JPS61147314A - モ−タサ−ボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遠隔操作により機構部品等の二位置あるいは
三位置制御等を行うためのモータサーボ装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

あらかじめ駆動目標値が定められた機構部品は種々知ら
れているが、例えばバルブ機構においては、第４図に示
すように、弁体を０°と９０°の間で回動させ、流体の
流通・阻止を行っている。さらに、電波により模型の被
操縦体を遠隔操縦するためのラジコン装置を用いて、模
型飛行機を操縦する場合、離着陸用の脚部を実機と同様
に飛行中は機体内に収納しておく引込み脚構造が一部で
は採用されており、この場合の引込み脚もあらかじめ移
動目標値の定められた機構部品といえる。

しかしてこの種の機構部品を遠隔作動させるには、一般
にサーボ機構が用いられているが１例えば上述したラジ
コン装置により遠隔制御される模型飛行機の引込み脚用
のモータサーボ回路を第５図に示す。

ここで５１は、モータ５２の駆動用の入力パルスが印加
される入力端子である。すなわち１図示しない受信機に
より受信・復調され、送信機側での操作量に応じたパル
ス幅を有するパルスが入力信号として端子５１に与えら
れる。そしてこの入力パルスは、内部に基準パルスをも
つパルス幅弁別回路部で、そのパルス幅によりモータを
右回転させる信号であるか、あるいは左回転させる信号
であるかが判断され、出力端子５３ａ又は５３ｂのいず
れか一方に出力される。

いま、モータ５２を右回転させるべく弁別回路部５３の
出力端子５３ａに入力パルスと内部の基準パルスのパル
ス幅の差に応じた差分パルスが形成されると、この差分
パルスのパルス幅を適宜伸長してトランジスタ５４ａに
与える。そしてこのパルス幅伸長された差分パルスがア
ンプ部５５を介してモータ５２に与えられ、これが回転
して、このモータ５２の回転軸に機械的に連結された図
示しない引込み脚が機体内に収納ないしは機体外に引出
されるようになる。

同時側こ、このモータ５２の回転軸は、回転スイッチ５
６の可動子５６ａにも連結されており、この可動子が回
転して固定接点５６ｂと接触するようになると、トラン
ジスタ５４ａのベースが接地され、このトランジスタ５
４ａがオフしてモータ５２の回転が停止し、目標値への
移動が行われることになる。逆方向への操作を行う場合
は、弁別回路部５３の出力端子５３ｂ側に差分パルスが
出力され、同様な過程を経て、引込み脚が作動される。

なお第５図中、Ｖｃｃは駆動電源であり、Ｒはそれぞれ
のバイアス抵抗を示している。

このように機構部品を目標値に向けて作動させるモータ
サーボ回路は、一般にスイッチのオン・オフ信号により
モータを駆動する方式が採用される。

その理由としては、一つは機構部品側の動作角度とモー
タ５２の回転角度をあらかじめ正確に合致させておくこ
とがむつかしいことによる。すなわち、機構部品側は目
標値まで駆動されるとそこで停止してしまうが、その動
作角度とモータ５２の回転角度が一致していないと一般
の連続制御では。

モータ５２に電流が流れ続けて電力が無駄に消費されて
しまう。

さらに１機構部品の慣性等によるゆきすぎ量があるため
、目標値近傍で振動が生じてしまうという問題点がある
。

したがって、従来のこの種の二位置、あるいは三位置等
の目標値制御では、目標値、ないしはその近傍で制御ル
ープを切離すオン・オフ制御がとられていた。

しかしながら、この第５図に示す従来の方式で正確な制
御を行うには、回転スイッチ５６がオンする動作角度と
入力端子５１に与えられる入力パルスの幅とを正確に対
応づける必要があり、回転スイッチの設計が面倒である
、という問題点がある。

また、目標値が変更になるとその都度回転スイッチ５６
の設計を変更しなければならず、さらに機構部品側での
動力伝達機構等のガタにより必ずしも入力パルス幅に応
じた制御ができにくいという問題点があった。

さらに前述した慣性番；よるゆきすぎ量に対処するため
、従来は第４図に示すように、目標値の近傍で角度０を
残してモータ５２への電力の供給を断ち、慣性により目
標値まで作動させるような方法がとられているが、この
慣性によるゆきすぎ量は、負荷変動等によっても変化す
るので、あらかじめモータ５２の停止位置を正確に設定
することは困難である。

これらの問題点に対しては、モータ回転軸と機構部品と
の連結状態を種々調整することも行われているが１機械
的な調整が面倒であるとともに。

正確な調整が期し難く、この種モータサーボ装置におけ
る改善が望まれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した問題点を解決するものであり、モー
タと被操作部位である機構部品との機械的連結状態につ
いて特に考慮することなく正確な目標値制御が行え、し
かも目標値の変更に対して容易に対応できるとともに、
負荷の変動等によるゆきすぎ量の変化に対しても容易に
対応できるモータサーボ装置を提供することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕したがって本
発明は、入力信号に応じて目標値を選択するための弁別
回路部と、設定された目標値のそれぞれに対応し、前記
弁別回路部の各出力に応じてトリガされる出力パルス幅
の可変＠整可能な複数の、例えば単安定マルチバイブレ
ータ（以下モノマルチという）からなる時間信号発生部
とを備え、この時間信号発生部の各出力パルス幅に追従
させてモータを駆動させることにより、サーボ回路側独
自にモータ駆動量を電気的に調整可能にした構成になる
ものである。　さらに本発明は、モータを駆動させるた
めのパルスを一旦不感帯設定部に導入し、ここで操作さ
れるべき機構部品の慣性等によるゆきすぎ量に対応した
量を設定する構成になるものである。

〔実施例〕

第１図は１本発明によるモータサーボ装置の一実施例を
示す回路構成図である。

ここで１は１図示しない機構部品の駆動方向が指示され
る入力信号の入力端子である。２は、前記入力信号のレ
ベルやパルス幅等を読みとり、前記駆動方向を弁別する
ための弁別回路部であり。

出力端子２ａ、２ｂのいずれか一方に１次段の時間信号
発生部であるモノマルチ部３に対するトリガ信号を出力
する０本実施例では、この弁別回路部では後述するモー
タの回転方向のみを弁別しているので、弁別出力は二個
となっているが１機構部品の駆動目標値が三個以上ある
場合は、弁別出力もそれに応じて三個となる。

モノマルチ部３は、前記弁別回路部２の弁別出力に対応
して個々のモノマルチ３ａ、３ｂを有する。

また各七゛ノマルチ３ａ、３ｂにはそれぞれ可変抵抗３
ｃ、３ｄが外付けされ、この可変抵抗３ｃ、３ｄにより
時定数を調整して出力パルス幅を変化させることが可能
となっている。そしてこのモノマルチ３ａ、３ｂの出力
は、ダイオードＤ１．Ｄｔ及び一端が接地された抵抗Ｒ
，により同一出力路に導かれ、サーボ回路部４に供給さ
れる。

サーボ回路部４の構成としては１種々前えらるが、この
実施例では以下のように構成している。

まず４ａは、外付けされた可変抵抗４ｂによりその出力
パルス幅が調整されるモノマルチであり。

このモノマルチ４ａの出力と、抵抗Ｒｚを介して与えら
れるモノマルチ部３の出力とを、ノット回路４ｃ、４ｄ
、ノア回路４ｅ、４ｆからなる排他的論理和回路に導入
し、いずれのモノマルチの出力パルス幅が広いかを判断
させている。そして、前記ノア回路４ｅ、４ｆの出力に
よりフリップフロップ回路４ｇをセットあるいはリセッ
トし、モータの回転方向を規制する。また４ｈは、前記
ノア回路４ｅ、４ｆの論理和をとるオア回路であり、こ
のオア回路４ｈの出力を不感帯設定部４１を介してアン
ド回路４ｊ、４ｋに導入し、前記フリップフロップ回路
４ｇのセット・リセット状態に応じて、モータ駆動用の
信号を次段に出力する。

この場合、前記不感帯設定部４１は、被操作部の機構部
品が目標値近傍まで移動した時点でモータの駆動を停止
させ、以降は機構部品の慣性により目標値まで移動させ
るための時間を設定するものである。具体的な回路構成
としては種々考えられるが、−例を掲げれば第２図のよ
うになる。すなわち前記オア回路４ｈの出力をノット回
路４１で反転させた後、可変抵抗４ｍ、コンデンサ４ｎ
及びトランジスタ４ｐからなる積分回路に導入する。

常時は、ノット回路４１によりコンデンサ４ｎの放電路
を形成しているトランジスタ４ｐが、オア回路４ｈに出
力が生ずるとオフされ、可変抵抗４ｍを介して電源Ｖｃ
ｃからコンデンサ４ｎが充電され。

この充電出力がシュミットトリガ回路４ｇで波形成形さ
れる。したがって、前記可変抵抗４ｍを調整することに
より、コンデンサ４ｎの充電時定数が変化し、アンドロ
路４３．４ｋに伝達されるべきオア回路４ｈの出力パル
ス幅の下限が設定され。

不感帯領域を作ることが可能となっている。

さらに、５はサーボアンプであり、６がモータである。

このモータ６は１図示しない機構部品に連結されるとと
もに、前記モノマルチ４ａの可変抵抗４ｂの可動子に連
結され、フィードバック形のサーボ系が構成される。

次に、上記構成における作用について説明する。

まず入力端子１に、前記モータ６の回転方向を指定する
信号が入力される。この入力信号を弁別回路部２が読取
り、出力端子２ａ又は２ｂのいずれかにトリガ信号を出
力する。

例えば第３図（ａ）に示うように出力端子２ａ側にトリ
ガ信号が出力されると、モノマルチ３ａから第３図（ｃ
）に示すように可変抵抗３Ｃにより規定された幅のパル
スが出力される。このモノマルチ３ａの出力パルス幅は
、機構部品を一方向１例えば模型飛行機における離着陸
用脚部を機体内に収納するために駆動すべきモータ６の
回転角度に対応して可変抵抗３ｃにより設定されるもの
である。

しかして、このモノマルチ３ａの出力がダイオードＤ１
及び抵抗Ｒ，を介してサーボ回路部４のモノマルチ４ａ
に与えられ、これをトリガして第３図（ｅ）に示すパル
ス信号を出力させるとともに、ノア回路４ｅに入力され
る。このノア回路４ｅには、同時に前記モノマルチ４ａ
の反転出力が導入されているので、面入力がともに１１
０１１である期間のみ第３図（ｆ）に示すようにノア出
力が得られ、フリップフロップ４ｇのセット端子Ｓに入
力されて、第３図（ｇ）に示すようにセット出力Ｑが立
上る。

一方、前記ノア回路４ｅの出力は、オア回路４ｈを介し
て不感帯設定部４１に入り、ここで機構部品側の慣性力
による移動に対応した時間だけ短縮された第３図（ｉ）
に示す波形として、アンド回路４ｊを介してサーボアン
プ部５に与えられる。

しかしてモータ６が駆動され、その回転軸と機械的に連
結された機構部品の操作が行われる。同時にモータ６に
よりモノマルチ４ａの可変抵抗４ｂの可動子が回転され
て、その出力幅が第３図（ｅ）に示す矢印方向に圧縮さ
れる。

このような動作が何サイクルが継続することにより、モ
ノマルチ４ａの出力が、第３図（Ｃ）に示すモノマルチ
３ｃの出力パルス幅に近づき、ノア回路４ｅで検出され
る両者の時間差パルスの幅が、不感帯設定部４１に設定
されている不感領域に入ると、モータ６への駆動信号の
供給が停止され、その後は１機構部品側の慣性により目
標位置に到達することになる。

また、弁別回路部２によって第３図（ｂ）に示すように
モノマルチ３ｂ側にトリガが与えられると、第３図（ｄ
）に示すその出力がモノマルチ４ａ及びノット回路４ｄ
を介してノア回路４ｆに与えられ、第３図（ｅ）に示す
モノマルチ４ａとの差に相当する第３図（ｆ′）に示す
パルスが得られる。そしてこのノア回路４ｆの出力によ
り、第３図（ｈ）に示すようにフリッププロップのθ端
子が立上り、オア回路４ｈ及び不感帯設定部でパルス幅
が調整された出力がアンド回路４ｋ（第３図（ｉ））を
介してサーボアンプ部５に入力され、前述したと同様の
機構部品の動きが制御される。

このようにいずれの場合においても、モータ６の回転角
度はモノマルチ３ａ−３ｂのパルス幅によって規制され
る。したがって、モータ６と機構部品との機械的連結状
態には特に考慮を払う必要がない、換言すれば、機構部
品との機械的連結状態に応じてモノマルチ３ａ、３ｂの
出力値を；１１１１すれば正確な目標値制御が行われる
ことを意味する。

すなわち、正確な制御を行うために必要とされる調整動
作を、モノマルチ３ａ、３ｂ側ですべて負担するように
しているので、その調整動作がきわめて容易になるもの
である。またこのことは同時に、Ｉｍｍ構部側側目標値
に変更があった場合にもきわめて容易に対応できること
を意味する。

さらに、その不感領域を任意に設定できる不感帯設定部
を設けているので、負荷状態やモータと機構部品との連
結状態に応じて慣性力等による制御のゆきすぎ量に対応
したモータの駆動停止タイミングを設定でき、正確な制
御が可能になるとともに、目標値近傍における機構部品
の振動も防止でき、不要な電力を消費する虞れもない。

ところで、上述した実施例では弁別回路部２では、モー
タ６の回転方向のみを弁別しているので。

モノマルチ部３としては、二個のモノマルチを設けるだ
けで足りたが、目標値が三個以上の場合は、それに応じ
た数のモノマルチを設ければよいことはもちろんである
。また目標値選択のための入力信号は、パルス信号、ス
イッチのオン・オフ信号。

あるいはＢＣＤコード等で与えられるデジタル信号等の
いずれであってもよく、これらの与えられた入力信号に
応じて、弁別回路部２の構成を変えていけばよい。

さらに１時間信号発生部、サーボ回路部、不感帯設定部
等の個々の構成は、上記し、かつ図面に示した実施例に
限定されるものではなく１種々変形して実施できること
はもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明では、制御対象たる機構部品等の制御目標値を、
サーボ回路部の前段に設けた時間信号発生部により独立
して設定できるようにしている。

したがって、モータと被操作部位との機械的連結機構側
での調整が不要となり、前記時間信号発生手段側で容易
、かつ正確に被操作部位の駆動量を目標値に設定するこ
とが可能となるものである。

さらに目標値の変更、あるいは機械的慣性力を考慮した
モータの駆動停止タイミング等を制御対象側の事情に応
じて、任意、かつ正確に設定できる利点があり、各種機
器の目標値制御を行う上で、きわめてすぐれた効果が得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のモータサーボ装置の一実施例を示す
回路構成図、第２図は、同実施例の要部回路構成図、第
３図（ａ）〜（ｉ）は、同実施例の動作を説明するため
のタイミング図、第４図は、被操作部位の動きを説明す
るための図、第５図は、従来のモータサーボ装置を示す
回路構成図である。 ２・・・弁別回路部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御入力に応じて被操作部位を所定位置まで操作
   するモータサーボ装置において、入力信号を受けて被操
   作部位の操作方向や操作目標値を弁別する弁別回路部と
   、この弁別回路の各出力に対応して設けられ、前記操作
   部位の目標駆動量に応じた時間幅を有するパルス信号を
   発生する時間信号発生部と、この時間信号発生部の出力
   と被操作部位の駆動量に対応する信号とを比較して、両
   者が一致するまで被操作部位を駆動する信号を形成する
   サーボ回路部と、このサーボ回路部の出力により回転駆
   動され、被操作部位を駆動するモータとを有する構成に
   なるモータサーボ装置。
2. （２）前記サーボ回路部は、時間信号発生部の出力と被
   操作部位の駆動量に対応する信号の差が設定値以下にな
   るとモータへの出力を停止させるための不感帯設定部を
   備えた構成になるモータサーボ装置。