JP6864662B2 - 移動体移動装置 - Google Patents
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Description
このような動作を行う装置としては、CPU等の制御手段によって被駆動体を駆動するモータを目標速度で作動させるモータ制御装置が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。
このような装置では、回転センサ等の検知部が検知した情報によって移動体の移動速度や位置が特定され、この特定された移動体の移動速度や位置に基づいて、制御部が駆動部の駆動を制御することとなる。
このような誤判断が生じた場合には、制御部は、誤判断により見做した停止した状態から目標速度までに移動体の移動速度を近付けるために、移動速度を加速するように駆動部を駆動させ、加速により検知部が検知対象を検知できる状態となったときには、駆動部の駆動を抑制して移動体の移動速度を減速する。
そして、再び移動体の移動速度が遅くなった場合には、この加速と減速とを繰り返し、移動体の低速での「ばたつき」と呼ばれる現象を生じることとなる。
即ち、本発明の移動体移動装置によれば、「ばたつき」を抑制することができる。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図1乃至図4中に示した矢印の方向によって、車両100の上下方向、前後方向、及び左右方向を規定して記述する。
先ず、移動体移動装置1の構成について、図1乃至図5を用いて説明する。
本実施形態における移動体移動装置1は、電動モータを備える駆動部によって、対象物である移動体を所定方向に移動させる。
このような移動体移動装置1の一例として、例えば図1に示すような、車両100の車体101において、後背面の開口101a(図2を参照)を開閉するバックドア102を移動体とし、当該バックドア102を上下方向に移動(回動)させるバックドア開閉装置が挙げられる。
また、移動体移動装置1は、店舗やガレージ等の構造物に設置されるシャッター、引き戸、開き扉、或いは、構造物正面の開口の上方に配置される折り畳み式の庇等を移動体とする開閉装置としても採用することができる。
即ち、本発明の実施形態である移動体移動装置1は、上述したような、バックドア102を開閉させる開閉駆動装置に限定されるものではなく、移動対象物である物品又は構造を、上下方向、左右方向、又は斜め方向に移動させる、様々な装置に適用することが可能である。
そして、バックドア102は、上端部を中心として回動することで、閉位置(図2を参照)と開位置(図3を参照)との間で遷移可能である。
電動モータ21は制御部4からの制御信号に基づいて、バックドア102を開方向または閉方向へ回動させるための駆動力を生成する。
電動モータ21により生成された駆動力は、クラッチ22を介してアーム23に伝達可能である。
アーム23は、一端部が車体101に回動可能に支持されており、電動モータ21からの駆動力がクラッチ22を介して伝達されることで、一端部を中心として回動方向に駆動される。
ロッド24は、一端部がアーム23の他端部に回動可能に連結されており、他端部がバックドア102に回動可能に支持されている。
この状態からクラッチ22を接続状態に切り替えるとともに、電動モータ21をバックドア102が開方向へ回動する方向に駆動すると、アーム23が図2における反時計回りに回動し、ロッド24がバックドア102を開方向へ押し上げる。
バックドア102は、ロッド24によって押し上げられることで、図3に示すように、開位置に遷移する。
バックドア102は閉方向へ回動されることで、図2に示すように、閉位置に遷移する。
駆動部2は、本体筒部、スライド筒部、モータ、スピンドル、スピンドルナット、付勢部材等を備え、本体筒部、モータ、スピンドルおよび付勢部材が駆動本体部を構成し、スライド筒部、スピンドルナットが進退部を構成する駆動機構であってもよい。駆動部2としてこの駆動機構を用いる場合、本体筒部は、一端部側が車両等の基体に旋回可能に固定され、他端部側が開口している。この本体筒部は、スライド筒部が、本体筒部201の他端部側から出没するように、長手方向にスライド移動可能に内側に配置される。
ダンパ5は、チューブ51の内部に封入した圧縮ガスにより、ロッド52に付勢力を付与するものであり、バックドア102を上方へ押し上げる方向に付勢する。
そして、電動モータ21の駆動力によりバックドア102を開方向へ回動させる際には、ダンパ5の付勢力によって電動モータ21の負担を軽減することができる。
また、クラッチ22を切断状態へ切り替えた際には、ダンパ5の付勢力によって、バックドア102を開位置に維持することができる。本実施形態では、車両の一方の側に駆動部2が設けられ、他方の側にダンパ5が設けられているが、車両の両側に駆動部2が設けられてもよい。また、ダンパ5は、本実施形態ではガスダンパを用いているが、バックドア102を支持可能な付勢力を有していれば、ガスダンパに限定されるものではない。
回転センサ3は、例えば図4に示すように、電動モータ21の駆動軸21aに固定される多極着磁磁石3A、及び多極着磁磁石3Aの回転軌道の近傍において互いに90度の位相差をもって配置される二つのホールIC3B・3B(図4は概略図であるため一つのホールICのみ記載)により構成される。
そして、パルス信号が入力された制御部4は、当該パルス信号の周期に基づき、電動モータ21の回転速度、つまりバックドア102の実速度を検知するようになっている。
ここで、図2に示すように、「閉位置P1」とは、バックドア102が完全に閉じられた「閉位置」の状態となる位置を意味する。また、「開位置P2」とは、バックドア102が完全に開かれた「開位置」の状態となる位置を意味する。
ここで、前記デジタルマップは、移動するバックドア102の位置に応じて、バックドア102の移動速度を予め定めた「目標移動速度則」を構成するものであり、制御信号演算部43は、これらのプログラム及びデジタルマップに基づき、演算処理を実行するように設定されている。
次に、本実施形態における移動体移動装置1において、バックドア102の開閉動作を行う場合の、当該バックドア102の速度制御方法について、図2、及び図6乃至図9を用いて説明する。
そして、信号入力部41は、これらのバックドア102の実速度(PV)及び位置を各々示す実速度信号及び位置信号を、制御信号演算部43に出力する。
また、その一方において、制御信号演算部43は、制御周期(TS)を積分時間(TI)によって除し、それに目標速度(SV)と実速度(PV)との偏差(En)を乗じて、偏差の時間積分に比例した補正量Iを導出する。
これにより、制御部4によるPI制御において、1制御周期における動作は完了し、その後、バックドア102が開位置P2に到達するまでの間、上述した1制御周期における動作が繰り返し実行されることとなる。
また、上述したPI制御によるフィードバック制御を行うことにより、バックドア102の移動速度は、デジタルマップ(目標移動速度則)に対してより近似した理想の速度となるように、制御部4によって制御される。
換言すると、回転センサ(センサ)3は、駆動部2の駆動(即ち、電動モータ21における駆動軸21aの回転)に伴い往復移動(回転移動)される多極着磁磁石(被検知部)3Aと、所定時間内に多極着磁磁石3Aを検知するホールIC(検知部)3Bとからなり、制御部4は、ホールIC3Bによって多極着磁磁石3Aを検知してから、次に多極着磁磁石3Aを検知するまでの時間に基づき、バックドア(移動体)102の速度を演算する構成となっている。
即ち、上述したように、予測実速度(PVa)を導出するデジタルマップ(低速度移動則)、及び予測目標速度(SVa)を導出する変更されたデジタルマップ(目標移動速度則)は、互いに同一の傾きを有する平行な一次関数からなるため、例えば、これらの予測実速度(PVa)及び予測目標速度(SVa)を互いに比較しながら、予測実速度(PVa)と予測目標速度(SVa)との差分が常に一定の値となるように制御することとしてもよい。
即ち、図8に示すように、開位置P2となる位置Xfに到達する直前におけるバックドア102の理想的な実速度として、速度Vfが予め規定されており、且つバックドア102が位置Xpに到達した時点で、当該バックドア102の移動速度が、ばたつき速度Vpとなった場合、低速度移動則を示す一次関数の傾きαは、速度Vfとばたつき速度Vpとの差分(Vf−Vp)を、位置Xfと位置Xpとの差分(Xf−Xp)によって除した値(α=(Vf−Vp)/(Xf−Xp))として導出される。
予測実測度(PVa)=α×X+β1
からなる一次関数として導出される。
即ち、制御信号演算部43(図5を参照)に予め格納されているデジタルマップ(変更前の目標移動速度則)に基づき導出された、位置Xpにおけるバックドア102の目標速度(SV)が、速度Vq(以下、「予測ばたつき速度Vq」と記載する)である場合、変更後の目標移動速度則を示す一次関数の傾きαは、上述した低速度移動則を示す一次関数と同等の傾きαを有し、且つ一次関数の切片β2は、予測ばたつき速度Vqと、前記傾きαと位置Xpとを積算した値との差分(β2=Vq−α×Xp)として導出される。
予測目標速度(SVa)=α×X+β2
からなる一次関数として導出される。
例えば、新たに導出される低速移動速度則、及び変更後の目標移動速度則を各々示すデジタルマップを、制御信号演算部43に予め格納しておき、バックドア102の実速度(PV)が、ばたつき速度Vp以下となった場合に、所定のプログラムによって導出することなく、直ちに格納されている低速移動速度則、及び変更後の目標移動速度則を呼び出して、制御部4によるフィードバック制御を行うこととしてもよい。
例えば、高速領域において、バックドア102の実速度(PV)が、目標速度(SV)に対して、既に十分近似した状態にて減速している場合、低速移動速度則に基づき変更された目標移動速度則を示すデジタルマップは、変更前の目標移動速度則を示すデジタルマップと、略同等の一次関数によって構成されることとなる。
このような場合、低速移動速度則に基づき目標移動速度則を変更することなく、変更前の目標移動速度則を引き続き採用することとしてもよい。
例えば、バックドア102の移動速度が、ばたつき速度Vp以下の速度となる直前、即ち、予測実速度(PVa)と予測目標速度(SVa)とを比較しながら、制御部4によって電動モータ21の回転速度を制御する直前に、予め定められたプログラムによって、低速移動速度則を導出し、また当該低速移動速度則に基づき目標移動速度則を変更することとしてもよい。制御部4は、低速移動速度則を用いて、低速領域において、予測目標速度(SVa)に基づきバックドア102が予測目標速度(SVa)と同じ減速割合で移動するように、駆動部2を制御することができる。
例えば、バックドア102の移動速度が、ばたつき速度Vpとなった場合に、電動モータ21に印加される電圧、または電動モータ21が出力するトルクを、予め把握しておき、これらの電圧、またはトルクをもって、バックドア102の移動速度が、ばたつき速度Vpよりも速い速度であるのか、または、ばたつき速度Vp以下の速度であるのかを判断することとしてもよい。
あるいは、デジタルマップ上の目標速度Vq以下になったことや予め減速が予定されている位置Xpに到達したことを持って「低速領域」と判断してもよいが、さらに、実速度>目標速度も併せて判断条件とすることが好ましい。
以上のように、本実施形態における移動体移動装置1は、バックドア(移動体)102、バックドア102を移動させて開閉させる駆動部2、バックドア102の移動を検知する回転センサ(センサ)3、及びバックドア102の位置に応じてバックドア102の移動速度を予め定めた目標速度(目標移動速度則)SVに基づいて、駆動部2の駆動(即ち、電動モータ21の回転速度)を制御する制御部4とを備える。
従って、前述したように、回転センサ3が、二つのホールIC3B・3Bによって、所定時間毎に多極着磁磁石3Aを検知する構成からなることに起因して、電動モータ21の回転速度が極端に遅い回転速度にまで減速された場合に、駆動しているにも拘らず停止していると誤判断されることもなく、バックドア102に「ばたつき」が生じるのを抑制することができる。
2 駆動部
21 電動モータ
21a 駆動軸
22 ドラム
3 回転センサ(センサ)
3A 多極着磁磁石
3B ホールIC
4 制御部
41 信号入力部
42 信号出力部
43 制御信号演算部
100 車両
101 車体
102 バックドア
P1 閉位置
P2 開位置
SV 目標速度
SVa 予測目標速度
PV 実速度
PVa 予測実速度
Vp ばたつき速度
Vq 予測ばたつき速度
Claims (1)
- 移動体と、
前記移動体を移動させる駆動部と、
前記移動体の移動を検知するセンサと、
前記移動体の位置に応じて前記移動体の移動速度を予め定めた目標移動速度則に基づいて、前記駆動部の駆動を制御する制御部とを備えた移動体移動装置であって、
前記制御部は、
前記移動体が所定速度よりも速い速度で移動する高速領域においては、移動体実速度と前記目標移動速度則とを比較して、前記駆動部の駆動を、前記センサからの移動体情報に基づく前記移動体実速度が前記目標移動速度則の速度に合わせる制御を行い、
前記移動体が所定速度以下で移動する低速度領域においては、予め定めた低速移動速度則と前記目標移動速度則とを比較して、前記駆動部を駆動させる移動体移動装置。
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