JPH07118923B2

JPH07118923B2 - モータアクチュエータ制御装置

Info

Publication number: JPH07118923B2
Application number: JP61099567A
Authority: JP
Inventors: 誠一朗則武; 秀雄佐々木; 和明米山; 和憲西川
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPS62260541A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、モータの回転出力を電動式のクラッチおよび
輪列を介して、第１の状態と第２の状態をとる被制御機
器へ伝達するためのモータアクチュエータ制御装置に関
する。さらに詳しくは、モータアクチュエータ制御装置
を動作させ、被制御機器を第１から第２の状態へ遂行さ
せた後、再度、第１の状態に復帰させるものにおいて、
その第１の状態への復帰に工夫を凝らしたモータアクチ
ュエータ制御装置に係る。

〔従来の技術〕

この種のモータアクチュエータ制御装置は、被制御機
器、例えば、洗濯機の排水弁、換気扇シャッター、ある
いは冷蔵庫用のダンパーの駆動源として用いられてい
る。

例えば、特開詔５−129097号の発明は、モータアクチュ
エータ制御装置を洗濯機の排水弁の駆動源として用いて
いる。その発明で、モータの回転力は、クラッチおよび
減速用のギヤを介してプーリに伝達され、このプーリの
巻き上げによって、コイルスプリングにより閉じる方向
に付勢された排水弁を開く方向に駆動するようにしてい
る。この場合、上記クラッチは、電磁ソレノイドによっ
て操作される。

このモータアクチュエータ制御装置は、巻き上げが完了
した時点で、モータへの通電状態が自動的にオフになる
が、電磁ソレノイドへの通電状態がそのまま継続される
ため、巻き上げ状態のプーリは排水弁の閉まり力（スプ
リングによる戻り力）の作用を受けながらも、これに打
ち勝つモータの静止トルクを受けて、その巻き上げ位置
で停止している。その後、所定の時間の経過後に、排水
弁を閉じる操作が自動的に行われる。すなわち、排水弁
の閉成時に、電磁ソレノイドがオフの状態になると、プ
ーリからモータに達するギヤ列の伝達系がクラッチによ
って遮断されるため、排水弁は、コイルスプリングの復
帰力によって、自動的に閉じる。

ところが、電磁ソレノイドのオフの時点でも、モータか
らクラッチを介してプーリに至る間で、モータの静止ト
ルクが排水弁を開き続ける状態に保持する力として作用
しているため、電磁ソレノイドがオフの状態になって
も、クラッチがかみ合い状態となったまま、はずれない
状態になることがある。このとき、洗濯機の排水弁が元
に戻らないため、その後の所定の動作が行われなくな
る。

もちろん、このようなクラッチの確実な切り離しは、ク
ラッチ部分に引き離し用の強いスプリングを組み込むこ
とによって解決できる。しかし、引き離し用のスプリン
グが強くなると、これに対応して電磁ソレノイドの容量
が大きくなり、また、その引き離し用スプリングによる
摩擦トルクが排水弁を自動的に閉じるときの負荷となる
ため、この場合にも排水弁の確実な閉成を害する要因と
なる。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、この種のモータフアクチ
ュエータ制御装置において、モータアクチュエータ制御
装置を動作させ、被制御機器を第１の状態から第２の状
態へ移行させた後、再度第１の状態へ復帰させるとき
に、クラッチの引き離しを確実化し、被制御機器のその
後の所定の動作を確保することである。

〔発明の解決手段〕

そこで、本発明は、モータの回転出力を電動式のクラッ
チおよび輪列を介して、被制御機器へ伝達し、この被制
御機器を第１の状態から第２の状態へ移行させ、移行
後、モータのみを停止させて第２の状態を維持し、その
後に第１の状態に復帰させる制御を行うモータアクチュ
エータ制御装置において、上記クラッチの引き離しに当
たり、上記クラッチへの通電をオフとし、このオフ状態
でモータへ通電することにより、クラッチのクラッチ板
に引き離し力を作用させた状態で、モータ側のクラッチ
板に回転力を付与することで、一対のクラッチ板の引き
離しを確実化するようにしている。したがって、クラッ
チの引き離し時点で、一対のクラッチ板がその部分に働
くトルクによって食いつき状態にあったとしても、一方
のクラッチ板が停止したまま、他方のクラッチ板にモー
タから回転力が作用するため、クラッチが確実に引き離
される。

これによって、その後の被制御機器の所定の動作が確保
できることになる。

〔モータアクチュエータ制御装置の構成〕

第１図は、モータアクチュエータ制御装置１の構成を示
している。その駆動源のモータ２は、カップ状のケース
３とコアケース４とで形成される空間内に組み込まれて
いる。そして、モータ２のロータ５は、永久磁石であ
り、ロータ軸６により、上記ケース３の中心と、上記コ
アケース４の開口面に取り付けられた地板７とによって
回転自在に支持されている。なお、上記ケース３および
コアケース４は、その一部の切り起こしによって、ロー
タ５の外周位置で極歯８を形成し、外側の励磁コイル９
によって回転磁界を発生する。

そして、ロータ軸６と一体的なピニオン10は、減速用の
輪列としてのギヤ11にかみ合っている。

このギヤ11は、コアケース４に固定された中間軸12に対
し回転自在に支持されており、そのボス11aの部分で、
逆転防止レバー13と摩擦的にはまり合っている。なお、
この逆転防止レバー13は、ギヤ11から摩擦的な回転力を
受けてロータ５の逆転時に、ピニオン10と一体的に形成
された逆転防止爪14の先端部分に衝撃的に当たることに
よって、ロータ５に正転方向の衝撃力を与え、逆転の初
期の段階で、ロータ５を正転方向の回転に規制する。

そして、上記ギヤ11は、電動・かみ合い式のクラッチ15
の一方のクラッチ板16を兼用しており、クラッチ歯16a
の部分で、他方のクラッチ板17のクラッチ歯17aと向き
合っている。

この他方のクラッチ板17は、中間軸12に対し回転自在
で、しかも軸線方向に摺動自在な状態で挿入されてお
り、これとクラッチ板16との間に設けられたコイルスプ
リング18によって、常に離れる方向に付勢されている。
また、このクラッチ板17と一体的な中空軸19は、地板７
の軸受け部7aから外部に突出し、操作プレー20の舌片20
aに接している。この操作プレート20は、一端で取りつ
け板21の支持部21aにより回転自在に支持されており、
他端部分で取りつけ板21に固定された電磁ソレノイド22
のプランジャ23に対しピン24によって連結されている。

さらに、上記クラッチ板17は、ギヤ25の内部に挿入され
ている。すなわち、このギヤ25は、複合型のギヤ26の大
きな歯にかみ合っており、そのボス25aの部分で、地板
７の軸受け部7aに対し中間軸12と同心的な状態で回転自
在に支持されており、これと一体的な係合爪25bの部分
でクラッチ板17に形成された係合孔17bにはまり合い、
クラッチ板17と共に回転できるようになっている。

そして、上記複合型のギヤ26は、小さな歯の部分で複合
型のギヤ27の大きな歯にかみ合い、さらにこのギヤ27の
小さな歯は、出力軸29のギヤ28にかみ合っている。な
お、これらのギヤ26、27は、それぞれコアケース４と地
板７との間に固定された軸30、31により回転自在に支持
されている。また上記出力軸29は、コアケース４および
地板７にそれぞれ固定された軸受け32、33によって回転
自在に支持されており、先端部で、第２図に示すよう
な、ハート型カム34を支持している。このカム34は、操
作部材35のローラ36に接している。そして、この操作部
材35は、被制御本体37中の被制御機器、例えば、排水弁
37aを制御するものであり、スプリング38によって、常
にカム34の輪郭に接する方向に付勢されている。ここ
で、被制御機器となる排水弁37aは、第１の状態と第２
の状態をとるものであり、この例では、第１の状態は、
弁が閉じている状態で、第２の状態は、弁が開いている
状態にそれぞれ相当する。

なお、ピニオン10、ギヤ11、電動式のクラッチ15、ギヤ
25、26、27、28は減速輪列を構成している。

〔給電回路の構成〕

次に、第３図は、モータ２および電磁ソレノイド22の給
電回路39を示している。モータ２、および電磁ソレノイ
ド22は、それぞれスイッチ40およびスイッチ41により、
電源端子42、43に対し直列に接続されている。したがっ
て、これらの給電状態は、スイッチ40、41によって独立
に制御できるようになっている。なお、これらのスイッ
チ40、41は、機械的なシーケンスカムの接点、または、
リレーの接点として構成され、所定の順序でオン・オフ
の状態となる。

〔本発明のモータアクチュエータ制御装置の動作〕

第４図は、本発明のモータアクチュエータ制御装置の動
作を説明するためのタイムチャートである。そして、第
４図上方は、本発明のモータアクチュエータ制御装置の
動作の前提となる基本動作を説明し、第４図下方が、そ
の基本動作を若干変更した本発明の動作を示している。
なお、このタイムチャートでは、上記実施例にしたが
い、電気洗濯機の排水弁37aの開閉制御を対象としてい
る。

既に述べたように、制御対象の被制御機器である排水弁
37aは、スプリング38によって第１の状態、すなわち常
に閉じる方向に付勢されている。このとき、ローラ36
は、第２図にみられるようにカム34の凹部34aに接して
いる。

排水弁37aを第１の状態から第２の状態に移行させると
き、すなわち開放させる時には、クラッチ15がかみ合い
状態に設定される以前に、ある時点t₁で、モータ２が通
電によって回転状態となる。すなわち、まず最初にスイ
ッチ40がオンの状態に設定される。この結果、モータ２
は、無負荷の状態で、起動トルクのもとに回転しはじめ
る。この起動時に、モータ２に被制御機器である排水弁
37aの負荷がかかっていないため、モータ２にハンチン
グ現象が起きず、また起動不能の状態もあり得ない。ま
た、ハンチング現象が起きないため、スタートの遅れ時
間がなくなり、動作開始時の安全率が向上する。

もちろん、既に述べたように、この起動時点で、ロータ
５の回転方向が逆方向であると、ギヤ11がその逆転方向
の回転力を逆転防止レバー13に摩擦的に伝達し、その先
端は逆転防止爪14に当たる位置へと回転させるため、ロ
ータ５は、逆転防止レバー13と、逆転防止爪14との衝撃
力によって、正いい回転方向に規制される。この方向転
換動作は、負荷側の被制御機器37aに回転力が伝達され
る以前に行われ、カム34が一時的に、逆転することもな
く、したがって、カム34の停止位置の精度が向上する。

そして、所定の時間が経過した時点t₂で、スイッチ41が
オンの状態に設定されるため、クラッチ板17は、操作プ
レート20に押されて、対向のクラッチ板16に接近し、ク
ラッチ歯16a、17aのかみ合いによって、クラッチ15は、
ギヤ11の回転をギヤ25に伝達する。このようにして、ロ
ータ５の回転は、輪列によって減速されながら、出力軸
29を介してカム34に伝達される。

そして、カム34が回転すると、ローラ36は凹部34aから
ハート型の輪郭に沿って、等速度運動により、頂部34b
の方向に近づいていく。

ローラ36が頂部34bに達したとき、操作部材35がスプリ
ング38に抗して最も変位しているため、被制御機器であ
る排水弁37aは、第２の状態、すなわち開放状態とな
る。この時点t₃で、スイッチ40は、オフの状態に設定さ
れる。しかし、スイッチ41が依然として通電状態のまま
となっているため、クラッチ15のかみ合い状態によっ
て、輪列の入力側、すなわちピニオン10にロータ５の小
さな静止トルクが作用しているため、出力軸29は、操作
部材35およびローラ36からの回転負荷を受けているが、
逆転しない状態に設定されている。

したがって、電磁ソレノイド22が通電状態にある限り、
モータ２が非通電状態であっても、被制御機器である排
水弁37aは、開放状態、すなわち第２の状態を維持し続
ける。上記モータ２の通電時間（t₁→t₃）は、電気的な
タイマー回路、あるいはシーケンスカムなどによって電
磁ソレノイド22のオンの時点t₂から、またはモータ２の
通電時点t₁から、所定の時間を規制することによって設
定される。

なお、排水弁37aが開放状態にあるとき、ローラ36は、
第２図にみられるように頂部34bの頂点をやや過ぎた状
態でカム34の輪郭部分に接している。

洗濯機の排水動作が完了し、再び排水弁37aを第２の状
態である閉じる状態にするとき、電磁ソレノイド22に通
電状態のまま、ある時点t₄でスイッチ40によってモータ
２がオンの状態に設定される。これによって、カム34が
モータ２によって再び同じ回転方向に駆動されるため、
操作部材35のローラ36は、頂部34bから凹部34aに近づく
方向に移動する。このようにして、排水弁37aはスプリ
ング38に付勢されながら、ハート型のカム34の輪郭に沿
って第１の状態、すなわち閉じる方向にその回転と同期
して動作することになる。したがって、この過程で、排
水弁37aが急激に閉じることもなく、そのときの衝撃音
などが発生しないことになる。所定の時間が経過した時
点t₆でスイッチ40がオフの状態になるため、モータ２
は、自動的に停止する。

このモータ２が停止する以前に、スイッチ41によって、
電磁ソレノイド22がオフの状態に設定される。このた
め、その時点t₅で、クラッチ15は、輪列中で、回転力の
伝達を遮断する。この時点で、モータ２は、クラッチ板
16、17の食いつきを強制的に引き離すために、無負荷の
状態で、継続的に回転し、所定の遅れ時間（t₅→t₆）後
に停止することになる。

クラッチ15が引き離された時点t₅で、ギヤ25、26、27、
28にモータ２側からの回転力が作用しなくなり、出力軸
29の側からみて所定のトルクで回転できる状態になるた
め、こんどは、スプリング38が原動力となって、カム34
を同じ方向に強制的に回転させるため、排水弁37aは、
スプリング38の力によって、自ら閉じる方向に移動す
る。しかも、このときも衝撃的な復帰でなく、カム34を
ゆるやかに回転させながら、しかも小さなストロークで
行われるため、衝撃音は、ほとんど発生しない。

この動作のために、操作部材35の軸線とこれのカム34に
対する接触点での法線との角、つまり圧力角は、スプリ
ング38でカム34を回転させ得る範囲に設定されている。
換言すれば、排水弁37aが第２の状態から第１の状態へ
復帰する際の復帰力、つまり、スプリング38の弾力がカ
ム34の輪郭部分で発生する接線方向の力は、ギヤ25、2
6、27、28を増速状態で駆動しながら、回転させ得るも
のでなければならない。

排水弁37aが第２の状態にあるとき、すなわち開放中に
停電あるいは緊急停止の必要なときには、スプリング38
の力がハート型のカム34をギヤ26、27、28と共に強制的
に回転できる力を持っているため、カム34は、動作開始
位置、すなわち凹部34aの位置まで自然復帰する。もち
ろん、このような自然復帰動作は、ローラ36がカム34の
頂点にあると、いずれの方向にもカム34が回転できない
ため、既に述べたように、ローラ36は、頂点を過ぎた位
置に設定されるのである。なお、排水弁37aが閉じた状
態から開放状態に移る過程では、被制御本体37は、必要
に応じて、危険防止のために不動作の状態に設定され
る。

このようにカム34が凹部34aと頂部34bとを有しており、
操作部材35を頂部34bから凹部34aへ移動させる途中で、
電磁ソレノイド22がオフの状態になり、その後、操作部
材35の自己復帰力によって操作部材35のローラ36がカム
34の凹部34aの底に落ち込んで、その位置で停止するた
め、モータ２でカム34を最後まで駆動した場合のカム34
の停止位置誤差が解消できることになる。もちろん、操
作部材35が凹部34aを過ぎて、次のハート型の輪郭部分
に差し掛かったとしても、電磁ソレノイド22がオフの状
態になると、スプリング38の力でカム34が逆方向に強制
的に戻されるから、この場合にも位置誤差は発生しな
い。

本発明は、このような動作を行うモータアクチュエータ
制御装置を若干変更し、更なる工夫を付加させたもので
ある。すなわち、第４図の下方に示すように、排水弁37
aの閉成を、スプリング38の復帰力を利用して、モータ
２を回転させないで、電磁ソレノイド22をオフとし、ク
ラッチ15を切り離すようにしたものである。この場合、
電磁ソレノイド22の通電をオフにした後に、モータ２を
瞬時だけ通電することによって、クラッチ15のクラッチ
板16、17が万一食いついていたとしても、そのモータ２
の回転によって引き離されるから、動作不良を防止する
ことができる。

この発明の技術は、第４図の上方に示す実施例に適用し
てもよい。すなわち、モータ２とクラッチ15とを同時に
オフし、その後、モータ２を瞬時だけ通電するようにし
てもよい。

また、上記クラッチ15は、電磁ソレノイド22によるもの
でなく、電磁クラッチであってもよい。

また、被制御機器としては、実施例のように、排水弁37
aに限らず、換気扇のシャッターや冷蔵庫のダンパーで
あってもよい。また、カム34は、第２図に１点鎖線で示
すように、半ハート型のカムとしても構成することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明では、モータが回転力を被制御機器に伝達し、そ
の被制御機器を第１の状態から第２の状態へ移行させた
後、停止し、クラッチのみがオンの状態を経過してか
ら、クラッチへの通電をオフの状態にして被制御機器を
第１の状態に復帰させるモータアクチュエータ制御装置
において、クラッチをオフにするときに、モータからの
静止トルクがクラッチの一方のクラッチ板に作用してお
り、しかも、被制御機器側からの復帰力が輪列を介し
て、他のクラッチ板に作用し、それらのクラッチ板が双
方の作用力によって、食いつき状態にあったとしても、
モータを一時的に通電状態とすることにより、オフの状
態に設定された電動式のクラッチのモータ側のクラッチ
板に強制的に回転力を付与するため、クラッチ板の相対
的な回転によって、クラッチが確実に引き離し状態とな
る。したがって、被制御機器の動作不良などの問題が発
生することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はモータアクチュエータ制御装置の輪列に沿った
断面図、第２図はカムの平面図、第３図は給電回路の回
路図、第４図はタイムチャート図である。１……モータアクチュエータ制御装置、２……モータ、
５……ロータ、10……ピニオン、11……ギヤ、15……ク
ラッチ、20……操作プレート、22……電磁ソレノイド、
26、27、28……ギヤ、34……カム、35……操作部材、37
……被制御本体、37a……被制御機器、38……スプリン
グ、39……給電回路、40、41……スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米山和明長野県飯田市毛賀1020番地株式会社三協精機製作所飯田工場内 (72)発明者西川和憲長野県飯田市毛賀1020番地株式会社三協精機製作所飯田工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ２の回転出力を電動式のクラッチ15
を含む輪列10、11、25、27、28を介して、第１の状態と
第２の状態をとる被制御機器37へ伝達し、この被制御機
器37を第１の状態から第２の状態へ移行させ、その伝達
後にモータのみを停止させて第２の状態を維持し、その
後にクラッチ15を切って第１の状態に復帰させる制御を
行うモータアクチュエータ制御装置において、上記第２
の状態から第１の状態に復帰させるため上記クラッチ15
への通電をオフとし、その後に上記モータ２へ通電して
上記モータ２の回転力オフ状態の上記クラッチ15に付与
してから、上記モータ２の通電をオフとする制御を行う
ようにしたことを特徴とするモータアクチュエータ制御
装置。