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JP7600940B2 - Electric actuator, thrust force deriving method for electric actuator, and program - Google Patents
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Electric actuator, thrust force deriving method for electric actuator, and program Download PDF

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Description

本願発明は、電動アクチュエータ、電動アクチュエータの推力導出方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an electric actuator, a method for deriving thrust force for an electric actuator, and a program.

昨今、モータの回転力を直動の推力に変換して動作させる構成を備えた電動アクチュエータが普及している。 Electric actuators that convert the rotational force of a motor into linear thrust to operate the actuator have become widespread in recent years.

電動アクチュエータは、入力に基づいて制御量が決定されるが、同じ入力であっても、動作環境等に応じた影響を考慮して、制御量を調整する技術が開示されている。例えば、特許文献1では、電動ブレーキ制御において、入力された踏力に応じて、制御する際の閾値を切り替えることが記載されている。また、特許文献2では、電動式アクチュエータにおいて、温度に応じて、制御する際の閾値を切り替えることが記載されている。 In an electric actuator, the control amount is determined based on the input, but technology has been disclosed that adjusts the control amount even for the same input, taking into account the influence of the operating environment, etc. For example, Patent Document 1 describes switching the control threshold value in electric brake control according to the input pedal force. Also, Patent Document 2 describes switching the control threshold value in an electric actuator according to the temperature.

特開2011-11703号公報JP 2011-11703 A 特開2013-154843号公報JP 2013-154843 A

一方、上述したような電動アクチュエータでは、使用する環境を考慮し、防水や防塵などの構成を有する場合がある。例えば、鉄道で用いられる制御用の電動アクチュエータなどは屋外で使用されるため、雨水や塵埃の電動アクチュエータ内部への侵入を防ぐ必要がある。このような環境下での使用を想定し、電動アクチュエータのハウジング部材と、出力軸の部分が連結部材を介してピストン動作を行うように構成されている場合に、この連結部材周辺に水の侵入を防止するための防水構成が挙げられる。このような構成では、連結部材周辺に密封空間が構成される。密封空間は、電動アクチュエータの動作に伴って、その容積が変動する。これにより、密封空間内の圧力が変動し、電動アクチュエータの動作に影響を与えてしまう。つまり、上記のような防水や防塵の構造とした場合、内外の空気の交換が難しくなることから、電動アクチュエータの動作によって内部の空気が圧縮され、動作を阻害する負荷となりうる。その結果、同じ制御量であっても、電動アクチュエータによる出力は異なってしまう。このように同じ制御量であっても異なる出力となる場合を想定し、電動アクチュエータの実際の出力を把握することは、電動アクチュエータを精度良く動作させるために重要となる。 On the other hand, the electric actuator as described above may have a waterproof or dustproof structure in consideration of the environment in which it is used. For example, electric actuators for control used in railways are used outdoors, so it is necessary to prevent rainwater and dust from entering the inside of the electric actuator. In the case where the housing member of the electric actuator and the output shaft part are configured to perform piston movement via a connecting member, assuming use in such an environment, a waterproof structure can be used to prevent water from entering around the connecting member. In this configuration, a sealed space is formed around the connecting member. The volume of the sealed space changes with the operation of the electric actuator. This causes the pressure in the sealed space to change, which affects the operation of the electric actuator. In other words, if the above-mentioned waterproof or dustproof structure is used, it becomes difficult to exchange air between the inside and outside, so the air inside is compressed by the operation of the electric actuator, which can become a load that inhibits operation. As a result, even if the control amount is the same, the output by the electric actuator will be different. In this way, it is important to assume a case where the same control amount results in different outputs and understand the actual output of the electric actuator in order to operate the electric actuator with precision.

上記課題を鑑み、本願発明は、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力を可能とすることを目的とする。 In consideration of the above problems, the present invention aims to enable an electric actuator to output power while suppressing the effects of load due to internal pressure, taking into account changes in internal pressure that accompany the operation of the electric actuator.

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
an output unit that outputs a thrust force from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor by the control unit.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記温度センサにて検出された温度と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
Another aspect of the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
an output unit that derives a thrust force from the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor by the control unit.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする電動アクチュエータの推力導出方法。
Another aspect of the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor for detecting a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the pressure sensor comprising:
A thrust deriving method for an electric actuator, comprising the steps of: deriving thrust by the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする電動アクチュエータの推力導出方法。
Another aspect of the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor comprising:
A method for deriving thrust force of an electric actuator, comprising the steps of: deriving thrust force by the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
Another aspect of the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor for detecting a pressure in a sealed space including the output shaft and the housing, the pressure sensor detecting a pressure in the sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and the control amount of the motor.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
Another aspect of the present invention has the following configuration.
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor being configured to detect a temperature of the sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust force from the output shaft based on the temperature detected by the temperature sensor and the control amount of the motor.

本願発明により、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。 The present invention makes it possible to output an electric actuator that suppresses the effect of load caused by internal pressure by taking into account changes in internal pressure that occur as the electric actuator operates.

第1の実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration according to a first embodiment. 本願発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ内部の圧力を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining pressure inside the electric actuator according to the embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ内部の圧力を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining pressure inside the electric actuator according to the embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ内部の移動を説明するための図。1 is a diagram for explaining movement inside an electric actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 本願発明の一実施形態に係る密封空間の容積、内圧、およびストローク距離の関係を説明するためのグラフ図。FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the volume, the internal pressure, and the stroke distance of a sealed space according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る電動アクチュエータのストローク距離の変化による推力への影響を説明するためのグラフ図。FIG. 4 is a graph illustrating the effect of a change in stroke distance on a thrust force of the electric actuator according to the embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る電動アクチュエータのストローク距離の変化による推力への影響を説明するためのグラフ図。FIG. 4 is a graph illustrating the effect of a change in stroke distance on a thrust force of the electric actuator according to the embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る電動アクチュエータの制御処理のフローチャート。4 is a flowchart of a control process for the electric actuator according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration according to a second embodiment. 第2の実施形態に係る電動アクチュエータの制御処理のフローチャート。10 is a flowchart of a control process for an electric actuator according to a second embodiment. 第3の実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration according to a third embodiment.

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。 The following describes the embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is one embodiment for explaining the present invention, and is not intended to be interpreted as limiting the present invention, and not all of the configurations described in each embodiment are necessarily essential configurations for solving the problems of the present invention. In addition, in each drawing, the same components are given the same reference numbers to indicate their correspondence.

<第1の実施形態>
以下、本願発明の第1の実施形態について説明を行う。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below.

[装置構成]
図1は、本実施形態に係る装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。図1には、本実施形態に係る電動アクチュエータ10は、駆動部100、および制御装置200を含んで構成される。また、制御装置200は、電動アクチュエータ10の上位に位置する上位装置20に通信可能に接続される。電動アクチュエータ10は、上位装置20からの指示に基づいて動作する。
[Device configuration]
Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the device according to this embodiment. In Fig. 1, an electric actuator 10 according to this embodiment is configured to include a drive unit 100 and a control device 200. The control device 200 is also communicably connected to a host device 20 that is positioned above the electric actuator 10. The electric actuator 10 operates based on instructions from the host device 20.

駆動部100は、制御装置200の制御に基づいて、所定の推力を出力する。モータ102は、制御装置200から入力される電流に基づいて回転動作を行う。モータ102は、回転位置センサ103を備える。回転位置センサ103は、エンコーダ(不図示)などを用いてモータ102の回転動作に伴う回転位置を検出し、制御装置200へ送信する。ハウジング101内には、モータ102の回転力を伝達するための減速機104が設けられる。減速機104は、直動機構108に接続され、減速機104からの回転力が直動機構108に伝達される。出力軸105と直動機構108とは連結機構107を介して連結される。直動機構108が回転することにより連結機構107が直動機構108の軸方向(図1の矢印Aにて示す方向)に沿って移動し、これに伴って出力軸105も移動(ピストン動作)することで、電動アクチュエータ10による推力が出力される。モータ102の回転方向に応じて、出力軸105および連結機構107の移動方向が規定される。 The drive unit 100 outputs a predetermined thrust based on the control of the control device 200. The motor 102 rotates based on the current input from the control device 200. The motor 102 is equipped with a rotational position sensor 103. The rotational position sensor 103 detects the rotational position associated with the rotational operation of the motor 102 using an encoder (not shown) or the like, and transmits it to the control device 200. A reducer 104 for transmitting the rotational force of the motor 102 is provided inside the housing 101. The reducer 104 is connected to the linear motion mechanism 108, and the rotational force from the reducer 104 is transmitted to the linear motion mechanism 108. The output shaft 105 and the linear motion mechanism 108 are connected via a connecting mechanism 107. When the linear motion mechanism 108 rotates, the connecting mechanism 107 moves along the axial direction of the linear motion mechanism 108 (the direction indicated by the arrow A in FIG. 1), and the output shaft 105 also moves (piston operation) accordingly, and the thrust by the electric actuator 10 is output. The direction of movement of the output shaft 105 and the connecting mechanism 107 is determined according to the direction of rotation of the motor 102.

直動機構108の外周面にらせん状のねじ溝が設けられたねじ軸にて構成される。連結機構107は、ねじ溝に嵌合されて配置される。このとき、連結機構107が備える転動体(不図示)が直動機構108のねじ溝を転動自在に構成され、直動機構108が回転することで、連結機構107が所定方向に移動する。転動体とねじ溝の周囲には、任意の潤滑方式により潤滑剤(潤滑油やグリースなど)が供給され、これらの摩擦が軽減されるように構成されてよい。 The linear motion mechanism 108 is configured with a screw shaft having a helical screw groove on its outer circumferential surface. The connecting mechanism 107 is arranged by being fitted into the screw groove. At this time, the rolling elements (not shown) of the connecting mechanism 107 are configured to be able to roll freely in the screw groove of the linear motion mechanism 108, and the connecting mechanism 107 moves in a predetermined direction as the linear motion mechanism 108 rotates. A lubricant (lubricating oil, grease, etc.) may be supplied around the rolling elements and the screw groove by any lubrication method to reduce friction therebetween.

ハウジング101と出力軸105とにより、連結機構107および直動機構108を含んで密封空間109が構成される。つまり、本実施形態では、ハウジング101と出力軸105とから構成される密封空間109への液体等の流入が防止されるように構成されていることを想定して説明する。密封空間が設けられることにより、防塵や防水を実現することができる一方、外部との空気の交換が困難となる。密封空間109には、密封空間109内の圧力を検出するための圧力センサ106が設けられる。図1において、連結機構107の両側に密封空間109が示されているが、これらは繋がっており、1つの密封空間109が構成されている。なお、ここでは、圧力センサ106により気圧を検出するものとして説明するが、電動アクチュエータ10の構成に応じて、液圧(例えば、油圧)を検出するようなセンサが用いられてもよい。圧力センサ106は、検出した圧力の情報を制御装置200へ送信する。 The housing 101 and the output shaft 105 form a sealed space 109 including the connecting mechanism 107 and the linear motion mechanism 108. In other words, in this embodiment, it is assumed that the sealed space 109 formed by the housing 101 and the output shaft 105 is configured to prevent the inflow of liquids and the like into the sealed space 109. By providing a sealed space, dustproofing and waterproofing can be achieved, but it becomes difficult to exchange air with the outside. A pressure sensor 106 for detecting the pressure within the sealed space 109 is provided in the sealed space 109. In FIG. 1, the sealed spaces 109 are shown on both sides of the connecting mechanism 107, but these are connected to form a single sealed space 109. Note that, here, the pressure sensor 106 is described as detecting air pressure, but a sensor that detects liquid pressure (e.g., oil pressure) may be used depending on the configuration of the electric actuator 10. The pressure sensor 106 transmits information on the detected pressure to the control device 200.

制御装置200は、上位装置20と通信可能に接続される。制御装置200は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Single Processor)、または専用回路などから構成されてよい。また、図1には示していないが、制御装置200は、HDD(Hard Disk Drive)、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の揮発性および不揮発性の記憶媒体を含んで構成される。なお、図1では、1の上位装置20と、1の電動アクチュエータ10が示されているが、これに限定するものではなく、1の上位装置20が複数の電動アクチュエータ10を制御、管理するような構成であってもよい。 The control device 200 is connected to the higher-level device 20 so as to be able to communicate with it. The control device 200 may be composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Single Processor), or a dedicated circuit. Although not shown in FIG. 1, the control device 200 is composed of volatile and non-volatile storage media such as a HDD (Hard Disk Drive), a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory). Note that, although FIG. 1 shows one higher-level device 20 and one electric actuator 10, this is not limiting, and one higher-level device 20 may be configured to control and manage multiple electric actuators 10.

モータ制動部201は、上位装置20からの指示に従って、モータ102を制御するための信号をインバータ202に出力する。インバータ202は、モータ制動部201からの信号に基づいて、電源203から供給される電力を、モータ102を動作させるための電流に変換しモータ102に供給する。この供給された電流に基づいて、モータ102が回転動作を行う。なお、インバータ202や電源203は、制御装置200が備える構成として示したが、これらは制御装置200の外部に設けられてもよい。 The motor braking unit 201 outputs a signal to the inverter 202 to control the motor 102 according to instructions from the higher-level device 20. Based on the signal from the motor braking unit 201, the inverter 202 converts the power supplied from the power source 203 into a current for operating the motor 102 and supplies it to the motor 102. The motor 102 rotates based on this supplied current. Note that although the inverter 202 and the power source 203 are shown as components provided in the control device 200, they may be provided outside the control device 200.

推力導出部204は、モータ102を動作させた結果として電動アクチュエータ10から出力される推力を導出する。本実施形態に係る推力の導出方法については後述する。モータ角度導出部205は、モータ102に備えられた回転位置センサ103から取得した位置情報に基づいて、モータ102の回転角度を導出する。ここでは、モータ102の回転数なども併せて導出されるような構成であってよい。電流センサ206は、インバータ202によりモータ102に供給される電流を検出する。状態監視部207は、各種センサや部位から各種情報を収集し、駆動部100や制御装置200の状態を監視する。また、状態監視部207は、監視結果(異常の有無や動作状況など)を状態出力部208へ送信する。状態出力部208は、状態監視部207から取得した情報を上位装置20へ出力する。 The thrust derivation unit 204 derives the thrust output from the electric actuator 10 as a result of operating the motor 102. The thrust derivation method according to this embodiment will be described later. The motor angle derivation unit 205 derives the rotation angle of the motor 102 based on position information acquired from the rotation position sensor 103 provided in the motor 102. Here, the configuration may be such that the rotation speed of the motor 102 is also derived. The current sensor 206 detects the current supplied to the motor 102 by the inverter 202. The status monitoring unit 207 collects various information from various sensors and parts, and monitors the status of the drive unit 100 and the control device 200. In addition, the status monitoring unit 207 transmits the monitoring results (presence or absence of abnormality, operating status, etc.) to the status output unit 208. The status output unit 208 outputs the information acquired from the status monitoring unit 207 to the upper device 20.

上位装置20は、例えば、不図示の制御部、記憶部、および入出力部を含んで構成される情報処理装置にて実現されてよい。制御部は、CPU、MPU、DSP、ECU(Electronic Control Unit)、または専用回路などから構成されてよい。記憶部は、HDD、ROMやRAM等の揮発性および不揮発性の記憶媒体により構成され、制御部からの指示により各種情報の入出力が可能である。入出力部は、各種インターフェースから構成されてよく、少なくとも、制御装置200と通信可能に接続される。 The higher-level device 20 may be realized, for example, by an information processing device including a control unit, a storage unit, and an input/output unit (not shown). The control unit may be composed of a CPU, an MPU, a DSP, an ECU (Electronic Control Unit), or a dedicated circuit. The storage unit is composed of volatile and non-volatile storage media such as a HDD, a ROM, or a RAM, and is capable of inputting and outputting various information in response to instructions from the control unit. The input/output unit may be composed of various interfaces, and is at least connected to the control device 200 so as to be able to communicate with it.

[密封空間における圧力の変化]
図2、図3は、本実施形態に係る電動アクチュエータ10内に構成される密封空間109内の圧力の変化およびその影響を説明するための図である。図2(a)は、駆動部100において、出力軸105が最も縮んだ状態から伸び方向に動作する場合を示している。このとき、制御装置200が駆動部100による推力を伸び方向の推力P1aとして、上位装置20からの指示を受け付けたとする。図2(a)の状態では、駆動部100の密封空間109は圧縮されており、結果として、密封空間109の内圧が上昇する。そのため、密封空間109内の内圧による伸び方向の力P2aが、指示に基づいて制御される駆動部100の推力P1aに合成される。その結果、駆動部100により出力される推力はP3a(=P1a+P2a)となる。
[Pressure changes in a sealed space]
2 and 3 are diagrams for explaining the change in pressure in the sealed space 109 configured in the electric actuator 10 according to the present embodiment and its influence. FIG. 2(a) shows a case where the output shaft 105 in the driving unit 100 operates in the extension direction from the most contracted state. At this time, it is assumed that the control device 200 receives an instruction from the upper device 20 with the thrust by the driving unit 100 as a thrust P1a in the extension direction. In the state of FIG. 2(a), the sealed space 109 of the driving unit 100 is compressed, and as a result, the internal pressure of the sealed space 109 increases. Therefore, the force P2a in the extension direction due to the internal pressure in the sealed space 109 is combined with the thrust P1a of the driving unit 100 controlled based on the instruction. As a result, the thrust output by the driving unit 100 becomes P3a (=P1a+P2a).

図2(b)は、駆動部100において、一定程度、出力軸105が伸びた状態から伸び方向に動作する場合を示している。このとき、制御装置200が駆動部100による推力を伸び方向の推力P1bとして、上位装置20からの指示を受け付けたとする。図2(b)の状態では、図2(a)の状態と比較すると、駆動部100の密封空間109は容積が拡大しており、結果として、密封空間109の内圧が低下する。そのため、密封空間109内の内圧による力P2bが、指示に基づいて制御される駆動部100の推力P1bに合成される。ここでは、一例として、内圧による力P2bは、駆動部100の推力の向きとは逆(-)の方向(すなわち、縮み方向)である場合を示している。その結果、駆動部100により出力される推力はP3b(=P1b-P2b)となる。 2(b) shows a case where the drive unit 100 operates in the extension direction from a state where the output shaft 105 is extended to a certain extent. At this time, the control device 200 accepts an instruction from the upper device 20, regarding the thrust by the drive unit 100 as thrust P1b in the extension direction. In the state of FIG. 2(b), the volume of the sealed space 109 of the drive unit 100 is expanded compared to the state of FIG. 2(a), and as a result, the internal pressure of the sealed space 109 is reduced. Therefore, the force P2b due to the internal pressure in the sealed space 109 is combined with the thrust P1b of the drive unit 100, which is controlled based on the instruction. Here, as an example, the force P2b due to the internal pressure is shown to be in the opposite (-) direction to the thrust of the drive unit 100 (i.e., the contraction direction). As a result, the thrust output by the drive unit 100 is P3b (=P1b-P2b).

つまり、図2(b)の状態では、図2(a)の状態に比べると密封空間109の容積が大きくなり、これに伴って密封空間109の内圧が変動し、駆動部100にて出力する推力に対する影響度合いが変化することとなる。なお、図2(b)の力P2bに示すように、出力軸105が伸びる方向とは逆方向に力が発生するか否かは、密封空間109の容積や、電動アクチュエータ10の構成などに応じて変化する。 2(b), the volume of the sealed space 109 is larger than that of the state of FIG. 2(a), and the internal pressure of the sealed space 109 fluctuates accordingly, changing the degree of influence on the thrust force output by the drive unit 100. As shown by force P2b in FIG. 2(b), whether or not a force is generated in the direction opposite to the direction in which the output shaft 105 extends varies depending on the volume of the sealed space 109, the configuration of the electric actuator 10, etc.

図3(a)は、駆動部100において、出力軸105が一定程度、縮んだ状態から縮み方向に動作する場合を示している。このとき、制御装置200が駆動部100による推力を縮み方向の推力P1cとして、上位装置20からの指示を受け付けたとする。図3(a)の状態では、駆動部100の密封空間109は圧縮されており、結果として、密封空間109の内圧が上昇する。そのため、密封空間109内の内圧による力P2cが、指示に基づいて制御される駆動部100の推力P1cに合成される。ここでは、一例として、内圧による力P2cは、駆動部100の推力の向きとは逆(-)の方向(すなわち、伸び方向)である場合を示している。その結果、駆動部100により出力される推力はP3c(=P1c-P2c)となる。 Figure 3(a) shows a case where the output shaft 105 of the drive unit 100 moves in the contraction direction from a contracted state to a certain extent. At this time, it is assumed that the control device 200 receives an instruction from the upper device 20 regarding the thrust by the drive unit 100 as a thrust P1c in the contraction direction. In the state of Figure 3(a), the sealed space 109 of the drive unit 100 is compressed, and as a result, the internal pressure of the sealed space 109 increases. Therefore, the force P2c due to the internal pressure in the sealed space 109 is combined with the thrust P1c of the drive unit 100 controlled based on the instruction. Here, as an example, the force P2c due to the internal pressure is shown to be in the opposite (-) direction to the thrust of the drive unit 100 (i.e., the extension direction). As a result, the thrust output by the drive unit 100 becomes P3c (= P1c - P2c).

図3(b)は、駆動部100において、一定程度、出力軸105が伸びた状態から縮み動作する場合を示している。このとき、制御装置200が駆動部100による推力を縮み方向の推力P1dとして、上位装置20からの指示を受け付けたとする。図3(b)の状態では、図3(a)の状態と比較すると、駆動部100の密封空間109は容積が拡大しており、結果として、密封空間109の内圧が低下する。そのため、密封空間109内の内圧による縮み方向の力P2dが、指示に基づいて制御される駆動部100の推力P1dに合成される。その結果、駆動部100により出力される推力はP3d(=P1d+P2d)となる。 Figure 3(b) shows a case where the output shaft 105 of the drive unit 100 contracts from a certain extended state. At this time, the control device 200 accepts an instruction from the upper device 20 to set the thrust from the drive unit 100 as a thrust P1d in the contraction direction. In the state of Figure 3(b), the volume of the sealed space 109 of the drive unit 100 is expanded compared to the state of Figure 3(a), and as a result, the internal pressure of the sealed space 109 decreases. Therefore, the force P2d in the contraction direction due to the internal pressure in the sealed space 109 is combined with the thrust P1d of the drive unit 100, which is controlled based on the instruction. As a result, the thrust output by the drive unit 100 becomes P3d (= P1d + P2d).

つまり、図3(b)の状態では、図3(a)の状態に比べると密封空間109の容積が大きくなり、これに伴って密封空間109の内圧が変動し、駆動部100にて出力する推力に対する影響度合いが変化することとなる。なお、図3(b)の力P2dに示すように、出力軸105が縮み方向と同じ方向に力が発生するか否かは、密封空間109の容積や、電動アクチュエータ10の構成などに応じて変化する。 In other words, in the state of FIG. 3(b), the volume of the sealed space 109 is larger than in the state of FIG. 3(a), and the internal pressure of the sealed space 109 fluctuates accordingly, changing the degree of influence on the thrust force output by the drive unit 100. As shown by force P2d in FIG. 3(b), whether or not a force is generated in the same direction as the contraction direction of the output shaft 105 varies depending on the volume of the sealed space 109, the configuration of the electric actuator 10, etc.

図4は、駆動部100の出力軸105周りにおける動作を説明するための図である。連結機構107は、直動機構108に沿って密封空間109内にて、図4に示す移動可能範囲にて移動が可能なように構成される。図4に示す縮み方向に連結機構107が移動した場合、密封空間109の容積は縮小する。一方、伸び方向に連結機構107が移動した場合、密封空間109の容積は拡大する。ここでは、圧力センサ106を省略している。圧力センサ106の配置等に応じて移動可能範囲は変動し得る。 Figure 4 is a diagram for explaining the operation around the output shaft 105 of the drive unit 100. The connecting mechanism 107 is configured to be able to move within the sealed space 109 along the linear motion mechanism 108 within the movable range shown in Figure 4. When the connecting mechanism 107 moves in the contraction direction shown in Figure 4, the volume of the sealed space 109 decreases. On the other hand, when the connecting mechanism 107 moves in the extension direction, the volume of the sealed space 109 increases. Here, the pressure sensor 106 is omitted. The movable range can vary depending on the arrangement of the pressure sensor 106, etc.

図4において、連結機構107の移動方向において、移動可能範囲の中心を基準位置Pとする。また、連結機構107の移動方向において、連結機構107の中央を中央位置Pとする。そして、基準位置Pと中央位置Pとの距離をストローク距離(=P-P)とする。本例では、中央位置Pが基準位置Pより縮小方向側に位置する場合、ストローク距離はマイナスの値を示し、中央位置Pが基準位置Pより拡大方向側に位置する場合、ストローク距離はプラスの値を示す。なお、ストローク距離を算出する方法は、これに限定するものではない。例えば、基準位置Pは移動可能範囲の端部に設定してもよいし、中央位置Pcに代えて連結機構107の端部を用いてもよい。 In FIG. 4, the center of the movable range in the moving direction of the connecting mechanism 107 is set as the reference position P0 . In addition, the center of the connecting mechanism 107 in the moving direction of the connecting mechanism 107 is set as the central position Pc . The distance between the reference position P0 and the central position Pc is set as the stroke distance (= P0 - Pc ). In this example, when the central position Pc is located on the contraction direction side from the reference position P0 , the stroke distance indicates a negative value, and when the central position Pc is located on the expansion direction side from the reference position P0 , the stroke distance indicates a positive value. Note that the method of calculating the stroke distance is not limited to this. For example, the reference position P0 may be set at the end of the movable range, or the end of the connecting mechanism 107 may be used instead of the central position Pc.

図5は、本実施形態に係る駆動部100の密封空間109の容積、ストローク距離、および内圧の関係を説明するための図である。図5(a)において、横軸はストローク距離を示し、縦軸は密封空間109の容積を示す。出力軸105が最も縮んだ状態であるストローク距離Lminでは、密封空間109の容積は最小の容積Vminとなる。また、出力軸105が最も伸びた状態であるストローク距離Lmaxでは、密封空間109の容積は最大の容積Vmaxとなる。図5に示すように、ストローク距離が大きくなるに従って、密封空間109の容積も増加する。ストローク距離が0の場合、すなわち、図4に示す中央位置Pと基準位置Pとが一致する場合の容積を容積Vとする。 5 is a diagram for explaining the relationship between the volume, stroke distance, and internal pressure of the sealed space 109 of the drive unit 100 according to this embodiment. In FIG. 5(a), the horizontal axis indicates the stroke distance, and the vertical axis indicates the volume of the sealed space 109. At a stroke distance L min where the output shaft 105 is in the most contracted state, the volume of the sealed space 109 is the minimum volume V min . At a stroke distance L max where the output shaft 105 is in the most extended state, the volume of the sealed space 109 is the maximum volume V max . As shown in FIG. 5, the volume of the sealed space 109 increases as the stroke distance increases. When the stroke distance is 0, that is, when the center position P c shown in FIG. 4 coincides with the reference position P 0 , the volume is defined as V 0 .

図5(b)において、横軸は密封空間109の容積を示し、縦軸は密封空間109の内圧を示す。図5(b)は、密封空間109の容積が最大の容積Vmaxの場合、密封空間109の内圧は最小の内圧Pminとなる。また、密封空間109の容積が最小の容積Vminの場合、密封空間109の内圧は最大の内圧Pmaxとなる。図5(b)に示す関係性は、電動アクチュエータ10の構成と、ボイル=シャルルの法則などから導出することができる。 In Fig. 5(b), the horizontal axis represents the volume of the sealed space 109, and the vertical axis represents the internal pressure of the sealed space 109. In Fig. 5(b), when the volume of the sealed space 109 is the maximum volume Vmax , the internal pressure of the sealed space 109 is the minimum internal pressure Pmin . Also, when the volume of the sealed space 109 is the minimum volume Vmin , the internal pressure of the sealed space 109 is the maximum internal pressure Pmax . The relationship shown in Fig. 5(b) can be derived from the configuration of the electric actuator 10 and Boyle's law, etc.

図6、図7は、駆動部100の密封空間109の内圧による推力への影響と、ストローク距離との関係を説明するための図である。図6において、縦軸は伸び方向時の内圧による推力の変化量(力)を示し、横軸はストローク距離を示す。つまり、図6は、図2を用いて説明した伸び動作時の推力とストローク距離との関係を示す。ストローク距離Lminでは、変化量が最大の変化量ΔFmaxとなる。また、ストローク距離Lmaxでは、変化量が最小の変化量ΔFminとなる。本例では、ストローク距離が0の場合、変化量は0になり、電動アクチュエータ10が出力したい推力に対する影響は生じない。変化量がマイナスの値を示す場合は、図2(b)に示したように、電動アクチュエータ10が出力したい推力の方向に対して、逆方向の力が働く。一方、変化量がプラスの値を示す場合は、図2(a)に示したように、電動アクチュエータ10が出力したい推力の方向と同じ方向の力が働く。 6 and 7 are diagrams for explaining the influence of the internal pressure of the sealed space 109 of the drive unit 100 on the thrust and the relationship with the stroke distance. In FIG. 6, the vertical axis indicates the change (force) of the thrust due to the internal pressure in the extension direction, and the horizontal axis indicates the stroke distance. That is, FIG. 6 shows the relationship between the thrust and the stroke distance during the extension operation described with reference to FIG. 2. At the stroke distance L min , the change amount is the maximum change amount ΔF max . Also, at the stroke distance L max , the change amount is the minimum change amount ΔF min . In this example, when the stroke distance is 0, the change amount is 0, and there is no influence on the thrust that the electric actuator 10 wants to output. When the change amount indicates a negative value, as shown in FIG. 2(b), a force in the opposite direction to the direction of the thrust that the electric actuator 10 wants to output acts. On the other hand, when the change amount indicates a positive value, as shown in FIG. 2(a), a force in the same direction as the direction of the thrust that the electric actuator 10 wants to output acts.

図7において、縦軸は縮み方向時の内圧による推力の変化量(力)を示し、横軸はストローク距離を示す。つまり、図7は、図3を用いて説明した縮み動作時の推力とストローク距離との関係を示す。ストローク距離Lminでは、変化量が最小の変化量ΔFminとなる。また、ストローク距離Lmaxでは、変化量が最大の変化量ΔFmaxとなる。本例では、ストローク距離が0の場合、変化量は0になり、電動アクチュエータ10が出力したい推力に対する影響は生じない。変化量がマイナスの値を示す場合は、図3(a)に示したように、電動アクチュエータ10が出力したい推力の方向に対して、逆方向の力が働く。一方、変化量がプラスの値を示す場合は、図3(b)に示したように、電動アクチュエータ10が出力したい推力の方向と同じ方向の力が働く。 In Fig. 7, the vertical axis indicates the change (force) in thrust due to the internal pressure in the contraction direction, and the horizontal axis indicates the stroke distance. That is, Fig. 7 shows the relationship between thrust and stroke distance during the contraction operation described with reference to Fig. 3. At stroke distance Lmin , the change is the minimum change amount ΔFmin . At stroke distance Lmax , the change is the maximum change amount ΔFmax . In this example, when the stroke distance is 0, the change amount is 0, and there is no effect on the thrust that the electric actuator 10 wants to output. When the change amount indicates a negative value, as shown in Fig. 3(a), a force acts in the opposite direction to the direction of the thrust that the electric actuator 10 wants to output. On the other hand, when the change amount indicates a positive value, as shown in Fig. 3(b), a force acts in the same direction as the direction of the thrust that the electric actuator 10 wants to output.

なお、図5~図7に示す各パラメータの関係性は一例であり、これに限定するものではない。例えば、電動アクチュエータ10の構成や周辺温度などによって、図5~図7に示す直線の傾きや曲線の曲率などは変動し得る。 Note that the relationships between the parameters shown in Figures 5 to 7 are merely examples and are not limiting. For example, the slopes of the straight lines and the curvatures of the curves shown in Figures 5 to 7 may vary depending on the configuration of the electric actuator 10 and the ambient temperature.

[処理フロー]
図8は、本実施形態に係る電動アクチュエータ10の制御処理のフローチャートである。本処理は、制御装置200により実行され、例えば、図1に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶装置(不図示)から読み出して実行することにより実現される。
[Processing flow]
8 is a flowchart of the control process of the electric actuator 10 according to this embodiment. This process is executed by the control device 200, for example, by reading out from a storage device (not shown) and executing a program for implementing each part shown in FIG.

S801にて、制御装置200は、上位装置20から電動アクチュエータ10に対する動作指示を受け付ける。ここでの動作指示は、例えば、電動アクチュエータ10にて出力したい推力値であってもよいし、出力軸105の移動量であってもよい。 In S801, the control device 200 receives an operation instruction for the electric actuator 10 from the higher-level device 20. The operation instruction here may be, for example, a thrust value to be output by the electric actuator 10, or the amount of movement of the output shaft 105.

S802にて、制御装置200は、S801にて受け付けた動作指示に基づいて、モータ102を動作させるための電流を出力する。ここでの電流は、モータ制動部201から指示される信号に基づいて、電源203からの電力をインバータ202にて変換した上でモータ102に供給される。 In S802, the control device 200 outputs a current for operating the motor 102 based on the operation instruction received in S801. The current here is supplied to the motor 102 after being converted by the inverter 202 from the power source 203 based on a signal instructed by the motor braking unit 201.

S803にて、制御装置200は、モータ102に供給されている電流の値を電流センサ206により取得する。 At S803, the control device 200 acquires the value of the current supplied to the motor 102 using the current sensor 206.

S804にて、制御装置200は、S803にて取得した電流の値からモータ102によるトルクを導出する。ここでの導出方法は特に限定するものでは無いが、例えば、電流とトルクを対応付けたテーブル(不図示)を参照して導出してもよいし、予め定義された算出式を用いて導出してもよい。 In S804, the control device 200 derives the torque of the motor 102 from the current value acquired in S803. The method of derivation here is not particularly limited, but may be performed by, for example, referring to a table (not shown) that associates current with torque, or by using a predefined calculation formula.

S805にて、制御装置200は、圧力センサ106により密封空間109の内圧を取得する。 At S805, the control device 200 acquires the internal pressure of the sealed space 109 using the pressure sensor 106.

S806にて、制御装置200は、S804にて導出したトルクと、S805にて取得した内圧とに基づいて、推力導出部204により出力軸105の推力を導出する。まず、推力導出部204は、S804にて導出したトルクから推力を導出する。ここでは、トルクと推力とを対応付けたテーブル(不図示)を参照して導出してもよいし、予め定義された算出式を用いて導出してもよい。次に、推力導出部204は、図6、図7で説明したような関係性に基づいて、S805にて取得した内圧から推力に対する変化量ΔFを導出する。そして、推力導出部204は、トルクに基づく推力と変化量とを合成することで、出力軸105による推力を導出する。そして、本処理フローを終了する。 In S806, the control device 200 causes the thrust derivation unit 204 to derive the thrust of the output shaft 105 based on the torque derived in S804 and the internal pressure acquired in S805. First, the thrust derivation unit 204 derives the thrust from the torque derived in S804. Here, the thrust may be derived by referring to a table (not shown) that associates torque with thrust, or may be derived using a predefined calculation formula. Next, the thrust derivation unit 204 derives the change amount ΔF for the thrust from the internal pressure acquired in S805 based on the relationship as described in Figures 6 and 7. Then, the thrust derivation unit 204 derives the thrust by the output shaft 105 by combining the thrust based on the torque and the change amount. Then, this processing flow ends.

なお、制御装置200は、図8のS806にて導出した推力に基づいて、モータ102の回転動作を調整するような構成であってもよい。また、導出した推力の情報などを、状態出力部208を介して上位装置20へ出力するような構成であってもよい。 The control device 200 may be configured to adjust the rotational operation of the motor 102 based on the thrust derived in S806 of FIG. 8. The control device 200 may also be configured to output information on the derived thrust to the higher-level device 20 via the status output unit 208.

例えば、動作指示に基づく推力と、内圧の変化の影響により出力される推力とに差分が生じる場合に、その差分を相殺するようにモータ102のトルクが調整される。このようなフィードバック機能により、密封空間の内圧の変化に拘わらず、動作指示に基づく推力と、実際に出力される推力とが等しくなるように制御される。言い換えると、密封空間を設けたことによる電動アクチュエータ10の動作を阻害する負荷が生じる場合でも、その影響を低減させ、動作指示に基づく推力を出力することが可能となる。 For example, if a difference occurs between the thrust based on the operation command and the thrust output due to the influence of a change in internal pressure, the torque of the motor 102 is adjusted to offset the difference. This feedback function controls the thrust based on the operation command to be equal to the thrust actually output, regardless of the change in internal pressure in the sealed space. In other words, even if a load that inhibits the operation of the electric actuator 10 occurs due to the provision of a sealed space, the influence of this load can be reduced, making it possible to output the thrust based on the operation command.

以上、本実施形態により、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。 As described above, this embodiment makes it possible to output an electric actuator that suppresses the effect of load due to internal pressure by taking into account internal pressure changes that occur with the operation of the electric actuator.

<第2の実施形態>
以下、本願発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、電動アクチュエータ10の密封空間109の状態を検出するために圧力センサ106を用いていた。本実施形態では、圧力センサ106に代えて、温度センサ901を用いる構成について説明する。なお、第1の実施形態と重複する箇所については説明を省略し、差分に着目して説明を行う。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described below. In the first embodiment, the pressure sensor 106 was used to detect the state of the sealed space 109 of the electric actuator 10. In this embodiment, a configuration in which a temperature sensor 901 is used instead of the pressure sensor 106 will be described. Note that descriptions of points that overlap with the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the differences.

[装置構成]
図9は、本実施形態に係る装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。図1に示した構成との差異として、電動アクチュエータ10の密封空間109内に、圧力センサ106に代えて温度センサ901が備えられる。また、制御装置200は更に、圧力導出部902を備える。
[Device configuration]
Fig. 9 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the device according to this embodiment. The difference from the configuration shown in Fig. 1 is that a temperature sensor 901 is provided in place of the pressure sensor 106 in the sealed space 109 of the electric actuator 10. In addition, the control device 200 further includes a pressure lead-out unit 902.

温度センサ901は、密封空間109内の温度を検出し、制御装置200に送信する。圧力導出部902は、密封空間109の温度および密封空間の容積に基づいて圧力を導出する。導出方法の例については後述する。 The temperature sensor 901 detects the temperature inside the sealed space 109 and transmits it to the control device 200. The pressure derivation unit 902 derives the pressure based on the temperature of the sealed space 109 and the volume of the sealed space. An example of the derivation method will be described later.

[処理フロー]
図10は、本実施形態に係る電動アクチュエータ10の制御処理のフローチャートである。本処理は、制御装置200により実行され、例えば、図9に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶装置(不図示)から読み出して実行することにより実現される。
[Processing flow]
10 is a flowchart of the control process of the electric actuator 10 according to this embodiment. This process is executed by the control device 200, for example, by reading out from a storage device (not shown) and executing a program for implementing each part shown in FIG.

S1001にて、制御装置200は、上位装置20から電動アクチュエータ10の動作指示を受け付ける。ここでの動作指示は、例えば、電動アクチュエータ10にて出力したい推力値であってもよいし、出力軸105の移動量であってもよい。 In S1001, the control device 200 receives an operation instruction for the electric actuator 10 from the higher-level device 20. The operation instruction here may be, for example, a thrust value to be output by the electric actuator 10, or the amount of movement of the output shaft 105.

S1002にて、制御装置200は、S1001にて受け付けた動作指示に基づいて、モータ102を動作させるための電流を出力する。ここでの電流は、モータ制動部201から指示される信号に基づいて、電源203からの電力をインバータ202にて変換した上でモータ102に供給される。 In S1002, the control device 200 outputs a current for operating the motor 102 based on the operation instruction received in S1001. The current here is supplied to the motor 102 after being converted by the inverter 202 from the power source 203 based on a signal instructed by the motor braking unit 201.

S1003にて、制御装置200は、モータ102に供給されている電流の値を電流センサ206により取得する。 At S1003, the control device 200 acquires the value of the current supplied to the motor 102 using the current sensor 206.

S1004にて、制御装置200は、S1003にて取得した電流の値からモータ102によるトルクを導出する。ここでの導出方法は特に限定するものでは無いが、例えば、電流とトルクを対応付けたテーブル(不図示)を参照して導出してもよいし、予め定義された算出式を用いて導出してもよい。 In S1004, the control device 200 derives the torque of the motor 102 from the current value acquired in S1003. The method of derivation here is not particularly limited, but may be performed by, for example, referring to a table (not shown) that associates current with torque, or by using a predefined calculation formula.

S1005にて、制御装置200は、温度センサ901により密封空間109内の温度を取得する。 At S1005, the control device 200 acquires the temperature inside the sealed space 109 using the temperature sensor 901.

S1006にて、制御装置200は、回転位置センサ103によりモータ102の回転動作に伴う位置情報を取得する。 At S1006, the control device 200 acquires position information associated with the rotational operation of the motor 102 using the rotational position sensor 103.

S1007にて、制御装置200は、S1006にて取得した位置情報に基づき、その時点の密封空間109の容積を導出する。上述したように、回転位置センサ103から取得された位置情報に基づいて、モータ102の回転角度や回転数を導出することができるため、これを用いて出力軸105の伸縮状態(すなわち、図4に示したストローク距離)を導出することができる。そして、図5(a)にて示したように、ストローク距離と密封空間109の容積との関係から、容積を特定する。図5に示すような関係性を示す情報は予め規定され、記憶部(不図示)に保持される。 In S1007, the control device 200 derives the volume of the sealed space 109 at that time based on the position information acquired in S1006. As described above, the rotation angle and rotation speed of the motor 102 can be derived based on the position information acquired from the rotation position sensor 103, and this can be used to derive the extension/contraction state of the output shaft 105 (i.e., the stroke distance shown in FIG. 4). Then, as shown in FIG. 5(a), the volume is determined from the relationship between the stroke distance and the volume of the sealed space 109. Information indicating the relationship shown in FIG. 5 is specified in advance and stored in a memory unit (not shown).

S1008にて、制御装置200は、S1007にて導出した密封空間109の容積と、S1005にて取得した温度とに基づいて、密封空間109内の圧力を導出する。ここでの導出方法は特に限定するものでは無いが、例えば、温度および容積と、圧力との対応関係を規定したテーブル(不図示)を用いて導出してもよいし、ボイル=シャルルの法則等に基づいて予め規定された算出式を用いて導出してもよい。 In S1008, the control device 200 derives the pressure inside the sealed space 109 based on the volume of the sealed space 109 derived in S1007 and the temperature acquired in S1005. The derivation method here is not particularly limited, but may be, for example, derived using a table (not shown) that specifies the correspondence between temperature and volume and pressure, or may be derived using a calculation formula that is specified in advance based on the Boyle-Charles law or the like.

S1009にて、制御装置200は、S1004にて導出したトルクと、S1008にて導出した内圧とに基づいて、推力導出部204により出力軸105の推力を導出する。まず、推力導出部204は、S1004にて導出したトルクから推力を導出する。ここでは、トルクと推力とを対応付けたテーブル(不図示)を参照して導出してもよいし、予め定義された算出式を用いて導出してもよい。次に、推力導出部204は、図6、図7で説明したような関係性に基づいて、S1008にて導出した内圧から推力に対する変化量を導出する。そして、推力導出部204は、トルクに基づく推力と変化量とを合成することで、出力軸105による推力を導出する。そして、本処理フローを終了する。 In S1009, the control device 200 causes the thrust derivation unit 204 to derive the thrust of the output shaft 105 based on the torque derived in S1004 and the internal pressure derived in S1008. First, the thrust derivation unit 204 derives the thrust from the torque derived in S1004. Here, the thrust may be derived by referring to a table (not shown) that associates torque with thrust, or may be derived using a predefined calculation formula. Next, the thrust derivation unit 204 derives the amount of change in thrust from the internal pressure derived in S1008 based on the relationship described in Figures 6 and 7. Then, the thrust derivation unit 204 derives the thrust by the output shaft 105 by combining the thrust based on the torque and the amount of change. Then, this processing flow ends.

その後、動作指示に基づく推力と、内圧の変化の影響により出力される推力とに差分が生じる場合に、その差分を相殺するようにモータ102のトルクが調整される。このようなフィードバック機能により、密封空間の内圧の変化に拘わらず、動作指示に基づく推力と、実際に出力される推力とが等しくなるように制御される。言い換えると、密封空間を設けたことによる電動アクチュエータ10の動作を阻害する負荷が生じる場合でも、その影響を低減させ、動作指示に基づく推力を出力することが可能となる。 After that, if a difference occurs between the thrust based on the operation command and the thrust output due to the influence of the change in internal pressure, the torque of the motor 102 is adjusted to offset the difference. This feedback function controls the thrust based on the operation command to be equal to the thrust actually output, regardless of the change in the internal pressure of the sealed space. In other words, even if a load that inhibits the operation of the electric actuator 10 occurs due to the provision of the sealed space, it is possible to reduce the effect and output the thrust based on the operation command.

以上、本実施形態により、圧力センサに代えて温度センサを用いた場合でも、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。 As described above, this embodiment makes it possible to output an electric actuator that suppresses the effect of load due to internal pressure by taking into account internal pressure changes that occur with the operation of the electric actuator, even when a temperature sensor is used instead of a pressure sensor.

<第3の実施形態>
以下、本願発明の第3の実施形態について説明する。第2の実施形態では、温度センサ901を密封空間109内部に設けていた。本実施形態では、温度センサ901を密封空間109の外部に設ける形態について説明する。なお、第2の実施形態と重複する箇所については説明を省略し、差分に着目して説明を行う。
Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, the temperature sensor 901 is provided inside the sealed space 109. In this embodiment, a mode in which the temperature sensor 901 is provided outside the sealed space 109 will be described. Note that a description of parts that overlap with the second embodiment will be omitted, and the description will focus on the differences.

[装置構成]
図11は、本実施形態に係る装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。図9に示した構成との差異として、温度センサ901が密封空間109の外部に設けられている。温度センサ901が密封空間109の外部に設けられていることに伴い、本実施形態に係る圧力導出部902は、密封空間109内の圧力を導出する際にハウジング101の熱伝導率などを考慮する。処理フローは、第2の実施形態にて示した図10と同等である。
[Device configuration]
Fig. 11 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the device according to this embodiment. The difference from the configuration shown in Fig. 9 is that a temperature sensor 901 is provided outside the sealed space 109. As the temperature sensor 901 is provided outside the sealed space 109, the pressure lead-out unit 902 according to this embodiment takes into account the thermal conductivity of the housing 101 and the like when leading out the pressure in the sealed space 109. The processing flow is the same as that shown in Fig. 10 in the second embodiment.

なお、図11では、温度センサ901をハウジング101の外周部に設置した構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、出力軸105側の外周部に設置されてもよい。または、温度センサ901は、赤外線センサやサーモグラフィなどにより構成され、ハウジング101から離間して設置されてもよい。 Note that, although FIG. 11 shows a configuration in which the temperature sensor 901 is installed on the outer periphery of the housing 101, this is not limiting. For example, the temperature sensor 901 may be installed on the outer periphery of the output shaft 105. Alternatively, the temperature sensor 901 may be configured as an infrared sensor or thermography, and may be installed away from the housing 101.

本実施形態により、第2の実施形態と同様に温度センサ901を用いて、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。また、本実施形態では、出力軸105周辺に温度センサ901を設置するための空間を設ける必要が無いため、設計の自由度を向上させることができる。 This embodiment uses a temperature sensor 901, as in the second embodiment, to take into account the internal pressure changes that accompany the operation of the electric actuator, and enables the output of the electric actuator to suppress the effects of load due to internal pressure. In addition, in this embodiment, there is no need to provide space around the output shaft 105 to install the temperature sensor 901, which improves design freedom.

<その他の実施形態>
また、本願発明において、上述した1以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。
<Other embodiments>
In addition, the present invention can also be realized by supplying a program or application for realizing the functions of one or more of the above-mentioned embodiments to a system or device via a network or a storage medium, etc., and having one or more processors in a computer of the system or device read and execute the program.

また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array))によって実現してもよい。 It may also be realized by a circuit that realizes one or more functions (for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array)).

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As such, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the invention also contemplates the mutual combination of the various components of the embodiment, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known technology, and these are included in the scope of the protection sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 電動アクチュエータであって、
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備える。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力を可能とすることが可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) An electric actuator,
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
The actuator further includes a derivation unit that derives a thrust force from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor by the control unit.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal pressure change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force that is output in response to the change in the internal pressure, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

(2) 前記制御部は、動作指示に基づく前記出力軸による推力と、前記導出部にて導出した推力とが等しくなるように、前記モータの制御量を調整することを特徴とする(1)に記載の電動アクチュエータ。
この構成により、密封空間を設けたことによる電動アクチュエータの動作を阻害する負荷が生じる場合でも、その影響を低減させ、動作指示に基づく推力を出力するように制御ことが可能となる。
(2) The electric actuator according to (1), wherein the control unit adjusts a control amount of the motor so that a thrust force generated by the output shaft based on an operation command is equal to a thrust force derived by the derived portion.
With this configuration, even if a load that impedes the operation of the electric actuator is generated due to the provision of a sealed space, the effect of this load can be reduced and control can be made to output a thrust based on an operation command.

(3) 前記密封空間内の圧力は、前記出力軸が直線移動することに応じて変動することを特徴とする(1)または(2)に記載の電動アクチュエータ。
この構成によれば、電動アクチュエータの出力軸の直線動作に伴う密封空間の圧力変化を考慮して、電動アクチュエータの実際の出力を導出することが可能となる。
(3) The electric actuator according to (1) or (2), wherein the pressure in the sealed space varies in response to linear movement of the output shaft.
According to this configuration, it is possible to derive the actual output of the electric actuator by taking into account the pressure change in the sealed space that accompanies the linear movement of the output shaft of the electric actuator.

(4) ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記温度センサにて検出された温度と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の温度変化と容積の変化に伴う圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
(4) a housing;
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
an output unit that derives a thrust force from the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor by the control unit.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal temperature change and the pressure change due to the volume change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force that is output in response to the change in the internal pressure, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

(5) 前記制御部は、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量から導出される前記密封空間の容積とに基づいて、前記密封空間内の圧力を導出し、
当該圧力と前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする(4)に記載の電動アクチュエータ。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の温度変化と容積の変化に伴う圧力変化を考慮して、電動アクチュエータの実際の出力を導出することが可能となる。
(5) The control unit
A pressure in the sealed space is derived based on a temperature detected by the temperature sensor and a volume of the sealed space derived from a control amount of the motor;
The electric actuator according to (4) is characterized in that a thrust force from the output shaft is derived based on the pressure and a control amount of the motor by the control unit.
According to this configuration, it is possible to derive the actual output of the electric actuator by taking into account the internal temperature change accompanying the operation of the electric actuator and the pressure change accompanying the volume change.

(6) 前記制御部は、動作指示に基づく前記出力軸による推力と、前記導出部にて導出した推力とが等しくなるように、前記モータの制御量を調整することを特徴とする(5)に記載の電動アクチュエータ。
この構成により、密封空間を設けたことによる電動アクチュエータの動作を阻害する負荷が生じる場合でも、その影響を低減させ、動作指示に基づく推力を出力するように制御ことが可能となる。
(6) The electric actuator according to (5), wherein the control unit adjusts a control amount of the motor so that a thrust force generated by the output shaft based on an operation command is equal to a thrust force derived by the derived portion.
With this configuration, even if a load that impedes the operation of the electric actuator is generated due to the provision of a sealed space, the effect of this load can be reduced and control can be made to output a thrust based on an operation command.

(7) 前記温度センサは、前記密封空間内に設置されることを特徴とする(4)~(6)のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
この構成によれば、密封空間内の温度を直接測定し、その温度に基づいて精度良く電動アクチュエータの実際の推力を導出することが可能となる。
(7) The electric actuator according to any one of (4) to (6), wherein the temperature sensor is installed within the sealed space.
According to this configuration, it is possible to directly measure the temperature inside the sealed space and to accurately derive the actual thrust of the electric actuator based on the temperature.

(8) 前記温度センサは、前記密封空間を構成する前記ハウジングまたは前記出力軸の外周部に接触して設置されることを特徴とする(4)~(6)のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
この構成によれば、出力軸周りの設計の自由度を向上させつつ、電動アクチュエータの実際の推力を導出することが可能となる。
(8) The electric actuator according to any one of (4) to (6), wherein the temperature sensor is installed in contact with an outer periphery of the housing or the output shaft that defines the sealed space.
According to this configuration, it is possible to improve the degree of freedom in designing the area around the output shaft while deriving the actual thrust force of the electric actuator.

(9) 前記温度センサは、前記密封空間を構成する前記ハウジングまたは前記出力軸に非接触にて温度を検出するように構成されることを特徴とする(4)~(6)のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
この構成によれば、出力軸周りの設計の自由度を向上させつつ、電動アクチュエータの実際の推力を導出することが可能となる。
(9) The electric actuator according to any one of (4) to (6), wherein the temperature sensor is configured to detect the temperature without contacting the housing or the output shaft that constitutes the sealed space.
According to this configuration, it is possible to improve the degree of freedom in designing the area around the output shaft while deriving the actual thrust force of the electric actuator.

(10) ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
(10) a housing;
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
A method for deriving thrust of an electric actuator including the output shaft and the housing, and a pressure sensor for detecting a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, comprising:
A thrust force by the output shaft is derived based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal pressure change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force that is output in response to the change in the internal pressure, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

(11) ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする電動アクチュエータの推力導出方法。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の温度変化と容積の変化に伴う圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
(11) a housing;
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor comprising:
A method for deriving thrust force of an electric actuator, comprising the steps of: deriving thrust force by the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal temperature change and the pressure change due to the volume change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force that is output in response to the change in the internal pressure, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

(12) ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力ことが可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
(12) a housing;
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor for detecting a pressure in a sealed space including the output shaft and the housing, the pressure sensor detecting a pressure in the sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and the control amount of the motor.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal pressure change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force output affected by the internal pressure change, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

(13) ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
この構成によれば、電動アクチュエータの動作に伴う内部の温度変化と容積の変化に伴う圧力変化を考慮して、内圧による負荷の影響を抑制した電動アクチュエータの出力が可能となる。特に、内圧の変化に影響されて出力される実際の推力を導出することができるため、この導出された値に基づいて、更に電動アクチュエータの制御を行うことが可能となる。
(13) a housing;
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor being configured to detect a temperature of the sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust force from the output shaft based on the temperature detected by the temperature sensor and the control amount of the motor.
According to this configuration, it is possible to output the electric actuator while suppressing the influence of the load due to the internal pressure, taking into account the internal temperature change and the pressure change due to the volume change caused by the operation of the electric actuator. In particular, since it is possible to derive the actual thrust force that is output in response to the change in the internal pressure, it is possible to further control the electric actuator based on this derived value.

10…電動アクチュエータ
20…上位装置
100…駆動部
101…ハウジング
102…モータ
103…回転位置センサ
104…減速機
105…出力軸
106…圧力センサ
107…連結機構
108…直動機構
109…密封空間
200…制御装置
201…モータ制動部
202…インバータ
203…電源
204…推力導出部
205…モータ角度導出部
206…電流センサ
207…状態監視部
208…状態出力部
901…温度センサ
902…圧力導出部
10... Electric actuator 20... Upper device 100... Drive unit 101... Housing 102... Motor 103... Rotational position sensor 104... Reducer 105... Output shaft 106... Pressure sensor 107... Linking mechanism 108... Linear motion mechanism 109... Sealed space 200... Control device 201... Motor braking unit 202... Inverter 203... Power supply 204... Thrust derivation unit 205... Motor angle derivation unit 206... Current sensor 207... Status monitoring unit 208... Status output unit 901... Temperature sensor 902... Pressure derivation unit

Claims (13)

ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
an output unit that outputs a thrust force from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor by the control unit.
前記制御部は、動作指示に基づく前記出力軸による推力と、前記導出部にて導出した推力とが等しくなるように、前記モータの制御量を調整することを特徴とする請求項1に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1, characterized in that the control unit adjusts the control amount of the motor so that the thrust force generated by the output shaft based on the operation command is equal to the thrust force derived by the derived unit. 前記密封空間内の圧力は、前記出力軸が直線移動することに応じて変動することを特徴とする請求項1または2に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure in the sealed space varies in response to the linear movement of the output shaft. ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと、
前記モータの動作を制御する制御部と、
前記温度センサにて検出された温度と、前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出する導出部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor configured by the output shaft and the housing and configured to detect a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed;
A control unit for controlling the operation of the motor;
an output unit that derives a thrust force from the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor by the control unit.
前記制御部は、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量から導出される前記密封空間の容積とに基づいて、前記密封空間内の圧力を導出し、
当該圧力と前記制御部による前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする請求項4に記載の電動アクチュエータ。
The control unit is
A pressure in the sealed space is derived based on a temperature detected by the temperature sensor and a volume of the sealed space derived from a control amount of the motor;
5. The electric actuator according to claim 4, wherein a thrust force from the output shaft is derived based on the pressure and a control amount of the motor by the control unit.
前記制御部は、動作指示に基づく前記出力軸による推力と、前記導出部にて導出した推力とが等しくなるように、前記モータの制御量を調整することを特徴とする請求項4または5に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 4 or 5, characterized in that the control unit adjusts the control amount of the motor so that the thrust force generated by the output shaft based on the operation command is equal to the thrust force derived by the derived unit. 前記温度センサは、前記密封空間内に設置されることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the temperature sensor is installed within the sealed space. 前記温度センサは、前記密封空間を構成する前記ハウジングまたは前記出力軸の外周部に接触して設置されることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the temperature sensor is installed in contact with the outer periphery of the housing or the output shaft that constitutes the sealed space. 前記温度センサは、前記密封空間を構成する前記ハウジングまたは前記出力軸に非接触にて温度を検出するように構成されることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。 The electric actuator according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the temperature sensor is configured to detect the temperature without contacting the housing or the output shaft that constitutes the sealed space. ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする電動アクチュエータの推力導出方法。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor for detecting a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the pressure sensor comprising:
A thrust deriving method for an electric actuator, comprising the steps of: deriving thrust by the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and a control amount of the motor.
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの推力導出方法であって、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出することを特徴とする電動アクチュエータの推力導出方法。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor comprising:
A method for deriving thrust force of an electric actuator, comprising the steps of: deriving thrust force by the output shaft based on a temperature detected by the temperature sensor and a control amount of the motor.
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間内の圧力を検出する圧力センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記圧力センサにて検出された圧力と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a pressure sensor that detects a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the pressure sensor being configured to detect a pressure in a sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust from the output shaft based on the pressure detected by the pressure sensor and the control amount of the motor.
ハウジングと、
モータと、
前記モータによる回転力が入力されるねじ軸と、
前記回転力により前記ねじ軸が回転することに伴って前記ねじ軸に沿って直線移動するように構成された連結機構と、
前記連結機構に連結され、前記連結機構とともに直線移動して推力を出力する中空状の出力軸と、
前記出力軸と前記ハウジングとから構成され、前記連結機構が配された密封空間の温度を検出する温度センサと
を備える電動アクチュエータの制御装置に、
前記温度センサにて検出された温度と、前記モータの制御量とに基づいて、前記出力軸による推力を導出させるためのプログラム。
Housing and
A motor;
A screw shaft to which a rotational force from the motor is input;
A connecting mechanism configured to move linearly along the screw shaft as the screw shaft rotates due to the rotational force;
a hollow output shaft connected to the connecting mechanism and moving linearly together with the connecting mechanism to output a thrust;
a temperature sensor for detecting a temperature of a sealed space in which the connecting mechanism is disposed, the temperature sensor being configured to detect a temperature of the sealed space in which the connecting mechanism is disposed,
A program for deriving thrust force from the output shaft based on the temperature detected by the temperature sensor and the control amount of the motor.
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