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JP2021072691A - Electric actuator and motor driving control method - Google Patents

Electric actuator and motor driving control method Download PDF

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JP2021072691A JP2019197303A JP2019197303A JP2021072691A JP 2021072691 A JP2021072691 A JP 2021072691A JP 2019197303 A JP2019197303 A JP 2019197303A JP 2019197303 A JP2019197303 A JP 2019197303A JP 2021072691 A JP2021072691 A JP 2021072691A
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浩昭 成田
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Abstract

To stably keep an output mechanism at a target position and control it even when a DC motor is used in an electric actuator.SOLUTION: A holding control unit 17B supplies a holding brake current for holding a rotational angle θpt of an output axis 14 from a driving circuit 12 to each of windings U, V, and W of a DC motor 11 when a deviation between the rotational angle θpt of the output axis 14 and a target angle θsp is resolved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動アクチュエータに関し、特に、直流モータを駆動して出力機構を目標位置に変位させて保持するためのモータ駆動制御技術に関する。 The present invention relates to an electric actuator, and more particularly to a motor drive control technique for driving a DC motor to displace and hold an output mechanism at a target position.

電動アクチュエータは、駆動装置となるモータの回転に応じて、出力機構を機械的に変位させる装置であり、様々な分野で利用されている。例えば、特許文献1には、ボール弁等のロータリ式の調節弁の弁軸を操作する電動アクチュエータが開示されている。この電動アクチュエータは、モータの回転を、ギヤその他の動力伝達機構を介して出力機構すなわち出力軸に伝達し、出力軸に連結された調節弁の弁体を回動させる。この際、電動アクチュエータは、出力軸の回動方向における機械的変位すなわち回動角を、可変抵抗器からなるポテンショメータなどのセンサによって検出し、その検出結果に基づいて出力軸の操作量を決定している。 The electric actuator is a device that mechanically displaces the output mechanism according to the rotation of the motor serving as the driving device, and is used in various fields. For example, Patent Document 1 discloses an electric actuator that operates a valve shaft of a rotary type control valve such as a ball valve. This electric actuator transmits the rotation of the motor to the output mechanism, that is, the output shaft via a gear or other power transmission mechanism, and rotates the valve body of the control valve connected to the output shaft. At this time, the electric actuator detects the mechanical displacement in the rotation direction of the output shaft, that is, the rotation angle by a sensor such as a potentiometer composed of a variable resistor, and determines the operation amount of the output shaft based on the detection result. ing.

また、特許文献2には、配管を流れる冷温水の流量を制御する流量制御弁の弁体を操作する電動アクチュエータが開示されている。この電動アクチュエータでは、弁体の実際の弁開度を検出し、得られた弁開度に基づいて弁体を回動制御することにより、流量制御を行うものとなっている。 Further, Patent Document 2 discloses an electric actuator that operates a valve body of a flow rate control valve that controls the flow rate of cold / hot water flowing through a pipe. In this electric actuator, the flow rate is controlled by detecting the actual valve opening degree of the valve body and rotating and controlling the valve body based on the obtained valve opening degree.

特開2011−74935号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-74935 特開2015−194166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-194166

電動アクチュエータでは、モータを用いた駆動制御として2つの制御を実行している。これら2つの制御のうちの一方は、出力機構を目標位置まで変位させるための変位制御である。例えば、流量制御弁の場合、弁体を現在の開度から目標開度まで変位させる制御が必要となる。また他方は、出力機構を目標位置に保持するための保持制御である。例えば、流量制御弁の場合、弁体に対して流体からの負荷トルクが発生するため、弁体を目標位置に保持するための制御が必要となる。 In the electric actuator, two controls are executed as drive control using a motor. One of these two controls is a displacement control for displacementing the output mechanism to a target position. For example, in the case of a flow rate control valve, it is necessary to control the valve body to be displaced from the current opening degree to the target opening degree. The other is holding control for holding the output mechanism at the target position. For example, in the case of a flow control valve, a load torque from the fluid is generated on the valve body, so that control for holding the valve body at the target position is required.

このような変位制御および保持制御では、目標値と測定値との偏差に基づき駆動出力を制御するPID制御(Proportional-Integral-Differential Controller)などのフィードバック制御が用いられており、ソフトウェア構成の簡素化などの観点から、変位制御および保持制御で同一の制御則で実現する場合もある。
具体的には、実際に検出した出力機構の変位位置と目標位置との偏差を求め、偏差が一定の許容範囲より大きければモータを駆動して出力機構を目標位置まで回動させ、偏差が許容範囲内であればモータの駆動を停止する、という制御が行われる。
In such displacement control and holding control, feedback control such as PID control (Proportional-Integral-Differential Controller) that controls the drive output based on the deviation between the target value and the measured value is used, and the software configuration is simplified. From such a viewpoint, displacement control and holding control may be realized by the same control rule.
Specifically, the deviation between the actually detected displacement position of the output mechanism and the target position is obtained, and if the deviation is larger than a certain allowable range, the motor is driven to rotate the output mechanism to the target position, and the deviation is allowed. If it is within the range, the drive of the motor is stopped.

しかしながら、従来の電動アクチュエータにおける駆動制御によれば、出力機構の変位を制御できる駆動制御精度に起因して、保持制御が不安定になる場合があるという問題点があった。 However, according to the drive control in the conventional electric actuator, there is a problem that the holding control may become unstable due to the drive control accuracy that can control the displacement of the output mechanism.

一般に、サーボモータやステッピングモータは、印可したパルス信号に応じた角度だけ回動する。このため、これらモータを電動アクチュエータで用いた場合、極めて高い精度で駆動制御することができ、保持制御が不安定になることはないが、構成が複雑であるため高価である。
一方、ブラシレス直流モータは、サーボモータやステッピングモータと比較して安価であり、効率もよく駆動制御も容易であるため、電動アクチュエータをはじめ多くの機器で広く利用されている。
Generally, a servo motor or a stepping motor rotates by an angle corresponding to a applied pulse signal. Therefore, when these motors are used in electric actuators, drive control can be performed with extremely high accuracy, and holding control does not become unstable, but the configuration is complicated and therefore expensive.
On the other hand, brushless DC motors are cheaper than servo motors and stepping motors, have high efficiency, and are easy to drive and control, so they are widely used in many devices including electric actuators.

ブラシレス直流モータは、トランジスタなどのスイッチング素子で、各コイルに印可する直流電流を切替制御することにより、永久磁石を用いたロータを回動させる。したがって、高い精度で駆動制御するためには、ホールセンサなどの磁気センサでロータの回動角度を精度よく検出して、直流電流の切替制御にフィードバックさせる必要がある。例えば、3相ブラシレス直流モータでは、3つのホールセンサを120゜間隔で配置して、60゜ごとの制御角度間隔でロータの回転角を検出して直流電流を切替制御している。 A brushless DC motor is a switching element such as a transistor that rotates a rotor using a permanent magnet by switching and controlling the DC current applied to each coil. Therefore, in order to drive control with high accuracy, it is necessary to accurately detect the rotation angle of the rotor with a magnetic sensor such as a hall sensor and feed it back to the direct current switching control. For example, in a three-phase brushless DC motor, three Hall sensors are arranged at intervals of 120 °, and the rotation angle of the rotor is detected at intervals of control angles of every 60 ° to switch and control the DC current.

このように、ブラシレス直流モータは、例えば60゜というように、制御角度間隔、すなわち駆動制御精度が低いという傾向があり、ロータの極数ステータの相数やスロット数を増やしても、サーボモータやステッピングモータなどの駆動制御精度には及ばない。このため、フィードバック制御におけるI(積分)成分の累積要素に起因して、出力機構が小刻みにガタガタと振動する現象が発生し、結果として保持制御が不安定となる。また、このような現象は、ブラシレス直流モータだけでなくブラシ付き直流モータでも同様であり、複数の巻線に対して印可する直流電流を切替制御するような、いわゆる直流モータで共通して発生する。 In this way, brushless DC motors tend to have low control angle intervals, that is, drive control accuracy, for example, 60 °, and even if the number of phases and slots of the rotor pole stator is increased, the servo motor or It does not reach the drive control accuracy of stepping motors and the like. Therefore, due to the cumulative element of the I (integral) component in the feedback control, a phenomenon occurs in which the output mechanism vibrates in small steps, and as a result, the holding control becomes unstable. Further, such a phenomenon is the same not only in a brushless DC motor but also in a brushed DC motor, and occurs commonly in a so-called DC motor that switches and controls the DC current applied to a plurality of windings. ..

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電動アクチュエータで直流モータを用いた場合でも、出力機構を目標位置に安定して保持制御できるモータ駆動制御技術を提供することを目的としている。 The present invention is for solving such a problem, and an object of the present invention is to provide a motor drive control technique capable of stably holding and controlling an output mechanism at a target position even when a DC motor is used as an electric actuator. There is.

このような目的を達成するために、本発明にかかる電動アクチュエータは、複数の巻線を有する直流モータと、前記複数の巻線に対して選択的に電流を供給する駆動回路と、前記直流モータの回転に応じて機械的に変位する出力機構と、前記出力機構の機械的変位を検出するセンサと、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給する電流を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記センサにより検出された前記出力機構の機械的変位と前記機械的変位の目標値との偏差が解消されるよう、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記直流モータを回転させる駆動電流を制御する第1の制御部と、前記偏差が解消されている時に、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記出力機構の機械的変位を保持するための保持ブレーキ電流を制御する第2の制御部とを備えている。 In order to achieve such an object, the electric actuator according to the present invention includes a DC motor having a plurality of windings, a drive circuit that selectively supplies a current to the plurality of windings, and the DC motor. It is provided with an output mechanism that mechanically displaces according to the rotation of the output mechanism, a sensor that detects the mechanical displacement of the output mechanism, and a control circuit that controls the current supplied from the drive circuit to the plurality of windings. The control circuit is supplied from the drive circuit to the plurality of windings so that the deviation between the mechanical displacement of the output mechanism detected by the sensor and the target value of the mechanical displacement is eliminated. The first control unit that controls the drive current that rotates the DC motor, and the mechanical displacement of the output mechanism that is supplied from the drive circuit to the plurality of windings when the deviation is eliminated. It is provided with a second control unit that controls the holding brake current for holding the.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記第2の制御部が、前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係に基づいて前記偏差が解消された時点における前記機械的変位と対応する負荷トルクを特定し、前記負荷トルクに基づいて前記駆動回路から供給する前記保持ブレーキ電流の大きさを計算するようにしたものである。 In one configuration example of the electric actuator according to the present invention, when the second control unit eliminates the deviation based on the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism. The load torque corresponding to the mechanical displacement in the above is specified, and the magnitude of the holding brake current supplied from the drive circuit is calculated based on the load torque.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係を記憶する記憶回路をさらに備え、前記第2の制御部は、前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記負荷トルクを特定するようにしたものである。 An example of the configuration of the electric actuator according to the present invention further includes a storage circuit that stores a correspondence relationship between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism, and the second control unit is the second control unit. The load torque is specified by referring to the correspondence relationship stored in the storage circuit.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係を記憶する記憶回路とネットワークを介して通信する通信回路をさらに備え、前記第2の制御部は、前記通信回路を介して前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記負荷トルクを特定するようにしたものである。 An example of the configuration of the electric actuator according to the present invention further includes a storage circuit that stores the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism, and a communication circuit that communicates via a network. The second control unit identifies the load torque with reference to the correspondence stored in the storage circuit via the communication circuit.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記第2の制御部が、前記偏差が解消された時点における前記駆動電流の大きさに所定のマージンを与えることにより、前記駆動回路から供給させる前記保持ブレーキ電流の大きさを計算するようにしたものである。 In one configuration example of the electric actuator according to the present invention, the second control unit is supplied from the drive circuit by giving a predetermined margin to the magnitude of the drive current at the time when the deviation is eliminated. The magnitude of the holding brake current is calculated.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力機構の機械的変位と前記マージンの大きさとの対応関係を記憶する記憶回路をさらに備え、前記第2の制御部は、前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記マージンの大きさを特定するようにしたものである。 An example of the configuration of the electric actuator according to the present invention further includes a storage circuit for storing the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the size of the margin, and the second control unit is provided in the storage circuit. The size of the margin is specified by referring to the stored correspondence.

本発明にかかる上記電動アクチュエータの一構成例は、前記出力機構の機械的変位と前記マージンの大きさとの対応関係を記憶する記憶回路とネットワークを介して通信する通信回路をさらに備え、前記第2の制御部は、前記通信回路を介して前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記マージンの大きさを特定するようにしたものである。 An example of the configuration of the electric actuator according to the present invention further includes a storage circuit that stores the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the size of the margin, and a communication circuit that communicates via a network. The control unit is designed to specify the size of the margin by referring to the correspondence stored in the storage circuit via the communication circuit.

また、本発明にかかるモータ駆動制御方法は、複数の巻線を有する直流モータと、前記複数の巻線に対して選択的に電流を供給する駆動回路と、前記直流モータの回転に応じて機械的に変位する出力機構と、前記出力機構の機械的変位を検出するセンサと、前記駆動回路から前記複数の巻線に供給する電流を制御する制御回路とを備える電動アクチュエータで用いられる、モータ駆動制御方法であって、前記制御回路が、前記センサにより検出された前記出力機構の機械的変位と前記機械的変位の目標値との偏差が解消されるよう、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記直流モータを回転させる駆動電流を制御する第1の制御ステップと、前記制御回路が、前記偏差が解消されている時に、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記出力機構の機械的変位を保持するための保持ブレーキ電流を制御する第2の制御ステップとを備えている。 Further, the motor drive control method according to the present invention includes a DC motor having a plurality of windings, a drive circuit that selectively supplies a current to the plurality of windings, and a machine according to the rotation of the DC motor. A motor drive used in an electric actuator including an output mechanism that displaces the output mechanism, a sensor that detects the mechanical displacement of the output mechanism, and a control circuit that controls a current supplied from the drive circuit to the plurality of windings. In a control method, the control circuit has a plurality of windings from the drive circuit so that the deviation between the mechanical displacement of the output mechanism detected by the sensor and the target value of the mechanical displacement is eliminated. A first control step that controls a drive current that is supplied to the DC motor to rotate the DC motor, and the control circuit from the drive circuit to the plurality of windings when the deviation is eliminated. It includes a second control step that controls a holding brake current that is supplied to hold the mechanical displacement of the output mechanism.

本発明によれば、偏差が解消された時点で、第2の制御部による出力機能の変位が停止して、第2の制御部による出力機構を一定の機械的変位に保持するための保持制御が開始される。したがって、保持制御では、フィードバック制御を用いた変位制御が停止されて、保持ブレーキ電流だけが直流モータの各巻線へ供給される。このため、動力源として直流モータを用いた場合でも、出力軸さらには出力機構が小刻みにガタガタと振動する現象を回避でき、出力軸さらには出力機構を、偏差解消時の機械的変位、すなわち目標位置に安定して保持制御することが可能となる。 According to the present invention, when the deviation is eliminated, the displacement of the output function by the second control unit is stopped, and the holding control for holding the output mechanism by the second control unit at a constant mechanical displacement is performed. Is started. Therefore, in the holding control, the displacement control using the feedback control is stopped, and only the holding brake current is supplied to each winding of the DC motor. Therefore, even when a DC motor is used as the power source, the phenomenon that the output shaft and the output mechanism vibrate in small steps can be avoided, and the output shaft and the output mechanism are mechanically displaced when the deviation is eliminated, that is, the target. It is possible to stably hold and control the position.

図1は、第1の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric actuator according to the first embodiment. 図2は、直流モータと駆動回路の構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a DC motor and a drive circuit. 図3は、ホールセンサの検出信号と通電相との関係を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the detection signal of the Hall sensor and the energized phase. 図4は、負荷トルク特性データを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing load torque characteristic data. 図5は、第1の実施の形態にかかるモータ駆動制御処理を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the motor drive control process according to the first embodiment. 図6は、第2の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator according to the second embodiment. 図7は、第2の実施の形態にかかるモータ駆動制御処理を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the motor drive control process according to the second embodiment. 図8は、第3の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator 10 according to the third embodiment. 図9は、第4の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator 10 according to the fourth embodiment. 図10は、負荷トルク計算過程(リターンスプリングあり)を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a load torque calculation process (with a return spring). 図11は、負荷トルク計算過程(リターンスプリングなし)を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a load torque calculation process (without a return spring).

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the electric actuator 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric actuator according to the first embodiment.

この電動アクチュエータ10は、例えば、空調システム等の設備において、配管を流れる冷温水の流量を制御する流量制御バルブや、空気の風量を調整する風量調整ダンパーなどの弁体を電動制御する装置である。本発明では、図1に示すように、流量制御バルブの弁体20に電動アクチュエータ10を取り付けた場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、風量調整ダンパーなど、電動制御可能な弁体20を有する他の機器に取り付けた場合にも、同様にして適用可能である。 The electric actuator 10 is a device for electrically controlling a valve body such as a flow rate control valve for controlling the flow rate of cold / hot water flowing through a pipe and an air volume adjusting damper for adjusting the air volume in equipment such as an air conditioning system. .. In the present invention, as shown in FIG. 1, a case where the electric actuator 10 is attached to the valve body 20 of the flow rate control valve will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and electric control such as an air volume adjusting damper is possible. It can be applied in the same manner when it is attached to another device having a valve body 20.

[弁本体]
弁体20は、弁本体の内部に形成されている流路の途中に、回動自在に取り付けられており、弁体20の一端には弁本体から外部へ一端が導出された弁軸21が結合されている。弁軸21の一端は、継手22を介して出力軸14の結合されており、電動アクチュエータ10による出力軸14の回動操作により弁体20が回動し、流路の断面積、すなわち弁開度が変化して、流体の流量が制御される。
[Valve body]
The valve body 20 is rotatably attached in the middle of the flow path formed inside the valve body, and a valve shaft 21 having one end led out from the valve body to the outside is attached to one end of the valve body 20. It is combined. One end of the valve shaft 21 is connected to the output shaft 14 via a joint 22, and the valve body 20 is rotated by the rotation operation of the output shaft 14 by the electric actuator 10, and the cross-sectional area of the flow path, that is, the valve opening. The degree changes to control the flow rate of the fluid.

本発明において、電動アクチュエータ10により機械的に変位させる出力軸14さらには出力軸14に連結された弁体20は、特許請求の範囲に記載された「出力機構」の一例である。また、出力軸14さらには出力軸14に連結された弁体20の回動角度θptは、特許請求の範囲に記載された出力機構の「機械的変位」の一例であり、出力軸14さらには出力軸14に連結された弁体20の目標角度θspは、特許請求の範囲に記載された出力機構の機械的変位の「目標値」に相当する。 In the present invention, the output shaft 14 mechanically displaced by the electric actuator 10 and the valve body 20 connected to the output shaft 14 are an example of the "output mechanism" described in the claims. Further, the rotation angle θpt of the valve body 20 connected to the output shaft 14 and the output shaft 14 is an example of the “mechanical displacement” of the output mechanism described in the claims, and the output shaft 14 and further. The target angle θsp of the valve body 20 connected to the output shaft 14 corresponds to the “target value” of the mechanical displacement of the output mechanism described in the claims.

なお、特許請求の範囲に記載された出力機構は、以下に示す出力軸14さらには出力軸14に連結された弁体20に限定されるものではなく、直流モータ(以下、「DCモータ」と云う。)の回転に応じて機械的に変位する機構であれば、後述と同様にして本発明を適用可能である。また、特許請求の範囲に記載された出力機構の機械的な変位は、以下に示す出力軸14さらには出力軸14に連結された弁体20の回動に限定されるものではなく、出力機構の回転、移動、伸縮、ひねりなど、他の機械的な変位であっても、後述と同様にして本発明を適用可能である。 The output mechanism described in the claims is not limited to the output shaft 14 and the valve body 20 connected to the output shaft 14 shown below, and is referred to as a DC motor (hereinafter, "DC motor"). The present invention can be applied in the same manner as described later as long as the mechanism is mechanically displaced in response to the rotation of the above. Further, the mechanical displacement of the output mechanism described in the claims is not limited to the rotation of the output shaft 14 and the valve body 20 connected to the output shaft 14 shown below, and the output mechanism is not limited to the rotation of the valve body 20. The present invention can be applied to other mechanical displacements such as rotation, movement, expansion and contraction, and twisting as described below.

[電動アクチュエータ]
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の構成について詳細に説明する。
電動アクチュエータ10には、主な構成として、DCモータ11、駆動回路12、動力伝達部13、出力軸14、角度センサ15、記憶回路16、および制御回路17が設けられている。
[Electric actuator]
Next, with reference to FIG. 1, the configuration of the electric actuator 10 according to the present embodiment will be described in detail.
The electric actuator 10 is provided with a DC motor 11, a drive circuit 12, a power transmission unit 13, an output shaft 14, an angle sensor 15, a storage circuit 16, and a control circuit 17 as main configurations.

[DCモータ]
DCモータ11は、複数の巻線を有し、これら巻線に対して選択的に供給されたモータ電流Iに基づいて回動するモータである。本実施の形態では、DCモータ11として三相ブラシレスDCモータを用いた場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。例えば、ブラシ付きDCモータなど、複数の巻線に対して印可するモータ電流Iを切替制御するような、いわゆるDCモータであれば、DCモータ11として用いてもよい。
[DC motor]
The DC motor 11 is a motor having a plurality of windings and rotating based on a motor current I selectively supplied to these windings. In the present embodiment, a case where a three-phase brushless DC motor is used as the DC motor 11 will be described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a so-called DC motor that switches and controls the motor currents I applied to a plurality of windings, such as a brushed DC motor, may be used as the DC motor 11.

図2は、DCモータと駆動回路の構成を示す説明図である。図2に示すように、三相ブラシレスDCモータからなるDCモータ11は、主な構成として、ロータ11Rと、3つの巻線U,V,Wと、3つのホールセンサHU,HV,HWとを備えている。なお、図2において、ステータや軸受等の構成要素は省略されている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a DC motor and a drive circuit. As shown in FIG. 2, the DC motor 11 composed of a three-phase brushless DC motor mainly includes a rotor 11R, three windings U, V, W, and three Hall sensors HU, HV, HW. I have. In FIG. 2, components such as a stator and a bearing are omitted.

ロータ11Rは、モータ軸と直交する方向に分極した永久磁石11Mを有しており、回転自在に軸受けされている。巻線U,V,Wは、ロータ11Rが軸線周りに回転する過程で永久磁石11Mの磁極と対向するように、ステータの各磁極のうち対応する相の磁極のそれぞれに巻かれている。これら巻線U,V,Wは、全体としてスター結線されており、それぞれの一端が対応する端子Twu,Twv,Twwに接続されているとともに、他端が共通接続されている。ホールセンサHU,HV,HWは、永久磁石11Mの向きを検出するホール素子からなり、モータ軸を中心として120゜間隔で等配されている。ホールセンサHU,HV,HWから出力された検出信号SU,SV,SWは、端子Thu,Thv,Thwを介して制御回路17に入力される。 The rotor 11R has a permanent magnet 11M polarized in a direction orthogonal to the motor shaft, and is rotatably bearing. The windings U, V, and W are wound around the magnetic poles of the corresponding phases of the magnetic poles of the stator so as to face the magnetic poles of the permanent magnet 11M in the process of rotating the rotor 11R around the axis. These windings U, V, and W are star-connected as a whole, and one end of each is connected to the corresponding terminals Tww, Twv, and Tww, and the other end is commonly connected. The Hall sensors HU, HV, and HW are Hall elements that detect the orientation of the permanent magnet 11M, and are evenly distributed at 120 ° intervals around the motor shaft. The detection signals SU, SV, and SW output from the Hall sensors HU, HV, and HW are input to the control circuit 17 via the terminals Tu, Thv, and Thw.

[駆動回路]
駆動回路12は、複数のスイッチング素子を備えており、制御回路17から出力されたモータ制御信号SCに基づいて、DCモータ11の各巻線に対して、選択的に直流のモータ電流Iを供給する機能と、モータ電流Iや巻線U、V、Wの駆動電圧VU,VV,VWの値を示すモニタ信号SDを制御回路17へ出力する機能とを有している。なお、変位制御時におけるモータ電流Iを駆動電流と云い、保持制御時におけるモータ電流Iを保持ブレーキ電流と云うことがある。
[Drive circuit]
The drive circuit 12 includes a plurality of switching elements, and selectively supplies a DC motor current I to each winding of the DC motor 11 based on the motor control signal SC output from the control circuit 17. It has a function and a function of outputting a monitor signal SD indicating the values of the motor current I and the drive voltages VU, VV, and VW of the windings U, V, and W to the control circuit 17. The motor current I during displacement control may be referred to as a drive current, and the motor current I during hold control may be referred to as a hold brake current.

図2に示すように、駆動回路12は、巻線U、V、Wに対して選択的にモータ電流Iを供給制御する3対のスイッチング素子Quu,Qul;Qvu,Qvl;Qwu,Qwlを備えている。以下では、スイッチング素子がMOSFETからなる場合を例として説明するが、バイポーラトランジスタなどの他のスイッチング素子であってもよい。 As shown in FIG. 2, the drive circuit 12 includes three pairs of switching elements Quu, Qul; Qv, Qvl; Qwoo, Qwl that selectively supply and control the motor current I to the windings U, V, and W. ing. In the following, a case where the switching element is composed of a MOSFET will be described as an example, but other switching elements such as a bipolar transistor may be used.

3対のスイッチング素子Quu,Qul;Qvu,Qvl;Qwu,Qwlは、互いに直列に接続されている。制御回路17は、モータ制御信号SCに基づいて、これらのスイッチング素子Quu,Qul;Qvu,Qvl;Qwu,Qwlを適宜オン/オフ制御することによって、各対から出力される出力電圧を、電源電位Vc、接地電位GND、および電源電位Vcと接地電位GNDとの中間電位Vc/2のいずれかに切替制御する。これにより、DCモータ11の3つの巻線U,V,Wのうち通電する相すなわち巻線と、そのモータ電流Iの方向すなわちその巻線によって生じる磁界の方向とを切り替えることができる。 The three pairs of switching elements Quu, Qul; Qvu, Qvl; Qwoo, Qwl are connected in series with each other. The control circuit 17 appropriately turns on / off these switching elements Quu, Qul; Qv, Qvl; Qu, Qwl based on the motor control signal SC, so that the output voltage output from each pair is set to the power supply potential. Switching control is performed to either Vc, the ground potential GND, or the intermediate potential Vc / 2 between the power supply potential Vc and the ground potential GND. Thereby, among the three windings U, V, and W of the DC motor 11, the energized phase, that is, the winding, and the direction of the motor current I, that is, the direction of the magnetic field generated by the winding can be switched.

図3は、ホールセンサの検出信号と通電相との関係を示すタイミングチャートである。例えば、図3に示すように、DCモータ11の回動角θが0゜から60゜の範囲にある場合、永久磁石11MのN極がホールセンサHU,HVに近くホールセンサHWからは遠いため、検出信号SU,SVは「H」レベルを示し、検出信号SWは「L」レベルを示す。これに応じて、上段通電相および下段通電相としてQwu,Qvlが選択されて、スイッチング素子Qwu,Qvlがオン状態に制御され、その他のスイッチング素子はオフ状態に制御される。 FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the detection signal of the Hall sensor and the energized phase. For example, as shown in FIG. 3, when the rotation angle θ of the DC motor 11 is in the range of 0 ° to 60 °, the north pole of the permanent magnet 11M is close to the Hall sensors HU and HV and far from the Hall sensor HW. , The detection signals SU and SV indicate the "H" level, and the detection signal SW indicates the "L" level. According to this, Qwoo and Qvl are selected as the upper energized phase and the lower energized phase, the switching elements Qwoo and Qvl are controlled to be in the on state, and the other switching elements are controlled to be in the off state.

したがって、W相については、スイッチング素子Qwuがオン状態でスイッチング素子Qwlがオフ状態であるため、駆動電圧VWとして電源電位Vcが出力される。また、V相については、スイッチング素子Qvuがオフ状態でスイッチング素子Qvlがオン状態であるため、駆動電圧VVは接地電位GNDとなる。また、U相については、スイッチング素子Quu,Qulがともにオフ状態であるため、駆動電圧VUは、中間電位Vc/2となる。これにより、DCモータ11には、端子Twwから巻線Wおよび巻線Vを介して端子Twvにモータ電流Iが流れることになる。したがって、永久磁石11MのS極が巻線Vから巻線W方向に押しやられ、結果としてロータ11Rが時計方向に回転することになる。 Therefore, for the W phase, since the switching element Qw is on and the switching element Qwl is off, the power supply potential Vc is output as the drive voltage VW. Further, regarding the V phase, since the switching element Qvu is in the off state and the switching element Qvl is in the on state, the drive voltage VV becomes the ground potential GND. Further, in the U phase, since both the switching elements Quu and Qul are in the off state, the drive voltage VU becomes the intermediate potential Vc / 2. As a result, the motor current I flows from the terminal Tww to the terminal Twv via the winding W and the winding V in the DC motor 11. Therefore, the S pole of the permanent magnet 11M is pushed from the winding V in the winding W direction, and as a result, the rotor 11R rotates clockwise.

また、負荷トルクTqに応じてDCモータ11の各巻線U,V,Wへ供給するモータ電流Iの電流値(大きさ)を調整する場合がある。モータ電流Iの調整については、一般的なPWM(Pulse Width Modulation)制御を利用して、図3に示した上段側通電相および下段側通電相としてオン状態に制御するスイッチング素子を、高速スイッチングさせる方法がある。高速スイッチングの周期は、通電相の切替周期より十分短くすれば、高速スイッチングのデューティ比に応じてモータ電流Iの電流値を調整することができる。 Further, the current value (magnitude) of the motor current I supplied to the windings U, V, W of the DC motor 11 may be adjusted according to the load torque Tq. Regarding the adjustment of the motor current I, a general PWM (Pulse Width Modulation) control is used to perform high-speed switching of the switching element controlled to be in the ON state as the upper energizing phase and the lower energizing phase shown in FIG. There is a way. If the high-speed switching cycle is sufficiently shorter than the switching cycle of the energized phase, the current value of the motor current I can be adjusted according to the duty ratio of the high-speed switching.

[動力伝達部]
動力伝達部13は、歯数の異なる複数の歯車が噛合されたギヤボックスなどの動力伝達機構からなり、DCモータ11のロータ11Rに連結されているシャフト11Sの回転速度を減速して出力軸14を回動させる機能を有している。
[Power transmission unit]
The power transmission unit 13 includes a power transmission mechanism such as a gearbox in which a plurality of gears having different numbers of teeth are meshed with each other, and reduces the rotation speed of the shaft 11S connected to the rotor 11R of the DC motor 11 to reduce the rotation speed of the output shaft 14. Has a function of rotating.

[出力軸]
出力軸14は、電動アクチュエータ10から弁体20を回動するための軸であり、一端が動力伝達部13に連結され、他端が継手22および弁軸21を介して弁体20と連結されている。
[Output axis]
The output shaft 14 is a shaft for rotating the valve body 20 from the electric actuator 10, one end of which is connected to the power transmission unit 13 and the other end of which is connected to the valve body 20 via the joint 22 and the valve shaft 21. ing.

[角度センサ]
角度センサ15は、動力伝達部13または出力軸14に取り付けられて、出力軸14の回動方向に沿った機械的変位、すなわち回動角度θptを検出し、制御回路17へ出力する角度センサである。角度センサ15は、インクリメンタルエンコーダなどの相対性センサでもよいが、例えば、可変抵抗器からなるポテンショメータなどのように、出力軸14の、任意の基準位置からの絶対的な回転角度θptを検出するアブソリュートセンサであることが望ましい。
[Angle sensor]
The angle sensor 15 is an angle sensor that is attached to the power transmission unit 13 or the output shaft 14 to detect the mechanical displacement of the output shaft 14 along the rotation direction, that is, the rotation angle θpt, and output it to the control circuit 17. is there. The angle sensor 15 may be a relativity sensor such as an incremental encoder, but is an absolute that detects the absolute rotation angle θpt of the output shaft 14 from an arbitrary reference position, such as a potentiometer composed of a variable resistor. It is desirable that it is a sensor.

[記憶回路]
記憶回路16は、全体として半導体メモリなどの記憶装置からなり、制御回路17でのモータ駆動制御に用いる各種処理データやプログラム16Pを記憶する機能を有している。
プログラム16Pは、制御回路17のCPUで実行されることにより、CPUと協働してモータ駆動制御を行う各種処理部を実現するプログラムである。プログラム16Pは、外部装置あるいは記録媒体から通信回線を介して記憶回路16に予め格納される。
[Memory circuit]
The storage circuit 16 is composed of a storage device such as a semiconductor memory as a whole, and has a function of storing various processing data and a program 16P used for motor drive control in the control circuit 17.
The program 16P is a program that realizes various processing units that perform motor drive control in cooperation with the CPU by being executed by the CPU of the control circuit 17. The program 16P is stored in advance in the storage circuit 16 from an external device or a recording medium via a communication line.

記憶回路16で記憶する主な処理データとして負荷トルク特性データ16Aがある。図4は、負荷トルク特性データを示すグラフである。図4に示すように、負荷トルク特性データ16Aは、弁体20の開度と弁体20に生じる負荷トルクTqとの対応関係を示すデータであり、横軸は弁体20の開度[%]を示し、縦軸は弁体20に発生する負荷トルク[Nm]を示している。 The load torque characteristic data 16A is the main processing data stored in the storage circuit 16. FIG. 4 is a graph showing load torque characteristic data. As shown in FIG. 4, the load torque characteristic data 16A is data showing the correspondence relationship between the opening degree of the valve body 20 and the load torque Tq generated in the valve body 20, and the horizontal axis is the opening degree [%] of the valve body 20. ], And the vertical axis shows the load torque [Nm] generated in the valve body 20.

一般に、弁体20の開度[%]と出力軸14の回動角度[゜]とは、例えば比例関係など所定の関係を有しており、容易に換算できるため、負荷トルクTqを特定する時点に回動角度θptを開度に換算してもよい。また、図4のグラフの横軸を予め回動角度θptに換算しておいてもよい。
負荷トルク特性データ16Aについては、テーブル形式で記憶してもよく、関数式として記憶してもよい。負荷トルク特性データ16Aは、弁体20の各開度すなわち出力軸14の各回動角度θptにおいて、弁体20に発生する負荷トルクを示すデータであり、予め実測することができる。負荷トルクの実測については、後述する。
In general, the opening degree [%] of the valve body 20 and the rotation angle [°] of the output shaft 14 have a predetermined relationship such as a proportional relationship and can be easily converted, so that the load torque Tq is specified. The rotation angle θpt may be converted into an opening degree at a time point. Further, the horizontal axis of the graph of FIG. 4 may be converted into the rotation angle θpt in advance.
The load torque characteristic data 16A may be stored in a table format or as a function expression. The load torque characteristic data 16A is data indicating the load torque generated in the valve body 20 at each opening degree of the valve body 20, that is, each rotation angle θpt of the output shaft 14, and can be measured in advance. The actual measurement of the load torque will be described later.

[制御回路]
制御回路17は、CPUとその周辺回路を有し、記憶回路16のプログラム16Pを読み込んで実行することにより、モータ駆動制御を行う各種処理部を実現する機能を有している。
制御回路17で実現される主な処理部として、変位制御部17Aと保持制御部17Bがある。
[Control circuit]
The control circuit 17 has a CPU and peripheral circuits thereof, and has a function of realizing various processing units that perform motor drive control by reading and executing the program 16P of the storage circuit 16.
The displacement control unit 17A and the holding control unit 17B are the main processing units realized by the control circuit 17.

[変位制御部]
変位制御部17Aは、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されるように、モータ制御信号SCに基づいて駆動回路12を制御するよう構成されている。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wへ供給されてDCモータ11を回転させる駆動電流が制御されて、DCモータ11により出力軸14が目標角度θspまで回動される。この変位制御部17Aは、特許請求の範囲に記載された「第1の制御部」に相当する。
[Displacement control unit]
The displacement control unit 17A is a drive circuit based on the motor control signal SC so that the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 detected by the angle sensor 15 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt is eliminated. It is configured to control 12. As a result, the drive current supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11 to rotate the DC motor 11 is controlled, and the output shaft 14 is rotated to the target angle θsp by the DC motor 11. To. The displacement control unit 17A corresponds to the "first control unit" described in the claims.

この際、変位制御部17Aは、目標値と測定値との偏差に基づき駆動電流を制御するPID制御などのフィードバック制御を用い、偏差が解消された時点で変位制御を完了し、フィードバック制御を用いた変位制御による出力軸14の回動を停止する。偏差の解消判定については、回動角度θptと目標角度θspとが等しくなったこと、すなわち偏差がゼロとなったことを条件としてもよく、予め設定されている許容範囲内に偏差が含まれることを条件としてもよい。 At this time, the displacement control unit 17A uses feedback control such as PID control that controls the drive current based on the deviation between the target value and the measured value, completes the displacement control when the deviation is eliminated, and uses the feedback control. The rotation of the output shaft 14 due to the displacement control that has been performed is stopped. The deviation elimination judgment may be made on the condition that the rotation angle θpt and the target angle θsp are equal, that is, the deviation becomes zero, and the deviation is included in the preset allowable range. May be a condition.

[保持制御部]
保持制御部17Bは、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されている時に、出力軸14の機械的変位すなわち回動角度θptが一定に保持されるように、モータ制御信号SCに基づいて駆動回路12を制御するよう構成されている。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに供給する、出力軸14の回動停止時に、出力軸14の回動角度θptを一定に保持するための保持ブレーキ電流が制御されて、DCモータ11により出力軸14が偏差解消時点における回動角度θptに保持される。このような保持制御部17Bは、特許請求の範囲に記載された「第2の制御部」に相当する。
[Holding control unit]
The holding control unit 17B mechanically displaces the output shaft 14, that is, rotates when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 detected by the angle sensor 15 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt is eliminated. The drive circuit 12 is controlled based on the motor control signal SC so that the moving angle θpt is kept constant. As a result, the holding brake current supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11 for keeping the rotation angle θpt of the output shaft 14 constant when the rotation of the output shaft 14 is stopped is increased. Controlled, the output shaft 14 is held by the DC motor 11 at the rotation angle θpt at the time of eliminating the deviation. Such a holding control unit 17B corresponds to the "second control unit" described in the claims.

この際、保持制御部17Bは、記憶回路16の負荷トルク特性データ16Aに基づいて、偏差が解消された時点の回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定し、負荷トルクTqに基づいて駆動回路12から供給する保持ブレーキ電流の大きさすなわち電流値Ikを計算する。 At this time, the holding control unit 17B identifies the load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated based on the load torque characteristic data 16A of the storage circuit 16, and drives based on the load torque Tq. The magnitude of the holding brake current supplied from the circuit 12, that is, the current value Ik is calculated.

一般に、動力伝達部13の減速比をGとし、動力伝達部13のギヤ効率をηとし、DCモータ11のトルク定数をKTとした場合、弁体20に生じた負荷トルクTqに対抗して出力軸14の回動角度θptを保持するために必要となる保持ブレーキ電流の電流値Ikは、次の式(1)で求められる。保持ブレーキ電流の電流値Ikは、前述したようなPWM制御により調整される。 Generally, when the reduction ratio of the power transmission unit 13 is G, the gear efficiency of the power transmission unit 13 is η, and the torque constant of the DC motor 11 is KT, the output is opposed to the load torque Tq generated in the valve body 20. The current value Ik of the holding brake current required to hold the rotation angle θpt of the shaft 14 is obtained by the following equation (1). The current value Ik of the holding brake current is adjusted by the PWM control as described above.

Figure 2021072691
Figure 2021072691

[第1の実施の形態の動作]
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。図5は、第1の実施の形態にかかるモータ駆動制御処理を示すフローチャートである。
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of the electric actuator 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the motor drive control process according to the first embodiment.

図5に示すように、電動アクチュエータ10において、指定された目標角度θspに出力軸14を回動する際、まず、制御回路17の変位制御部17Aが、フィードバック制御を用いた変位制御を開始する(ステップS100)。これにより、角度センサ15により検出された、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されるよう、出力軸14を回動させるための駆動電流が、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに供給される。 As shown in FIG. 5, when the output shaft 14 is rotated to the designated target angle θsp in the electric actuator 10, the displacement control unit 17A of the control circuit 17 first starts displacement control using feedback control. (Step S100). As a result, the drive current for rotating the output shaft 14 is increased so that the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt detected by the angle sensor 15 is eliminated. , Is supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11.

この後、変位制御部17Aは、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されたか確認し(ステップS101)、偏差が解消されるまで変位制御を継続する(ステップS101:NO)。
回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消されて目標角度θspへの回動が完了した場合(ステップS101:YES)、変位制御部17Aは、フィードバック制御を用いた変位制御を停止する(ステップS102)。
After that, the displacement control unit 17A confirms whether the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt has been eliminated (step S101), and performs displacement control until the deviation is eliminated. Continue (step S101: NO).
When the deviation between the rotation angle θpt and the target angle θsp is eliminated and the rotation to the target angle θsp is completed (step S101: YES), the displacement control unit 17A stops the displacement control using the feedback control (step S101: YES). Step S102).

一方、保持制御部17Bは、変位制御部17Aの変位制御により偏差が解消された場合、記憶回路16の負荷トルク特性データ16Aから、偏差が解消された時点における回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定する(ステップS103)。
次に、保持制御部17Bは、特定した負荷トルクTqから前述した式(1)に基づいて、出力軸14を回動角度θptに保持するためにDCモータ11の巻線U,V,Wに供給すべきモータ電流Iの電流値Ikを計算する(ステップS104)。
On the other hand, when the deviation is eliminated by the displacement control of the displacement control unit 17A, the holding control unit 17B has a load torque corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated from the load torque characteristic data 16A of the storage circuit 16. Tq is specified (step S103).
Next, the holding control unit 17B sets the windings U, V, W of the DC motor 11 to hold the output shaft 14 at the rotation angle θpt based on the above-mentioned equation (1) from the specified load torque Tq. The current value Ik of the motor current I to be supplied is calculated (step S104).

この後、保持制御部17Bは、計算した電流値Ikに相当するモータ電流Iを保持ブレーキ電流として、DCモータ11の巻線U,V,Wに供給するよう、モータ制御信号SCにより駆動回路12へ指示し(ステップS105)、一連のモータ駆動制御処理を終了する。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに対して、保持ブレーキ電流の供給が開始され、負荷トルクTqに対抗して出力軸14および弁体20が回動角度θptに保持されることになる。 After that, the holding control unit 17B uses the motor control signal SC to supply the motor current I corresponding to the calculated current value Ik as the holding brake current to the windings U, V, and W of the DC motor 11. (Step S105) to end a series of motor drive control processes. As a result, the supply of the holding brake current is started from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11, and the output shaft 14 and the valve body 20 rotate at a rotation angle θpt against the load torque Tq. Will be held in.

[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、保持制御部17Bが、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された場合、出力軸14の回動角度θptを保持するための保持ブレーキ電流を、駆動回路12からDCモータ11の各巻線U,V,Wへ供給するようにしたものである。
[Effect of the first embodiment]
As described above, in the present embodiment, the holding control unit 17B holds the rotation angle θpt of the output shaft 14 when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated. The holding brake current is supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, and W of the DC motor 11.

これにより、偏差が解消された時点で、変位制御部17Aによる出力軸14の回動が停止して、保持制御部17Bによる出力軸14を回動角度θptに保持するための保持制御が開始される。したがって、保持制御では、フィードバック制御を用いた変位制御が停止されて、保持ブレーキ電流だけがDCモータ11の各巻線U,V,Wへ供給される。このため、動力源としてDCモータ11を用いた場合でも、出力軸14さらには弁体20が小刻みにガタガタと振動する現象を回避でき、出力軸14さらには弁体20を、偏差解消時の回動角度θpt、すなわち目標角度θspに安定して保持制御することが可能となる。 As a result, when the deviation is eliminated, the rotation of the output shaft 14 by the displacement control unit 17A is stopped, and the holding control for holding the output shaft 14 by the holding control unit 17B at the rotation angle θpt is started. To. Therefore, in the holding control, the displacement control using the feedback control is stopped, and only the holding brake current is supplied to the windings U, V, and W of the DC motor 11. Therefore, even when the DC motor 11 is used as the power source, the phenomenon that the output shaft 14 and the valve body 20 vibrate in small steps can be avoided, and the output shaft 14 and the valve body 20 can be rotated when the deviation is eliminated. It is possible to stably hold and control the moving angle θpt, that is, the target angle θsp.

また、本実施の形態において、出力軸14の回動角度θptと出力軸14に生じる負荷トルクTqとの対応関係を示す負荷トルク特性データ16Aを記憶回路16で記憶しておき、保持制御部17Bが、負荷トルク特性データ16Aに基づいて偏差が解消された時点における回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定し、特定した負荷トルクTqに基づいて駆動回路12からDCモータ11へ供給する保持ブレーキ電流の電流値Ikを計算するようにしてもよい。これにより、保持ブレーキ電流の電流値Ikを正確かつ容易に計算することが可能となる。
また、本実施の形態においては、実際の弁体の負荷トルク特性に基づいてブレーキ電流を算出しているので、ブレーキ電流は最適値となっており、省エネルギーに貢献できる。
Further, in the present embodiment, the storage circuit 16 stores the load torque characteristic data 16A indicating the correspondence between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the load torque Tq generated on the output shaft 14, and the holding control unit 17B However, the load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated is specified based on the load torque characteristic data 16A, and the load torque Tq is supplied from the drive circuit 12 to the DC motor 11 based on the specified load torque Tq. The current value Ik of the brake current may be calculated. This makes it possible to accurately and easily calculate the current value Ik of the holding brake current.
Further, in the present embodiment, since the brake current is calculated based on the load torque characteristics of the actual valve body, the brake current is an optimum value and can contribute to energy saving.

[第2の実施の形態]
次に、図6を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図6は、第2の実施の形態にかかる電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
Next, the electric actuator 10 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator according to the second embodiment.

第1の実施の形態では、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差解消時点における回動角度θptと対応する負荷トルクTqに基づいて、保持ブレーキ電流の電流値(大きさ)Ikを計算する場合を例として説明した。本実施の形態では、偏差解消時点における駆動電流の電流値Idに基づいて、保持ブレーキ電流の電流値Ikを計算する場合について説明する。 In the first embodiment, the current value (magnitude) of the holding brake current is based on the load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated. The case of calculating Ik has been described as an example. In the present embodiment, a case where the current value Ik of the holding brake current is calculated based on the current value Id of the drive current at the time of eliminating the deviation will be described.

すなわち、本実施の形態において、保持制御部17Bは、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点における、駆動電流の電流値Idに所定のマージンを与えることにより、駆動回路12から供給させる保持ブレーキ電流の電流値Ikを計算するよう構成されている。 That is, in the present embodiment, the holding control unit 17B gives a predetermined margin to the current value Id of the drive current at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated. , The current value Ik of the holding brake current supplied from the drive circuit 12 is calculated.

具体的には、記憶回路16は、負荷トルク特性データ16Aに代えて、出力軸14の回動角度θptとマージンの大きさとの対応関係を示すマージン特性データ16Bを記憶する機能を有している。マージン特性データ16Bについては、テーブル形式で記憶してもよく、関数式として記憶してもよい。
保持制御部17Bは、記憶回路16のマージン特性データ16Bに基づいて、偏差が解消された時点における回動角度θptと対応するマージンの大きさを特定する機能を有している。
Specifically, the storage circuit 16 has a function of storing the margin characteristic data 16B indicating the correspondence between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the size of the margin, instead of the load torque characteristic data 16A. .. The margin characteristic data 16B may be stored in a table format or as a function expression.
The holding control unit 17B has a function of specifying the size of the margin corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated, based on the margin characteristic data 16B of the storage circuit 16.

本実施の形態にかかるマージンについては、駆動電流の電流値Idの増分を示す電流値を用いればよいが、駆動電流の電流値Idに対する増分率を用いてもよい。また、マージンの大きさは、電動アクチュエータ10のアプリケーションによって調整すればよい。したがって、アプリケーションによってはマージンとしてゼロを用いてもよい。すなわち、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点における、駆動電流の電流値Idを、そのまま保持ブレーキ電流の電流値Ikとして用いてもよい。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10に関するその他の構成については、図1と同様であり、ここでの説明は省略する。
For the margin according to the present embodiment, a current value indicating an increment of the current value Id of the drive current may be used, but an increment rate of the drive current with respect to the current value Id may be used. Further, the size of the margin may be adjusted by the application of the electric actuator 10. Therefore, depending on the application, zero may be used as the margin. That is, the current value Id of the drive current at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated may be used as it is as the current value Ik of the holding brake current.
Other configurations of the electric actuator 10 according to the present embodiment are the same as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted here.

[第2の実施の形態の動作]
次に、図7を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。図7は、第2の実施の形態にかかるモータ駆動制御処理を示すフローチャートである。
[Operation of the second embodiment]
Next, the operation of the electric actuator 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing the motor drive control process according to the second embodiment.

図7に示すように、電動アクチュエータ10において、指定された目標角度θspに出力軸14を回動する際、まず、制御回路17の変位制御部17Aが、フィードバック制御を用いた変位制御を開始する(ステップS200)。これにより、角度センサ15により検出された、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されるよう、出力軸14を回動させるための駆動電流が、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに供給される。 As shown in FIG. 7, when the output shaft 14 is rotated to the designated target angle θsp in the electric actuator 10, the displacement control unit 17A of the control circuit 17 first starts displacement control using feedback control. (Step S200). As a result, the drive current for rotating the output shaft 14 is increased so that the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt detected by the angle sensor 15 is eliminated. , Is supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11.

この後、変位制御部17Aは、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されたか確認し(ステップS201)、偏差が解消されるまで変位制御を継続する(ステップS201:NO)。
回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消されて目標角度θspへの回動が完了した場合(ステップS201:YES)、変位制御部17Aは、フィードバック制御を用いた変位制御を停止する(ステップS202)。
After that, the displacement control unit 17A confirms whether the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt has been eliminated (step S201), and performs displacement control until the deviation is eliminated. Continue (step S201: NO).
When the deviation between the rotation angle θpt and the target angle θsp is eliminated and the rotation to the target angle θsp is completed (step S201: YES), the displacement control unit 17A stops the displacement control using the feedback control (step S201: YES). Step S202).

一方、保持制御部17Bは、変位制御部17Aの変位制御により偏差が解消された場合、偏差解消時点の駆動電流の電流値Idを、駆動回路12のモニタ信号SDから取得し(ステップS203)、記憶回路16のマージン特性データ16Bから、偏差が解消された時点における回動角度θptと対応するマージンを特定する(ステップS204)。
次に、保持制御部17Bは、特定したマージンを偏差解消時点の駆動電流の電流値Idに加えることにより、出力軸14を回動角度θptに保持するためにDCモータ11の巻線U,V,Wに供給すべきモータ電流Iの電流値Ikを計算する(ステップS205)。
On the other hand, when the deviation is eliminated by the displacement control of the displacement control unit 17A, the holding control unit 17B acquires the current value Id of the drive current at the time of the deviation elimination from the monitor signal SD of the drive circuit 12 (step S203). From the margin characteristic data 16B of the storage circuit 16, the margin corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated is specified (step S204).
Next, the holding control unit 17B adds the specified margin to the current value Id of the drive current at the time of eliminating the deviation to hold the output shaft 14 at the rotation angle θpt, so that the windings U, V of the DC motor 11 are held. , The current value Ik of the motor current I to be supplied to W is calculated (step S205).

この後、保持制御部17Bは、計算した電流値Ikに相当するモータ電流Iを保持ブレーキ電流として、DCモータ11の巻線U,V,Wに供給するよう、モータ制御信号SCにより駆動回路12へ指示し(ステップS206)、一連のモータ駆動制御処理を終了する。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに対して、保持ブレーキ電流の供給が開始され、負荷トルクTqに対抗して出力軸14および弁体20が回動角度θptに保持されることになる。 After that, the holding control unit 17B uses the motor control signal SC to supply the motor current I corresponding to the calculated current value Ik as the holding brake current to the windings U, V, and W of the DC motor 11. (Step S206) to end a series of motor drive control processes. As a result, the supply of the holding brake current is started from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11, and the output shaft 14 and the valve body 20 rotate at a rotation angle θpt against the load torque Tq. Will be held in.

[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、保持制御部17Bが、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点における、駆動電流の電流値Idに所定のマージンを与えることにより、駆動回路12から供給させる保持ブレーキ電流の電流値Ikを計算するようにしたものである。
[Effect of the second embodiment]
As described above, in the present embodiment, the holding control unit 17B gives a predetermined margin to the current value Id of the drive current at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated. As a result, the current value Ik of the holding brake current supplied from the drive circuit 12 is calculated.

これにより、回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点における負荷トルクTqを用いることなく、保持ブレーキ電流の電流値Ikを計算することが可能となる。したがって、負荷トルクTqの実測や計算に必要となる構成や処理負担を省くことができ、電動アクチュエータ10の構成を簡素化できコストを低減することが可能となる。 This makes it possible to calculate the current value Ik of the holding brake current without using the load torque Tq at the time when the deviation between the rotation angle θpt and the target angle θsp is eliminated. Therefore, the configuration and processing load required for the actual measurement and calculation of the load torque Tq can be omitted, the configuration of the electric actuator 10 can be simplified, and the cost can be reduced.

また、本実施の形態において、記憶回路16で、出力軸14の回動角度θptとマージンの大きさとの対応関係を示すマージン特性データ16Bを記憶しておき、保持制御部17Bが、記憶回路16のマージン特性データ16Bに基づいて、偏差が解消された時点における機械的変位と対応するマージンの大きさを特定するようにしてもよい。
これにより、極めて簡素な構成および処理負担で、マージンを特定することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the storage circuit 16 stores the margin characteristic data 16B indicating the correspondence between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the size of the margin, and the holding control unit 17B stores the storage circuit 16 Based on the margin characteristic data 16B of the above, the size of the margin corresponding to the mechanical displacement at the time when the deviation is eliminated may be specified.
This makes it possible to specify the margin with an extremely simple configuration and processing load.

[第3の実施の形態]
次に、図8を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図8は、第3の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、第1の実施の形態にかかる負荷トルク特性データ16Aが、電動アクチュエータ10の外部で記憶されている場合を例として説明する。
[Third Embodiment]
Next, the electric actuator 10 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator 10 according to the third embodiment.
In the present embodiment, a case where the load torque characteristic data 16A according to the first embodiment is stored outside the electric actuator 10 will be described as an example.

すなわち、図8に示すように、本実施の形態において、電動アクチュエータ10は、通信網(ネットワーク)NWを介して上位装置30との間でデータ通信を行う通信回路18を備えている。
保持制御部17Bは、通信回路18を介して上位装置30の記憶回路32に記憶された負荷トルク特性データ32Aを参照して、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点の、回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定するよう構成されている。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10に関するその他の構成については、図1と同様であり、ここでの説明は省略する。
That is, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, the electric actuator 10 includes a communication circuit 18 that performs data communication with the host device 30 via the communication network (network) NW.
The holding control unit 17B refers to the load torque characteristic data 32A stored in the storage circuit 32 of the host device 30 via the communication circuit 18, and refers to the rotation angle θpt of the output shaft 14 detected by the angle sensor 15 and the target. It is configured to specify the load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation from the angle θsp is eliminated.
Other configurations of the electric actuator 10 according to the present embodiment are the same as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted here.

[上位装置]
図8に示すように、上位装置30は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、主な回路構成として、通信回路31、記憶回路32、および処理回路33を備えている。
通信回路31は、通信網NWを介して上位装置30との間でデータ通信を行う機能を備えている。
記憶回路32は、全体として半導体メモリなどの記憶装置からなり、電動アクチュエータ10でのモータ駆動制御に用いる負荷トルク特性データ32Aを記憶する機能を有している。負荷トルク特性データ32Aは、第1の実施の形態にかかる負荷トルク特性データ16Aと同等であり、ここでの説明は省略する。
[Upper device]
As shown in FIG. 8, the host device 30 is composed of an information processing device such as a server device as a whole, and includes a communication circuit 31, a storage circuit 32, and a processing circuit 33 as main circuit configurations.
The communication circuit 31 has a function of performing data communication with the host device 30 via the communication network NW.
The storage circuit 32 is composed of a storage device such as a semiconductor memory as a whole, and has a function of storing load torque characteristic data 32A used for motor drive control in the electric actuator 10. The load torque characteristic data 32A is equivalent to the load torque characteristic data 16A according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted here.

処理回路33は、通信回路31および通信網NWを介した電動アクチュエータ10とのデータ通信により、電動アクチュエータ10からの参照要求を確認した場合、記憶回路32の負荷トルク特性データ32Aに関する参照処理を、通信回路31および通信網NWを介して電動アクチュエータ10に提供する機能を有している。 When the processing circuit 33 confirms the reference request from the electric actuator 10 by data communication with the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW, the processing circuit 33 performs reference processing regarding the load torque characteristic data 32A of the storage circuit 32. It has a function of providing the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW.

[第3の実施の形態の動作]
次に、前述した図5を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。
[Operation of the third embodiment]
Next, the operation of the electric actuator 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 5 described above.

図5に示すように、電動アクチュエータ10において、指定された目標角度θspに出力軸14を回動する際、まず、制御回路17の変位制御部17Aが、フィードバック制御を用いた変位制御を開始する(ステップS100)。これにより、角度センサ15により検出された、出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消されるよう、出力軸14を回動させるための駆動電流が、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに供給される。 As shown in FIG. 5, when the output shaft 14 is rotated to the designated target angle θsp in the electric actuator 10, the displacement control unit 17A of the control circuit 17 first starts displacement control using feedback control. (Step S100). As a result, the drive current for rotating the output shaft 14 is DC from the drive circuit 12 so that the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp detected by the angle sensor 15 is eliminated. It is supplied to the windings U, V, W of the motor 11.

この後、変位制御部17Aは、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されたか確認し(ステップS101)、偏差が解消されるまで変位制御を継続する(ステップS101:NO)。
回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消されて目標角度θspへの回動が完了した場合(ステップS101:YES)、変位制御部17Aは、フィードバック制御を用いた変位制御を停止する(ステップS102)。
After that, the displacement control unit 17A confirms whether the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt has been eliminated (step S101), and performs displacement control until the deviation is eliminated. Continue (step S101: NO).
When the deviation between the rotation angle θpt and the target angle θsp is eliminated and the rotation to the target angle θsp is completed (step S101: YES), the displacement control unit 17A stops the displacement control using the feedback control (step S101: YES). Step S102).

一方、保持制御部17Bは、変位制御部17Aの変位制御により偏差が解消された場合、上位装置30の記憶回路32に記憶されている負荷トルク特性データ32Aを参照して、偏差が解消された時点における回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定する(ステップS103)。 On the other hand, when the deviation is eliminated by the displacement control of the displacement control unit 17A, the holding control unit 17B refers to the load torque characteristic data 32A stored in the storage circuit 32 of the host device 30 and the deviation is eliminated. The load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time point is specified (step S103).

負荷トルク特性データ32Aを参照する際、保持制御部17Bは、通信回路18から通信網NWを介して負荷トルク特性データ32Aに関する参照要求を送信する。上位装置30の処理回路33は、通信回路31および通信網NWを介した電動アクチュエータ10とのデータ通信により、電動アクチュエータ10からの参照要求を確認した場合、記憶回路32に記憶された負荷トルク特性データ32Aに関する参照処理を、通信回路31および通信網NWを介して電動アクチュエータ10に提供する。 When referring to the load torque characteristic data 32A, the holding control unit 17B transmits a reference request regarding the load torque characteristic data 32A from the communication circuit 18 via the communication network NW. When the processing circuit 33 of the host device 30 confirms the reference request from the electric actuator 10 by data communication with the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW, the load torque characteristic stored in the storage circuit 32. Reference processing for the data 32A is provided to the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW.

次に、保持制御部17Bは、特定した負荷トルクTqから前述した式(1)に基づいて、出力軸14を回動角度θptに保持するためにDCモータ11の巻線U,V,Wに供給すべきモータ電流Iの電流値Ikを計算する(ステップS104)。 Next, the holding control unit 17B sets the windings U, V, W of the DC motor 11 to hold the output shaft 14 at the rotation angle θpt based on the above-mentioned equation (1) from the specified load torque Tq. The current value Ik of the motor current I to be supplied is calculated (step S104).

この後、保持制御部17Bは、計算した電流値Ikに相当するモータ電流Iを保持ブレーキ電流として、DCモータ11の巻線U,V,Wに供給するよう、モータ制御信号SCにより駆動回路12へ指示し(ステップS105)、一連のモータ駆動制御処理を終了する。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに対して、保持ブレーキ電流の供給が開始され、負荷トルクTqに対抗して出力軸14および弁体20が回動角度θptに保持されることになる。 After that, the holding control unit 17B uses the motor control signal SC to supply the motor current I corresponding to the calculated current value Ik as the holding brake current to the windings U, V, and W of the DC motor 11. (Step S105) to end a series of motor drive control processes. As a result, the supply of the holding brake current is started from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11, and the output shaft 14 and the valve body 20 rotate at a rotation angle θpt against the load torque Tq. Will be held in.

[第3の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、保持制御部17Bが、通信回路18を介して上位装置30の記憶回路32に記憶された負荷トルク特性データ32Aを参照して、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点の、回動角度θptと対応する負荷トルクTqを特定するようにしたものである。
[Effect of the third embodiment]
As described above, in this embodiment, the holding control unit 17B is detected by the angle sensor 15 with reference to the load torque characteristic data 32A stored in the storage circuit 32 of the host device 30 via the communication circuit 18. The load torque Tq corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp is eliminated is specified.

これにより、電動アクチュエータ10の記憶回路16で、負荷トルク特性データ16Aを記憶する必要がなくなるため、記憶回路16の記憶容量を大幅に削減でき、電動アクチュエータ10の回路規模および回路コストを低減することが可能となる。
また、複数の電動アクチュエータ10が、上位装置30の同じ負荷トルク特性データ32Aを参照するようにしてもよい。これにより、複数の電動アクチュエータ10を含むシステム全体のハードウェア規模およびハードウェアコストを低減することが可能となるとともに、負荷トルク特性データ32Aの更新に要するメンテナンスコストを大幅に低減することができる。
また、本実施の形態においては、実際の弁体の負荷トルク特性に基づいてブレーキ電流を算出しているので、ブレーキ電流は最適値となっており、省エネルギーに貢献できる。
As a result, it is not necessary to store the load torque characteristic data 16A in the storage circuit 16 of the electric actuator 10, so that the storage capacity of the storage circuit 16 can be significantly reduced, and the circuit scale and circuit cost of the electric actuator 10 can be reduced. Is possible.
Further, the plurality of electric actuators 10 may refer to the same load torque characteristic data 32A of the host device 30. As a result, the hardware scale and hardware cost of the entire system including the plurality of electric actuators 10 can be reduced, and the maintenance cost required for updating the load torque characteristic data 32A can be significantly reduced.
Further, in the present embodiment, since the brake current is calculated based on the load torque characteristics of the actual valve body, the brake current is an optimum value and can contribute to energy saving.

[第4の実施の形態]
次に、図9を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図9は、第4の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、第2の実施の形態にかかるマージン特性データ16Bが、電動アクチュエータ10の外部で記憶されている場合を例として説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, the electric actuator 10 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the electric actuator 10 according to the fourth embodiment.
In the present embodiment, a case where the margin characteristic data 16B according to the second embodiment is stored outside the electric actuator 10 will be described as an example.

すなわち、図9に示すように、本実施の形態において、電動アクチュエータ10は、通信網NWを介して上位装置30との間でデータ通信を行う通信回路18を備えている。
保持制御部17Bは、通信回路18を介して上位装置30の記憶回路32に記憶されたマージン特性データ32Bを参照して、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点の、回動角度θptと対応するマージンの大きさを特定するよう構成されている。
本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10に関するその他の構成については、図6と同様であり、ここでの説明は省略する。
That is, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, the electric actuator 10 includes a communication circuit 18 that performs data communication with the host device 30 via the communication network NW.
The holding control unit 17B refers to the margin characteristic data 32B stored in the storage circuit 32 of the host device 30 via the communication circuit 18, and refers to the rotation angle θpt and the target angle of the output shaft 14 detected by the angle sensor 15. It is configured to specify the size of the margin corresponding to the rotation angle θpt when the deviation from θsp is eliminated.
Other configurations of the electric actuator 10 according to the present embodiment are the same as those in FIG. 6, and the description thereof will be omitted here.

[上位装置]
図9に示すように、上位装置30は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、主な回路構成として、通信回路31、記憶回路32、および処理回路33を備えている。
通信回路31は、通信網NWを介して上位装置30との間でデータ通信を行う機能を備えている。
記憶回路32は、全体として半導体メモリなどの記憶装置からなり、電動アクチュエータ10でのモータ駆動制御に用いるマージン特性データ32Bを記憶する機能を有している。マージン特性データ32Bは、第2の実施の形態にかかるマージン特性データ16Bと同等であり、ここでの説明は省略する。
[Upper device]
As shown in FIG. 9, the host device 30 is composed of an information processing device such as a server device as a whole, and includes a communication circuit 31, a storage circuit 32, and a processing circuit 33 as main circuit configurations.
The communication circuit 31 has a function of performing data communication with the host device 30 via the communication network NW.
The storage circuit 32 is composed of a storage device such as a semiconductor memory as a whole, and has a function of storing margin characteristic data 32B used for motor drive control in the electric actuator 10. The margin characteristic data 32B is equivalent to the margin characteristic data 16B according to the second embodiment, and the description thereof will be omitted here.

処理回路33は、通信回路31および通信網NWを介した電動アクチュエータ10とのデータ通信により、電動アクチュエータ10からの参照要求を確認した場合、記憶回路32のマージン特性データ32Bに関する参照処理を、通信回路31および通信網NWを介して電動アクチュエータ10に提供する機能を有している。 When the processing circuit 33 confirms the reference request from the electric actuator 10 by data communication with the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW, the processing circuit 33 communicates the reference processing regarding the margin characteristic data 32B of the storage circuit 32. It has a function of providing the electric actuator 10 via the circuit 31 and the communication network NW.

[第4の実施の形態の動作]
次に、前述した図6を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。
[Operation of the fourth embodiment]
Next, the operation of the electric actuator 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 described above.

図6に示すように、電動アクチュエータ10において、指定された目標角度θspに出力軸14を回動する際、まず、制御回路17の変位制御部17Aが、フィードバック制御を用いた変位制御を開始する(ステップS200)。これにより、角度センサ15により検出された、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されるよう、出力軸14を回動させるための駆動電流が、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに供給される。 As shown in FIG. 6, when the output shaft 14 is rotated to the designated target angle θsp in the electric actuator 10, the displacement control unit 17A of the control circuit 17 first starts displacement control using feedback control. (Step S200). As a result, the drive current for rotating the output shaft 14 is increased so that the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt detected by the angle sensor 15 is eliminated. , Is supplied from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11.

この後、変位制御部17Aは、出力軸14の回動角度θptと、回動角度θptに関する目標角度θspとの偏差が解消されたか確認し(ステップS201)、偏差が解消されるまで変位制御を継続する(ステップS201:NO)。
回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消されて目標角度θspへの回動が完了した場合(ステップS201:YES)、変位制御部17Aは、フィードバック制御を用いた変位制御を停止する(ステップS202)。
After that, the displacement control unit 17A confirms whether the deviation between the rotation angle θpt of the output shaft 14 and the target angle θsp with respect to the rotation angle θpt has been eliminated (step S201), and performs displacement control until the deviation is eliminated. Continue (step S201: NO).
When the deviation between the rotation angle θpt and the target angle θsp is eliminated and the rotation to the target angle θsp is completed (step S201: YES), the displacement control unit 17A stops the displacement control using the feedback control (step S201: YES). Step S202).

一方、保持制御部17Bは、変位制御部17Aの変位制御により偏差が解消された場合、偏差解消時点の駆動電流の電流値Idを、駆動回路12のモニタ信号SDから取得し(ステップS203)、上位装置30の記憶回路32に記憶されているマージン特性データ32Bを参照して、偏差が解消された時点における回動角度θptと対応するマージンを特定する(ステップS204)。 On the other hand, when the deviation is eliminated by the displacement control of the displacement control unit 17A, the holding control unit 17B acquires the current value Id of the drive current at the time of the deviation elimination from the monitor signal SD of the drive circuit 12 (step S203). With reference to the margin characteristic data 32B stored in the storage circuit 32 of the host device 30, the margin corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation is eliminated is specified (step S204).

マージン特性データ32Bを参照する際、保持制御部17Bは、通信回路18から通信網NWを介してマージン特性データ32Bに関する参照要求を送信する。上位装置30の処理回路33は、通信回路31および通信網NWを介した電動アクチュエータ10とのデータ通信により、電動アクチュエータ10からの参照要求を確認した場合、記憶回路32に記憶されたマージン特性データ32Bに関する参照処理を、通信回路31および通信網NWを介して電動アクチュエータ10に提供する。 When referring to the margin characteristic data 32B, the holding control unit 17B transmits a reference request regarding the margin characteristic data 32B from the communication circuit 18 via the communication network NW. When the processing circuit 33 of the host device 30 confirms the reference request from the electric actuator 10 by data communication with the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW, the margin characteristic data stored in the storage circuit 32. Reference processing relating to 32B is provided to the electric actuator 10 via the communication circuit 31 and the communication network NW.

次に、保持制御部17Bは、特定したマージンを偏差解消時点の駆動電流の電流値Idに加えることにより、出力軸14を回動角度θptに保持するためにDCモータ11の巻線U,V,Wに供給すべきモータ電流Iの電流値Ikを計算する(ステップS205)。 Next, the holding control unit 17B adds the specified margin to the current value Id of the drive current at the time of eliminating the deviation to hold the output shaft 14 at the rotation angle θpt, so that the windings U, V of the DC motor 11 are held. , The current value Ik of the motor current I to be supplied to W is calculated (step S205).

この後、保持制御部17Bは、計算した電流値Ikに相当するモータ電流Iを保持ブレーキ電流として、DCモータ11の巻線U,V,Wに供給するよう、モータ制御信号SCにより駆動回路12へ指示し(ステップS206)、一連のモータ駆動制御処理を終了する。これにより、駆動回路12からDCモータ11の巻線U,V,Wに対して、保持ブレーキ電流の供給が開始され、負荷トルクTqに対抗して出力軸14および弁体20が回動角度θptに保持されることになる。 After that, the holding control unit 17B uses the motor control signal SC to supply the motor current I corresponding to the calculated current value Ik as the holding brake current to the windings U, V, and W of the DC motor 11. (Step S206) to end a series of motor drive control processes. As a result, the supply of the holding brake current is started from the drive circuit 12 to the windings U, V, W of the DC motor 11, and the output shaft 14 and the valve body 20 rotate at a rotation angle θpt against the load torque Tq. Will be held in.

[第4の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、保持制御部17Bが、通信回路18を介して上位装置30の記憶回路32に記憶されたマージン特性データ32Bを参照して、角度センサ15により検出された出力軸14の回動角度θptと目標角度θspとの偏差が解消された時点の、回動角度θptと対応するマージンを特定するようにしたものである。
[Effect of Fourth Embodiment]
As described above, in the present embodiment, the holding control unit 17B refers to the margin characteristic data 32B stored in the storage circuit 32 of the host device 30 via the communication circuit 18, and the output detected by the angle sensor 15. The margin corresponding to the rotation angle θpt at the time when the deviation between the rotation angle θpt of the shaft 14 and the target angle θsp is eliminated is specified.

これにより、電動アクチュエータ10の記憶回路16で、マージン特性データ16Bを記憶する必要がなくなるため、記憶回路16の記憶容量を大幅に削減でき、電動アクチュエータ10の回路規模および回路コストを低減することが可能となる。
また、複数の電動アクチュエータ10が、上位装置30の同じマージン特性データ32Bを参照するようにしてもよい。これにより、複数の電動アクチュエータ10を含むシステム全体のハードウェア規模およびハードウェアコストを低減することが可能となるとともに、マージン特性データ32Bの更新に要するメンテナンスコストを大幅に低減することができる。
As a result, it is not necessary to store the margin characteristic data 16B in the storage circuit 16 of the electric actuator 10, so that the storage capacity of the storage circuit 16 can be significantly reduced, and the circuit scale and circuit cost of the electric actuator 10 can be reduced. It will be possible.
Further, the plurality of electric actuators 10 may refer to the same margin characteristic data 32B of the host device 30. As a result, the hardware scale and hardware cost of the entire system including the plurality of electric actuators 10 can be reduced, and the maintenance cost required for updating the margin characteristic data 32B can be significantly reduced.

[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。
前述した第1の実施の形態では、弁体20の開度と弁体20に生じる負荷トルクTqとの対応関係を、負荷トルク特性データ16Aとして予め用意しておく必要がある。この際、負荷トルクTqは、電動アクチュエータ10のアプリケーションよって変化するため、電動アクチュエータ10の持つ予知保全機能を利用して、予め実測により計算しておくことが望ましい。負荷トルクTqの計算については、制御回路17の保持制御部17Bで実行してもよく、制御回路17に新たな処理部、例えば負荷トルク計算部を設けて実行してもよい。なお、本発明において、弁体20の開度を弁体20または出力軸14の回動角度と云うことがあり、その逆もある。
[Fifth Embodiment]
Next, the electric actuator 10 according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, it is necessary to prepare in advance the correspondence relationship between the opening degree of the valve body 20 and the load torque Tq generated in the valve body 20 as the load torque characteristic data 16A. At this time, since the load torque Tq changes depending on the application of the electric actuator 10, it is desirable to calculate it in advance by actual measurement using the predictive maintenance function of the electric actuator 10. The calculation of the load torque Tq may be executed by the holding control unit 17B of the control circuit 17, or may be executed by providing a new processing unit, for example, a load torque calculation unit, in the control circuit 17. In the present invention, the opening degree of the valve body 20 may be referred to as the rotation angle of the valve body 20 or the output shaft 14, and vice versa.

[リターンスプリングがある場合]
まず、図10を参照して、電動アクチュエータ10にリターンスプリングRSがある場合における負荷トルクTqの計算方法について説明する。図10は、負荷トルク計算過程(リターンスプリングあり)を示す説明図である。
バルブやダンパーなどの操作端を電動で開閉制御する電動アクチュエータ10の1つとして、出力軸14に取り付けたリターンスプリングRSの復帰力で電源供給遮断時に出力軸14を所定の回動角度まで戻す、いわゆるスプリングリターン形の電動アクチュエータがある。
[If there is a return spring]
First, with reference to FIG. 10, a method of calculating the load torque Tq when the electric actuator 10 has the return spring RS will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a load torque calculation process (with a return spring).
As one of the electric actuators 10 for electrically opening and closing the operation ends of valves and dampers, the output shaft 14 is returned to a predetermined rotation angle when the power supply is cut off by the return force of the return spring RS attached to the output shaft 14. There is a so-called spring return type electric actuator.

回動中の出力軸14が任意の開度を通過する時点において、DCモータ11、動力伝達部13、リターンスプリングRS、および弁体20で発生するそれぞれのトルクは、互いにつりあった状態にあり、これらトルクの総和はゼロとなる。図10に示すように、例えば、開度θaxにおいて、DCモータ11のモータトルクをTmとし、リターンスプリングRSのスプリングトルクをTsとし、動力伝達部13における動力伝達トルクをTdとし、弁体20の弁体トルクをTvとした場合、開度θaxにおけるこれらトルクのつり合いは、次の式(2)で表される。 At the time when the rotating output shaft 14 passes through an arbitrary opening, the torques generated by the DC motor 11, the power transmission unit 13, the return spring RS, and the valve body 20 are in a balanced state with each other. The sum of these torques is zero. As shown in FIG. 10, for example, at the opening degree θax, the motor torque of the DC motor 11 is Tm, the spring torque of the return spring RS is Ts, the power transmission torque of the power transmission unit 13 is Td, and the valve body 20 When the valve body torque is Tv, the balance of these torques at the opening degree θax is expressed by the following equation (2).

Figure 2021072691
Figure 2021072691

なお、出力軸14が回動している場合、動力伝達トルクTdは発生するが、出力軸14を任意の一定開度θaxで保持した場合、動力伝達トルクTdはゼロとなる。
一方、モータトルクTmは、DCモータ11のトルク定数をKTとし、開度θaxにおいてDCモータ11に流れたモータ電流をIとすると、開度θaxにおけるDCモータ11のモータトルクTmは、次の式(3)で求められる。
When the output shaft 14 is rotating, the power transmission torque Td is generated, but when the output shaft 14 is held at an arbitrary constant opening degree θax, the power transmission torque Td becomes zero.
On the other hand, for the motor torque Tm, where the torque constant of the DC motor 11 is KT and the motor current flowing through the DC motor 11 at the opening θax is I, the motor torque Tm of the DC motor 11 at the opening θax is as follows. Obtained in (3).

Figure 2021072691
Figure 2021072691

一方、リターンスプリングRSのばね定数をkとした場合、開度θaxにおけるスプリングトルクTsは、次の式(4)で表される。 On the other hand, when the spring constant of the return spring RS is k, the spring torque Ts at the opening degree θax is expressed by the following equation (4).

Figure 2021072691
Figure 2021072691

したがって、これら式(2)、式(3)および式(4)に基づいて、動力伝達部13および弁体20にかかる負荷トルクTqは、次の式(5)に示すように、モータトルクTmと等しくなる。このため、モータ電流Iを検出すれば、負荷トルクTqが得られることになる。 Therefore, based on these equations (2), (3) and (4), the load torque Tq applied to the power transmission unit 13 and the valve body 20 is the motor torque Tm as shown in the following equation (5). Is equal to. Therefore, if the motor current I is detected, the load torque Tq can be obtained.

Figure 2021072691
Figure 2021072691

[リターンスプリングがない場合]
次に、図11を参照して、電動アクチュエータ10にリターンスプリングRSがない場合における負荷トルクTqの計算方法について説明する。図11は、負荷トルク計算過程(リターンスプリングなし)を示す説明図である。
[If there is no return spring]
Next, with reference to FIG. 11, a method of calculating the load torque Tq when the electric actuator 10 does not have the return spring RS will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a load torque calculation process (without a return spring).

出力軸14が回動している場合、あるいは、出力軸14を任意の一定開度θaxで保持した場合、DCモータ11、動力伝達部13、および弁体20で発生するそれぞれのトルクは、互いにつり合った状態にあり、これらトルクの総和はゼロとなる。図11に示すように、例えば、任意の開度θaxにおけるDCモータ11のモータトルクをTmとし、動力伝達部13における動力伝達トルクをTdとし、弁体20の弁体トルクをTvとした場合、任意の開度θaxにおけるこれらトルクのつり合いは、次の式(6)で表される。 When the output shaft 14 is rotating, or when the output shaft 14 is held at an arbitrary constant opening degree θax, the torques generated by the DC motor 11, the power transmission unit 13, and the valve body 20 are mutually exclusive. It is in a balanced state, and the sum of these torques is zero. As shown in FIG. 11, for example, when the motor torque of the DC motor 11 at an arbitrary opening degree θax is Tm, the power transmission torque in the power transmission unit 13 is Td, and the valve body torque of the valve body 20 is Tv. The balance of these torques at an arbitrary opening degree θax is expressed by the following equation (6).

Figure 2021072691
Figure 2021072691

なお、出力軸14が回動している場合、動力伝達トルクTdは発生するが、出力軸14を任意の一定開度θaxで保持した場合、動力伝達トルクTdはゼロとなる。
一方、モータトルクTmは、DCモータ11のトルク定数をKTとし、開度θaxにおいてDCモータ11に流れたモータ電流をIとすると、開度θaxにおけるDCモータ11のモータトルクTmは、上記の式(3)で求められる。
When the output shaft 14 is rotating, the power transmission torque Td is generated, but when the output shaft 14 is held at an arbitrary constant opening degree θax, the power transmission torque Td becomes zero.
On the other hand, for the motor torque Tm, assuming that the torque constant of the DC motor 11 is KT and the motor current flowing through the DC motor 11 at the opening θax is I, the motor torque Tm of the DC motor 11 at the opening θax is the above equation. Obtained in (3).

したがって、これら式(3)および式(6)に基づいて、動力伝達部13および弁体20にかかる負荷トルクTqは、次の式(7)に示すように、モータトルクTmと等しくなる。このため、モータ電流Iを検出すれば、負荷トルクTqが得られることになる。 Therefore, based on these equations (3) and (6), the load torque Tq applied to the power transmission unit 13 and the valve body 20 becomes equal to the motor torque Tm as shown in the following equation (7). Therefore, if the motor current I is detected, the load torque Tq can be obtained.

Figure 2021072691
Figure 2021072691

[第5の実施の形態の効果]
本実施の形態によれば、電動アクチュエータ10の既存構成で容易に検出できる出力軸14や弁体20の開度、さらにはモータ電流Iに基づいて、動力伝達部13および弁体20にかかる負荷トルクTqを容易に計算することが可能となる。したがって、新たな構成を追加することなく、保持制御に用いる保持ブレーキ電流の電流値Ikを容易に計算することが可能となる。
また、本実施の形態においては、リアルタイムに計測した負荷トルクに基づいてブレーキ電流を算出しているため、異物のつまりおよび弁体の摩耗などの経年変化に対応できる。さらに、リアルタイムに計測した弁体の負荷トルクに基づいてブレーキ電流を算出しているので、ブレーキ電流は最適値となっており、省エネルギーにも貢献できる。
[Effect of the fifth embodiment]
According to the present embodiment, the load applied to the power transmission unit 13 and the valve body 20 is based on the opening degree of the output shaft 14 and the valve body 20 that can be easily detected by the existing configuration of the electric actuator 10, and the motor current I. The torque Tq can be easily calculated. Therefore, it is possible to easily calculate the current value Ik of the holding brake current used for holding control without adding a new configuration.
Further, in the present embodiment, since the brake current is calculated based on the load torque measured in real time, it is possible to deal with aging changes such as clogging of foreign matter and wear of the valve body. Furthermore, since the brake current is calculated based on the load torque of the valve body measured in real time, the brake current is the optimum value and can contribute to energy saving.

[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Extension of Embodiment]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, each embodiment can be implemented in any combination within a consistent range.

10…電動アクチュエータ、11…DCモータ、11M…永久磁石、11R…ロータ、11S…シャフト、12…駆動回路、13…動力伝達部、14…出力軸、15…角度センサ、16…記憶回路、16A…負荷トルク特性データ、16B…マージン特性データ、16P…プログラム、17…制御回路、17A…変位制御部、17B…保持制御部、18…通信回路、20…弁体、21…弁軸、22…継手、30…上位装置、31…通信回路、32…記憶回路、32A…負荷トルク特性データ、32B…マージン特性データ、33…処理回路、U,V,W…巻線、HU,HV,HW…ホールセンサ、Twu,Twv,Tww,Thu,Thv,Thw…端子、Quu,Qul,Qvu,Qvl,Qwu,Qwl…スイッチング素子、RS…リターンスプリング、θsp…目標角度、θpt…回動角度、SC…駆動制御信号、SD…モニタ信号、I…モータ電流、Id,Ik…電流値、VU,VV,VW…駆動電圧,Vc…電源電位、GND…接地電位、SU,SV,SW…検出信号、Tq…負荷トルク、Tm…モータトルク、Td…動力伝達トルク、Ts…スプリングトルク、Tv…弁体トルク、θax…開度、k…ばね定数、KT…トルク定数、NW…通信網。 10 ... electric actuator, 11 ... DC motor, 11M ... permanent magnet, 11R ... rotor, 11S ... shaft, 12 ... drive circuit, 13 ... power transmission unit, 14 ... output shaft, 15 ... angle sensor, 16 ... storage circuit, 16A ... Load torque characteristic data, 16B ... Margin characteristic data, 16P ... Program, 17 ... Control circuit, 17A ... Displacement control unit, 17B ... Holding control unit, 18 ... Communication circuit, 20 ... Valve body, 21 ... Valve shaft, 22 ... Joint, 30 ... Upper device, 31 ... Communication circuit, 32 ... Storage circuit, 32A ... Load torque characteristic data, 32B ... Margin characteristic data, 33 ... Processing circuit, U, V, W ... Winding, HU, HV, HW ... Hall sensor, Tw, Twv, Tww, Thu, Thv, Thw ... Terminal, Quu, Qul, Qvu, Qvl, Qw, Qwl ... Switching element, RS ... Return spring, θsp ... Target angle, θpt ... Rotation angle, SC ... Drive control signal, SD ... monitor signal, I ... motor current, Id, Ik ... current value, VU, VV, VW ... drive voltage, Vc ... power supply potential, GND ... ground potential, SU, SV, SW ... detection signal, Tq ... load torque, Tm ... motor torque, Td ... power transmission torque, Ts ... spring torque, Tv ... valve body torque, θax ... opening, k ... spring constant, KT ... torque constant, NW ... communication network.

Claims (8)

複数の巻線を有する直流モータと、
前記複数の巻線に対して選択的に電流を供給する駆動回路と、
前記直流モータの回転に応じて機械的に変位する出力機構と、
前記出力機構の機械的変位を検出するセンサと、
前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給する電流を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記センサにより検出された前記出力機構の機械的変位と前記機械的変位の目標値との偏差が解消されるよう、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記直流モータを回転させる駆動電流を制御する第1の制御部と、
前記偏差が解消されている時に、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記出力機構の機械的変位を保持するための保持ブレーキ電流を制御する第2の制御部と
を備える電動アクチュエータ。
A DC motor with multiple windings and
A drive circuit that selectively supplies current to the plurality of windings, and
An output mechanism that mechanically displaces according to the rotation of the DC motor,
A sensor that detects the mechanical displacement of the output mechanism and
A control circuit for controlling the current supplied from the drive circuit to the plurality of windings is provided.
The control circuit
The DC motor is supplied from the drive circuit to the plurality of windings to rotate the DC motor so that the deviation between the mechanical displacement of the output mechanism detected by the sensor and the target value of the mechanical displacement is eliminated. The first control unit that controls the drive current to be driven, and
When the deviation is eliminated, a second control unit that is supplied from the drive circuit to the plurality of windings and controls a holding brake current for holding the mechanical displacement of the output mechanism is provided. Electric actuator.
請求項1に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記第2の制御部は、
前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係に基づいて前記偏差が解消された時点における前記機械的変位と対応する負荷トルクを特定し、前記負荷トルクに基づいて前記駆動回路から供給する前記保持ブレーキ電流の大きさを計算する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 1,
The second control unit
Based on the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism, the load torque corresponding to the mechanical displacement at the time when the deviation is eliminated is specified, and the load torque corresponds to the load torque. An electric actuator characterized in that the magnitude of the holding brake current supplied from the drive circuit is calculated.
請求項2に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係を記憶する記憶回路をさらに備え、
前記第2の制御部は、
前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記負荷トルクを特定する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 2,
A storage circuit for storing the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism is further provided.
The second control unit
An electric actuator characterized in that the load torque is specified with reference to the correspondence relationship stored in the storage circuit.
請求項2に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力機構の機械的変位と前記出力機構に生じる負荷トルクとの対応関係を記憶する記憶回路とネットワークを介して通信する通信回路をさらに備え、
前記第2の制御部は、
前記通信回路を介して前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記負荷トルクを特定する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 2,
A storage circuit that stores the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the load torque generated in the output mechanism and a communication circuit that communicates via a network are further provided.
The second control unit
An electric actuator characterized in that the load torque is specified with reference to the correspondence relationship stored in the storage circuit via the communication circuit.
請求項1に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記第2の制御部は、
前記偏差が解消された時点における前記駆動電流の大きさに所定のマージンを与えることにより、前記駆動回路から供給させる前記保持ブレーキ電流の大きさを計算する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 1,
The second control unit
An electric actuator characterized in that the magnitude of the holding brake current supplied from the drive circuit is calculated by giving a predetermined margin to the magnitude of the drive current at the time when the deviation is eliminated.
請求項5に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力機構の機械的変位と前記マージンの大きさとの対応関係を記憶する記憶回路をさらに備え、
前記第2の制御部は、
前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記マージンの大きさを特定する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 5,
A storage circuit for storing the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the size of the margin is further provided.
The second control unit
An electric actuator characterized in that the size of the margin is specified with reference to the correspondence relationship stored in the storage circuit.
請求項5に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力機構の機械的変位と前記マージンの大きさとの対応関係を記憶する記憶回路とネットワークを介して通信する通信回路をさらに備え、
前記第2の制御部は、
前記通信回路を介して前記記憶回路に記憶された前記対応関係を参照して、前記マージンの大きさを特定する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
In the electric actuator according to claim 5,
A storage circuit that stores the correspondence between the mechanical displacement of the output mechanism and the size of the margin and a communication circuit that communicates via a network are further provided.
The second control unit
An electric actuator characterized in that the size of the margin is specified with reference to the correspondence relationship stored in the storage circuit via the communication circuit.
複数の巻線を有する直流モータと、
前記複数の巻線に対して選択的に電流を供給する駆動回路と、
前記直流モータの回転に応じて機械的に変位する出力機構と、
前記出力機構の機械的変位を検出するセンサと、
前記駆動回路から前記複数の巻線に供給する電流を制御する制御回路と
を備える電動アクチュエータで用いられる、モータ駆動制御方法であって、
前記制御回路が、前記センサにより検出された前記出力機構の機械的変位と前記機械的変位の目標値との偏差が解消されるよう、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記直流モータを回転させる駆動電流を制御する第1の制御ステップと、
前記制御回路が、前記偏差が解消されている時に、前記駆動回路から前記複数の巻線に対して供給されて前記出力機構の機械的変位を保持するための保持ブレーキ電流を制御する第2の制御ステップと
を備えることを特徴とするモータ駆動制御方法。
A DC motor with multiple windings and
A drive circuit that selectively supplies current to the plurality of windings, and
An output mechanism that mechanically displaces according to the rotation of the DC motor,
A sensor that detects the mechanical displacement of the output mechanism and
A motor drive control method used in an electric actuator including a control circuit for controlling currents supplied from the drive circuit to the plurality of windings.
The control circuit is supplied from the drive circuit to the plurality of windings so that the deviation between the mechanical displacement of the output mechanism detected by the sensor and the target value of the mechanical displacement is eliminated. The first control step for controlling the drive current for rotating the DC motor, and
A second control circuit that controls the holding brake current supplied from the drive circuit to the plurality of windings to hold the mechanical displacement of the output mechanism when the deviation is eliminated. A motor drive control method comprising a control step.
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