JP7358834B2 - 電動アクチュエータ、制御方法、荷重センサユニット及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1における電動アクチュエータ1の一例の模式図である。実施の形態1の電動アクチュエータ1はボールねじを用い、駆動モータ11によって回転するネジ軸13に取り付けられて軸方向に移動するナット15に固定されたロッド16を有する。
図5は、追加機能を発揮する電動アクチュエータ1の制御ユニット2のブロック図である。実施の形態2において駆動回路110には、インバータ111が含まれている。インバータ111が含まれている点及びインバータ制御の処理内容以外の構成は、実施の形態1と同様であるから、共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図7は、実施の形態3における追加機能を発揮する電動アクチュエータ1の制御ユニット2のブロック図である。実施の形態3では、制御ユニット2は、荷重センサ17a,17bが軸荷重を出力することを利用し、これを用いて電動アクチュエータ1の状態を診断する診断機能を発揮する。実施の形態3において制御ユニット2は、駆動回路110へ駆動モータ11の制御指示を出力するのみならず、駆動回路110に含まれる駆動モータ11への電力を検出する電力検出器112から、電力を示す信号を入力する。また実施の形態3において荷重センサ17a,17bは、サーミスタ171a,171bを内蔵しており、制御ユニット2は、ボールねじの温度を示す信号をも入力する。なお実施の形態3におけるサーミスタ171a,171bから出力される信号は、軸受13a,13b及び荷重センサ17a,17bを収容するブラケットの温度に対応する。記憶部21には、設定情報に加えて、診断用に参照する診断用データが記憶される。実施の形態3では診断結果を出力するために制御ユニット2は表示器23を備える。
診断機能は、実施の形態3の図8のフローチャートに示したような駆動モータ11の電力と、ネジ軸13に掛かる荷重との比較のみならず、以下のように、荷重検出値が正常とされるような変動をするか否かで実現することができる。実施の形態4における制御ユニット2の構成は、診断機能の詳細な内容以外については、実施の形態1及び3と同様である。したがって、実施の形態4の構成の内、実施の形態1及び3と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図16は、実施の形態5における電動アクチュエータ3の例の模式図である。実施の形態5における電動アクチュエータ3はボールねじを用いる電動シリンダであり、駆動モータ31によって回転するように外筒38に固定されたナット35に対し、ネジ軸33が軸方向に移動する。なお電動アクチュエータ3はボールねじに限らず台形ねじを用いてもよい。
実施の形態1~5に示した電動アクチュエータ1(3)では、荷重センサ17a,17b(37a,37b)が外筒18(38)内側に組み込まれて使用された。汎用モータである駆動モータに荷重センサを組み合わせたることで上述したような複数の機能を発揮するため、2つの荷重センサを直線運動に係る部分に取り付け可能な荷重センサユニットとして実現できる。
5 荷重センサユニット
11,31 駆動モータ
13,33 ネジ軸
15,35 ナット
16 ロッド
17a,17b,37a,37b,51a,51b 荷重センサ
18,38,88 外筒
2,4 制御ユニット
20,50 制御部
21 記憶部
22 入出力部
2P 制御プログラム
8 電動シリンダ
Claims (9)
- 汎用モータである駆動モータによって回転するボールねじ又は台形ねじに対し、軸方向に対向するように設けられ、前記ボールねじ又は台形ねじのネジ軸又はナットに掛かる軸方向の荷重に対応する信号を出力する一対の荷重センサと、
該一対の荷重センサから出力される信号を入力する制御ユニットと
を備え、
前記制御ユニットは、
前記信号から荷重検出値を特定し、
特定された荷重検出値と、記憶してある閾値との比較に基づいて前記駆動モータの駆動回路へ制御信号を出力する
電動アクチュエータ。 - 前記駆動モータ、前記ネジ軸若しくはナット、又は、該ネジ軸若しくはナットに固定された部材のブレーキ機構へ、前記荷重検出値と記憶してある閾値との比較に基づく制御信号を出力する
請求項1に記載の電動アクチュエータ。 - 前記駆動回路は、前記駆動モータを加減速させるインバータを備え、
前記制御ユニットは、
前記荷重検出値と記憶してある閾値との比較に基づき、前記駆動回路へ前記駆動モータの加減速を指示する信号を出力する
請求項1又は2に記載の電動アクチュエータ。 - 前記駆動回路は、前記駆動モータへの電力値を検出する電力検出器を備え、
前記制御ユニットは、
前記荷重検出値と記憶してある閾値との比較結果、及び、前記電力検出器から取得される電力値と記憶してある他の閾値との比較結果に基づき、該電動アクチュエータの内部、及び、外部のいずれかにおける異常の有無を診断する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。 - 前記制御ユニットは、
前記荷重検出値の時間分布に基づき、
該電動アクチュエータの内部、及び、外部のいずれかにおける異常の有無を診断する
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。 - 前記制御ユニットは、
前記駆動モータを作動させた場合の前記荷重検出値の時間分布を予め記憶しておき、
前記駆動モータが作動する都度に、作動中に荷重センサからの信号をサンプリングして特定される荷重検出値の時間分布と、予め記憶してある荷重検出値の時間分布との比較に基づき、前記異常を診断する
請求項5に記載の電動アクチュエータ。 - 汎用モータである駆動モータによって回転する電動アクチュエータのボールねじ又は台形ねじに対し、軸方向に対向するように設けられ、前記ボールねじ又は台形ねじのネジ軸又はナットに掛かる軸方向の荷重に対応する信号を出力する一対の荷重センサを用い、
前記一対の荷重センサから出力される信号を前記荷重センサの設置の向きに応じて減算、又は加算して予圧をキャンセルし、
予圧をキャンセルした荷重検出値を特定し、
特定された荷重検出値と、記憶してある閾値との比較に基づいて前記駆動モータの駆動回路へ制御信号を出力する
電動アクチュエータの制御方法。 - 電動アクチュエータの駆動モータによって回転するボールねじ又は台形ねじに対し、軸方向に対向するように設けられ、前記ボールねじ又は台形ねじのネジ軸又はナットに掛かる軸方向の荷重に対応する信号を出力する一対の荷重センサと接続される荷重センサユニットであって、
前記駆動モータは汎用モータであり、
前記一対の荷重センサからの信号をサンプリングして荷重検出値を特定する手段と、
特定された荷重検出値を出力する手段と、
前記駆動モータへの電力値を取得する手段と、
前記荷重検出値及び前記電力値に基づいて診断する手段と、
診断結果を出力する手段と
を備える荷重センサユニット。 - 汎用モータである駆動モータによって回転するボールねじ又は台形ねじに対し、軸方向に対向するように設けられ、前記ボールねじ又は台形ねじのネジ軸又はナットに掛かる軸方向の荷重に対応する信号を出力する一対の荷重センサと接続されるコンピュータに、
前記一対の荷重センサから出力される信号を前記荷重センサの設置の向きに応じて減算、又は加算して予圧をキャンセルし、
予圧をキャンセルした荷重検出値を特定し、
特定された荷重検出値と、記憶してある閾値との比較に基づいて前記駆動モータの駆動回路へ制御信号を出力する
処理を実行させるコンピュータプログラム。
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