JP2015116617A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動側要素及び被動側要素の噛み合いを適切に保ちつつ、両要素間の弾性的な動力伝達を行うことができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１の制御装置１１は、駆動側要素４（弾性部材）と被動側要素５との間で伝達する要素間駆動力の時間的変化率の許容範囲を、弾性部材（駆動側要素４）の弾性変形量の観測値に応じて変化させるように設定し、要素間駆動力の時間的変化率を、設定された許容範囲内に制限するように要素間駆動力をアクチュエータ２を介して制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

アクチュエータから出力される駆動力を負荷部材に伝達する動力伝達装置、例えばロボットの関節駆動機構の動力伝達装置では、その動力伝達の経路途中にバネ等の弾性部材を介装したものが従来より知られている（例えば特許文献１を参照）。

この種の動力伝達装置は、負荷側に作用する外力の変動を弾性部材の弾性変形により吸収できるので、動力伝達装置の柔軟性を高めることができると共に予期しない外力変動等に応じた動力伝達装置の損傷を防止することができる。

また、例えば特許文献２には、ウォーム減速機において、ウォームホイールと噛み合うウォームの外周部分をコイルスプリングにより構成することで、振動や騒音等を防止するようにしたものが提案されている。

特許第４１０７２０８号公報 特公昭６３−４０９８１号公報

動力伝達装置は一般に、その動力伝達経路の途中で、回転速度の変換（例えば減速）を行うことが必要となる場合が多い。また、動力伝達経路の途中で直線運動及び回転運動の一方から他方への変換（以降、運動変換ということがある）を行うことが必要となる場合も多々ある。

ここで、前記特許文献１に見られる如き動力伝達装置では、動力伝達経路中に備えられた弾性部材は、単にその一端側から他端側に弾性力を伝達するものに過ぎないので、回転速度の変換、あるいは、運動変換を行う機能を持たないものである。

従って、特許文献１に見られる如き動力伝達装置では、回転速度の変換、あるいは、運動変換を行うためには、弾性部材とは別に、当該変換を行うための機構が必要となる。その結果、動力伝達装置の構成の大型化や複雑化を生じやすい。

一方、前記特許文献２に見られる減速機では、ウォームの外周部分がコイルスプリングにより構成されているので、該ウォームに、回転速度の変換を行うための要素としての機能と、弾性部材としての機能との両方の機能を持たせることができる。

そこで、動力伝達経路の途中に弾性部材を要する動力伝達装置の構成の小型化等を図る上では、動力伝達装置の動力伝達経路の途中に、特許文献２に見られるウォーム及びウォームホイールのように、互いに噛み合う噛み合い部分で弾性的に動力伝達が行われる２つの要素（以降、駆動側要素及び被動側要素ということがある）を備えることが好ましいと考えられる。

しかるに、このような構成の動力伝達装置では、上記駆動側要素及び被動側要素間の噛み合い部分で弾性力を発生する弾性部材が弾性変形することで、駆動側要素及び被動側要素の間の噛み合いが不適切なものとなって、両要素間の動力伝達が適切に行うことができない状況が発生する虞れがある。

例えば、特許文献２に見られる減速機において、ウォームの圧縮量（弾性変形量）が比較的大きくなった状態で、負荷変動が生じると、駆動側要素としてのウォームと被動側要素としてのウォームホイールとの噛み合いが不適切なものとなって、該ウォームとウォームホイールとの間の動力伝達を正常に行うことができなくなる虞がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、弾性的に動力伝達が行われる噛み合い部分を有する駆動側要素及び被動側要素とを備えると共に、該駆動側要素及び被動側要素の噛み合いを適切に保ちつつ、両要素間の弾性的な動力伝達を行うことができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明の動力伝達装置は、かかる目的を達成するために、駆動力を出力するアクチュエータと、駆動対象の負荷部材との間の動力伝達を行う動力伝達装置であって、
前記動力伝達の経路途中での動力伝達を担う要素として該経路途中に配置された駆動側要素及び被動側要素であって、互いに噛み合わされた歯及び歯溝をそれぞれ有すると共に当該噛み合わせ部分での動力伝達が、弾性部材の弾性変形により発生する弾性力を介して行われるように構成された駆動側要素及び被動側要素と、
前記弾性部材の弾性変形量を前記アクチュエータを介して制御することで前記駆動側要素から被動側要素に伝達される駆動力である要素間駆動力を制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記要素間駆動力の時間的変化率の許容範囲である要素間駆動力変化率許容範囲を、前記弾性部材の弾性変形量の観測値に応じて変化させるように設定する許容範囲設定手段を含み、前記要素間駆動力の時間的変化率を前記許容範囲設定手段により設定された要素間駆動力変化率許容範囲内に制限するように前記要素間駆動力を制御するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

なお、本明細書において、前記弾性変形量等の任意の状態量の「観測値」は、該状態量の実際の値の検出値又は推定値を意味する。この場合、「検出値」は、当該状態量の実際の値を適宜のセンサにより検出してなる値を意味する。また、「推定値」は、当該状態量と相関性を有する他の１つ以上の状態量の検出値を用いて該相関性に基づいて推定した値、あるいは、当該状態量の実際の値に一致もしくはほぼ一致するとみなすことができる擬似的な推定値（例えば目標値）を意味する。

上記第１発明によれば、前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値に応じて前記要素間駆動力変化率許容範囲を設定するので、前記弾性部材の任意の弾性変形量で、前記噛み合わせ部分での駆動側要素と被動側要素との間の動力伝達を適切に行い得るように、前記要素間駆動力変化率許容範囲（具体的には、該要素間駆動力変化率許容範囲の幅あるいは上限値あるいは下限値等）を可変的に設定できる。

そして、前記制御装置による制御では、要素間駆動力の時間的変化率を要素間駆動力変化率許容範囲内に制限するように、該要素間駆動力が制御される。

なお、このように、要素間駆動力を制御することは、例えば、前記弾性部材の弾性変形量の観測値等から認識される実際の要素間駆動力の時間的変化率が、要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱した場合に、該実際の要素間駆動力の時間的変化率を、要素間駆動力変化率許容範囲内に戻すように前記アクチュエータの出力を調整することで実現できる。

従って、第１発明によれば、前記噛み合わせ部分での駆動側要素と被動側要素との噛み合いが、該噛み合わせ部分での動力伝達を適切に行い得る状態に保たれるように、要素間駆動力の時間的変化率、ひいては、弾性部材の弾性変形量の時間的変化率を調整できる。

よって、第１発明によれば、駆動側要素及び被動側要素の噛み合いを適切に保ちつつ、両要素間の弾性的な動力伝達を行うことができる。

前記駆動側要素及び被動側要素を備える動力伝達装置では、一般に、前記弾性部材の弾性変形量が比較的大きい状態で、要素間駆動力を素早く変化させようとすると、駆動側要素及び被動側要素の噛み合い状態が不適切なものとなって、両要素間の動力伝達を適切に行うことができなくなりやすい。そして、この傾向は、前記弾性部材の弾性変形量が比較的大きいほど、顕著になりやすい。

そこで、第１発明では、前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが大きいほど、前記要素間駆動力変化率許容範囲を狭くするように該要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

かかる第２発明によれば、弾性部材の弾性変形量が大きいほど、要素間駆動力変化率の大きさを小さ目に制限できる。このため、駆動側要素と被動側要素との噛み合わせ部分での動力伝達が損なわれないように要素間駆動力変化率を制限すること（ひいては、弾性部材の弾性変形量の時間的変化率を制限すること）を、弾性部材の実際の弾性変形量に適合させて効果的に行うことができる。

かかる第２発明では、前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが、該弾性部材の許容最大変形量の設定値よりも小さい所定範囲内の値である場合に、前記要素間駆動力変化率許容範囲の中心値が、前記弾性変形量を増加させる向きの値となるように、前記要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることが好ましい（第３発明）。

なお、前記許容最大変形量は、前記噛み合わせ部分での動力伝達を適切に行うために許容される前記弾性部材の最大の変形量を意味する。

ここで、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値となっている状況は、該弾性変形量の大きさが許容最大変形量よりも小さく、該弾性変形量の大きさをさらに支障なく増加させ得る状況である。このような状況では、要素間駆動力変化率の値が、弾性部材の弾性変形量の大きさをさらに増加させる方向の大きな値となった場合よりも、弾性部材の弾性変形量の大きさを減少させる方向の大きな値となった場合の方が、前記噛み合わせ部の噛み合い状態が不適切なものとなりやすい。

しかるに、第３発明によれば、要素間駆動力変化率許容範囲が上記の如く設定されるので、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値となっている状況では、要素間駆動力変化率が、弾性部材の弾性変形量の大きさを減少させる方向の値となる場合には、弾性部材の弾性変形量の大きさをさらに増加させる方向の値となる場合よりも要素間駆動力変化率の大きさがより小さ目の大きさに制限される。

一方、要素間駆動力変化率が、弾性部材の弾性変形量の大きさをさらに増加させる方向の値となる場合には、弾性部材の弾性変形量の大きさを減少させる方向の値となる場合よりも、要素間駆動力変化率の大きさの制限がより緩和される。

このため、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値となっている状況で、駆動側要素と被動側要素との噛み合わせ部分での動力伝達が損なわれないように要素間駆動力変化率を制限すること（ひいては、弾性部材の弾性変形量の時間的変化率を制限すること）を必要限に留めつつ、適切に行うことができる。

また、上記第３発明では、前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが、前記所定範囲内の値よりも大きい値である場合に、前記要素間駆動力変化率許容範囲の中心値が、前記弾性変形量を減少させる向きの値となるように、前記要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることが好ましい（第４発明）。

ここで、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値よりも大きい値となっている状況は、該弾性変形量の大きさが許容最大変形量に近いか、もしくは一致する状況である。このような状況では、要素間駆動力変化率の値が、弾性部材の弾性変形量の大きさをさらに増加させる方向の値になると、弾性部材の弾性変形量の大きさが許容最大変形量の設定値に達するかもしくは超えてしまい易い。

しかるに、第４発明によれば、要素間駆動力変化率許容範囲が上記の如く設定されるので、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値よりも大きい値となっている状況では、要素間駆動力変化率の大きさが、十分に小さなものとなるかもしくはゼロとなるように制限される。

一方、要素間駆動力変化率が、弾性部材の弾性変形量の大きさを減少させる方向の値となる場合には、弾性部材の弾性変形量の大きさをさらに増加させる方向の値となる場合よりも、要素間駆動力変化率の大きさの制限がより緩和される。

このため、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが前記所定範囲内の値よりも大きい値となっている状況で、前記弾性部材の弾性変形量が過大にならないようにすることと、駆動側要素と被動側要素との噛み合わせ部分での動力伝達が損なわれないように要素間駆動力変化率を制限すること（ひいては、弾性部材の弾性変形量の時間的変化率を制限すること）とを適切に行うことができる。

以上説明した第１〜第４発明では、前記アクチュエータとして、例えば電動モータを採用できる。この場合には、前記制御装置は、前記要素間駆動力の大きさの上限値を、前記弾性部材のあらかじめ設定された許容最大変形量により規定される該要素間駆動力の大きさの許容最大値以下の範囲内で前記電動モータの出力部の作動速度の観測値に応じて可変的に設定する要素間駆動力上限値設定手段をさらに備え、前記要素間駆動力の時間的変化率を前記許容範囲設定手段により設定された要素間駆動力変化率許容範囲内に制限すると共に、前記要素間駆動力の大きさを、前記要素間駆動力上限値設定手段により設定された上限値以下に制限するように、前記要素間駆動力を制御するように構成されていることが好ましい（第５発明）。

なお、この第５発明において、前記電動モータは、回転型の電動モータ、及び直動型の電動モータ（リニアモータ）のいずれであってもよい。回転型の電動モータでは、前記出力部の作動速度は、該電動モータのロータの回転速度、又は該ロータに減速機等の速度変換機を介して連結された回転部の回転速度（ロータの回転速度に比例する回転速度）を意味する。また、直動型のモータでは、前記出力部の作動速度は、直動部の並進移動速度を意味する。

ここで、電動モータは、一般に、その出力部の作動速度が大きいほど、出力し得る駆動力が減少する。

そこで、第５発明では、要素間駆動力上限値設定手段は、前記要素間駆動力の大きさの上限値を、前記弾性部材のあらかじめ設定された許容最大変形量により規定される該要素間駆動力の大きさの許容最大値以下の範囲内で前記電動モータの出力部の作動速度の観測値に応じて可変的に設定する。

そして、前記制御装置は、前記要素間駆動力の時間的変化率を要素間駆動力変化率許容範囲内に制限すると共に、前記要素間駆動力の大きさを、前記要素間駆動力上限値設定手段により設定された上限値以下に制限するように、前記要素間駆動力を制御する。

これにより、要素間駆動力変化率を制限することに加えて、電動モータが前記作動速度に応じて出力し得る駆動力の範囲内で、要素間駆動力の大きさを制限しつつ、駆動側要素及び被動側要素の噛み合わせ状態を、前記噛み合わせ部分での動力伝達を適切に行い得る状態に保つことができる。

前記第１〜第５発明では、動力伝達装置の駆動側要素及び被動側要素の構成として、例えば次のような態様を採用できる。

すなわち、その第１の態様では、前記駆動側要素はウォームであると共に前記被動側要素は該ウォームに噛み合わされたウォームホイールであり、前記ウォームホイールと噛み合う前記ウォームの外周部分が該ウォームの軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成される（第６発明）。

また、第２の態様では、前記駆動側要素はボールねじ機構のナットであると共に前記被動側要素は該ボールねじ機構のねじ軸であり、前記ナットにボールを介して噛み合う前記ねじ軸の外周部分が該ねじ軸の軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成される（第７発明）。

また、第３の態様では、前記駆動側要素はボールねじ機構のナット及びねじ軸の一方であると共に前記被動側要素は該ボールねじ機構のナット及びねじ軸の他方であり、前記ナットとねじ軸との間に介在するボールが該ねじ軸の軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成される（第８発明）。

また、第４の態様では、前記駆動側要素は波動歯車装置のフレックススプラインであり、前記被動側要素は波動歯車装置のサーキュラスプラインであり、該サーキュラスプラインにより前記弾性部材が構成される（第９発明）。

上記のいずれの態様でも、本発明によれば、駆動側要素と被動側要素との間の動力伝達を、前記噛み合わせ部分での駆動側要素と被動側要素との噛み合い状態を適切な状態に保ちつつ行うことができる。

本発明の第１実施形態の動力伝達装置の構成を示す図。 実施形態の動力伝達装置に備える制御装置の機能を示すブロック図。 図２に示す上限駆動力設定部の処理を説明するためのグラフ。 図２に示す上限駆動力設定部の処理を説明するためのグラフ。 図２に示す許容範囲設定部の処理を説明するためのグラフ。 本発明の第２実施形態の動力伝達装置の構成を示す図。 本発明の第３実施形態の動力伝達装置の構成を示す図。 本発明の第４実施形態の動力伝達装置の構成を示す図。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１〜図５を参照して以下に説明する。

図１を参照して、本実施形態の動力伝達装置１は、アクチュエータ２と駆動対象の負荷部材３との間の動力伝達を行う装置である。この動力伝達装置１は、アクチュエータ２と負荷部材３との間の動力伝達経路の途中に、互いに噛み合わされた噛み合わせ部分を有する駆動側要素及び被動側要素として、スプリングウォーム４及びウォームホイール５を備える。

従って、動力伝達装置１は、アクチュエータ２が出力する駆動力を、駆動側要素としてのスプリングウォーム４と被動側要素としてのウォームホイール５とを介して負荷部材３に伝達するように構成されている。

アクチュエータ２は、本実施形態では、回転型アクチュエータとしての電動モータである。以降、アクチュエータ２を電動モータ２という。この電動モータ２は、そのロータ（図示省略）と一体に回転自在な出力軸（回転駆動軸）２ａを有する。この電動モータ２のロータ又は出力軸２ａが、本発明における電動モータの出力部に相当する。

スプリングウォーム４は、弾性部材としての機能とウォームとしての機能とを有するものである。弾性部材としてのスプリングウォーム４は、金属材等から構成される線状部材を螺旋状に巻回してなる弾性部材、すなわち、コイルスプリング状の弾性部材である。従って、スプリングウォーム４は、その軸心方向に弾性的に伸縮自在である。

また、ウォームとしてのスプリングウォーム４は、それを構成する螺旋状の線状部材により歯（ねじ歯）を形成し、スプリングウォーム４の軸心方向で隣り合う線状部材の間の箇所が歯溝となっている。

スプリングウォーム４は、電動モータ２のロータと一体に回転自在な出力軸（回転駆動軸）２ａに同軸心に外挿されている。そして、スプリングウォーム４の一端部が、出力軸２ａに固着されたフランジ状のバネ座６に固定されている。これにより、スプリングウォーム４は、電動モータ２のロータ及び出力軸２ａと一体に回転可能とされている。

また、スプリングウォーム４の一端部以外の部分は、電動モータ２の出力軸２ａに固定されておらず、該出力軸２ａに対して軸心方向に摺動可能とされている。これにより、スプリングウォーム４は、出力軸２ａの軸心方向に弾性的に伸縮自在とされている。

ウォームホイール５は、その外周部に周方向に一定ピッチで配列された複数の突起状の歯を有し、隣り合う歯の間の箇所に歯溝が形成された歯車である。なお、ウォームホイール５は高剛性のものである。

このウォームホイール５は、スプリングウォーム４の軸心方向と直交する軸心周り（図１では、紙面に垂直な軸心周り）に回転自在に軸支されている。そして、ウォームホイール５は、その外周部の歯がスプリングウォーム４の歯溝に嵌り込むようにして、該スプリングウォーム４に噛み合わされている。

負荷部材３は、ウォームホイール５と一体に回転し得るように該ウォームホイール５に連結されている。該負荷部材３は、任意の構造物又は機構でよい。例えば、動力伝達装置１がロボットの関節を駆動するための動力伝達装置として使用される場合、負荷部材３は、リンク機構等により構成される。

以上が本実施形態の動力伝達装置１の機構的な構造である。

このように構成された動力伝達装置１では、電動モータ２を作動させる（出力トルクを発生させる）と、スプリングウォーム４が電動モータ２の出力軸２ａと一体に回転しようとする。

このとき、負荷部材３側からウォームホイール５に作用する負荷荷重（負荷トルク）に応じてスプリングウォーム４が伸縮することで、スプリングウォーム４からウォームホイール５に弾性的に駆動力（駆動トルク）が伝達される。さらに該駆動力がウォームホイール５から負荷部材３に伝達される。これにより、電動モータ２から負荷部材３への動力伝達が行われる。

この場合、スプリングウォーム４からウォームホイール５に作用する駆動力は、スプリングウォーム４の伸縮量（弾性変形量）に応じたものとなる。具体的には、スプリングウォーム４の伸縮量（自然長状態からの伸縮量）をDX、スプリングウォーム４からウォームホイール５に作用する駆動力（駆動トルク）をPWと表記すると、DXとPWとの間の関係は次式（１）により表される。

PW＝DX×Ｋe×Ｒh ……（１）

ここで、式（１）におけるＫeは、スプリングウォーム４の伸縮量DXの変化に対する該スプリングウォーム４の弾性力の変化の感度（DXの単位変化量あたりの弾性力の変化量）を表す剛性係数（所謂、ばね定数）、Ｒhはウォームホイール５の有効回転半径である。

なお、伸縮量DXは、スプリングウォーム４の圧縮方向及び伸長方向のいずれか一方の方向の伸縮量が正極性、他方の方向の伸縮量が負極性である。以降の説明では、便宜上、スプリングウォーム４の圧縮方向の伸縮量（圧縮量）を正極性、伸長方向の伸縮量（伸長量）を負極性と定義する。この場合、式（１）により規定される駆動力PWの正方向は、図１においてウォームホイール５の時計周り方向となる。

式（１）に示されるように、スプリングウォーム４からウォームホイール５に作用する駆動力PWは、スプリングウォーム４の伸縮量DXに比例する。また、駆動力PWの向き（極性）は、伸縮量DXの極性に応じて変化する。

従って、スプリングウォーム４の伸縮量DXを制御することで、スプリングウォーム４からウォームホイール５に伝達される駆動力（駆動トルク）PW、ひいては、電動モータ２から負荷部材３に伝達される駆動力を制御できることとなる。

また、スプリングウォーム４からウォームホイール５に伝達される駆動力PWと、負荷部材３側からウォームホイール５に作用する負荷荷重とが釣り合っている状態で、負荷荷重の変動が生じると、それに応じてスプリングウォーム４が伸縮する。従って、負荷荷重の変動に伴う負荷部材３の運動エネルギーがスプリングウォーム４の弾性エネルギーに変換されて吸収される。

本実施形態の動力伝達装置１は、スプリングウォーム４からウォームホイール５に伝達される駆動力を制御するために、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成される制御装置１１と、スプリングウォーム４の伸縮量を観測するための変位センサ１２と、電動モータ２のロータ（又は出力軸２ａ）の回転速度を観測するための速度センサ１３とを備える。変位センサ１２及び速度センサ１３の出力（検出信号）は制御装置１１に入力される。

変位センサ１２は、スプリングウォーム４の軸心方向での該スプリングウォーム４の自由端（バネ座６に固定された端部と反対側の端部）の位置に応じた検出信号を出力するセンサである。該変位センサ１２は、例えば光学式センサ、渦電流式センサ等の公知の変位センサにより構成される。

この変位センサ１２の出力により示されるスプリングウォーム４の自由端の位置は、詳しくは、スプリングウォーム４の自然長状態での当該自由端の位置に対する相対変位量（換言すれば、スプリングウォーム４の軸心方向での伸縮量）である。

従って、変位センサ１２の出力から、スプリングウォーム４の実際の伸縮量を観測できることとなる。

補足すると、変位センサ１２は、例えば、スプリングウォーム４とウォームホイール５との噛み合い部分と、前記バネ座６との間の箇所におけるスプリングウォーム４の歯のピッチ（軸心方向で隣り合う歯のピッチ）に応じた信号を出力するように構成されていてもよい。この場合、スプリングウォーム４の伸縮量は、上記ピッチに応じたものとなるので、該ピッチの観測値からスプリングウォーム４の伸縮量を推定できる。

速度センサ１３は、電動モータ２のロータ（又は出力軸２ａ）の回転速度（角速度）に応じた検出信号を出力するセンサである。該速度センサ１３は、例えば電動モータ２に装着されたロータリエンコーダ、レゾルバ等により構成される。

制御装置１１は、実装されるプログラムにより実現される機能、又はハードウェア構成により実現される機能として、電動モータ２の運転制御を担うモータ制御部１５を備える。

モータ制御部１５は、変位センサ１２の出力から逐次認識されるスプリングウォーム４の実際の伸縮量の観測値と、速度センサ１３の出力から逐次認識される電動モータ２のロータの実際の回転速度の観測値とを用いて、電動モータ２の制御用操作量（制御入力）を後述する如く逐次決定する。該制御用操作量は、本実施形態では、例えば電動モータ２のロータの目標回転角加速度である。なお、制御用操作量は、例えば電動モータ２の目標トルクであってもよい。

そして、モータ制御部１５は、決定した制御用操作量に応じて電動モータ２の通電電流を制御することで、該電動モータ２の運転制御を行う。

この場合、スプリングウォーム４からウォームホイール５の伝達される駆動力（駆動トルク）の大きさ、あるいは、該駆動力の時間的変化率を所要の範囲内に制限するように、電動モータ２の運転制御が行われる。なお、駆動力（駆動トルク）の大きさを所要の範囲内に制限するというのは、より詳しくは、該駆動力の大きさが所要の範囲を逸脱した場合に、該駆動力の大きさを強制的に所要の範囲内に戻すことを意味する。このことは、駆動力の時間的変化率を所要の範囲内に制限するということについても同様である。

次に、モータ制御部１５による制御処理を詳細に説明する。なお、以降の説明では、駆動力、速度等の任意の状態量の実際の値、あるいは、その観測値（検出値又は推定値）を参照符号で示す場合に、添え字“_act”を付する。

図２を参照して、モータ制御部１５は、その機能として、電動モータ２のロータの回転角加速度ωdot（以降、モータ加速度ωdotという）の基本目標値たるモータ基本加速度ωdot_baseを決定するモータ基本加速度決定部２１と、スプリングウォーム４からウォームホイール５に伝達される駆動力PW（以降、要素間駆動力PWという）の実際の値PW_actの観測値を取得する要素間駆動力算出部２２と、要素間駆動力PWの時間的変化率（単位時間当たりの変化量）である要素間駆動力変化率PWdotの実際の値PWdot_actの観測値を取得する要素間駆動力変化率算出部２３と、要素間駆動力変化率PWdotの許容範囲（以降、要素間駆動力変化率許容範囲という）を設定する許容範囲設定部２４と、要素間駆動力PWの大きさ（絶対値）の上限値PWlim（以降、上限駆動力PW_limという）を設定する上限駆動力設定部２５と、モータ基本加速度ωdot_baseを修正するための第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2を各々算出する第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７と、モータ基本加速度ωdot_baseを第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2により修正する演算処理を実行することで目標モータ加速度ωdot_cmdを決定する目標モータ加速度算出部２８とを備える。

ここで、上記許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５は、それぞれ本発明における許容範囲設定手段、要素間駆動力上限値設定手段に相当するものである。

なお、図２において、括弧内の参照符号は、後述の実施形態の関するものである。

モータ制御部１５は、上記の各機能部の処理を所定の制御処理周期で実行することで、目標モータ加速度ωdot_cmdを決定する。

さらに詳細には、モータ制御部１５は、各制御処理周期において、まず、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を実行する。

モータ基本加速度決定部２１には、負荷部材３に付与する駆動力（駆動トルク）の目標値である目標負荷駆動力PWout_cmdが逐次入力される。

この目標負荷駆動力PWout_cmdは、負荷部材３の動作状態等に応じて制御装置１１で逐次決定され、あるいは、外部のサーバー等から制御装置１１に与えられる。本実施形態では、負荷部材３がウォームホイール５と一体に回転するので、目標負荷駆動力PWout_cmdは、ウォームホイール５の駆動トルクの目標値となる。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、入力された目標負荷駆動力PWout_cmdから、あらかじめ設定されたマップ又は演算式により、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

なお、モータ基本加速度ωdot_baseの決定の仕方は、上記の手法に限られるものではなく、任意の手法を採用し得る。

例えば次のようにモータ基本加速度ωdot_baseの決定するようにしてもよい。すなわち、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、現在の目標負荷駆動力PWout_cmdをウォームホイール５の有効回転半径Ｒh（あらかじめ定められた定数値）により除算してなる値（これはスプリングウォーム４が発生する弾性力の目標値に相当する）を、スプリングウォーム４の既定の剛性係数Ｋe（あらかじめ定められた定数値）で除算することで、スプリングウォーム４の弾性変形量の目標値としての目標伸縮量DX_cmdを決定する。

さらにモータ基本加速度決定部２１は、スプリングウォーム４の目標伸縮量DX_cmdと、該スプリングウォーム４の現在の実際の伸縮量DX_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、電動モータ２のロータの目標回転速度ω_cmdを決定する。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、電動モータ２のロータの目標回転速度ω_cmdと、該ロータの現在の実際の回転速度ω_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

この他、例えば、米国特許５９１０７２０号に説明されている手法を用いてモータ基本加速度ωdot_baseを決定するようにしてもよい。

次に、要素間駆動力算出部２２には、スプリングウォーム４の実際の伸縮量DX_actの観測値が逐次入力される。そして、要素間駆動力算出部２２は、各制御処理周期において、現在の伸縮量DX_act（観測値）に、スプリングウォーム４の剛性係数Ｋeとウォームホイール５の有効回転半径Ｒhとを乗じてなる値（＝DX_act×Ｋe×Ｒh）を、要素間駆動力PW_act（観測値）として算出する。すなわち、前記式（１）の右辺のDXの値をDX_actとしてなる式により算出されるPWの値が、要素間駆動力PW_act（観測値）として算出される。

次に、要素間駆動力変化率算出部２３には、要素間駆動力算出部２２により算出された要素間駆動力PW_actが逐次入力される。そして、要素間駆動力変化率算出部２３は、各制御処理周期において、要素間駆動力PW_actの時間的変化率を算出する微分演算を実行することで、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）を算出する。

なお、要素間駆動力PW_actの時間的変化率を微分演算により算出した後に、該算出値にローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値を、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）として得るようにしてもよい。

また、要素間駆動力変化率算出部２３は、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率（又は、これにローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値）に、前記剛性係数Ｋeと有効回転半径Ｒhとを乗じることによって、要素間駆動力変化率PWdot_actを算出するようにしてもよい。この場合には、要素間駆動力変化率算出部２３には、要素間駆動力PW_actの代わりに、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actを逐次入力する。

次に、上限駆動力設定部２５には、電動モータ２のロータの実際の回転速度ω_actの観測値が逐次入力される。そして、上限駆動力設定部２５は、各制御処理周期において、まず、現在の回転速度ω_actから、あらかじめ設定されたマップ（又は演算式）により、例えば図３のグラフで示す如き特性で、電動モータ２のロータの回転角加速度ωdotの大きさ（絶対値）の上限値ωdot_lim（≧０）を決定する。

ここで、電動モータ２は、一般に、ロータの回転速度が大きくなるに伴い、出力可能な駆動トルクの最大値が低下し、ひいては、ロータの実現可能な回転角加速度の大きさの最大値も減少する。そのため、電動モータ２のロータの回転角加速度ωdotの大きさの上限値ωdot_limは、図３に示す如く、ロータの回転速度ω_actの大きさ（絶対値｜ω_act｜）が大きいほど、小さくなるように決定される。

次いで、上限駆動力設定部２５は、上記の如く決定したωdot_limから、あらかじめ設定されたマップ（又は演算式）により、例えば図４のグラフで示す如き特性で、要素間駆動力PWの大きさ（絶対値）の上限駆動力PW_lim（≧０）を決定する。

具体的には、電動モータ２のロータの回転角加速度ωdotの大きさの上限値ωdot_limが、あらかじめ定められた所定値ωdot_lim_a以上の大きさである場合（ωdot_lim≧ωdot_lim_aである場合）には、スプリングウォーム４の弾性変形により発生させ得る弾性力の許容最大値としてあらかじめ定められた許容最大駆動力PW_maxが、上限駆動力PW_limとして決定される。

ここで、上記許容最大駆動力PW_maxは、スプリングウォーム４とウォームホイール５との間の噛み合い状態を適切な状態（その噛み合い部での動力伝達を正常に行い得る状態）に維持する上で許容される該スプリングウォーム４の最大の伸縮量（圧縮方向又は伸長方向の弾性変形量）で、該スプリングウォーム４が発生する弾性力である。

すなわち、許容最大駆動力PW_maxは、上記噛み合い状態を適切な状態に保つ上で許容されるスプリングウォーム４の最大の弾性力である。このような許容最大駆動力PW_maxは、設計的あるいは実験的にあらかじめ設定される。より詳しくは、該許容最大駆動力PW_maxは、実際の要素間駆動力PW_actが許容最大駆動力PW_maxを若干超えても、上記噛み合い状態を適切な状態に保つことができるように、多少のマージンを見込んで設定される。

なお、ωdot_lim≧ωdot_lim_aとなる状態は、要素間駆動力PW_actの大きさを許容最大駆動力PW_maxに維持する（スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさを最大駆動力PW_maxに対応する伸縮量（以降、許容最大伸縮量DX_maxという）の大きさに維持する）ことが可能となる出力トルクを電動モータ２から出力し得る状態である。

また、ωdot_limが、上記所定値ωdot_lim_aよりも小さい場合には、要素間駆動力PW_actの大きさを許容最大駆動力PW_maxに維持する（スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさを許容最大伸縮量DX_maxの大きさに維持する）ことが可能となる出力トルクを電動モータ２から出力することができなくなるので、上限駆動力PW_limは、ωdot_limが小さいほど、許容最大駆動力PW_maxから減少していくように決定される。

以上のように上限駆動力設定部２５は、電動モータ２のロータの回転速度ω_act（観測値）に応じて上限駆動力PW_limを決定する。

補足すると、上限駆動力設定部２５は、電動モータ２のロータの回転角加速度ωdotの大きさの上限値ωdot_limを決定することなく、回転速度ω_act（観測値）に応じて直接的に上限駆動力PW_limを決定するようにしてもよい。

具体的には、ロータの回転速度ω_act（観測値）の大きさが、前記上限値ωdot_limに関する所定値ωdot_lim_aに対応する所定の回転速度ωa（図３を参照）以下である場合に、前記許容最大駆動力PW_maxを上限駆動力PW_limとして決定する。さらに、ω_act（観測値）の大きさが、上記所定の回転速度ωaよりも大きい場合には、ω_actの大きさが大きいほど、上限駆動力PW_limを許容最大駆動力PW_maxから減少させていくように決定する。

また、本実施形態では、要素間駆動力PW_actの極性（向き）が正極性である場合と負極性である場合とのいずれの場合でも上限駆動力PW_limを同じとしている。ただし、要素間駆動力PW_actが正極性である場合の上限駆動力PW_limと、要素間駆動力PW_actが負極性である場合の上限駆動力PW_limとを各別の値に設定するようにしてもよい。このことは、前記許容最大駆動力PW_maxあるいはこれに対応するスプリングウォーム４の許容最大伸縮量DX_maxについても同様である。

次に、前記許容範囲設定部２４には、要素間駆動力算出部２２により算出された要素間駆動力PW_actが逐次入力される。そして、要素間駆動力算出部２２は、現在の要素間駆動力PW_actから、あらかじめ設定されたマップ（又は演算式）により、例えば図５のグラフに示す如く特性で、要素間駆動力変化率許容範囲を設定する。

なお、本実施形態では、要素間駆動力PW及び要素間駆動力変化率PWdotの向きの正方向は、スプリングウォーム４の伸縮量DXが正極性（圧縮方向の伸縮量）であるときにウォームホイール５に作用する駆動力の向き（図１ではウォームホイール５の時計周り方向）と定義する。

要素間駆動力変化率許容範囲は、その上限値PWdot_lim_p（≧０）と下限値PWdot_lim_n（≦０）との組、あるいは、これらの上限値PWdot_lim_p及び下限値PWdot_lim_nを規定するパラメータ（例えば、要素間駆動力変化率許容範囲の中心値と幅との組）を決定することで、設定される。

図５に示すように、要素間駆動力変化率許容範囲は、次のような特性１〜４を有するように設定される。

（特性１）要素間駆動力PW_actの大きさが大きいほど（換言すれば、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが大きいほど）、要素間駆動力変化率許容範囲の幅（＝PWdot_lim_p−PWdot_lim_n）が狭くなる。

（特性２）要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が正の所定値PWaよりも小さい場合（詳しくは、０＜PW_act＜PWa又は−PWa＜PW_act＜０である場合）、すなわち、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが許容最大伸縮量DX_maxに比してさほど大きくない場合には、要素間駆動力変化率許容範囲の中心値（＝(PWdot_lim_p＋PWdot_lim_n)／２）が、要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）を増加させる方向の値（すなわち、PW_actと同じ極性の値）になる。

（特性３）要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が所定値PWaよりも大きい場合（詳しくは、PWa＜PW_act又は−PWa＞PW_actである場合）、すなわち、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが許容最大伸縮量DX_maxに近い場合には、要素間駆動力変化率許容範囲の中心値が、要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）を減少させる方向の値（すなわち、PW_actと逆極性の値）になる。

（特性４）要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が許容最大駆動力PW_maxに一致する場合には、要素間駆動力変化率許容範囲の上限値PWdot_lim_p及び下限値PWdot_lim_nは、いずれも、要素間駆動力PW_actと同じ極性（向き）の値とならない。より詳しくは、要素間駆動力PW_actが正極性で、且つ、その大きさ（絶対値）が許容最大駆動力PW_maxに一致する場合には、０≧PWdot_lim_p＞PWdot_lim_nとなる。また、要素間駆動力PW_actが負極性で、且つ、その大きさ（絶対値）が許容最大駆動力PW_maxに一致する場合には、PWdot_lim_p＞PWdot_lim_n≧０となる。

なお、本実施形態では、上記特性４に関し、要素間駆動力PW_actが正極性で、且つ、その大きさ（絶対値）が許容最大駆動力PW_maxに一致する場合には、上限値PWdot_lim_p＝０、要素間駆動力PW_actが負極性で、且つ、その大きさ（絶対値）が許容最大駆動力PW_maxに一致する場合には、下限値PWdot_lim_n＝０とされている。

また、要素間駆動力PW_actがゼロである場合における要素間駆動力許容範囲は、例えばその中心値がゼロとなり、且つ、その幅が最大となるように設定される。

モータ制御部１５は、各制御処理周期において、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を上記の如く実行した後、次に、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理を実行する。

第１モータ加速度修正量算出部２６には、要素間駆動力算出部２２で算出された要素間駆動力PW_actと、上限駆動力設定部２５で算出された上限駆動力PW_limとが入力される。

そして、第１モータ加速度修正量算出部２６は、要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が上限駆動力PW_lim以下である場合（｜PW_act｜≦PW_limである場合）には、次式（２ａ）で示す如く、第１モータ加速度修正量ｄωdot_1をゼロとする。

また、要素間駆動力PW_actが正の値で、且つ、その大きさ（絶対値）が上限駆動力PW_limよりも大きい場合（PW_act＞０、且つPW_act＞PW_limである場合）には、第１モータ加速度修正量算出部２６は、次式（２ｂ）で示す如く、PW_actと、その正極性側の限界値（上限値）としてのPW_limとの差に所定値のゲインＧ１を乗じてなる値を第１モータ加速度修正量ｄωdot_1として決定する。

また、要素間駆動力PW_actが負の値で、且つ、その大きさ（絶対値）が上限駆動力PW_limよりも大きい場合（PW_act＜０、且つPW_act＜−PW_limである場合）には、第１モータ加速度修正量算出部２６は、次式（２ｃ）で示す如く、PW_actと、その負極性側の限界値（下限値）としての−PW_limとの差に正の所定値のゲインＧ１を乗じてなる値を第１モータ加速度修正量ｄωdot_1として決定する。

従って、PW_actの大きさ（絶対値）がPW_limよりも大きい場合には、第１モータ加速度修正量ｄωdot_1は、PW_actの大きさがPW_limを超えた量に応じて決定される。

｜PW_act｜≦PW_limである場合
ｄωdot_1＝０ ……（２ａ）
PW_act＞０、且つPW_act＞PW_limである場合
ｄωdot_1＝Ｇ１×（PW_act−PW_lim） ……（２ｂ）
PW_act＜０、且つPW_act＜−PW_limである場合
ｄωdot_1＝Ｇ１×（PW_act−(−PW_lim)） ……（２ｃ）

また、第２モータ加速度修正量算出部２７には、要素間駆動力変化率算出部２３で算出された要素間駆動力変化率PWdot_actと、許容範囲設定部２４で設定された要素間駆動力変化率許容範囲の上限値PWdot_lim_p及び下限値PWdot_lim_nとが入力される。

そして、第２モータ加速度修正量算出部２７は、要素間駆動力変化率PWdot_actが要素間駆動力変化率許容範囲内の値である場合（PWdot_lim_p≧PWdot_act≧PWdot_lim_nである場合）には、次式（３ａ）で示す如く、第２モータ加速度修正量ｄωdot_2をゼロとする。

また、要素間駆動力変化率PWdot_actが要素間駆動力変化率許容範囲の上限値PWdot_lim_pよりも大きい正の値である場合（PWdot_act＞PWdot_lim_pである場合）には、第２モータ加速度修正量算出部２７は、次式（３ｂ）で示す如く、PWdot_actとPWdot_lim_pとの差に所定値のゲインＧ２を乗じてなる値を第２モータ加速度修正量ｄωdot_2として決定する。

また、要素間駆動力変化率PWdot_actが要素間駆動力変化率許容範囲の下限値PWdot_lim_nよりも小さい負の値である場合（PWdot_act＜PWdot_lim_nである場合）には、第２モータ加速度修正量算出部２７は、次式（３ｃ）で示す如く、PWdot_actとPWdot_lim_nとの差に正の所定値のゲインＧ２を乗じてなる値を第２モータ加速度修正量ｄωdot_2として決定する。

従って、PWdot_actが要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱している場合には、その逸脱量に応じて第２モータ加速度修正量ｄωdot_2が決定される。

PWdot_lim_p≧PWdot_act≧PWdot_lim_nである場合
ｄωdot_2＝０ ……（３ａ）
PWdot_act＞PWdot_lim_pである場合
ｄωdot_2＝Ｇ２×（PWdot_act−PWdot_lim_p） ……（３ｂ）
PWdot_act＜PWdot_lim_nである場合
ｄωdot_2＝Ｇ２×（PWdot_act−PWdot_lim_n） ……（３ｃ）

上記ゲインＧ２は、あらかじめ定められた既定値である。ただし、例えば、要素間駆動力変化率許容範囲からのPWdot_actの逸脱量の大きさが大きいほど、ゲインＧ２の値が大きくなるように設定してもよい。

モータ制御部１５は次に、目標モータ加速度算出部２８の処理を実行する。この目標モータ加速度算出部２８には、モータ基本加速度決定部２１で決定されたモータ基本加速度ωdot_baseと、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７でそれぞれ算出された第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2とが入力される。

そして、目標モータ加速度算出部２８は、次式（４）で示す如く、モータ基本加速度ωdot_baseに、第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2を加え合わせてなる値を目標モータ加速度ωdot_cmdとして決定する。
ωdot_cmd＝ωdot_base＋ｄωdot_1＋ｄωdot_2 ……（４）

モータ制御部１５は、以上の如く決定した目標モータ加速度ωdot_cmdに応じて電動モータ２の通電制御を行う。具体的には、モータ制御部１５は、目標モータ加速度ωdot_cmdに、電動モータ２のロータの回転系のイナーシャに相当する所定値を乗じることで、電動モータ２の目標トルク（出力トルクの目標値）を決定する。そして、モータ制御部１５は、決定した目標トルクに応じて電動モータ２の通電電流の目標値を決定し、この目標値に実際の通電電流（観測値）を収束させるように、該通電電流をフィードバック制御する。

これにより、電動モータ２のロータが目標モータ加速度ωdot_cmdで回転するように制御される。

以上説明した実施形態によれば、基本的には、電動モータ２側からウォームホイール５を介して負荷部材３に実際に付与される駆動力が、目標負荷駆動力PWout_cmdに追従する（収束する）ように、電動モータ２のロータの回転量、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actが制御される。この状態は、換言すれば、モータ制御部１５により逐次決定される目標モータ加速度ωdot_cmdが、モータ基本加速度ωdot_baseに一致する状態（第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_が共にゼロとなる状態）である。

この状態で、負荷荷重が変動すると、それに伴いスプリングウォーム４が伸縮して、該スプリングウォーム４からウォームホイール５に伝達される要素間駆動力PW_actが変動する。

このような要素間駆動力PW_actの変動によって、該要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が上限駆動力設定部２５で設定された上限駆動力PW_limを超える場合（PW_act＞PW_lim又はPW_act＜−PW_limとなる場合）がある。

このような場合には、前記第１モータ加速度修正量算出部２６により算出される第１モータ加速度修正量ｄωdot_1がゼロでない値となるので、目標モータ加速度ωdot_cmdが、第１モータ加速度修正量ｄωdot_1により修正される。これにより、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさ（ひいては弾性力）を減少させるように、スプリングウォーム４が電動モータ２により回転駆動される。

その結果、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大駆動力PW_maxに対応する許容最大伸縮量DX_maxよりも過大なものとなるのが防止される。ひいては、スプリングウォーム４とウォームホイール５との噛み合いが適切な状態（その噛み合い部での動力伝達を正常に行い得る状態）に維持されるように、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actが調整される。

また、電動モータ２のロータの回転速度ω_actが前記所定の回転速度ωaよりも高速になった場合には、上限駆動力PW_limは、その大きさが許容最大駆動力PW_maxよりも小さくなるように設定される。このため、電動モータ２の出力トルクが、ロータの高速回転時に実際に実現可能なトルクに収まるように、目標モータ加速度ωdot_cmdが制限される。その結果、電動モータ２によるスプリングウォーム４の回転駆動を適切に行うことができる。

また、負荷荷重が比較的素早く変動すると、それに伴いスプリングウォーム４が素早く伸縮しようとする。ひいては、要素間駆動力変化率PWdot_actの大きさが大きくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actが前記許容範囲設定部２４で設定された要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱する（PWdot_act＞PWdot_lim_p又はPWdot_act＜PWdot_lim_nになる）場合がある。

このような場合には、前記第２モータ加速度修正量算出部２７により算出される第２モータ加速度修正量ｄωdot_2がゼロでない値になるので、目標モータ加速度ωdot_cmdが、第２モータ加速度修正量ｄωdot_2（≠０）により修正される。これにより、要素間駆動力変化率PWdot_actを、要素間駆動力変化率許容範囲内に戻すように、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが過大にならないように、スプリングウォーム４が電動モータ２により回転駆動される。

ここで、負荷荷重の素早い変動に応じてスプリングウォーム４が素早く伸縮しようとすると、スプリングウォーム４とウォームホイール５との間の噛み合いが外れてしまう等、該噛み合いが不適切なものとなりやすい。そして、このような不都合は、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが大きいほど生じやすい。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性１を有するように設定されるので、要素間駆動力PW_actの大きさが大きいほど、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさがより小さめに制限される。

また、スプリングウォーム４が、ある程度圧縮又は伸長された状態（詳しくは、図５において０＜PW_act＜PWaとなる範囲で圧縮された状態、又は０＞PW_act＞−PWaとなる範囲で伸長された状態）では、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、スプリングウォーム４とウォームホイール５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性２を有するように設定されるので、スプリングウォーム４が、上記の如くある程度圧縮された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の上限値PWdot_lim_pの絶対値よりも下限値PWdot_lim_nの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、スプリングウォーム４の伸縮量DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、スプリングウォーム４が、上記の如くある程度伸長された状態では、前記特性２によって、要素間駆動力変化率許容範囲の下限値PWdot_lim_nの絶対値よりも上限値PWdot_lim_pの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、スプリングウォーム４の伸縮量DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらに、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大伸縮量DX_maxに近いものとなった状態（詳しくは、図５においてPW_max≧PW_act＞PWaとなる範囲で圧縮された状態、又は−PW_max≦PW_act＜−PWaとなる範囲で伸長された状態）では、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、スプリングウォーム４とウォームホイール５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。さらには、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合に、該伸縮量DX_actの大きさが前記許容最大伸縮量DX_maxを超える可能性が高まる。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性３を有するように設定されるので、スプリングウォーム４が、上記の如く許容最大伸縮量DX_maxに近い大きさの伸縮量で圧縮された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の下限値PWdot_lim_nの絶対値よりも上限値PWdot_lim_pの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、スプリングウォーム４の伸縮量DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、スプリングウォーム４が、上記の如く許容最大伸縮量DX_maxに近い大きさの伸縮量で伸長された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の上限値dot_lim_pの絶対値よりも下限値PWdot_lim_nの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、スプリングウォーム４の伸縮量DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらには、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性４を有するように設定されるので、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが許容最大伸縮量DX_maxに達した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actが、伸縮量DX_actをさらに増加させる方向の値（PW_actと同じ向き（極性）の値）にならないように制限される。

以上の如く、要素間駆動力変化率PWdot_actが、要素間駆動力PW_actに応じて設定される要素間駆動力変化率許容範囲から逸脱するのを防止するように制限されるので、スプリングウォーム４とウォームホイール５の噛み合いが適切な状態（その噛み合い部ででの動力伝達を正常に行い得る状態）に維持されるように、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率が調整される。

従って、本実施形態の動力伝達装置１によれば、スプリングウォーム４とウォームホイール５の噛み合いを適切な状態に維持しながら、電動モータ２から負荷部材３への動力伝達を円滑に行うことができる。

なお、本実施形態では、スプリングウォーム４のバネ座６側と反対側の端部（図１では右側端部）は、自由端となっているが、該端部を電動モータ２の出力軸２ａに固定するようにしてもよい。

このようにした場合には、スプリングウォーム４のウォームホイール５の噛み合い部から一端部側の部分と、該噛み合い部から他端部側の部分とは、逆向きに伸縮することとなる。

そして、この場合には、例えば、スプリングウォーム４のウォームホイール５の噛み合い部から一端部側の部分と、他端部側の部分とのそれぞれにおけるスプリングウォーム４のねじ歯のピッチを適宜の変位センサにより計測することで、スプリングウォーム４のウォームホイール５の噛み合い部から一端部側の部分と、他端部側の部分との伸縮量を観測することができる。ひいては、その伸縮量に応じてスプリングウォーム４からウォームホイール５に作用する駆動力（要素間駆動力）を観測できることとなる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図６及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態では、モータ制御部の機能的構成が第１実施形態と同様であることから、その説明のためのブロック図として図２を使用する。

図６を参照して、本実施形態の動力伝達装置４１は、アクチュエータ４２と駆動対象の負荷部材４３との間の動力伝達を行う装置である。この動力伝達装置４１は、アクチュエータ４２と負荷部材４３との間の動力伝達経路の途中に、互いに噛み合わされた噛み合わせ部分を有する駆動側要素及び被動側要素として、ボールねじ機構を構成するナット４４及びねじ軸４５を備える。

これらのナット４４及びねじ軸４５は、ナット４４の内周とねじ軸４５の外周との間に転動自在に介在する複数のボール４６を介して互いに噛み合わされている。従って、動力伝達装置４１は、アクチュエータ４２が出力する駆動力を、駆動側要素としてのナット４４と被動側要素としてのねじ軸４５を介して負荷部材４３に伝達するように構成されている。

この場合、本実施形態では、ナット４４が図示しないベアリング等を介して回転自在に支持されている。また、ねじ軸４５は、その軸心方向に直動可能に、図示しないガイドレール等を介して支持されている。このため、ナット４４を回転駆動することで、ねじ軸４５が負荷部材４３と共に直動する。

アクチュエータ４２は、回転型アクチュエータとしての電動モータである。以降、アクチュエータ４２を電動モータ４２という。この電動モータ４２は、第１実施形態と同様に、そのロータ（図示省略）と一体に回転自在な出力軸４２ａを有する。この電動モータ４２のロータ又は出力軸４２ａが本発明における電動モータの出力部に相当する。

ナット４４の内周面には、螺旋状のねじ歯が形成されている。そして、ナット４４の軸心方向で隣り合うねじ歯（突部）の間の箇所が歯溝となっている。

このナット４４には、駆動プーリ４７、被動プーリ４８及びプーリベルト４９により構成されるプーリ・ベルト式の動力伝達機構を介して電動モータ４２から駆動力（回転駆動力）が伝達される。駆動プーリ４７は、電動モータ４２の出力軸４２ａと一体に回転し得るように該出力軸４２ａに同軸心に固定され、被動プーリ４８は、ナット４４の一端部に同軸心に固定されている。

なお、電動モータ４２からナット４４への動力伝達は、プーリ・ベルト機構以外の構造の動力伝達機構、例えば、スプロケット及びチェーンを介して動力伝達を行う機構、あるいは、ギヤを介して動力伝達を行う機構等により構成されていてもよい。

ねじ軸４５は、棒状の基体５０（以降、ねじ軸基体５０という）と、該ねじ軸基体５０に同軸心に外挿された弾性部材としてのコイルスプリング５１とを備え、該コイルスプリング５１を構成する螺旋状の線状部材によりねじ軸基体５０の外周に歯（ねじ歯）が形成されている。そして、ねじ軸基体５０の軸心方向（ねじ軸４５の軸心方向）で隣り合う歯の間に歯溝が形成されている。

ねじ軸４５のコイルスプリング５１の一端部は、ねじ軸基体５０の一端部に固着されたフランジ状のバネ座５３に固定されている。

そして、ねじ軸基体５０及びコイルスプリング５１は、ナット４４の中心を貫通して、該ナット４４の軸心方向の両側に突出している。

また、ナット４４の内部において、コイルスプリング５１の線状部材間に形成される歯溝とナット４４の内周面の歯溝との間に複数のボール４６が嵌合されている。これにより、ナット４４とねじ軸４５とがボール４６を介して噛み合わされている。なお、ナット４４及びボール４６は高剛性のものである。

また、コイルスプリング５１のバネ座５３側の一端部以外の部分は、ねじ軸基体５０に固定されておらず、ねじ軸基体５０に対して軸心方向に摺動可能とされている。このため、ねじ軸基体５０がナット４４に対して軸心方向に移動すると、それに伴い、コイルスプリング５１のナット４４からバネ座５３側に突出した部分が弾性的に伸縮可能となっている。

負荷部材４３は、ねじ軸基体５０と一体に該ねじ軸基体５０の軸心方向に移動（直動）し得るようにねじ軸基体５０に連結されている。該負荷部材３は、任意の構造物又は機構でよい。

以上が本実施形態の動力伝達装置４１の機構的な構造である。

このように構成された動力伝達装置４１では、電動モータ４２を作動させる（出力トルクを発生させる）と、ナット４４が電動モータ２の出力軸２ａに連動して回転しようとする。ひいては、ねじ軸４５が軸心方向に移動（直動）しようとする。

このとき、負荷部材４３側からねじ軸基体５０に作用する負荷荷重（ねじ軸基体５０の軸心方向の並進力）に応じて、ナット４４とバネ座５３との間のコイルスプリング５１が伸縮することで、ナット４４からねじ軸４５のコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に弾性的に駆動力（並進駆動力）が伝達される。さらに該駆動力がねじ軸基体５０から負荷部材４３に伝達される。これにより、電動モータ４２から出力される回転駆動力が並進駆動力に変換された上で、負荷部材４３に伝達される。

この場合、ナット４４からねじ軸４５のコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に作用する駆動力は、コイルスプリング５１の伸縮量（弾性変形量）に応じたものとなる。具体的には、コイルスプリング５１の伸縮量（自然長状態からの伸縮量）をDX、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に作用する駆動力（並進駆動力）をPW、コイルスプリング５１の伸縮量DXの変化に対する該コイルスプリング５１の弾性力の変化の感度（DXの単位変化量あたりの弾性力の変化量）を表す剛性係数（所謂、ばね定数）をＫeと表記すると、DXとPWとの間の関係は次式（１１）により表される。

PW＝DX×Ｋe ……（１１）

なお、PW、DX、Ｋeは、第１実施形態でも使用した参照符号であるが、本実施形態では、上記の意味で使用する。

また、コイルスプリング５１の伸縮量DXの極性は、コイルスプリング５１の圧縮方向及び伸長方向のいずれか一方の方向の伸縮量が正極性、他方の方向の伸縮量が負極性である。以降の説明では、便宜上、コイルスプリング５１の圧縮方向の伸縮量（圧縮量）を正極性、伸長方向の伸縮量（伸長量）を負極性と定義する。この場合、式（１１）により規定される駆動力PWの正方向は、図６において左向きとなる。

式（１１）に示されるように、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に作用する駆動力PWは、コイルスプリング５１の伸縮量DXに比例する。また、駆動力PWの向き（極性）は、伸縮量DXの極性に応じて変化する。

従って、コイルスプリング５１の伸縮量DXを制御することで、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に伝達される駆動力（並進駆動力）PW、ひいては、電動モータ４２から負荷部材４３に伝達される駆動力を制御できることとなる。

また、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に伝達される駆動力PWと、負荷部材４３側からねじ軸基体５０に作用する負荷荷重とが釣り合っている状態で、負荷荷重の変動が生じると、それに応じてコイルスプリング５１が伸縮する。従って、負荷荷重の変動に伴う負荷部材４３の運動エネルギーがコイルスプリング５１の弾性エネルギーに変換されて吸収される。

本実施形態の動力伝達装置４１は、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に伝達される駆動力を制御するために、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成される制御装置６１と、コイルスプリング５１の伸縮量を観測するための変位センサ６２と、電動モータ４２のロータ（又は出力軸４２ａ）の回転速度を観測するための速度センサ６３とを備える。変位センサ６２及び速度センサ６３の出力（検出信号）は制御装置６１に入力される。

速度センサ６３は、第１実施形態における速度センサ１３と同様に、電動モータ４２に装着されたロータリーエンコーダ、レゾルバ等のセンサにより構成され、電動モータ４２のロータの回転速度（角速度）に応じた検出信号を出力する。

変位センサ６２は、本実施形態では、ナット４４と前記バネ座５３との間の箇所におけるコイルスプリング５１の歯のピッチ（軸心方向で隣り合う歯のピッチ）に応じた検出信号を出力するセンサである。該変位センサ６２は、例えば光学式センサ、渦電流式センサ等の公知の変位センサにより構成される。

コイルスプリング５１の伸縮量DXは、変位センサ６２の出力により示される上記ピッチの観測値に応じたものとなるので、該変位センサ６２の出力からコイルスプリング５１の実際の伸縮量を観測できることとなる。

補足すると、変位センサ６２は、例えば、コイルスプリング５１のバネ座５３側の端部とナット４４との間の距離（軸心方向での距離）に応じた信号を出力するように構成されたセンサであってもよい。この場合、コイルスプリング５１の伸縮量は、上記距離に応じたものとなるので、上記距離の観測値からコイルスプリング５１の伸縮量を推定できる。

制御装置６１は、実装されるプログラムにより実現される機能、又はハードウェア構成により実現される機能として、電動モータ４２の運転制御を担うモータ制御部６５を備える。

モータ制御部６５は、変位センサ６２の出力に基づき逐次取得したコイルスプリング５１の実際の伸縮量の観測値と、速度センサ６３の出力に基づき逐次取得した電動モータ４２のロータの実際の回転速度の観測値を用いて、電動モータ４２の制御用操作量（制御入力）を後述する如く逐次決定する。該制御用操作量は、第１実施形態と同様に、電動モータ４２のロータの目標回転角加速度である。なお、制御用操作量は、例えば電動モータ４２の目標トルクであってもよい。

そして、モータ制御部６５は、決定した制御用操作量に応じて電動モータ４２の通電電流を制御することで、該電動モータ４２の運転制御を行う。

この場合、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に伝達される駆動力（並進駆動力）の大きさ、あるいは、該駆動力の時間的変化率を所要の範囲内に制限するように、電動モータ４２の運転制御が行われる。

次に、モータ制御部６５による制御処理を詳細に説明する。なお、以降の説明では、第１実施形態と同様に、任意の状態量の実際の値、あるいは、その観測値を参照符号で示す場合に、添え字“_act”を付する。

図２を参照して、本実施形態のモータ制御部６５は、その機能として、第１実施形態のモータ制御部１５と同様の機能を有する。すなわち、モータ制御部６５は、第１実施形態のモータ制御部１５と同様に、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５と、第１モータ加速度修正量算出部２６、第２モータ加速度修正量算出部２７、及び目標モータ加速度算出部２８を有する。

この場合、本実施形態では、モータ基本加速度決定部２１は、電動モータ４２のロータの回転角加速度ωdot（モータ加速度ωdot）の基本目標値たるモータ基本加速度ωdot_baseを決定する機能部、要素間駆動力算出部２２は、ナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に伝達される駆動力（並進駆動力）である要素間駆動力PWの実際の値PW_actの観測値を取得する機能部、要素間駆動力変化率算出部２３は、要素間駆動力PWの時間的変化率（単位時間当たりの変化量）である要素間駆動力変化率PWdotの実際の値PWdot_actの観測値を取得する機能部である。

また、許容範囲設定部２４は、要素間駆動力変化率PWdotの許容範囲である要素間駆動力変化率許容範囲を設定する機能部、上限駆動力設定部２５は、要素間駆動力PWの大きさ（絶対値）の上限値PW_limである上限駆動力PW_limを設定する機能部である。

また、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７は、それぞれ、モータ基本加速度ωdot_baseを修正するための第１モータ加速度修正量ｄωdot_1、第２モータ加速度修正量ｄωdot_2を各々算出する機能部、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７と、目標モータ加速度算出部２８は、モータ基本加速度ωdot_baseを第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2により修正する演算処理を実行する機能部である。

本実施形態のモータ制御部６５が、上記の各機能部の処理を、第１実施形態と概ね同様の仕方で実行する。そこで、以降の説明では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。

モータ制御部６５は、各制御処理周期において、まず、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を実行する。

モータ基本加速度決定部２１には、負荷部材４３に付与する駆動力（並進駆動力）の目標値である目標負荷駆動力PWout_cmdが逐次入力される。

目標負荷駆動力PWout_cmdは、第１実施形態と同様に、負荷部材４３の動作状態等に応じて制御装置６１で逐次決定され、あるいは、外部のサーバー等から制御装置６１に与えられる。本実施形態では、目標負荷駆動力PWout_cmdは、ねじ軸基体５０の並進駆動力の目標値でもある。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、第１実施形態と同様に、入力された目標負荷駆動力PWout_cmdから、あらかじめ設定されたマップ又は演算式により、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

なお、モータ基本加速度ωdot_baseの決定の仕方は、上記の手法に限られるものではなく、任意の手法を採用し得る。

例えば次のようにモータ基本加速度ωdot_baseの決定するようにしてもよい。すなわち、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、現在の目標負荷駆動力PWout_cmd（ねじ軸基体５０の目標並進駆動力）を、コイルスプリング５１の剛性係数Ｋe（あらかじめ定められた定数値）で除算することで、コイルスプリング５１の弾性変形量の目標値としての目標伸縮量DX_cmdを決定する。

さらにモータ基本加速度決定部２１は、コイルスプリング５１の目標伸縮量DX_cmdと、現在の実際の伸縮量DX_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、電動モータ４２のロータの目標回転速度ω_cmdを決定する。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、電動モータ４２のロータの目標回転速度ω_cmdと、該ロータの現在の実際の回転速度ω_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

この他、例えば、米国特許５９１０７２０号に説明されている手法を用いてモータ基本加速度ωdot_baseを決定するようにしてもよい。

次に、要素間駆動力算出部２２には、コイルスプリング５１の実際の伸縮量DX_actの観測値が逐次入力される。そして、要素間駆動力算出部２２は、各制御処理周期において、前記式（１１）の右辺のDXの値をDX_actとしてなる式により算出されるPWの値を、要素間駆動力PW_act（観測値）として算出する。

次に、要素間駆動力変化率算出部２３は、第１実施形態と同様に、各制御処理周期において、要素間駆動力算出部２２が算出した要素間駆動力PW_actの時間的変化率を算出する微分演算を実行することで、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）を算出する。

なお、第１実施形態の場合と同様に、要素間駆動力PW_actの時間的変化率を微分演算により算出した後に、該算出値にローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値を、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）として得るようにしてもよい。

また、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率（又は、これにローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値）に、コイルスプリング５１の剛性係数Ｋeを乗じることによって、要素間駆動力変化率PWdot_actを算出するようにしてもよい。

次に、上限駆動力設定部２５には、電動モータ４２のロータの実際の回転速度ω_actの観測値が逐次入力される。そして、上限駆動力設定部２５は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図３及び図４を参照して説明した処理）と同じ処理によって、上限駆動力PW_limを決定する。

ただし、電動モータ４２のロータの回転速度ω_act（観測値）の大きさ（絶対値）がωdot_lim_aに対応する所定値ωa（図３参照）以上である場合（換言すれば、ωdot_lim≧ωdot_lim_aとなる場合）に上限駆動力PW_limとして決定される許容最大駆動力PW_maxは、本実施形態では、ナット４４とねじ軸４５のコイルスプリング５１との間の噛み合い状態を適切な状態（ナット４４とねじ軸４５のコイルスプリング５１との間でボール４６に作用する力が過大なものとならずに、ナット４４とねじ軸４５との間の動力伝達を正常に行い得る状態）に維持する上で許容される該コイルスプリング５１の最大の伸縮量（圧縮方向又は伸長方向の弾性変形量）で、該コイルスプリング５１が発生する弾性力である。

このような許容最大駆動力PW_maxは、第１実施形態と同様に、あらかじめ設計的あるいは実験的に設定される。

補足すると、第１実施形態で説明した場合と同様に、上限駆動力設定部２５は、電動モータ４２のロータの回転速度ω_act（観測値）に応じて直接的に（ωdot_limを決定する処理を行わずに）、上限駆動力PW_limを決定するようにしてもよい。

また、要素間駆動力PW_actが正極性である場合の上限駆動力PW_limと、要素間駆動力PW_actが負極性である場合の上限駆動力PW_limとを各別の値に設定するようにしてもよい。このことは、許容最大駆動力PW_max、あるいはこれに対応するコイルスプリング５１の伸縮量である許容最大伸縮量DX_maxについても同様である。

次に、前記許容範囲設定部２４には、要素間駆動力算出部２２により算出された要素間駆動力PW_actが逐次入力される。そして、許容範囲設定部２４は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図５を参照して説明した処理）と同じ処理によって、前記特性１〜４を有するように、要素間駆動力変化率許容範囲を設定する。

ただし、この場合において前記特性１〜３に関する伸縮量DXは、本実施形態では、コイルスプリング５１の伸縮量である。

モータ制御部６５は、各制御処理周期において、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を上記の如く実行した後、次に、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理を実行する。

これらの第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理は、第１実施形態と同じである。

モータ制御部６５は次に、目標モータ加速度算出部２８により、第１実施形態と同じ演算（前記式（４）の演算）を実行することで、目標モータ加速度ωdot_cmdを決定する。

そして、モータ制御部６５は、以上の如く決定した目標モータ加速度ωdot_cmdに応じて電動モータ４２の通電制御を行う。具体的には、モータ制御部６５は、目標モータ加速度ωdot_cmdに、電動モータ４２のロータの回転系のイナーシャに相当する所定値を乗じることで、電動モータ４２の目標トルク（出力トルクの目標値）を決定する。そして、モータ制御部６５は、決定した目標トルクに応じて電動モータ４２の通電電流の目標値を決定し、この目標値に実際の通電電流（観測値）を収束させるように、該通電電流をフィードバック制御する。

これにより、電動モータ４２のロータが目標モータ加速度ωdot_cmdで回転するように制御される。

以上説明した実施形態によれば、基本的には、電動モータ４２側からナット４４及びねじ軸４５を介して負荷部材４３に実際に付与される駆動力が、目標負荷駆動力PWout_cmdに追従する（収束する）ように、電動モータ４２のロータの回転量が制御される。

この状態で、負荷荷重が変動すると、それに伴いコイルスプリング５１が伸縮して、該コイルスプリング５１を介してナット４４からねじ軸基体５０に伝達される要素間駆動力PW_actが変動する。

このような要素間駆動力PW_actの変動によって、該要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が上限駆動力設定部２５で設定された上限駆動力PW_limを超えた場合には、前記第１モータ加速度修正量算出部２６により算出される第１モータ加速度修正量ｄωdot_1（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。これにより、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさ（ひいては弾性力）を減少させるように、ナット４４が電動モータ４２により回転駆動される。

その結果、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大駆動力PW_maxに対応する伸縮量DX_maxよりも過大なものとなるのが防止される。ひいては、ナット４４とねじ軸４５との間でボール４６に作用する力が過大のものとならないように、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actが調整される。

また、第１実施形態と同様に、電動モータ４２のロータの回転速度ω_actが前記所定の回転速度ωaよりも高速になった場合には、上限駆動力PW_limは、その大きさが許容最大駆動力PW_maxよりも小さくなるように設定される。このため、電動モータ４２の出力トルクが、ロータの高速回転時に実際に実現可能なトルクに収まるように、目標モータ加速度ωdot_cmdが制限される。その結果、電動モータ４２によるナット４４及びねじ軸４５の駆動を適切に行うことができる。

また、負荷荷重が比較的素早く変動すると、それに伴いコイルスプリング５１が素早く伸縮しようとする。ひいては、要素間駆動力変化率PWdot_actの大きさが大きくなる。

このとき、要素間駆動力変化率PWdot_actが前記許容範囲設定部２４で設定された要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱した場合（PWdot_act＞PWdot_lim_p又はPWdot_act＜PWdot_lim_nとなった場合）には、第１実施形態と同様に、前記第２モータ加速度修正量算出部２７により算出される第２モータ加速度修正量ｄωdot_2（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。

これにより、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが過大にならないように、ナット４４が電動モータ４２により回転駆動される。

ここで、ナット４４に対してねじ軸４５が軸心方向に相対移動しようとしているときに、負荷荷重の素早い変動に応じてコイルスプリング５１が素早く伸縮しようとすると、ナット４４の端部（コイルスプリング５１の伸縮部分寄り側の端部（図６では左型端部））におけるねじ軸４５のねじ歯のピッチが急激に変化しようとすため、該端部におけるナット４４とねじ軸４５との噛み合いが不適切なものとなりやすい。

より詳しくは、ナット４４の端部におけるねじ軸４５とナット４４との間でのボール４６の円滑な転動が損なわれ、ひいては、ナット４４とねじ軸４５との間の滑らかな相対移動が損なわれやすくなる。そして、このような不都合は、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの大きさが大きいほど（要素間駆動力PW_actが大きいほど）、生じやすい。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性１を有するように設定されるので、要素間駆動力PW_actの大きさが大きいほど、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさがより小さめに制限される。

また、コイルスプリング５１が、ある程度圧縮又は伸長された状態（詳しくは、図５において０＜PW_act＜PWaとなる範囲で圧縮された状態、又は０＞PW_act＞−PWaとなる範囲で伸長された状態）では、ナット４４がねじ軸４５に対して軸心方向に相対移動しようとしているときに、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、ナット４４とねじ軸４５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

すなわち、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合には、ナット４４の端部（コイルスプリング５１の伸縮部分寄り側の端部）におけるねじ軸４５のねじ歯のピッチが急激に変化することに加えて、ナット４４及びねじ軸４５の軸心方向でボール４６に作用する力（並進力）の向きが急変しようとする。

このため、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、特に、ナット４４の端部におけるねじ軸４５とナット４４との間でのボール４６の円滑な転動がより一層、阻害されやすい。このため、ナット４４とねじ軸４５との間の滑らかな相対移動が損なわれやすくなる。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性２を有するように設定されるので、コイルスプリング５１が、上記の如くある程度圧縮された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の上限値PWdot_lim_pの絶対値よりも下限値PWdot_lim_nの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、コイルスプリング５１の伸縮量DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、コイルスプリング５１が、上記の如くある程度伸長された状態では、前記特性２によって、要素間駆動力変化率許容範囲の下限値PWdot_lim_nの絶対値よりも上限値PWdot_lim_pの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、スプリングウォーム４の伸縮量DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、スプリングウォーム４の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらに、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大伸縮量DX_maxに近いものとなった状態（詳しくは、図５においてPW_max≧PW_act＞PWaとなる範囲で圧縮された状態、又は−PW_max≦PW_act＜−PWaとなる範囲で伸長された状態）では、ナット４４がねじ軸４５に対して軸心方向に相対移動しようとしているときに、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、ナット４４とねじ軸４５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

これは、ナット４４の端部（コイルスプリング５１の伸縮部分寄りの端部）でのねじ軸４５のねじ歯のピッチが、コイルスプリング５１の許容最大伸縮量DX_maxに対応する許容限界のピッチに近いピッチ、あるいは、それを超えるピッチに変化しようとするため、ナット４４の端部での該ナット４４とねじ軸４５との間のボール４６の円滑な転動が阻害されやすいからである。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性３を有するように設定されるので、コイルスプリング５１が、上記の如く許容最大伸縮量DX_maxに近い大きさの伸縮量で圧縮された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の下限値PWdot_lim_nの絶対値よりも上限値PWdot_lim_pの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、コイルスプリング５１の伸縮量DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、コイルスプリング５１が、上記の如く許容最大伸縮量DX_maxに近い大きさの伸縮量で伸長された状態では、要素間駆動力変化率許容範囲の上限値dot_lim_pの絶対値よりも下限値PWdot_lim_nの絶対値が小さくなる。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、コイルスプリング５１の伸縮量DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合よりも、伸縮量DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらには、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性４を有するように設定されるので、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの大きさが許容最大伸縮量DX_maxに達した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actが、伸縮量DX_actをさらに増加させる方向の値（PW_actと同じ向き（極性）の値）にならないように制限される。

以上の如く、要素間駆動力変化率PWdot_actが、要素間駆動力PW_actに応じて設定される要素間駆動力変化率許容範囲から逸脱するのを防止するように制限されるので、ナット４４とねじ軸４５と間でのボール４６の円滑な転動が阻害されるのを防止するように、コイルスプリング５１の伸縮量DX_actの時間的変化率が調整される。

従って、本実施形態の動力伝達装置４１によれば、ナット４４とねじ軸４５との噛み合いを適切な状態に維持しながら、電動モータ４２から負荷部材４３への動力伝達を行うことができる。

なお、本実施形態では、コイルスプリング５１のバネ座５３側と反対側の端部（図６では右側端部）は、自由端となっているが、該端部をねじ軸基体６０に固定するようにしてもよい。

このようにした場合には、コイルスプリング５１のうちのナット４４からバネ座５３側に突出した部分と、ナット４４からバネ座５３と反対側に突出した部分とは、逆向きに伸縮することとなる。

そして、この場合には、例えば、コイルスプリング５１のうちのナット４４からバネ座５３側に突出した部分と、ナット４４からバネ座５３と反対側に突出した部分とのそれぞれにおけるねじ歯のピッチを適宜の変位センサにより計測することで、コイルスプリング５１の当該両方の部分のそれぞれの伸縮量を観測することができる。ひいては、その伸縮量に応じてナット４４からコイルスプリング５１を介してねじ軸基体５０に作用する駆動力（要素間駆動力）を観測できることとなる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図７及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態の動力伝達装置７１の構成は、第２実施形態の動力伝達装置４１と一部の構成だけが相違するものである。従って、本実施形態の説明では、第２実施形態と同一の構成要素については、第２実施形態と同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図７を参照して、本実施形態の動力伝達装置７１は、アクチュエータとしての電動モータ４２と負荷部材４３との間の動力伝達経路の途中に、互いに噛み合わされた噛み合わせ部分を有する駆動側要素及び被動側要素として、ボールねじ機構を構成するナット４４及びねじ軸７５を備える。

ただし、本実施形態では、ねじ軸７５は、棒状のねじ軸基体７５ａの外周面に該ねじ軸基体７５ａと一体にねじ歯７５ｂを形成した構造のものである。

そして、本実施形態では、ナット４４の内側で、ナット４４の歯溝とねじ軸７５の歯溝とに嵌合する複数のボール７６のそれぞれが弾性部材により構成されている。以降、ボール７６を弾性ボール７６という。

本実施形態の動力伝達装置７１の機構的な構造は、以上説明した事項以外は、第１実施形態と同じである。

このように構成された動力伝達装置７１では、電動モータ４２を作動させる（出力トルクを発生させる）と、ナット４４に回転駆動力が付与されることで、ねじ軸７５が軸心方向に移動（直動）しようとする。

このとき、負荷部材４３側からねじ軸７５に作用する負荷荷重（ねじ軸７５の軸心方向の並進力）に応じて、ナット４４とねじ軸７５との間の各弾性ボール７６が圧縮されることで、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に弾性的に駆動力（並進駆動力）が伝達される。さらに該駆動力がねじ軸７５から負荷部材４３に伝達される。これにより、電動モータ４２から出力される回転駆動力が並進駆動力に変換された上で、負荷部材４３に伝達される。

この場合、ナット４４の内側で該ナット４４とねじ軸７５との間に介在する全ての弾性ボール７６の圧縮（弾性変形）によって、ねじ軸７５がナット４４に対して軸心方向に相対変位する。以降、その相対変位量をばね性変位量という。

そして、ナット４４からボール４６を介してねじ軸７５に作用する駆動力は、上記ばね性変位量にほぼ比例する。すなわち、ナット４４に対するねじ軸７５のばね性変位量をDX、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に作用する駆動力（並進駆動力）をPW、ばね性変位量DXの変化（これは弾性ボール７６の圧縮量の変化に相当する）に対する弾性力の変化の感度（DXの単位変化量あたりの弾性力の変化量）を表す剛性係数（所謂、ばね定数）をＫeと表記すると、DXとPWとの間の関係は次式（１２）により表される。

PW＝−DX×Ｋe ……（１２）

なお、PW、DX、Ｋeは、第１実施形態又は第２実施形態でも使用した参照符号であるが、本実施形態では、上記の意味で使用する。この場合、PWは、ナット４４の内側で該ナット４４とねじ軸７５との間に介在する全ての弾性ボール７６の圧縮（弾性変形）によって発生する全体の弾性力（ねじ軸７５の軸心方向の弾性力）に相当し、Ｋeは、当該全ての弾性ボール７６の全体の剛性係数に相当する。

また、ナット４４に対するねじ軸７５のばね性変位量DXの極性は、ねじ軸７５の軸心方向の一方側（図７の右向き又は左向き）の変位量が正極性、他方側への変位量が負極性である。以降の説明では、便宜上、図７の右向きへのばね性変位量DX及び駆動力PWを正極性、左向きへのばね性変位量DXを負極性と定義する。この場合、式（１２）により規定される駆動力PWの正方向は、図７において左向きとなる。

上記の如く、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に作用する駆動力PWは、ナット４４に対するねじ軸７５のばね性変位量DXにほぼ比例する。

このため、上記ばね性変位量DXを制御することで、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に伝達される駆動力（並進駆動力）PW、ひいては、電動モータ４２から負荷部材４３に伝達される駆動力を制御できることとなる。

また、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に伝達される駆動力PWと、負荷部材４３側からねじ軸７５に作用する負荷荷重とが釣り合っている状態で、負荷荷重の変動が生じると、それに応じて弾性ボール７６の圧縮量が変化する。従って、負荷荷重の変動に伴う負荷部材４３の運動エネルギーが弾性ボール７６の弾性エネルギーに変換されて吸収される。

本実施形態の動力伝達装置７１は、ナット４４からねじ軸７５に伝達される駆動力を制御するために、第２実施形態と同様に制御装置８１及び速度センサ６３と備えると共に、ねじ軸７５のばね性変位量DXを観測するための変位センサ８２を備える。変位センサ８２の出力（検出信号）は、速度センサ６３の出力と共に制御装置８１に入力される。

上記変位センサ８２は、本実施形態では、ナット４４に対するねじ軸７５の相対変位量（ねじ軸７５の軸心方向での相対変位量）に応じた検出信号を出力するセンサである。該変位センサ８２は、例えば光学式センサ、渦電流式センサ等の公知の変位センサにより構成される。

ここで、弾性ボール７６の弾性変形が発生していない状態では、ナット４４に対するねじ軸７５の相対変位量（以降、これを基本相対変位量という）は、ナット４４の回転量（基準の回転角度位置からの回転角度）に応じて規定される。そして、ナット４４の回転量は、ロータリエンコーダ等により構成される速度センサ６３の出力から認識される電動モータ４２のロータの回転角度（観測値）と、電動モータ４２からナット４４への減速比（本実施形態では、プーリ・ベルト式の動力伝達機構の減速比）とから推定できる。

また、変位センサ８２の出力から認識されるねじ軸７５の相対変位量は、上記基本相対変位量と、前記ばね性変位量DXとの合成変位量となる。このため、この合成変位量から基本相対変位量を減算したものが、ばね性変位量DXとなる。

従って、変位センサ８２の出力から認識されるねじ軸７５の相対変位量（観測値）と、速度センサ６３の出力から認識される電動モータ４２のロータの回転角度（観測値）と、電動モータ４２からナット４４への減速比の値（本実施形態では一定値）とから、ばね性変位量DXの観測値を得ることができることとなる。

なお、速度センサ６３とは別に、ナット４４の回転量を直接的に観測するためのロータリエンコーダ等のセンサを備えるようにしてもよい。この場合、該センサの出力から認識されるナット４４の回転量（観測値）と、変位センサ８２の出力から認識されるねじ軸７５の相対変位量（観測値）とから、ばね性変位量DXの観測値を得ることができる。

制御装置８１は、実装されるプログラムにより実現される機能、又はハードウェア構成により実現される機能として、電動モータ４２の運転制御を担うモータ制御部８５を備える。

モータ制御部８５は、ねじ軸７５の実際の相対変位量の観測値と、電動モータ４２のロータの実際の回転速度の観測値を用いて、電動モータ４２の制御用操作量を後述する如く逐次決定する。該制御用操作量は、第２実施形態と同様に、電動モータ４２のロータの目標回転角加速度（又は目標トルク）である。

そして、モータ制御部８５は、決定した制御用操作量に応じて電動モータ４２の通電電流を制御することで、該電動モータ４２の運転制御を行う。

この場合、ナット４４から弾性ボール７６を介してねじ軸７５に伝達される駆動力（並進駆動力）の大きさ、あるいは、該駆動力の時間的変化率を所要の範囲に制限するように、電動モータ４２の運転制御が行われる。

次に、モータ制御部８５による制御処理を詳細に説明する。なお、以降の説明では、第１実施形態又は第２実施形態と同様に、任意の状態量の実際の値、あるいは、その観測値を参照符号で示す場合に、添え字“_act”を付する。

図２を参照して、本実施形態のモータ制御部８５は、その機能として、第１実施形態又は第２実施形態のモータ制御部１５，６５と同様の機能を有する。すなわち、モータ制御部８５は、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５と、第１モータ加速度修正量算出部２６、第２モータ加速度修正量算出部２７、及び目標モータ加速度算出部２８を有する。

そして、モータ制御部８５は、上記各機能部の処理を第２実施形態と同様の仕方で実行する。

すなわち、モータ制御部８５は、各制御処理周期において、まず、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を実行する。

モータ基本加速度決定部２１には、負荷部材４３に付与する駆動力（並進駆動力）の目標値である目標負荷駆動力PWout_cmdが逐次入力される。

目標負荷駆動力PWout_cmdは、第１実施形態と同様に、負荷部材４３の動作状態等に応じて制御装置８１で逐次決定され、あるいは、外部のサーバー等から制御装置８１に与えられる。本実施形態では、目標負荷駆動力PWout_cmdは、ねじ軸７５の並進駆動力の目標値でもある。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、第１実施形態と同様に、入力された目標負荷駆動力PWout_cmdから、あらかじめ設定されたマップ又は演算式により、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

なお、モータ基本加速度ωdot_baseの決定の仕方は、上記の手法に限られるものではなく、任意の手法を採用し得る。

例えば次のようにモータ基本加速度ωdot_baseの決定するようにしてもよい。すなわち、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、現在の目標負荷駆動力PWout_cmd（ねじ軸７５の目標並進駆動力）を、ナット４４とねじ軸７５との間に介在する弾性ボール７６の全体の剛性係数に相当する剛性係数Ｋe（あらかじめ定められた定数値）で除算することで、ばね性変位量DXの目標値としての目標ばね性変位量DX_cmdを決定する。

さらにモータ基本加速度決定部２１は、目標ばね性変位量DX_cmdと、現在の実際のばね性変位量DX_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、電動モータ４２のロータの目標回転速度ω_cmdを決定する。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、電動モータ４２のロータの目標回転速度ω_cmdと、該ロータの現在の実際の回転速度ω_act（観測値）との偏差に所定値（既定値）のゲインを乗じることによって、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

この他、例えば、米国特許５９１０７２０号に説明されている手法を用いてモータ基本加速度ωdot_baseを決定するようにしてもよい。

次に、要素間駆動力算出部２２には、ねじ軸７５の実際のばね性変位量DX_actの観測値が逐次入力される。そして、要素間駆動力算出部２２は、各制御処理周期において、前記式（１２）の右辺のDXの値をDX_actとしてなる式により算出されるPWの値を、要素間駆動力PW_act（観測値）として算出する。

次に、要素間駆動力変化率算出部２３は、第１実施形態と同じ処理（要素間駆動力PW_actの時間的変化率を求める微分演算）により、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）を算出する。

なお、要素間駆動力PW_actの時間的変化率を微分演算により算出した後に、該算出値にローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値を、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）として得るようにしてもよい。

また、ねじ軸７５のばね性変位量DX_actの時間的変化率（又は、これにローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値）に、剛性係数Ｋeを乗じることによって、要素間駆動力変化率PWdot_actを算出するようにしてもよい。

次に、上限駆動力設定部２５には、電動モータ４２のロータの実際の回転速度ω_actの観測値が逐次入力される。そして、上限駆動力設定部２５は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図３及び図４を参照して説明した処理）と同じ処理によって、上限駆動力PW_limを決定する。

ただし、電動モータ４２のロータの回転速度ω_act（観測値）の大きさ（絶対値）がωdot_lim_aに対応する所定値ωa（図３参照）以上である場合（換言すれば、ωdot_lim≧ωdot_lim_aとなる場合）に上限駆動力PW_limとして決定される許容最大駆動力PW_maxは、本実施形態では、ナット４４とねじ軸７５との噛み合い状態を適切な状態（ナット４４とねじ軸４５との間で弾性ボール７６に作用する力が過大なものとならずに（弾性ボール７６が過剰に圧縮されずに）、ナット４４とねじ軸７５との間の動力伝達を正常に行い得る状態）に維持する上で許容される最大のばね性変位量である。

このような許容最大駆動力PW_maxは、第１実施形態と同様に、あらかじめ設計的あるいは実験的に設定される。

補足すると、上限駆動力設定部２５は、電動モータ４２のロータの回転速度ω_act（観測値）に応じて直接的に（ωdot_limを決定する処理を行わずに）、上限駆動力PW_limを決定するようにしてもよい。

また、要素間駆動力PW_actが正極性である場合の上限駆動力PW_limと、要素間駆動力PW_actが負極性である場合の上限駆動力PW_limとを各別の値に設定するようにしてもよい。このことは、許容最大駆動力PW_max、あるいはこれに対応するばね性変位量DXである許容最大ばね性変位量DX_maxについても同様である。

次に、前記許容範囲設定部２４には、要素間駆動力算出部２２により算出された要素間駆動力PW_actが逐次入力される。そして、許容範囲設定部２４は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図５を参照して説明した処理）と同じ処理によって、前記特性１〜４を有するように、要素間駆動力変化率許容範囲を設定する。

ただし、この場合において前記特性１〜３に関する伸縮量DXは、本実施形態では、ナット４４に対するねじ軸７５のばね性変位量である。

モータ制御部８５は、各制御処理周期において、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を上記の如く実行した後、次に、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理を実行する。

これらの第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理は、第１実施形態又は第２実施形態と同じである。

モータ制御部８５は次に、目標モータ加速度算出部２８により、第１実施形態と同じ演算（前記式（４）の演算）を実行することで、目標モータ加速度ωdot_cmdを決定する。

そして、モータ制御部８５は、以上の如く決定した目標モータ加速度ωdot_cmdに応じて電動モータ４２の通電制御を行う。具体的には、モータ制御部８５は、目標モータ加速度ωdot_cmdに、電動モータ４２のロータの回転系のイナーシャに相当する所定値を乗じることで、電動モータ４２の目標トルク（出力トルクの目標値）を決定する。そして、モータ制御部８５は、決定した目標トルクに応じて電動モータ４２の通電電流の目標値を決定し、この目標値に実際の通電電流（観測値）を収束させるように、該通電電流をフィードバック制御する。

これにより、電動モータ４２のロータが目標モータ加速度ωdot_cmdで回転するように制御される。

以上説明した実施形態によれば、基本的には、電動モータ４２側からナット４４及びねじ軸７５を介して負荷部材４３に実際に付与される駆動力が、目標負荷駆動力PWout_cmdに追従する（収束する）ように、電動モータ４２のロータの回転量が制御される。

この状態で、負荷荷重が変動すると、それに伴う弾性ボール７６の圧縮によってばね性変位量DX_actが変化して、該弾性ボール７６を介してナット４４からねじ軸７５に伝達される要素間駆動力PW_actが変動する。

このような要素間駆動力PW_actの変動によって、該要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が上限駆動力設定部２５で設定された上限駆動力PW_limを超えた場合には、前記第１モータ加速度修正量算出部２６により算出される第１モータ加速度修正量ｄωdot_1（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。これにより、ばね性変位量DX_actの大きさ（ひいては弾性ボール７６の圧縮量）を減少させるように、ナット４４が電動モータ４２により回転駆動される。

その結果、ばね性変位量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大駆動力PW_maxに対応する許容最大ばね性変位量DX_maxよりも過大なものとなるのが防止される。ひいては、ナット４４とねじ軸７５との間で弾性ボール４６が過剰に圧縮されないように、ナット４４とねじ軸７５との間のばね性変位量DX_actが調整される。

また、第１実施形態と同様に、電動モータ４２のロータの回転速度ω_actが前記所定の回転速度ωaよりも高速になった場合には、上限駆動力PW_limは、その大きさが許容最大駆動力PW_maxよりも小さくなるように設定される。このため、電動モータ４２の出力トルクが、ロータの高速回転時に実際に実現可能なトルクに収まるように、目標モータ加速度ωdot_cmdが制限される。その結果、電動モータ４２によるナット４４及びねじ軸７５の駆動を適切に行うことができる。

また、負荷荷重が比較的素早く変動すると、それに伴い、弾性ボール７６の圧縮量、ひては、ばね性変位量DX_actが素早く変化しようとする。ひいては、要素間駆動力変化率PWdot_actの大きさが大きくなる。

このとき、要素間駆動力変化率PWdot_actが前記許容範囲設定部２４で設定された要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱した場合（PWdot_act＞PWdot_lim_p又はPWdot_act＜PWdot_lim_nとなった場合）には、第１実施形態と同様に、前記第２モータ加速度修正量算出部２７により算出される第２モータ加速度修正量ｄωdot_2（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。

これにより、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、ばね性変位量DX_actの時間的変化率の大きさが過大にならないように、ナット４４が電動モータ４２により回転駆動される。

ここで、ナット４４に対してねじ軸７５が軸心方向に相対移動しようとしているときに、負荷荷重の素早い変動に応じて弾性ボール７６の圧縮量が素早く変化しようとすると、ナット４４とねじ軸７５との間に介在する弾性ボール７６の形状が急激に変化すると共に、該弾性ボール７６とねじ軸７５又はナット４４のねじ歯とのクリアランスが急激に変化しようとすため、ナット４４とねじ軸７５との噛み合いが不適切なものとなりやすい。

より詳しくは、弾性ボール７６の円滑な転動が損なわれ、ひいては、ナット４４とねじ軸７５との間の滑らかな相対移動が損なわれやすくなる。そして、このような不都合は、ナット４４とねじ軸７５との間のばね性変位量DX_actの大きさが大きいほど（要素間駆動力PW_actが大きいほど）、生じやすい。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性１を有するように設定されるので、要素間駆動力PW_actの大きさが大きいほど、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、ばね性変位量DX_actの時間的変化率の大きさがより小さめに制限される。

また、ナット４４とねじ軸７５との間に介在する弾性ボール７６が、ある程度圧縮された状態（詳しくは、図５において０＜PW_act＜PWaとなる範囲、又は０＞PW_act＞−PWaとなる範囲で圧縮された状態）では、ナット４４がねじ軸７５に対して軸心方向に相対移動しようとしているときに、ばね性変位量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、ばね性変位量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、ナット４４とねじ軸7５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

すなわち、ナット４４とねじ軸７５との間のばね性変位量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合には、ナット４４とねじ軸７５との間に介在する弾性ボール７６の変形量が急激に変化することに加えて、該弾性ボール７６に作用する力（並進力）の向きが急変しようとする。このため、ばね性変位量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、ねじ軸７５とナット４４との間での弾性ボール７６の円滑な転動がより一層、阻害されやすい。このため、ナット４４とねじ軸７５との間の滑らかな相対移動が損なわれやすくなる。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性２を有するように設定される。

このため、ばね性変位量DX_actが正の値となるように弾性ボール７６がある程度圧縮された状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、ばね性変位量DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合よりも、ばね性変位量DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、ばね性変位量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、ばね性変位量DX_actが負の値となるように弾性ボール７６がある程度圧縮された状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、ばね性変位量DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合よりも、ばね性変位量DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、ばね性変位量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらに、ばね性変位量DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大ばね性変位量DX_maxに近いものとなった状態（詳しくは、図５においてPW_max≧PW_act＞PWaとなる範囲、又は−PW_max≦PW_act＜−PWaとなる範囲で弾性ボール７６が圧縮された状態）では、ナット４４がねじ軸７５に対して軸心方向に相対移動しようとしているときに、ばね性変位量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、ばね性変位量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、ナット４４とねじ軸７５との間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

これは、ナット４４とねじ軸７５との間に介在する弾性ボール７６の圧縮量が、許容最大ばね性変位量DX_maxに対応する許容限界の圧縮量に近い圧縮量、あるいは、それを超える圧縮量に変化しようとするため、該弾性ボール７６の円滑な転動が阻害されやすいからである。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性３を有するように設定される。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、弾性ボール７６の圧縮量を減少方向の値である場合よりも、該弾性ボール７６の圧縮量を増加させる方向の値である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、ばね性変位量DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらには、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性４を有するように設定されるので、ばね性変位量DX_actの大きさが許容最大ばね性変位量DX_maxに達した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actが、ばね性変位量DX_actをさらに増加させる方向の値（PW_actと同じ向き（極性）の値）にならないように制限される。

以上の如く、要素間駆動力変化率PWdot_actが、要素間駆動力PW_actに応じて設定される要素間駆動力変化率許容範囲から逸脱するのを防止するように制限されるので、ナット４４とねじ軸７５と間でのボール７６の円滑な転動が阻害されるのを防止するように、ばね性変位量DX_actの時間的変化率が調整される。

従って、本実施形態の動力伝達装置７１によれば、ナット４４とねじ軸７５との噛み合いを適切な状態に維持しながら、電動モータ４２から負荷部材４３への動力伝達を行うことができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を図８及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態では、モータ制御部の機能的構成が第１実施形態と同様であることから、その説明のためのブロック図として図２を使用する。

図８（ａ）を参照して、本実施形態の動力伝達装置９１は、アクチュエータ９２と負荷部材９３との間の動力伝達経路の途中に波動歯車装置９４を備え、アクチュエータ９２が出力する駆動力を波動歯車装置９４を介して負荷部材９３に伝達する。

アクチュエータ９２は、前記第１実施形態等と同様に、回転型アクチュエータとしての電動モータである。以降、アクチュエータ９２を電動モータ９２という。この電動モータ９２は、第１実施形態と同様に、そのロータ（図示省略）と一体に回転自在な出力軸９２ａを有する。この電動モータ９２のロータ又は出力軸９２ａが本発明における電動モータの出力部に相当する。

波動歯車装置９４は、その基本構成要素として、図８（ｂ）に示す如く、ウェーブジェネレータ９４ａ、サーキュラスプライン９４ｂ、及びフレックススプライン９４ｃを有する公知の構造のものである。

フレックススプライン９４ｃは、弾性部材により環状に構成されており、その外周に歯及び歯溝が形成されている。このフレックススプライン９４ｃは、その内側に配置されるウェーブジェネレータ９４ａにより楕円状に変形されると共に、その長軸がウェーブジェネレータ９４ａの回転に伴い回転するようになっている。

そして、フレックススプライン９４ｃの長軸方向の両端部は、該フレックススプライン９４ｃの外側にウェーブジェネレータ９４ａと同軸心に配置される内歯車状のサーキュラスプライン９４ｂに噛み合わされている。

本実施形態では、このように噛み合わされたフレックススプライン９４ｃ及びサーキュラスプライン９４ｂが、それぞれ本発明における駆動側要素、被動側要素に相当する。

このように構成された波動歯車装置９４では、ウェーブジェネレータ９４ａを回転駆動すると、フレックススプライン９４ｃの長軸が回転する。これに伴い、駆動側要素としてのフレックススプライン９４ｃと被動側要素としてのサーキュラスプライン９４ｂとの噛み合い部が移行しつつ、サーキュラスプライン９４ｂが、ウェーブジェネレータ９４ａよりも低速で回転する。

これにより、ウェーブジェネレータ９４ａからサーキュラスプライン９４ｂにフレックススプライン９４ｃを介して駆動力（回転駆動力）が伝達される。

そして、本実施形態では、ウェーブジェネレータ９４ａが電動モータ９２の出力軸９２ａと一体に回転するように該出力軸９２ａに連結されている。

また、負荷部材９３が、サーキュラスプライン９４ｂと一体に回転するように該サーキュラスプライン９４ｂに連結されている。該負荷部材９３は、任意の構造物又は機構でよい。

以上が本実施形態の動力伝達装置９１の機構的な構造である。

このように構成された動力伝達装置９１では、電動モータ９２を作動させる（出力トルクを発生させる）と、波動歯車装置９４のウェーブジェネレータ９４ａに回転駆動力が付与され、この回転駆動力がフレックススプライン９４ｃ及びサーキュラスプライン９４ｂを介して負荷部材９３に伝達される。

このとき、フレックススプライン９４ｃの形状は概ね楕円形状に維持されるものの、負荷部材９３側からサーキュラスプライン９４ｂに作用する負荷荷重（負荷トルク）に応じて、フレックススプライン９４ｃの変形形状が若干変動する。このフレックススプライン９４ｃの変形形状の変動に応じて、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの噛み合いの歯数が変動するために、ウェーブジェネレータ９４ａの単位回転量当たりのサーキュラスプライン９４ｂの回転量が（換言すれば、波動歯車装置９４の実際の減速比が）変動する。

従って、例えば、波動歯車装置９４の実際の減速比と、該波動歯車装置９４の基準の（定格の）減速比との差は、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量の度合を示す指標となる。

そこで、本実施形態では、波動歯車装置９４の実際の減速比と基準の減速比との差を、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量を表すものとして用い、以降、当該差を弾性変形量指標DXと称する。この場合、フレックススプライン９４ｃの弾性変形（基準の減速比に対応する変形状態からの弾性変形）に応じて発生する弾性力によってサーキュラスプライン９４ｂに作用する駆動力（回転駆動力）をPW、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DXの変化に対する駆動力PWの変化の感度を表す剛性係数（所謂、ばね定数）をＫeと表記すると、DXとPWとの間の関係は、次式（１３）により表されるとみなすことができる。

PW＝DX×Ｋe ……（１３）

なお、PW、DX、Ｋeは、第１〜第３実施形態でも使用した参照符号であるが、本実施形態では、上記の意味で使用する。

なお、弾性変形量指標DXの極性は、波動歯車装置９４の実際の減速比が基準の減速比よりも大きいか、あるいは、小さいかに依存する。本実施形態では、便宜上、波動歯車装置９４の実際の減速比が基準の減速比よりも大きい場合における弾性変形量指標DXの極性を正とする。また、弾性変形量指標DXが正極性であるときに、フレックススプライン９４ｃの弾性変形によってサーキュラスプライン９４ｂに作用する駆動力PWの向きを該駆動力PWの正方向とする。

上記式（１３）により、弾性変形量指標DXを調整することで、サーキュラスプライン９４ｂに作用する駆動力PW（回転駆動力）を調整でき、ひいては、波動歯車装置９４の入力側（電動モータ９２側）から負荷部材９３側に伝達される駆動力を調整できることとなる。

本実施形態の動力伝達装置９１は、電動モータ９２から負荷部材９３に伝達される駆動力を制御するために、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成される制御装置１０１と、電動モータ９２のロータ（又は出力軸９２ａ）の回転速度を観測するための速度センサ１０２と、波動歯車装置９４の出力部であるサーキュラスプライン９４ｂの回転速度を観測するための速度センサ１０３とを備える。速度センサ１０２，１０３の出力（検出信号）は制御装置１０１に入力される。

速度センサ１０２は、第１実施形態における速度センサ１３と同様に、電動モータ９２に装着されたロータリーエンコーダ、レゾルバ等のセンサにより構成され、電動モータ９２のロータの回転速度（角速度）に応じた検出信号を出力する。

また速度センサ１０３は、負荷部材９３に波動歯車装置９４と同軸心に装着されたロータリーエンコーダ、レゾルバ等のセンサにより構成され、波動歯車装置９４のサーキュラスプライン９４ｂの回転速度（＝負荷部材９３の回転速度）に応じた検出信号を出力する。

ここで、速度センサ１０２の出力により示される回転速度（観測値）を、速度センサ１０３の出力により示される回転速度（観測値）で除算してなる値が、波動歯車装置９４の実際の減速比の観測値を示すものとなる。そして、該減速比の観測値から、波動歯車装置９４の基準の減速比（これはあらかじめ定められた定数値である）を減算することで、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DXの観測値が得られることとなる。従って、速度センサ１０２，１０３は、本実施形態では、前記弾性変形量指標DXの実際の値を観測するためのセンサとして使用される。

制御装置１０１は、実装されるプログラムにより実現される機能、又はハードウェア構成により実現される機能として、電動モータ９２の運転制御を担うモータ制御部１０５を備える。

モータ制御部１０５は、速度センサ１０２，１０３の出力に基づきそれぞれ逐次取得した回転速度の観測値を用いて、電動モータ９２の制御用操作量（制御入力）を後述する如く逐次決定する。該制御用操作量は、第１実施形態と同様に、電動モータ９２のロータの目標回転角加速度である。なお、制御用操作量は、例えば電動モータ９２の目標トルクであってもよい。

そして、モータ制御部１０５は、決定した制御用操作量に応じて電動モータ９２の通電電流を制御することで、該電動モータ９２の運転制御を行う。

この場合、波動歯車装置９４のフレックススプライン９４ｃの弾性変形（弾性変形量指標DXに対応する弾性変形）によりサーキュラスプライン９４ｂに作用する駆動力PW（回転駆動力）の大きさ、あるいは、該駆動力PWの時間的変化率を所要の範囲内に制限するように、電動モータ９２の運転制御が行われる。

次に、モータ制御部１０５による制御処理を詳細に説明する。なお、以降の説明では、第１実施形態と同様に、任意の状態量の実際の値、あるいは、その観測値を参照符号で示す場合に、添え字“_act”を付する。

図２を参照して、本実施形態のモータ制御部１０５は、その機能として、第１実施形態のモータ制御部１５と同様の機能を有する。すなわち、モータ制御部１０５は、第１実施形態のモータ制御部１５と同様に、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５と、第１モータ加速度修正量算出部２６、第２モータ加速度修正量算出部２７、及び目標モータ加速度算出部２８を有する。

この場合、本実施形態では、モータ基本加速度決定部２１は、電動モータ９２のロータの回転角加速度ωdot（モータ加速度ωdot）の基本目標値たるモータ基本加速度ωdot_baseを決定する機能部、要素間駆動力算出部２２は、フレックススプライン９４ｃの弾性変形によりサーキュラスプライン９４ｂに作用する駆動力である要素間駆動力PWの実際の値PW_actの観測値を取得する機能部、要素間駆動力変化率算出部２３は、要素間駆動力PWの時間的変化率（単位時間当たりの変化量）である要素間駆動力変化率PWdotの実際の値PWdot_actの観測値を取得する機能部である。

また、許容範囲設定部２４は、要素間駆動力変化率PWdotの許容範囲である要素間駆動力変化率許容範囲を設定する機能部、上限駆動力設定部２５は、要素間駆動力PWの大きさ（絶対値）の上限値PW_limである上限駆動力PW_limを設定する機能部である。

また、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７は、それぞれ、モータ基本加速度ωdot_baseを修正するための第１モータ加速度修正量ｄωdot_1、第２モータ加速度修正量ｄωdot_2を各々算出する機能部、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７と、目標モータ加速度算出部２８は、モータ基本加速度ωdot_baseを第１モータ加速度修正量ｄωdot_1及び第２モータ加速度修正量ｄωdot_2により修正する演算処理を実行する機能部である。

本実施形態のモータ制御部１０５が、上記の各機能部の処理を、第１実施形態と概ね同様の仕方で実行する。そこで、以降の説明では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。

モータ制御部１０５は、各制御処理周期において、まず、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を実行する。

モータ基本加速度決定部２１には、負荷部材９３に付与する駆動力（回転駆動力）の目標値である目標負荷駆動力PWout_cmdが逐次入力される。

目標負荷駆動力PWout_cmdは、第１実施形態と同様に、負荷部材９３の動作状態等に応じて制御装置１０１で逐次決定され、あるいは、外部のサーバー等から制御装置１０１に与えられる。本実施形態では、目標負荷駆動力PWout_cmdは、波動歯車装置９４のサーキュラスプライン９４ｂの回転駆動力の目標値でもある。

そして、モータ基本加速度決定部２１は、各制御処理周期において、第１実施形態と同様に、入力された目標負荷駆動力PWout_cmdから、あらかじめ設定されたマップ又は演算式により、モータ基本加速度ωdot_baseを決定する。

なお、モータ基本加速度ωdot_baseの決定の仕方は、上記の手法に限られるものではなく、任意の手法を採用し得る。

例えば米国特許５９１０７２０号に説明されている手法を用いてモータ基本加速度ωdot_baseを決定するようにしてもよい。

次に、要素間駆動力算出部２２には、フレックススプライン９４ｃの実際の弾性変形量指標DX_actの観測値が逐次入力される。そして、要素間駆動力算出部２２は、各制御処理周期において、前記式（１３）の右辺のDXの値をDX_actとしてなる式により算出されるPWの値を、要素間駆動力PW_act（観測値）として算出する。

次に、要素間駆動力変化率算出部２３は、第１実施形態と同様に、各制御処理周期において、要素間駆動力算出部２２が算出した要素間駆動力PW_actの時間的変化率を算出する微分演算を実行することで、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）を算出する。

なお、第１実施形態の場合と同様に、要素間駆動力PW_actの時間的変化率を微分演算により算出した後に、該算出値にローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値を、要素間駆動力変化率PWdot_act（観測値）として得るようにしてもよい。

また、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの時間的変化率（又は、これにローパス特性のフィルタリング処理を施してなる値）に、式（１３）における剛性係数Ｋeを乗じることによって、要素間駆動力変化率PWdot_actを算出するようにしてもよい。

次に、上限駆動力設定部２５には、電動モータ９２のロータの実際の回転速度ω_actの観測値が逐次入力される。そして、上限駆動力設定部２５は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図３及び図４を参照して説明した処理）と同じ処理によって、上限駆動力PW_limを決定する。

ただし、電動モータ９２のロータの回転速度ω_act（観測値）の大きさ（絶対値）がωdot_lim_aに対応する所定値ωa（図３参照）以上である場合（換言すれば、ωdot_lim≧ωdot_lim_aとなる場合）に上限駆動力PW_limとして決定される許容最大駆動力PW_maxは、本実施形態では、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の噛み合い状態を適切な状態（波動歯車装置９４での動力伝達を正常に行い得る状態）に維持する上で許容される最大の弾性変形量指標DXに対応する最大の要素間駆動力である。

このような許容最大駆動力PW_maxは、第１実施形態と同様に、あらかじめ設計的あるいは実験的に設定される。

補足すると、第１実施形態で説明した場合と同様に、上限駆動力設定部２５は、電動モータ９２のロータの回転速度ω_act（観測値）に応じて直接的に（ωdot_limを決定する処理を行わずに）、上限駆動力PW_limを決定するようにしてもよい。

また、要素間駆動力PW_actが正極性である場合の上限駆動力PW_limと、要素間駆動力PW_actが負極性である場合の上限駆動力PW_limとを各別の値に設定するようにしてもよい。このことは、許容最大駆動力PW_max、あるいはこれに対応するフレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DXである許容最大弾性変形量指標DX_maxについても同様である。

次に、前記許容範囲設定部２４には、要素間駆動力算出部２２により算出された要素間駆動力PW_actが逐次入力される。そして、許容範囲設定部２４は、各制御処理周期において、第１実施形態で説明した処理（図５を参照して説明した処理）と同じ処理によって、前記特性１〜４を有するように、要素間駆動力変化率許容範囲を設定する。

ただし、この場合において前記特性１〜３に関するDXは、本実施形態では、フレックススプライン９４ｃの弾性変形用指標である。

モータ制御部１０５は、各制御処理周期において、モータ基本加速度決定部２１、要素間駆動力算出部２２、要素間駆動力変化率算出部２３、許容範囲設定部２４、上限駆動力設定部２５の処理を上記の如く実行した後、次に、第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理を実行する。

これらの第１モータ加速度修正量算出部２６及び第２モータ加速度修正量算出部２７の処理は、第１実施形態と同じである。

モータ制御部１０５は次に、目標モータ加速度算出部２８により、第１実施形態と同じ演算（前記式（４）の演算）を実行することで、目標モータ加速度ωdot_cmdを決定する。

そして、モータ制御部１０５は、以上の如く決定した目標モータ加速度ωdot_cmdに応じて電動モータ９２の通電制御を行う。具体的には、モータ制御部１０５は、目標モータ加速度ωdot_cmdに、電動モータ９２のロータの回転系のイナーシャに相当する所定値を乗じることで、電動モータ９２の目標トルク（出力トルクの目標値）を決定する。そして、モータ制御部１０５は、決定した目標トルクに応じて電動モータ９２の通電電流の目標値を決定し、この目標値に実際の通電電流（観測値）を収束させるように、該通電電流をフィードバック制御する。

これにより、電動モータ９２のロータが目標モータ加速度ωdot_cmdで回転するように制御される。

以上説明した実施形態によれば、基本的には、電動モータ９２側から波動歯車装置９４を介して負荷部材９３に実際に付与される駆動力が、目標負荷駆動力PWout_cmdに追従する（収束する）ように、電動モータ９２のロータの回転量が制御される。

この状態で、負荷荷重が変動すると、それに伴いフレックススプライン９４ｃが弾性変形することで、弾性変形量指標DX_actが変化し、ひいては、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の要素間駆動力PW_actが変動する。

このような要素間駆動力PW_actの変動によって、該要素間駆動力PW_actの大きさ（絶対値）が上限駆動力設定部２５で設定された上限駆動力PW_limを超えた場合には、前記第１モータ加速度修正量算出部２６により算出される第１モータ加速度修正量ｄωdot_1（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。これにより、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DXの大きさを減少させるように、ウェーブジェネレータ９４ａが電動モータ９２により回転駆動される。

その結果、弾性変形量指標DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大駆動力PW_maxに対応する許容最大弾性変形量指標DX_actよりも過大なものとなるのが防止される。ひいては、要素間駆動力PW_actが過大のものとならないように、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量が調整される。

また、第１実施形態と同様に、電動モータ９２のロータの回転速度ω_actが前記所定の回転速度ωaよりも高速になった場合には、上限駆動力PW_limは、その大きさが許容最大駆動力PW_maxよりも小さくなるように設定される。このため、電動モータ９２の出力トルクが、ロータの高速回転時に実際に実現可能なトルクに収まるように、目標モータ加速度ωdot_cmdが制限される。その結果、電動モータ９２による負荷部材９３の駆動を適切に行うことができる。

また、負荷荷重が比較的素早く変動すると、それに伴いフレックススプライン９４ｃが素早く弾性変形しようとする。ひいては、要素間駆動力変化率PWdot_actの大きさが大きくなる。

このとき、要素間駆動力変化率PWdot_actが前記許容範囲設定部２４で設定された要素間駆動力変化率許容範囲を逸脱した場合（PWdot_act＞PWdot_lim_p又はPWdot_act＜PWdot_lim_nとなった場合）には、第１実施形態と同様に、前記第２モータ加速度修正量算出部２７により算出される第２モータ加速度修正量ｄωdot_2（≠０）によって、目標モータ加速度ωdot_cmdが修正される。

これにより、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの時間的変化率の大きさが過大にならないように、ウェーブジェネレータ９４ａが電動モータ９２により回転駆動される。

ここで、負荷荷重の素早い変動に応じてフレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actが素早く変化しようとすると、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの噛み合いが外れたり、その噛み合い部での滑りが生じる等の不都合を生じやすい。そして、このような不都合は、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの大きさが大きいほど、生じやすい。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性１を有するように設定されるので、要素間駆動力PW_actの大きさが大きいほど、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの時間的変化率の大きさがより小さめに制限される。

また、フレックススプライン９４ｃが、波動歯車装置９４の基準の減速比に対応する状態からある程度変形した状態（詳しくは、図５において０＜PW_act＜PWaとなる範囲、又は０＞PW_act＞−PWaとなる範囲で弾性変形した状態）では、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の噛み合いが不適切なものとなって、該噛み合いの外れや、該噛み合い部での滑り等が発生しやすい。

これは、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの伸縮量DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、フレックススプライン９４ｃからサーキュラスプライン９４ｂに作用する力の方向が急変しようとするためである。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性２を有するように設定される。

このため、弾性変形量指標DX_actが正の値となるように、フレックススプライン９４ｃが波動歯車装置９４の基準の減速比に対応する状態からある程度変形した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、弾性変形量指標DX_act（＞０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを増加させる）方向の値（＞０）である場合よりも、弾性変形量指標DX_act（＞０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＞０）の大きさを減少させる）方向の値（＜０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、弾性変形量指標DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

また、弾性変形量指標DX_actが負の値となるようにフレックススプライン９４ｃが弾性変形した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、弾性変形量指標DX_act（＜０）の大きさを増加させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを増加させる）方向の値（＜０）である場合よりも、弾性変形量指標DX_act（＜０）の大きさを減少させる（要素間駆動力PW_act（＜０）の大きさを減少させる）方向の値（＞０）である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、弾性変形量指標DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらに、弾性変形量指標DX_actの大きさ（絶対値）が前記許容最大弾性変形量指標DX_maxに近いものとなった状態（詳しくは、図５においてPW_max≧PW_act＞PWa、又は−PW_max≦PW_act＜−PWaとなる範囲でフレックススプライン９４ｃが弾性変形した状態）では、弾性変形量指標DX_actの大きさが減少する方向に負荷荷重が素早く変動した場合よりも、弾性変形量指標DX_actの伸縮量DX_actの大きさがさらに増加する方向に負荷荷重が素早く変動した場合の方が、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の噛み合いが不適切なものとなりやすい。

これは、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actが、許容最大弾性変形量指標DX_max、あるいは、それを超える値に変化しようとするため、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の噛み合いの外れや滑り等が生じやすくなるからである。

しかるに、本実施形態では、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性３を有するように設定される。

このため、要素間駆動力変化率PWdot_actの値が、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの大きさを減少させる方向の値である場合よりも、該弾性変形量指標DX_actの大きさを増加させる方向の値である場合の方が、要素間駆動力変化率PWdot_act、ひいては、弾性変形量指標DX_actの時間的変化率の大きさが小さめに制限される。

さらには、要素間駆動力変化率許容範囲は、前記特性４を有するように設定されるので、弾性変形量指標DX_actの大きさが許容最大弾性変形量指標DX_maxに達した状態では、要素間駆動力変化率PWdot_actが、弾性変形量指標DX_actをさらに増加させる方向の値（PW_actと同じ向き（極性）の値）にならないように制限される。

以上の如く、要素間駆動力変化率PWdot_actが、要素間駆動力PW_actに応じて設定される要素間駆動力変化率許容範囲から逸脱するのを防止するように制限されるので、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の噛み合い状態を適切な状態に維持し、ひいては、フレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの間の動力伝達を円滑に行う得るように、フレックススプライン９４ｃの弾性変形量指標DX_actの時間的変化率が調整される。

従って、本実施形態の動力伝達装置９１によれば、波動歯車装置９４のフレックススプライン９４ｃとサーキュラスプライン９４ｂとの噛み合い状態を適切な状態に維持しながら、電動モータ９２から負荷部材９３への動力伝達を行うことができる。

［変形態様について］
以上説明した各実施形態では、アクチュエータとして、回転型のアクチュエータ（電動モータ２，４２，９２）を備える動力伝達装置１，４１，７１，９１を示したが、アクチュエータとして、リニアモータ等の直動型のアクチュエータを使用してもよい。また、アクチュエータは油圧式のアクチュエータであってもよい。

また、前記第３実施形態では、ナット４４を駆動側要素、ねじ軸７５を被動側要素として構成したが、ナット４４を被動側要素、ねじ軸７５を駆動側要素として構成してもよい。

また、前記各実施形態では、要素間駆動力PW_actの大きさが許容最大駆動力PW_actに達した場合に、要素間駆動力PW_actの大きさをさらに増加させる方向の要素間駆動力変化率許容範囲の限界値（上限値PWdot_lim_p又は下限値PWdot_lim_n）をゼロに設定したが、該限界値を、要素間駆動力PW_actの大きさを減少させる方向の極性に設定するようにしてもよい。

すなわち、PW_act＝PW_max（＞０）である場合には、PWdot_lim_p＜０とし、PW_act＝−PW_max（＜０）である場合には、PWdot_lim_n＞０となるように、要素間駆動力変化率許容範囲を設定するようにしてもよい。

１，４１，７１，９１…動力伝達装置、２，４２，９２…電動モータ（アクチュエータ）、３，４３，９３…負荷部材、４…スプリングウォーム（駆動側要素、弾性部材）、５…ウォームホイール（被動側要素）、１１，６１，８１，１０１…制御装置、２４…許容範囲設定部（許容範囲設定手段）、２５…上限駆動力設定部（要素間駆動力上限値設定手段）、４４…ナット（駆動側要素）、４５，７５…ねじ軸（被動側要素）、４６…ボール、５１…コイルスプリング（弾性部材）、７６…ボール（弾性部材）、９４…波動歯車装置、９４ａ…ウェーブジェネレータ、９４ｂ…サーキュラスプライン、９４ｃ…フレックススプライン。

Claims (9)

1. 駆動力を出力するアクチュエータと、駆動対象の負荷部材との間の動力伝達を行う動力伝達装置であって、
   前記動力伝達の経路途中での動力伝達を担う要素として該経路途中に配置された駆動側要素及び被動側要素であって、互いに噛み合わされた歯及び歯溝をそれぞれ有すると共に当該噛み合わせ部分での動力伝達が、弾性部材の弾性変形により発生する弾性力を介して行われるように構成された駆動側要素及び被動側要素と、
   前記弾性部材の弾性変形量を前記アクチュエータを介して制御することで前記駆動側要素から被動側要素に伝達される駆動力である要素間駆動力を制御する制御装置とを備えており、
   前記制御装置は、前記要素間駆動力の時間的変化率の許容範囲である要素間駆動力変化率許容範囲を、前記弾性部材の弾性変形量の観測値に応じて変化させるように設定する許容範囲設定手段を含み、前記要素間駆動力の時間的変化率を前記許容範囲設定手段により設定された要素間駆動力変化率許容範囲内に制限するように前記要素間駆動力を制御するように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置において、
   前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが大きいほど、前記要素間駆動力変化率許容範囲を狭くするように該要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項２記載の動力伝達装置において、
   前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが、該弾性部材の許容最大変形量の設定値よりも小さい所定範囲内の値である場合に、前記要素間駆動力変化率許容範囲の中心値が、前記弾性変形量を増加させる向きの値となるように、前記要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項３記載の動力伝達装置において、
   前記許容範囲設定手段は、前記弾性部材の弾性変形量の観測値の大きさが、前記所定範囲内の値よりも大きい値である場合に、前記要素間駆動力変化率許容範囲の中心値が、前記弾性変形量を減少させる向きの値となるように、前記要素間駆動力変化率許容範囲を設定するように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記アクチュエータは電動モータであり、
   前記制御装置は、前記要素間駆動力の大きさの上限値を、前記弾性部材のあらかじめ設定された許容最大変形量により規定される該要素間駆動力の大きさの許容最大値以下の範囲内で前記電動モータの出力部の作動速度の観測値に応じて可変的に設定する要素間駆動力上限値設定手段をさらに備え、前記要素間駆動力の時間的変化率を前記許容範囲設定手段により設定された要素間駆動力変化率許容範囲内に制限すると共に、前記要素間駆動力の大きさを、前記要素間駆動力上限値設定手段により設定された上限値以下に制限するように、前記要素間駆動力を制御するように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記駆動側要素はウォームであると共に前記被動側要素は該ウォームに噛み合わされたウォームホイールであり、前記ウォームホイールと噛み合う前記ウォームの外周部分が該ウォームの軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記駆動側要素はボールねじ機構のナットであると共に前記被動側要素は該ボールねじ機構のねじ軸であり、前記ナットにボールを介して噛み合う前記ねじ軸の外周部分が該ねじ軸の軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記駆動側要素はボールねじ機構のナット及びねじ軸の一方であると共に前記被動側要素は該ボールねじ機構のナット及びねじ軸の他方であり、前記ナットとねじ軸との間に介在するボールが該ねじ軸の軸心方向に弾性変形可能な前記弾性部材により構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
9. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記駆動側要素は波動歯車装置のフレックススプラインであり、前記被動側要素は波動歯車装置のサーキュラスプラインであり、該サーキュラスプラインにより前記弾性部材が構成されていることを特徴とする動力伝達装置。