍとから決定される可動範囲Ｗ_１の不足分に応じた距離Ｌｃ、可動子２３の往復動中心Ｗｃが移動するように駆動指令Irefを補正するので、可動子２３の往復動に要する可動範囲を確保するのに必要な限度までオフセット通電を抑制でき、より一層省電力化を追求することが可能となる。

その他、本実施形態では、オフセット補正部１１は、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる補正量Ｉｄと振幅情報たる周波数ｆとを関連付けた補正情報１４を予め記憶しており、補正情報１４において振幅情報たる周波数ｆに関連付けられている補正量Ｉｄを用いて駆動指令Irefを補正するので、可動子２３の振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃをリアルタイムに算出する機構や、可動域不足状態であるか否かを判定する機構等を省略して製造コストを低減させつつ、上記のオフセット補正部１１を簡易な構成で実現することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、予め設定した補正情報１４を用いて駆動指令Irefに応じて必要となる振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃ、補正量Ｉｄを演算する機構を省略しているが、以下に述べるようにこれらを演算する演算部を設けてもよい。すなわち、図６に示すように、オフセット補正部１１１を、上記と同一構成である周波数取得部１２と、新たに設けたオフセット補正量演算部１１３とを含んで構成する。オフセット補正量演算部１１３は、振幅情報として上記の周波数取得部１２で取得された可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得するとともに、振幅情報として制振アルゴリズム部４ａで生成された駆動指令Irefを取得し、取得した周波数ｆ及び駆動指令Irefの値から可動子２３の振幅値Ｌｐを演算により取得し、取得した振幅値Ｌｐに基づき不足距離Ｌｃを演算し、不足距離Ｌｃに応じた補正量Ｉｄを加算器１１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正する。この演算は、上記の振幅値取得ステップＳ２、不足距離算出ステップＳ３及び補正量算出ステップＳ４で述べた各演算式を用いて演算する。このように構成すれば、実際にアクチュエータ２０の駆動に用いられる駆動指令Irefに基づき可動子２３の振幅値Ｌｐを算出するので、本実施形態のように駆動指令が常に最大であると仮定して求めた可動子の振幅値を用いるものに比べて実際の可動子の振幅値を用いた精度の高いオフセット通電を行うことが可能となる。特に、高周波数では勿論のこと低周波数において可動子の振幅値が小さい場合に消費電力を低減する効果を有効に奏する事が可能となる。

また、上記以外の構成としては、図７に示す構成が挙げられる。すなわち、オフセット補正部２１１を、上記と同一構成である周波数取得部１２と、振幅演算部２１３と、判定部２１４と、選択部２１５とから構成する。振幅演算部２１３は、振幅情報として上記の周波数取得部１２で取得された可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得するとともに、振幅情報として制振アルゴリズム部４ａで生成された駆動指令Irefを取得し、取得した周波数ｆ及び駆動指令Irefの値から上記の振幅値取得ステップＳ２で述べた演算式を用いて可動子２３の振幅値Ｌｐを算出する。判定部２１４は、振幅演算部２１３で算出された振幅値Ｌｐに基づき可動域不足状態（衝突危険状態）であるか否かを判定し、判定結果信号ｓａを選択部２１５に入力する。具体的には、オフセットズレにより狭くなった可動振幅（Ｗ_１／２）（許容振幅値Ｌmax−オフセットズレ量Ｌｍ）と余裕係数０．８とを乗算器２１４ａで乗算して余裕度を持たせた可動振幅と、算出された振幅値Ｌｐとを比較して振幅値Ｌｐの方が大きい場合に可動域不足状態（衝突危険状態）と判定する。なお、可動振幅（Ｗ_１／２）は（許容振幅値Ｌmax−オフセットズレ量Ｌｍ）である。選択部２１５は、判定結果信号ｓａが０である場合である場合（可動域不足状態でない場合）には、補正量Ｉｄを０とする、一方、判定結果信号ｓａが１である場合（可動域不足状態である場合）には、補正量Ｉｄを予め定められた一定量Ｉｄ_fとして、補正量Ｉｄを加算器２１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正する。この予め定められた一定量Ｉｄ_ｆは、例えばオフセットズレ量Ｌｍ分、可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるように設定されている。このように構成すれば、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃが一定距離移動するので、不足距離Ｌｃや補正量を演算するような複雑な演算を要することなく簡易な構成で確実に可動範囲を確保することが可能となる。しかも、判定部２１４は可動域不足状態であるか否かの判定の基準となる可動振幅（Ｗ_１／２）にある程度の余裕度を持たせているので、装置の信頼性及び安全性を向上させることが可能となる。

加えて、上記で述べた実施形態では、駆動指令Irefを電流で構成した例について説明しているが、駆動指令を電圧で構成したものも同様に適用可能である。さらに、本実施形態では、インナー型のリニアアクチュエータを例に説明したが、アウター型のリニアアクチュエータにも適用可能である。また、本実施形態ではリニアアクチュエータ駆動装置１を加振手段２として制振システムｓｙに適用しているが、その他リニアアクチュエータを駆動させる装置又はシステムに適用可能である。また、図２、図６及び図７に示す各機能部は、所定のプログラムをプロセッサで実行することにより実現してもよく、各機能部を専用回路で構成してもよい。

また、振幅情報として可動子の位置を検出する位置検出センサを設け、位置検出センサの検出結果に基づき可動子の振幅値を得るように構成してもよい。位置検出センサには、遮蔽センサや変位センサ等を用いることが挙げられる。このように構成すれば、可動子の位置を直接検出するので、複雑な演算を要することなく、より確実に且つ高精度で可動範囲を確保することが可能となる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１０…電磁駆動部
１１…オフセット補正部
１４…補正情報
２３…可動子
Iref…駆動指令
Ｉｄ、Ｉｄ_０、Ｉｄ_１…補正量
ｆ…周波数
Ｄ…移動可能範囲
Ｄｃ…移動可能範囲の中心
Ｗ_１…可動子の可動範囲
（Ｗ_１／２）…可動子の可動振幅
Ｗｃ…可動子の往復動中心
Ｌｐ Ｌ_１ Ｌ_２…可動子の振幅値
Ｌｍ…オフセットズレ量
Ｌｃ…不足距離

Claims (6)

1. 駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を往復移動させる電磁駆動部と、
   通電がなされていない状態において前記可動子が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が前記移動可能範囲よりも狭くなる場合に、前記可動子の往復動中心と前記移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ前記可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように前記駆動指令を補正するオフセット補正部とを具備してなり、
   前記オフセット補正部は、前記駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に前記駆動指令の補正を実施する一方、前記可動域不足状態でない場合に前記駆動指令の補正を解除することを特徴とするリニアアクチュエータ駆動装置。
2. 前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数を取得し、取得した周波数と当該周波数の下で前記駆動指令が取り得る最大値とから前記可動子の振幅値を得るように構成されている請求項１に記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
3. 前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数及び前記駆動指令を取得し、取得した周波数及び前記駆動指令の値から前記可動子の振幅値を得るように構成されている請求項１に記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
4. 前記オフセット補正部は、前記振幅情報に対応する振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから決定される可動振幅の不足距離、前記可動子の往復動中心が移動するように前記駆動指令を補正する請求項１〜３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
5. 前記オフセット補正部は、前記可動子の往復動中心が一定距離移動するように前記駆動指令を補正する請求項１〜３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
6. 前記オフセット補正部は、前記オフセット通電により可動子の往復動中心を移動させる補正量と前記振幅情報とを関連付けた補正情報を予め記憶しており、前記補正情報において前記振幅情報に関連付けられている補正量を用いて前記駆動指令を補正する請求項１〜５のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
   

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