JP3564008B2 - Motor control circuit and control method of motor control circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御回路に関し、特に、位置制御技術に係り、例えば、医療用ベッドの寝床を起伏するための電動送りねじ式アクチュエータに使用されるモータに利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
医療用ベッドにおいては患者の寝食の負担を軽減するために、ベッドの寝床を電動送りねじ式アクチュエータ(以下、アクチュエータという。)によって自動的に起立させたり倒伏させたりすることが実施されている。
【0003】
従来のこの種のアクチュエータとして、ハウジングのシャフト挿通部内に挿通されて回転自在に支承されたシャフトが減速装置を介してモータによって正逆回転駆動されるように構成されており、このシャフトの外周に形成された雄ねじ部には軸方向に移動する移動筒を連結された雌ねじ部材が進退自在に螺合され、移動筒の前側端部が負荷に連結されるように構成されているものがある。
【0004】
このようなアクチュエータを使用した医療用ベッドにおいて起伏させる寝床の移動量や移動速度を制御する場合には、モータの回転軸に回転に伴って検出信号を出力する回転センサを組み込みコントローラによって回転センサの出力信号であるパルスを計数して寝床の移動量や移動速度を演算することにより、モータの駆動を制御するモータ制御回路を、採用することが考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したアクチュエータが医療用ベッドに使用された場合においては、寝床を起立や倒伏させたときにモータの回転を停止した後も寝床が移動することがある。特に、ベッドの倒伏に際してはベッドの自重等によりモータ停止後もベッドの寝床が倒伏動作をしばらく続けることがある。
【0006】
そこで、前記したモータ制御回路においては、寝床を起立や倒伏させるためのスイッチがオフされた後もモータの回転軸が回転を続けてしまうことを考慮して、常に、回転センサに電力を供給してモータの回転軸の回転を監視する必要があると、考えられる。しかしながら、ベッドが停止された後も回転センサに監視のための電力を供給し続けるのでは電力が浪費されてしまう。
【0007】
本発明の目的は、待機電力を削減することができるモータ制御回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るモータ制御回路は、モータの回転軸の回転を検出して信号を出力する回転センサと、この回転センサの出力信号によって回転数を計数するコントローラとを備えているモータ制御回路において、
前記コントローラは、前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するように、構成されていることを特徴とする。
【0009】
前記した手段によれば、モータを運転させるための操作が停止された時に回転センサの検出出力が無い場合には回転センサへの通電が即座に停止されるため、待機電力を削減することができる。また、モータを運転させるための操作が停止された時に、回転センサの検出出力が有る場合には運転操作が停止されてから一定時間経過後に回転センサへの通電が停止されるため、コントローラはモータの回転数に関連する監視を継続することができる。
【0010】
例えば、前記モータが医療用ベッドの寝床を自動的に起立および倒伏させる電動送りねじ式アクチュエータに使用された場合には、コントローラは医療用ベッドの寝床の起立位置を常に適正に監視することができる。他方、回転センサでの待機電力を削減することにより、病院等の医療機関全体としての省エネルギに寄与することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【0012】
本実施形態において、本発明に係るモータ制御回路は、医療用ベッドの寝床を自動的に起伏させるアクチュエータに組み込まれたモータを制御するために使用されており、寝床の起伏位置をコントローラによって常に監視し制御することができるように構成されている。
【0013】
図4に示されているように、アクチュエータ7の固定端側になるハウジング8はベッド1のフレーム2に枢軸4によって回転自在に枢支されており、アクチュエータ7の自由端側になる移動筒9の先端は寝床3を起立および倒伏させるためのリンク5に連結ピン6によって回転自在に連結されている。アクチュエータ7が短縮した状態で、ベッド1の寝床3は図4(a)に示されているように水平に倒伏されており、アクチュエータ7が伸長作動すると、寝床3は図4(b)に示されているように起立されるようになっている。そして、アクチュエータ7の内部にはウオーム歯車減速装置付きモータ(以下、モータという。)10が組み込まれている。
【0014】
本実施形態において、図1に示されているように、マイクロコンピュータを含むコントローラ17の入力側には正回転用スイッチ15と逆回転用スイッチ16とが接続されており、コントローラ17の出力側にはモータ10を正逆回転駆動し得るように構成されたモータ駆動回路13が接続されている。
【0015】
モータ10は整流子形モータとして構成されており、回転センサ12が組み込まれている。回転センサ12はモータ10の回転軸に設けた永久磁石の回転を検出するホール素子を備えており、回転センサ12の出力端はコントローラ17に接続されている。コントローラ17は回転センサ12の出力信号であるパルスを計数することにより、モータ10の回転数を計測し得るようになっている。
【0016】
回転センサ12にはバッテリー14からトランジスタ11を介して電力が供給されており、コントローラ17のトランジスタ11への出力信号によりトランジスタ11が導通状態の時にのみ回転センサ12に電流が供給され、回転センサ12からコントローラ17に回転パルスが出力されるようになっている。コントローラ17はモータ10の正回転時に回転センサ12から出力されるパルスを加算し、逆回転時に回転センサ12から出力されるパルスを減算することにより、モータ10によって駆動される例えばベッド1の寝床3の位置を求めるように構成されている。
【0017】
次に、モータ制御回路の作用をベッドの寝床を起こす場合について、図1、図2、図3によって説明する。
【0018】
ベッド1の寝床3を起こすために正回転用スイッチ15が操作者によって投入されてONすると、コントローラ17からモータ駆動回路13に正回転駆動信号が出力され、モータ10がモータ駆動回路13により正回転されるため、寝床3は図4(b)に示されているように起こされる。操作者が正回転用スイッチ15から手を離して正回転用スイッチ15がOFFされると、コントローラ17からの正回転駆動信号が停止されてモータ駆動回路13のモータ10への電力の供給が断たれるため、モータ10が停止する。
【0019】
一方、正回転用スイッチ15がONされると、トランジスタ11にON信号がコントローラ17から出力され、トランジスタ11が導通状態になるため、回転センサ12に電力が供給される。この状態で、モータ10が正回転用スイッチ15のONにより正回転すると、図3(b)に示されているように、回転センサ12から出力信号としてのパルスが出力される。このパルスをコントローラ17が加算することにより、寝床3の起立位置が認識される。
【0020】
そして、正回転用スイッチ15がOFFされると、コントローラ17は正回転動作を終了するものとしてモータ10の正回転駆動信号を停止してモータ10を停止するとともに、図2に示されているように、ステップS1において動作終了であると認識してステップS2に進む。
【0021】
ステップS2において、コントローラ17は「待ち時間tが経過したか」を判定する。すなわち、図3(c)に示されているように、コントローラ17はモータ10の動作終了後に待ち時間tをカウントし、待ち時間tが経過したと判定した場合(YES)にはステップS5に進み、待ち時間tが経過していない場合(NO)にはステップS3に進む。
【0022】
ステップS3において、コントローラ17は待ち時間tの間に「回転センサの検出信号が有るか」を判定する。回転センサ12からの検出信号が無い場合(NO)にはステップS2に戻り、待ち時間tをカウントする。また、待ち時間tの間に回転センサ12からの検出信号が入力された場合(YES)には、コントローラ17はステップS4に進む。
【0023】
ステップS4において、コントローラ17は待ち時間tの間に回転センサ12の検出信号があったので、待ち時間tをカウントし直すために待ち時間tを再セットする。その後、コントローラ17はステップS2に戻る。すなわち、コントローラ17は回転センサ12の検出信号が有る限り、回転センサ12による回転軸の回転検出を実行しモータ10の状況を監視し続ける。つまり、コントローラ17は回転センサ12のホール素子に電力の供給するためにトランジスタ11のオン状態を維持する。
【0024】
これに対して、ステップS2において、待ち時間tが経過したと判定した場合(YES)には、コントローラ17はステップ5に進んで図3(e)に示されているように、回転センサ12のホール素子への電力の供給を即時に停止する。つまり、コントローラ17は回転センサ12のホール素子への電力の停止すべくトランジスタ11をオフにすることにより、待機電力を削減し、消費電力の低減を図る。
【0025】
ところで、医療用ベッド1の寝床3を起立または倒伏を行ったモータ10の回転軸に駆動電力の供給停止直後に大きな負荷が加わって回転軸が回転を続けた場合には、回転センサ12は正回転用スイッチ15がOFFした後であっても検出信号をコントローラ17に入力することになる。つまり、このような場合にはコントローラ17は前述したステップS2、S3、S4の閉ループを繰り返すことになる。
【0026】
すなわち、コントローラ17はステップS2、S3、S4の閉ループの繰り返すことにより、電力供給の停止後の回転軸の回転を認識することができるため、正確なベッドの寝床の位置を認識することができる。
【0027】
本実施形態においては、コントローラ17はステップS2、S3、S4の閉ループの繰り返し回数を計数することにより、電力供給停止後の回転軸の回転数(回転角度を含む。)を認識することができるため、この回転数によって寝床3の起立位置からの下降距離すなわち正回転用スイッチ15のOFFまでのパルス計数による認識位置とそれからの移動距離との誤差を求めて、これを補正することができる。
【0028】
以上、寝床3を起こすモータ10の正回転の場合の作用について説明したが、寝床3を倒すモータ10の逆回転の場合についても同様の作用が実行される。
【0029】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【0030】
1) 回転センサのホール素子へのバイアス電力の供給を即時に停止することにより、医療用ベッドの寝床の起伏のためのアクチュエータに使用されるモータの消費電力を低減することができる。
【0031】
2) 負荷側逆回転作用力によって発生した寝床の起立位置の誤差を補正することにより、寝床の起伏のためのモータの駆動を適正に制御することができる。
【0032】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【0033】
回転センサとしては、永久磁石とホール素子との組合せによる磁気式センサを使用するに限らず、発光素子と受光素子との組合せによる光学式センサ等を使用してもよい。本発明は、センシングに際してバイアス電力が必要な回転センサが使用される場合に適用して特に優れた効果が奏される。
【0034】
前記実施形態においては医療用ベッドの寝床を自動的に起伏させるためのアクチュエータに組み込まれたモータに適用した場合について説明したが、本発明に係るモータ制御回路は、自動車等の車両に搭載されるパワーシート用モータやパワーウインド用モータ等にも適用することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータを運転させるための操作が停止された時に回転センサの検出出力が無い場合には回転センサへの通電を即座に停止し、回転センサの検出出力が有る場合には運転操作が停止されてから一定時間経過後に回転センサへの通電を停止するように構成することにより、待機電力の削減によって消費電力を低減することができるとともに、モータの監視を適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるモータ制御回路を示す回路図である。
【図2】作用を説明するためのフローチャートである。
【図3】作用を説明するための各波形図である。
【図4】本発明の一実施形態であるモータ制御回路で制御されるモータが使用された医療用ベッドを示す各一部省略側面図であり、(a)は倒された状態を、(b)は起こされた状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
1…ベッド、2…フレーム、3…寝床、4…枢軸、5…リンク、6…連結ピン、7…アクチュエータ、8…ハウジング、9…移動筒、10…モータ(ウオーム歯車減速装置付きモータ)、11…トランジスタ、12…回転センサ、13…モータ駆動回路、14…バッテリー、15…正回転用スイッチ、16…逆回転用スイッチ、17…コントローラ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control circuit, and more particularly to a position control technique, for example, a technique that is effective when used for a motor used in an electric feed screw type actuator for raising and lowering a bed of a medical bed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a medical bed, in order to reduce the burden of eating and sleeping on a patient, the bed of the bed is automatically raised or lowered by an electric feed screw type actuator (hereinafter, referred to as an actuator).
[0003]
As a conventional actuator of this type, a shaft that is rotatably supported by being inserted into a shaft insertion portion of a housing is configured to be driven forward and reverse by a motor via a reduction gear. Some of the formed male screw portions are configured such that a female screw member to which a moving cylinder that moves in the axial direction is connected is screwed forward and backward so that the front end of the moving cylinder is connected to a load.
[0004]
When controlling the moving amount and moving speed of the bed to be raised and lowered in a medical bed using such an actuator, a rotation sensor that outputs a detection signal along with the rotation of the rotation axis of the motor is built in, and the rotation sensor is controlled by the controller. It is conceivable to employ a motor control circuit that controls the driving of the motor by counting the pulses that are output signals and calculating the moving amount and moving speed of the bed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the above-mentioned actuator is used for a medical bed, the bed may move even after the rotation of the motor is stopped when the bed is raised or laid down. In particular, when the bed is lying down, the bed of the bed may continue to fall down for a while even after the motor is stopped due to the weight of the bed.
[0006]
Therefore, in the motor control circuit described above, in consideration of the fact that the rotating shaft of the motor continues to rotate even after the switch for raising or lowering the bed is turned off, power is always supplied to the rotation sensor. It is considered necessary to monitor the rotation of the rotating shaft of the motor. However, if the power for monitoring is continuously supplied to the rotation sensor even after the bed is stopped, the power is wasted.
[0007]
An object of the present invention is to provide a motor control circuit that can reduce standby power.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The motor control circuit according to the present invention is a motor control circuit including a rotation sensor that detects the rotation of the rotation shaft of the motor and outputs a signal, and a controller that counts the number of rotations based on an output signal of the rotation sensor .
The controller monitors the presence or absence of the output signal of the rotation sensor by setting a waiting time after the operation for operating the motor is stopped, and there is an output signal of the rotation sensor during the waiting time. In this case, the waiting time is set again and the presence / absence of the output signal of the rotation sensor is monitored again. If there is no output signal of the rotation sensor during the waiting time, the rotation sensor is energized after the lapse of the waiting time. Is stopped .
[0009]
According to the above-described means, when there is no detection output of the rotation sensor when the operation for driving the motor is stopped, the power supply to the rotation sensor is immediately stopped, so that standby power can be reduced. . Further, when the operation for driving the motor is stopped, if there is a detection output of the rotation sensor, the energization of the rotation sensor is stopped after a lapse of a certain time from the stop of the driving operation. Monitoring related to the rotation speed of the vehicle can be continued.
[0010]
For example, if the motor is used in an electric lead screw actuator that automatically raises and lowers the bed of a medical bed, the controller can always properly monitor the standing position of the bed of the medical bed. . On the other hand, by reducing the standby power at the rotation sensor, it is possible to contribute to energy saving as a whole medical institution such as a hospital.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
In the present embodiment, the motor control circuit according to the present invention is used to control a motor incorporated in an actuator that automatically raises and lowers the bed of the medical bed, and the controller constantly monitors the undulating position of the bed. It is configured so that it can be controlled.
[0013]
As shown in FIG. 4, a
[0014]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a
[0015]
The
[0016]
Power is supplied to the
[0017]
Next, the operation of the motor control circuit will be described with reference to FIGS.
[0018]
When the
[0019]
On the other hand, when the
[0020]
Then, when the
[0021]
In step S2, the
[0022]
In step S3, the
[0023]
In step S4, the
[0024]
On the other hand, if it is determined in step S2 that the waiting time t has elapsed (YES), the
[0025]
By the way, if a large load is applied to the rotating shaft of the
[0026]
That is, the
[0027]
In the present embodiment, the
[0028]
The operation in the case of the forward rotation of the
[0029]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0030]
1) By immediately stopping the supply of the bias power to the Hall element of the rotation sensor, it is possible to reduce the power consumption of the motor used for the actuator for raising and lowering the bed of the medical bed.
[0031]
2) By correcting the error in the standing position of the bed caused by the load-side reverse rotation acting force, it is possible to appropriately control the driving of the motor for raising and lowering the bed.
[0032]
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist thereof.
[0033]
As the rotation sensor, not only a magnetic sensor using a combination of a permanent magnet and a Hall element but also an optical sensor using a combination of a light emitting element and a light receiving element may be used. The present invention is particularly effective when applied to a case where a rotation sensor requiring bias power is used for sensing.
[0034]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the motor incorporated in the actuator for automatically raising and lowering the bed of the medical bed has been described, but the motor control circuit according to the present invention is mounted on a vehicle such as an automobile. The present invention can also be applied to a power seat motor, a power window motor, and the like.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when there is no detection output of the rotation sensor when the operation for operating the motor is stopped, the power supply to the rotation sensor is immediately stopped, and the detection output of the rotation sensor is output. In the case where there is, the power supply to the rotation sensor is stopped after a certain period of time has elapsed after the driving operation is stopped, so that power consumption can be reduced by reducing standby power and motor monitoring can be performed. It can be maintained properly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a motor control circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation.
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation.
FIGS. 4A and 4B are partially omitted side views showing a medical bed using a motor controlled by a motor control circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. ) Indicate the awakened state, respectively.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bed, 2 ... Frame, 3 ... Bed, 4 ... Axis, 5 ... Link, 6 ... Connection pin, 7 ... Actuator, 8 ... Housing, 9 ... Moving cylinder, 10 ... Motor (motor with worm gear reduction device), 11: transistor, 12: rotation sensor, 13: motor drive circuit, 14: battery, 15: switch for forward rotation, 16: switch for reverse rotation, 17: controller.
Claims (3)
前記コントローラは、前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するように、構成されていることを特徴とするモータ制御回路。In a motor control circuit including a rotation sensor that detects the rotation of the rotation shaft of the motor and outputs a signal, and a controller that counts the number of rotations based on the output signal of the rotation sensor ,
The controller monitors the presence or absence of the output signal of the rotation sensor by setting a waiting time after the operation for operating the motor is stopped, and there is an output signal of the rotation sensor during the waiting time. In this case, the waiting time is set again and the presence / absence of the output signal of the rotation sensor is monitored again. If there is no output signal of the rotation sensor during the waiting time, the rotation sensor is energized after the lapse of the waiting time. A motor control circuit configured to stop the motor control.
前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視するステップと、 Monitoring the presence or absence of the output signal of the rotation sensor by setting a waiting time after the operation for driving the motor is stopped,
前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視するステップと、 When there is an output signal of the rotation sensor during the waiting time, a step of setting a waiting time again and monitoring the presence or absence of the output signal of the rotation sensor again,
前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するステップと、 If there is no output signal of the rotation sensor during the waiting time, stopping the power supply to the rotation sensor after the waiting time elapses,
を備えていることを特徴とするモータ制御回路の制御方法。 A method for controlling a motor control circuit, comprising:
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