JP2016001944A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、誤動作を回避しつつ、対象物に与えるプリロードを小さく設定できるアクチュエータを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明によるアクチュエータは、ストッパ３に対象物２を当接させるとともに、駆動モータ１０のモータ電流を設定電流値としているときに、ブレーキにより駆動モータ１０を停止させることで、設定電流値に対応するプリロードを対象物２に与え続ける。制御部１４は、設定電流値よりも大きな制限電流値にモータ電流が達するか否かを監視して、モータ電流が制限電流値に達したと判定した後にモータ電流を設定電流値まで下げて、ブレーキにより駆動モータ１０を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、対象物を変位させるアクチュエータに関する。

従来用いられていたこの種のアクチュエータとしては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、減速機等を介して駆動モータがシャフトに接続されて、駆動モータの駆動力によりシャフトが進退される。シャフトはリンク等の接続機構を介して対象物に接続されており、シャフトの進退により対象物が変位される。

このようなアクチュエータにより、対象物にプリロード（予負荷）を与えることが考えられる。具体的には、シャフトによる対象物の変位範囲の端部にストッパが配置される。シャフトの進退により対象物がストッパに当接されると、駆動モータのモータ電流が増大され、モータ電流が所定の設定電流値に達した場合にブレーキにより駆動モータが停止される。これにより、設定電流値に対応するプリロードが対象物に与えられる。ブレーキにより駆動モータを停止させるのは、駆動モータへの電流供給を停止しても対象物にプリロードが与え続けられるようにするためである。

特開２００４−８８９３９号公報

上記のような従来のアクチュエータでは、設定電流値は、対象物がストッパに当接されたことを検出するために用いられるとともに、プリロードの大きさを設定するために用いられている。このような従来構成においてプリロードを小さくするには、設定電流値を小さな値に設定することになる。しかしながら、設定電流値を小さくすると、シャフトを進退させている途中で外乱等によりモータ電流が設定電流値に達することがある。この場合、対象物がストッパに当接する前に駆動モータが停止されて、対象物にプリロードを与えることができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、誤動作を回避しつつ、対象物に与えるプリロードを小さく設定できるアクチュエータを提供することである。

本発明に係るアクチュエータは、対象物を変位させるアクチュエータであって、ブレーキを有する駆動モータと、駆動モータ及び対象物に接続され、駆動モータの駆動力により進退されることで対象物を変位させるシャフトと、駆動モータの動作を制御する制御部とを備え、シャフトによる対象物の変位範囲の端部に配置されたストッパに対象物を当接させるとともに、駆動モータのモータ電流を設定電流値としているときに、ブレーキにより駆動モータを停止させることで、設定電流値に対応するプリロードを対象物に与え続けるアクチュエータであり、制御部は、設定電流値よりも大きな制限電流値にモータ電流が達するか否かを監視して、モータ電流が制限電流値に達したと判定した後にモータ電流を設定電流値まで下げて、ブレーキにより駆動モータを停止させる。

本発明のアクチュエータによれば、制御部は、設定電流値よりも大きな制限電流値にモータ電流が達するか否かを監視して、モータ電流が制限電流値に達したと判定した後にモータ電流を設定電流値まで下げて、ブレーキにより駆動モータを停止させるので、プリロードの大きさに対応する設定電流値を小さくしても、設定電流値よりも大きな制限電流値にモータ電流が達するまでシャフトを駆動させることができる。これにより、誤動作を回避しつつ、対象物に与えるプリロードを小さく設定できる。

本発明の実施の形態１によるアクチュエータを示す構成図である。 図１の制御部のモータ制御動作を示すフローチャートである。 図２のモータ制御動作が行われているときのモータ電流の遷移を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるアクチュエータを示す構成図である。図において、アクチュエータ１には、駆動モータ１０、シリンダ１１、シャフト１２、接続機構１３及び制御部１４が含まれている。

駆動モータ１０は、図示しないブレーキを有するものであり、シリンダ１１内の減速機構等を介してシャフト１２に接続されている。シャフト１２は、駆動モータ１０の駆動力により直線的に進退される。シャフト１２の先端には、リンク体等からなる接続機構１３を介して対象物２が接続されている。対象物２は、シャフト１２の進退により一定範囲で変位される。なお、対象物２はシャフト１２の先端に直接接続されてもよい。

対象物２は、シャフト１２の進退による変位範囲の端部において保持されるとともに、保持されているときに外力により変位されにくくするために一定量のプリロード（予負荷）が与え続けられることが望まれるものである。プリロードは、以下の方法により与えられる。すなわち、シャフト１２による対象物２の変位範囲の端部にはストッパ３が配置さている。ストッパ３は、対象物２が当接されるものであればよく、例えば対象物２が搭載されている車両や機体そのもの等により構成される。そして、駆動モータ１０の駆動力により一定の力で対象物２をストッパ３に押し付けている状況において、ブレーキにより駆動モータ１０が停止されることで、対象物２にプリロードが与え続けられる。ブレーキにより駆動モータ１０を停止させるのは、駆動モータ１０への電流供給を停止しても対象物２にプリロードが与え続けられるようにするためである。

制御部１４は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されるものであり、駆動モータ１０のモータ電流を監視して、モータ電流に基づき駆動モータ１０の動作を制御する。

次に、図２は図１の制御部１４のモータ制御動作を示すフローチャートであり、図３は図２のモータ制御動作が行われているときのモータ電流の遷移を示すグラフである。

制御部１４は、駆動モータ１０の制御に制限電流値ＣＶ１及び設定電流値ＣＶ２を用いる。制限電流値ＣＶ１は、設定電流値ＣＶ２よりも大きなモータ電流の指令値である。制限電流値ＣＶ１は、シャフト１２を進退させているときに外乱等を受けても通常達しない程度に大きなモータ電流の値である。モータ電流は、駆動モータ１０の負荷（トルク）に比例している。制限電流値ＣＶ１は、その制限電流値ＣＶ１に対応する負荷により対象物２をストッパ３に押し当てた際に、ストッパ３が破損しない程度の値に抑えられる。設定電流値ＣＶ２は、対象物２に与えるプリロードの大きさに対応するモータ電流の値である。プリロードは、その負荷がストッパ３に長時間付与されてもストッパ３等に歪み等の不具合を発生させない程度の負荷に設定される。

図２に示すように、制御部１４は、駆動モータ１０の動作を開始した後に、モータ電流が制限電流値ＣＶ１に達するか否かを監視する（ステップＳ１）。上述のようにモータ電流は、駆動モータ１０の負荷に比例しており、対象物２がストッパ３に当接された際に上昇される。図３の時点ｔ１は対象物２がストッパ３に当接された時点を示している。

図３の時点ｔ２において、制御部１４は、モータ電流が制限電流値ＣＶ１に達したと判定する。制御部１４は、モータ電流が制限電流値ＣＶ１に達したと判定した場合、モータ電流が制限電流値ＣＶ１である状態が所定時間維持されるか否かを判定する（ステップＳ２）。図３の時点ｔ２から時点ｔ３までのようにモータ電流が制限電流値ＣＶ１である状態が所定時間維持された場合、制御部１４は、モータ電流を設定電流値ＣＶ２まで下げるとともに（ステップＳ３）、ブレーキを作動させて駆動モータ１０を停止させる（ステップＳ４）。

このようなアクチュエータ１では、制御部１４は、設定電流値ＣＶ２よりも大きな制限電流値ＣＶ１にモータ電流が達するか否かを監視して、モータ電流が制限電流値ＣＶ１に達したと判定した後にモータ電流を設定電流値ＣＶ２まで下げて、ブレーキにより駆動モータ１０を停止させるので、プリロードの大きさに対応する設定電流値ＣＶ２を小さくしても、設定電流値ＣＶ２よりも大きな制限電流値ＣＶ１にモータ電流が達するまでシャフト１２を駆動させることができる。これにより、誤動作を回避しつつ、対象物２に与えるプリロードを小さく設定できる。

１ ：アクチュエータ
２ ：対象物
３ ：ストッパ
１０ ：駆動モータ
１２ ：シャフト
１４ ：制御部

Claims (1)

1. 対象物を変位させるアクチュエータであって、
   ブレーキを有する駆動モータと、
   前記駆動モータ及び前記対象物に接続され、前記駆動モータの駆動力により進退されることで前記対象物を変位させるシャフトと、
   前記駆動モータの動作を制御する制御部と
   を備え、
   前記シャフトによる前記対象物の変位範囲の端部に配置されたストッパに前記対象物を当接させるとともに、前記駆動モータのモータ電流を設定電流値としているときに、前記ブレーキにより前記駆動モータを停止させることで、前記設定電流値に対応するプリロードを前記対象物に与え続けるアクチュエータであり、
   前記制御部は、前記設定電流値よりも大きな制限電流値に前記モータ電流が達するか否かを監視して、前記モータ電流が前記制限電流値に達したと判定した後に前記モータ電流を前記設定電流値まで下げて、前記ブレーキにより前記駆動モータを停止させる
   ことを特徴とするアクチュエータ。

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