電動アクチュエータ
【課題】終点に移動した移動体を被押し当て体に押し当てることができ、被押し当て体のクランプ又は被圧入体への圧入を可能にした電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータ１１は、スライダ１３の位置情報を検出するエンコーダ２０と、スライダ１３の速度調節器４２ａ，４２ｂと、スライダ１３の移動距離を学習する学習部と、学習部を動作させるための操作釦４４ａ，４４ｂと、電動モータＭに駆動信号を出力する制御部３０と、スライダ１３の推力調節器４３とを有する。電動アクチュエータ１１の制御部３０は、スライダ１３を終点に位置させた後、推力調節器４３の操作に応じて設定された推力に基づき電動モータＭに駆動信号を出力して、スライダ１３に推力を発生させてスライダ１３をワークに押し当てる。その結果、挟持体と電動アクチュエータ１１のスライダ１３とでワークをクランプすることができる。
【解決手段】電動アクチュエータ１１は、スライダ１３の位置情報を検出するエンコーダ２０と、スライダ１３の速度調節器４２ａ，４２ｂと、スライダ１３の移動距離を学習する学習部と、学習部を動作させるための操作釦４４ａ，４４ｂと、電動モータＭに駆動信号を出力する制御部３０と、スライダ１３の推力調節器４３とを有する。電動アクチュエータ１１の制御部３０は、スライダ１３を終点に位置させた後、推力調節器４３の操作に応じて設定された推力に基づき電動モータＭに駆動信号を出力して、スライダ１３に推力を発生させてスライダ１３をワークに押し当てる。その結果、挟持体と電動アクチュエータ１１のスライダ１３とでワークをクランプすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの駆動力により移動体を移動させる電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワーク等を搬送する手段として、電動アクチュエータが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の電動アクチュエータは、ワーク等を移動又は搬送させるために直線移動するスライダと、駆動軸を含むモータと、駆動軸に嵌入されたギア部を介してモータの駆動力をスライダに伝達するタイミングベルトを有する。さらに、電動アクチュエータは、スライダの始点と終点の相対的停止位置を調節するストッパボルトをそれぞれ含む一対のストッパと、スライダの移動の制御を含み電動アクチュエータを統合して制御する制御盤とを有する。
【０００３】
また、電動アクチュエータは、スライダの位置情報を検出するエンコーダと、スライダの等速移動の速度を設定するための速度調節器と、スライダの加速度移動の加速度を設定するための加速度調節器とを有する。さらに、制御盤は、スライダの移動距離を学習する学習部を有するとともに、この学習部を動作させるための学習動作用操作子を有する。
【０００４】
そして、特許文献１の電動アクチュエータによれば、スライダの始点と終点の停止位置をストッパの位置調節により設定して、学習動作用操作子の操作に応じた制御盤の指令によりスライダの移動距離を学習させる。また、速度調節器及び加速度調節器によりスライダの速度及び加速度を設定する。すると、制御盤は、エンコーダからの位置情報と、設定されたスライダの等速移動の速度条件及び加速度移動の加速度条件と、学習された移動距離とに基づきモータに駆動信号を出力して、スライダを移動させる。その結果、スライダが始点又は終点に近づくと、制御盤は、スライダを等速移動の速度より低い速度に制御してスライダを始点又は終点に当接させて始点又は終点に位置させるようになっている。
【０００５】
また、電動アクチュエータとしては、特許文献１に開示のように、スライダを直線移動させてワーク等を搬送又は移動させるものの他に、ワークを支持した回転テーブルを回転させてワーク等を移動又は搬送させるものもある。
【特許文献１】特開２００４−５４７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示のような電動アクチュエータは、スライダに支持したワーク等を始点から終点へ搬送又は移動させることを目的としたものである。よって、特許文献１には、電動アクチュエータのスライダをワーク（被押し当て体）に押し当てて、電動アクチュエータを用いてワークをクランプすること、又はスライダをワーク（被押し当て体）に押し当てて、電動アクチュエータを用いてワークを被圧入体へ圧入させることについては何ら開示も示唆もされていない。また、回転テーブルを備えた電動アクチュエータにおいても、回転テーブルに支持したワーク等を始点から終点へ搬送又は移動させることを目的としたものである。
【０００７】
本発明は、終点に移動した移動体を被押し当て体に押し当てることができ、被押し当て体のクランプ又は被圧入体への圧入を可能にした電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電動モータの駆動力により移動する移動体と、前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、前記電動モータを制御する制御部と、前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を前記始点と終点の間を移動させるようにし、さらに、前記制御部が、前記推力調節器の操作に応じて設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、前記電動モータの温度を検出する温度検出器を有するとともに、前記推力を連続発生させた状態において前記温度検出器の検出結果に基づき前記電動モータが温度異常と判定された時に該温度異常を使用者に報知する報知部を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を直線移動するスライダであることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を回転する回転テーブル及び該回転テーブルに一体回転可能に設けられたクランプアームであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、終点に移動した移動体を被押し当て体に押し当てることができ、被押し当て体のクランプ又は被圧入体への圧入を可能にした電動アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の電動アクチュエータを具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。なお、以下の説明において電動アクチュエータの「前」及び「後」は、図１及び図６に示す矢印Ｙ１の方向を前後方向とし、「上」及び「下」は、図１及び図６に示す矢印Ｙ２の方向を上下方向とする。
【００１４】
図１に示すように、電動アクチュエータ１１は、矩形板状をなすアクチュエータ本体１２を有するとともに、図６に示すように、アクチュエータ本体１２の上面には、アクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）に沿って直線状に延びるガイドレール１２ａが形成されている。そして、ガイドレール１２ａには移動体としてのスライダ１３が摺動可能に取り付けられるとともに、スライダ１３はガイドレール１２ａによってアクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）へ直線移動可能に支持されている。
【００１５】
また、アクチュエータ本体１２には、一対のロッド１４がアクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）に沿って移動可能に収容されるとともに、一対のロッド１４はアクチュエータ本体１２の前端（一端）から出没可能に設けられている。各ロッド１４の前端（先端）には、スライダエンドプレート１５が接合されるとともに、このスライダエンドプレート１５にはスライダ１３の前端が接合されている。よって、アクチュエータ本体１２からロッド１４が突出することにより、スライダエンドプレート１５を介してスライダ１３が前方へ移動（前進）するようになっている。一方、アクチュエータ本体１２にロッド１４が没入することにより、スライダエンドプレート１５を介してスライダ１３が後方へ移動（後進）するようになっている。
【００１６】
アクチュエータ本体１２の後端（他端）にはアダプタケース１６の前端が接合されている。そして、スライダ１３は、アクチュエータ本体１２内に設けられた移動規制部材によってロッド１４の移動距離が規制されるようになっている。なお、ロッド１４がアクチュエータ本体１２内で移動規制部材に当接した位置がスライダ１３の始点となっている。
【００１７】
図１に示すように、アダプタケース１６の後端にはモータハウジングプレート１７が接合されている。このモータハウジングプレート１７の後端には、前後に開口するモータケース１８の前端（一端）が接合されるとともに、モータケース１８の前側の開口がモータハウジングプレート１７によって閉鎖されている。さらに、モータケース１８の後端にはエンドプレート１９が接合されるとともに、モータケース１８の後側の開口がエンドプレート１９によって閉鎖されている。
【００１８】
モータハウジングプレート１７、モータケース１８、及びエンドプレート１９によって囲まれる空間内には、スライダ１３の位置情報を検出するための位置情報検出器であるエンコーダ２０を含む電動モータＭ（ステッピングモータ）が収容されるとともに、電動モータＭの駆動を制御する制御部３０が収容されている。電動モータＭの駆動力は、駆動力伝達手段としてのボールねじ３２（図２参照）によってロッド１４の前後方向への直線運動に変換され、スライダ１３を直線移動させるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、制御部３０は、電動アクチュエータ１１が搭載される装置等を統合して制御するための上位制御装置３１（プログラマブルロジックコントローラ、所謂ＰＬＣ）に接続されるとともに、制御部３０及び電動モータＭを駆動させるための電源Ｐに接続されている。また、制御部３０は、電動アクチュエータ１１内における制御、比較、判定等の各機能を有し、これらを統合して処理するためのＣＰＵ４０を有する。また、制御部３０は、図示しないが、コンバータと、電動モータＭを駆動させるためにＣＰＵ４０から出力される駆動信号を増幅する駆動回路部とを有する。
【００２０】
制御部３０にはエンコーダ２０が電気的に接続されているとともに、制御部３０はエンコーダ２０からの位置情報に基づきスライダ１３の位置を推定する。また、制御部３０には、電動モータＭの温度を検出するための温度検出器としての温度センサ４１が電気的に接続されている。制御部３０には、使用者によって操作される速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３が電気的に接続されている。速度調節器４２ａ，４２ｂは、スライダ１３の移動条件である速度及び加速度を設定するためのものであり、電動モータＭに出力する駆動信号の出力パルス間隔を制御して電動モータＭの回転数を制御するものである。また、推力調節器４３は、スライダ１３を被押し当て体としてのワークＷ（図６参照）に押し当てるための推力を設定するためのものであり、電動モータＭに出力される駆動信号の出力パルスの大きさを制御して電動モータＭのトルクを制御するものである。
【００２１】
制御部３０には、スライダ１３の移動距離を学習させるために、スライダ１３を所定の速度で移動させる学習動作用操作子としての操作釦４４ａ，４４ｂが電気的に接続されている。さらに、制御部３０には、電動アクチュエータ１１の動作状態、及び電動モータＭの異常を使用者に報知（表示）するためのＬＥＤ４５が電気的に接続されている。なお、ＬＥＤ４５は、制御部３０の電源が投入されているときに表示する電源表示と、電動モータＭの異常が発生したときに表示する警報表示とを有する。制御部３０は、タイマ４８を有する。このタイマ４８は、スライダ１３に推力を発生させた時点からの経過時間を計測する。すなわち、タイマ４８は、推力の連続発生時間を計測する。
【００２２】
制御部３０は、記憶部４７を有し、この記憶部４７は速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３から入力された設定条件等を記憶する。また、記憶部４７は、操作釦４４ａ，４４ｂによってスライダ１３を移動（前進及び後進）させた際に、エンコーダ２０によって検出されたスライダ１３の移動距離を記憶する。そして、本実施形態では制御部３０と記憶部４７とにより学習部が構成されている。
【００２３】
また、制御部３０は、温度センサ４１から出力される温度情報に基づいて、電動モータＭの温度を推定し、その推定された電動モータＭの温度に基づいて電動モータＭの駆動制御を行う。記憶部４７には、温度センサ４１からの温度情報と電動モータＭの温度とを関連付けたマップが記憶されている。そして、このマップに基づいて制御部３０は電動モータＭの温度を推定する。また、記憶部４７には、推定された電動モータＭの温度と比較される温度の閾値が、情報として記憶されている。この温度の閾値は、電動モータＭが焼け付く虞がある温度より遙かに低い値に設定されている。
【００２４】
また、制御部３０は、タイマ４８から出力される時間情報に基づいて電動モータＭの駆動制御を行う。記憶部４７には、時間情報と比較される時間の閾値が情報として記憶されている。この時間の閾値は、推力を連続発生させたときに電動モータＭが焼き付く虞がある時間より遙かに短い値に設定されている。
【００２５】
そして、記憶部４７には、電動アクチュエータ１１を駆動制御するための駆動制御プログラム等の各種プログラムが記憶され、制御部３０は駆動制御プログラム等に基づいて電動アクチュエータ１１を駆動制御する。
【００２６】
図３に示すように、速度調節器４２ａ，４２ｂ、及び推力調節器４３それぞれはエンドプレート１９の操作面１９ａに露出する操作部を備えるとともに、各操作部それぞれは一般的なボリュームから構成されている。また、操作面１９ａには、前進用の速度調節器４２ａの操作部と、後進用の速度調節器４２ｂの操作部が設けられている。操作釦４４ａ，４４ｂはエンドプレート１９の操作面１９ａに露出する操作部を備えるとともに、各操作部それぞれは押しボタンから構成されている。なお、操作面１９ａには、前進用の操作釦４４ａの操作部と、後進用の操作釦４４ｂの操作部が設けられている。
【００２７】
そして、上記構成の電動アクチュエータ１１は、図６に示すように、スライダ１３の先端を被押し当て体としてのワークＷに押し当てるとともに、このワークＷを挟持体Ｋに押し当て、スライダ１３と挟持体ＫとでワークＷをクランプするために用いられる。
【００２８】
次に、電動アクチュエータ１１を用いてワークＷをクランプするために行われる使用者による各条件の設定について説明する。
まず、電動アクチュエータ１１の電源Ｐを投入し、スライダ１３を始点に位置させる。そして、図４に示すように、スライダ１３の移動距離を設定するとともに、その移動距離を学習部に学習させる（ステップＳ１）。なお、スライダ１３の移動距離は、始点から終点までの距離である。そして、スライダ１３の終点とは、スライダ１３と挟持体ＫによってワークＷをクランプするために、ワークＷを挟持体Ｋに押し当てたときの位置である。移動距離を学習部に学習させる際、スライダ１３の終点となる位置に位置決め部材（図示せず）を配置しておく。
【００２９】
そして、ステップＳ１において、電動アクチュエータ１１の使用者が、前進用の操作釦４４ａを操作することにより、スライダ１３が所定の一定速度で位置決め部材に向けて移動（前進）する。次に、スライダ１３が位置決め部材に当接した状態で操作釦４４ａを長押しすると、エンコーダ２０から出力される位置情報（出力パルス数）に基づきスライダ１３の前進位置が算出される。
【００３０】
また、ステップＳ１において、電動アクチュエータ１１の使用者が、後進用の操作釦４４ｂを操作することにより、スライダ１３が所定の一定速度で位置決め部材からアダプタケース１６に向けて移動（後進）する。次に、スライダ１３が始点に戻った状態で操作釦４４ｂを長押しすると、エンコーダ２０から出力される位置情報（出力パルス数）に基づきスライダ１３の後進位置が算出されて、学習される。そして、前進及び後進した際に学習された移動距離が記憶部４７に記憶される。
【００３１】
次に、ステップＳ２では、電動アクチュエータ１１の使用者が、速度調節器４２ａ，４２ｂを操作することにより、スライダ１３の速度（前進時及び後進時）が所望の値に調節されて、制御部３０の記憶部４７に記憶される。図７に示すように、スライダ１３の速度は、移動開始時点ｔ０から所定時間経過した第１時点ｔ１までは所定の加速度で等加速度移動（加速移動）し、第１時点ｔ１から所定時間経過した第２時点ｔ２までは所定の設定速度で等速移動するように設定される。さらに、スライダ１３の速度は、第２時点ｔ２から所定時間経過した第３時点ｔ３（終点）までは所定の加速度で等加速度移動（減速移動）するように設定される。また、スライダ１３の移動時において、移動開始時点ｔ０から減速移動が終了するまでの第３時点ｔ３までの間、電動モータＭには最大トルクが発生している。なお、制御部３０は、設定された移動距離と速度に基づいて、スライダ１３の加速度を自動で設定する。この加速度は、スライダ１３が始点及び終点に当接する際の衝撃を緩和できるように設定される。
【００３２】
図４に示すように、ステップＳ３では、電動アクチュエータ１１の使用者が、推力調節器４３を操作することにより、スライダ１３が終点に到達してから所定時間経過した第４時点ｔ４までの間に、スライダ１３に発生させる推力が所望の値に調節される。推力調節器４３によって調節された推力は、制御部３０の記憶部４７に記憶される。この推力は、スライダ１３の移動時に電動モータＭに発生させた最大トルクより低いトルクとなるように設定される。
【００３３】
このように、電動アクチュエータ１１の使用者が、速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３を操作することにより、電動アクチュエータ１１の使用者が、スライダ１３の移動状態を確認しながらその移動条件を設定することができる。
【００３４】
次に、スライダ１３に推力を発生させ、電動アクチュエータ１１によりワークＷをクランプさせる際に、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御について説明する。図５は、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御プログラムを表すフローチャートである。
【００３５】
さて、スライダ１３が始点に配置されるとともに、スライダ１３と挟持体Ｋとの間にワークＷが配置された状態において、制御部３０は電動モータＭに駆動信号を出力し、電動モータＭの回転数を制御する（ステップＳ１１）。すると、図７に示すように、スライダ１３は、移動開始時点ｔ０から第１時点ｔ１までは所定の加速度で等加速度移動（加速移動）し、第１時点ｔ１から第２時点ｔ２までは所定の一定速度で等速移動する。さらに、スライダ１３は、第２時点ｔ２から第３時点ｔ３まは所定の加速度で等加速度移動（減速移動）する。
【００３６】
次に、制御部３０は、エンコーダ２０から出力される位置情報と、記憶部４７に記憶された移動距離とに基づき、スライダ１３が所定の移動距離を移動し、終点に到達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定結果が肯定判定の場合、制御部３０は、電動モータＭの制御を回転数制御からトルク制御に切り替え、電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して電動モータＭに、最大トルクより低い所定の推力を発生させる（ステップＳ１３）。すると、スライダ１３がワークＷに所定の推力で押し当てられる。その結果、第３時点ｔ３から第４時点ｔ４までの間、ワークＷがスライダ１３と挟持体Ｋによってクランプされる。
【００３７】
一方、ステップＳ１２の判定結果が否定判定の場合、制御部３０はステップＳ１１に戻り、以下、ステップＳ１２までのステップを繰り返し行う。次に、制御部３０は、スライダ１３に推力を発生させた状態において温度センサ４１からの温度情報と、記憶部４７に記憶された温度の閾値とを比較して電動モータＭに温度異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１４）。判定結果が肯定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常が無い場合は、制御部３０は上位制御装置３１からの制御信号待ち状態となる。
【００３８】
一方、ステップＳ１４の判定結果が否定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常がある場合は、制御部３０は電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して、電動モータＭのトルクが低下するように電動モータＭを制御する。
【００３９】
次に、スライダ１３に連続して推力を発生させたときに制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御について説明する。図８は、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御プログラムを表すフローチャートである。
【００４０】
さて、スライダ１３に推力を連続発生させた状態において、制御部３０がタイマ４８からの時間情報と、記憶部４７に記憶された時間の閾値とを比較して経過時間が閾値を超えた状態が発生したと判定すると（ステップ２１）、制御部３０は、温度センサ４１からの温度情報と、記憶部４７に記憶された温度の閾値とを比較する。そして、制御部３０は電動モータＭに温度異常が無いか否かを判定する（ステップＳ２２）。判定結果が肯定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常が無い場合は、制御部３０は上位制御装置３１からの制御信号待ち状態となる。
【００４１】
一方、ステップＳ２２の判定結果が否定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常がある場合は、制御部３０は電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して、電動モータＭのトルクが低下するように電動モータＭを制御する（ステップＳ２３）。次に、制御部３０は、警報表示用のＬＥＤ４５を点灯させ、使用者に推力を低下させた旨を報知する。
【００４２】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電動アクチュエータ１１は、スライダ１３を終点に位置させた後、スライダ１３に推力を発生させる推力調節器４３を備える。このため、スライダ１３に推力を発生させることにより、スライダ１３をワークＷに押し当てることができる。よって、電動アクチュエータ１１のスライダ１３により、ワークＷを挟持体Ｋとの間にクランプすることができ、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として使用することができる。
【００４３】
（２）電動アクチュエータ１１は、電動モータＭの温度を検出する温度センサ４１を備える。そして、スライダ１３に推力を発生させ、電動アクチュエータ１１を用いてワークＷをクランプさせた状態のとき、温度センサ４１からの温度情報に基づき、電動モータＭの温度が異常になったと判定された場合は、制御部３０は電動モータＭのトルクを低下させる制御を行うとともに、ＬＥＤ４５を点灯させて使用者に温度異常を報知する。よって、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として用いた際の電動モータＭの焼き付き等を防止することができる。
【００４４】
（３）スライダ１３はアクチュエータ本体１２上を直線移動するものである。よって、スライダ１３をワークＷに向けて直線移動させることにより、ワークＷを挟持体Ｋとスライダ１３とで確実にクランプすることができる。
【００４５】
（４）ワークＷをクランプする際にスライダ１３に発生させる推力（トルク）は、スライダ１３を移動させる際に発生させるトルクより小さく設定される。このため、例えば、スライダ１３を等速度移動させる際のトルクでスライダ１３をワークＷに押し当ててクランプする場合に比して、ワークＷをクランプするときの消費電力を抑えることができる。
【００４６】
（５）電動アクチュエータ１１が推力調節器４３を備え、スライダ１３が終点に位置したときに電動モータＭに発生させるトルクを調節可能にしたことにより、スライダ１３によってワークＷをクランプすることができる。ワークＷの硬さは、ワークＷの種類によって異なる。推力調節器４３によって電動モータＭに発生させるトルクを変更可能とすることにより様々な硬さのワークＷであっても電動アクチュエータ１１でクランプすることができる。
【００４７】
（６）電動アクチュエータ１１は、スライダ１３によるワークＷのクランプ状態が長時間に亘って行われた場合に電動モータＭのトルクを低下させる機能を有する。このため、例えば、長時間一定のトルクを発生させてワークＷをクランプさせる場合に比して、消費電力を抑えることができる。
【００４８】
（７）電動アクチュエータ１１において、電動モータＭ及び制御部３０を収容するモータケース１８にはエンドプレート１９が接合され、そのエンドプレート１９の操作面１９ａに速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、及び操作釦４４ａ，４４ｂが設けられている。よって、例えば、速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、及び操作釦４４ａ，４４ｂが設けられたコントロール部を、モータケース１８と別体に設けるとともにケーブル等で電動モータＭに接続する場合に比して電動アクチュエータ１１をコンパクトにすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図９に示すように、電動アクチュエータ５０として、アクチュエータ本体５２に、移動体としての回転テーブル５１及びクランプアーム５３を備えるタイプのものに具体化してもよい。この電動アクチュエータ５０は、回転テーブル５１にクランプアーム５３が一体回転可能に取着されている。クランプアーム５３は板状をなす。また、アクチュエータ本体５２の側面に操作面５２ａを有するとともに、操作面５２ａに速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、操作釦４４ａ，４４ｂの操作部が露出している。
【００５０】
そして、図９の２点鎖線に示すように、クランプアーム５３が上下方向へ延びるように位置させた状態を回転テーブル５１の始点とする。また、回転テーブル５１を始点から９０度回転させた位置を回転テーブル５１の終点とする。そして、回転テーブル５１を始点から終点まで回転させた後、推力調節器４３によって設定された推力を回転テーブル５１に発生させる。すると、回転テーブル５１によりクランプアーム５３をワークＷに押し当てることができる。よって、電動アクチュエータ５０のクランプアーム５３により、ワークＷを挟持体Ｋとの間にクランプすることができ、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として使用することができる。
【００５１】
図９に示す電動アクチュエータ５０を、ワークＷの搬送手段として用いてもよい。すなわち、回転テーブル５１上にワークＷを載せて回転テーブル５１を回転させる。このとき、推力調節器４３により、回転テーブル５１が終点に位置するときは、回転テーブル５１に推力を発生させる。このように構成すると、回転テーブル５１が付勢部材（例えば、バネ部材）により、始点に向けて回転する方向へ付勢されている場合、付勢部材の付勢力に抗して回転テーブル５１を終点に保持することができる。
【００５２】
さらに、図９に示す電動アクチュエータ５０を、回転テーブル５１が上側から下側へ向けて回転するように垂直姿勢に配置して使用してもよい。この場合、クランプアーム５３は削除される。このとき、回転テーブル５１が、その終点に位置したとき、回転テーブル５１に推力を発生させることにより、回転テーブル５１を終点に保持することができる。よって、回転テーブル５１の自重及びワークＷの質量が回転テーブル５１に加わっても、回転テーブル５１が下側に向けて回転することを防止して、ワークＷを終点へ搬送した状態を保持することができる。
【００５３】
また、図９に示す電動アクチュエータ５０において、回転テーブル５１に取着されたクランプアーム５３をワークＷに押し当て、その押し当てによりワークＷを被圧入体に圧入させるように電動アクチュエータ５０を用いてもよい。このように使用したとき、被圧入体の剛性やワークＷの剛性に合わせて回転テーブル５１に発生される推力を調節することにより、ワークＷを被圧入体に圧入することができる。
【００５４】
○ 電動アクチュエータ１１をワークＷの搬送手段として用いてもよい。すなわち、スライダ１３上にワークＷを載せてスライダ１３を移動させる。このとき、推力調節器４３により、スライダ１３が終点に位置するときは、スライダ１３に発生させる推力を最小に設定することにより、電動モータＭの消費電力を抑えることができる。
【００５５】
○ また、電動アクチュエータ１１をワークＷの搬送手段として用いてもよい。ここで、電動アクチュエータ１１のスライダ１３が上下方向へ移動するように電動アクチュエータ１１を垂直姿勢に配置したとき、スライダ１３が、その終点たるガイドレール１２ａの上端に位置したとき、スライダ１３に推力を発生させることにより、スライダ１３を終点に保持することができる。よって、スライダ１３の自重及びワークＷの質量がスライダ１３に加わっても、スライダ１３が下方へ移動することを防止して、ワークＷを終点へ搬送した状態を保持することができる。
【００５６】
○ 電動アクチュエータ１１のスライダ１３をワークＷに押し当て、その押し当てによりワークＷを被圧入体に圧入させるように電動アクチュエータ１１を用いてもよい。このように使用したとき、被圧入体の剛性やワークＷの剛性に合わせてスライダ１３に発生される推力を調節することにより、ワークＷを被圧入体に圧入することができる。
【００５７】
○ 電動モータＭの温度異常時に、音声出力部により警告音等を出して使用者に温度異常を報知するようにしてもよく、この場合音声出力部が報知部を構成する。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００５８】
（１）電動モータの駆動力により移動する移動体と、前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、前記電動モータに駆動信号を出力する制御部と、前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を移動させるようにし、さらに、前記移動体を前記終点に位置させるとき、前記制御部が、前記推力調節器の操作によって設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させて前記移動体を被押し当て体に押し当てるようにしたことを特徴とする電動アクチュエータの制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態の電動アクチュエータを示す斜視図。
【図２】電動アクチュエータの電気的構造を示すブロック図。
【図３】操作面を示す図。
【図４】使用者による各条件の設定手順を示すフローチャート。
【図５】電動アクチュエータの駆動制御プログラムを表すフローチャート。
【図６】スライダによりワークをクランプした状態を示す斜視図。
【図７】電動モータの速度及びトルク変動を示す図。
【図８】電動アクチュエータの駆動制御プログラムを表すフローチャート。
【図９】別例の電動アクチュエータを示す斜視図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｍ…電動モータ、１２，５２…アクチュエータ本体、１３…移動体としてのスライダ、２０…位置情報検出器としてのエンコーダ、３０…学習部を構成する制御部、４１…温度検出器としての温度センサ、４２ａ，４２ｂ…速度調節器、４３…推力調節器、４４ａ，４４ｂ…学習動作用操作子としての操作釦、４５…報知部としてのＬＥＤ、４７…学習部を構成する記憶部、５１…移動体としての回転テーブル、５３…移動体としてのクランプアーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの駆動力により移動体を移動させる電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワーク等を搬送する手段として、電動アクチュエータが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の電動アクチュエータは、ワーク等を移動又は搬送させるために直線移動するスライダと、駆動軸を含むモータと、駆動軸に嵌入されたギア部を介してモータの駆動力をスライダに伝達するタイミングベルトを有する。さらに、電動アクチュエータは、スライダの始点と終点の相対的停止位置を調節するストッパボルトをそれぞれ含む一対のストッパと、スライダの移動の制御を含み電動アクチュエータを統合して制御する制御盤とを有する。
【０００３】
また、電動アクチュエータは、スライダの位置情報を検出するエンコーダと、スライダの等速移動の速度を設定するための速度調節器と、スライダの加速度移動の加速度を設定するための加速度調節器とを有する。さらに、制御盤は、スライダの移動距離を学習する学習部を有するとともに、この学習部を動作させるための学習動作用操作子を有する。
【０００４】
そして、特許文献１の電動アクチュエータによれば、スライダの始点と終点の停止位置をストッパの位置調節により設定して、学習動作用操作子の操作に応じた制御盤の指令によりスライダの移動距離を学習させる。また、速度調節器及び加速度調節器によりスライダの速度及び加速度を設定する。すると、制御盤は、エンコーダからの位置情報と、設定されたスライダの等速移動の速度条件及び加速度移動の加速度条件と、学習された移動距離とに基づきモータに駆動信号を出力して、スライダを移動させる。その結果、スライダが始点又は終点に近づくと、制御盤は、スライダを等速移動の速度より低い速度に制御してスライダを始点又は終点に当接させて始点又は終点に位置させるようになっている。
【０００５】
また、電動アクチュエータとしては、特許文献１に開示のように、スライダを直線移動させてワーク等を搬送又は移動させるものの他に、ワークを支持した回転テーブルを回転させてワーク等を移動又は搬送させるものもある。
【特許文献１】特開２００４−５４７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示のような電動アクチュエータは、スライダに支持したワーク等を始点から終点へ搬送又は移動させることを目的としたものである。よって、特許文献１には、電動アクチュエータのスライダをワーク（被押し当て体）に押し当てて、電動アクチュエータを用いてワークをクランプすること、又はスライダをワーク（被押し当て体）に押し当てて、電動アクチュエータを用いてワークを被圧入体へ圧入させることについては何ら開示も示唆もされていない。また、回転テーブルを備えた電動アクチュエータにおいても、回転テーブルに支持したワーク等を始点から終点へ搬送又は移動させることを目的としたものである。
【０００７】
本発明は、終点に移動した移動体を被押し当て体に押し当てることができ、被押し当て体のクランプ又は被圧入体への圧入を可能にした電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電動モータの駆動力により移動する移動体と、前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、前記電動モータを制御する制御部と、前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を前記始点と終点の間を移動させるようにし、さらに、前記制御部が、前記推力調節器の操作に応じて設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、前記電動モータの温度を検出する温度検出器を有するとともに、前記推力を連続発生させた状態において前記温度検出器の検出結果に基づき前記電動モータが温度異常と判定された時に該温度異常を使用者に報知する報知部を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を直線移動するスライダであることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を回転する回転テーブル及び該回転テーブルに一体回転可能に設けられたクランプアームであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、終点に移動した移動体を被押し当て体に押し当てることができ、被押し当て体のクランプ又は被圧入体への圧入を可能にした電動アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の電動アクチュエータを具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。なお、以下の説明において電動アクチュエータの「前」及び「後」は、図１及び図６に示す矢印Ｙ１の方向を前後方向とし、「上」及び「下」は、図１及び図６に示す矢印Ｙ２の方向を上下方向とする。
【００１４】
図１に示すように、電動アクチュエータ１１は、矩形板状をなすアクチュエータ本体１２を有するとともに、図６に示すように、アクチュエータ本体１２の上面には、アクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）に沿って直線状に延びるガイドレール１２ａが形成されている。そして、ガイドレール１２ａには移動体としてのスライダ１３が摺動可能に取り付けられるとともに、スライダ１３はガイドレール１２ａによってアクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）へ直線移動可能に支持されている。
【００１５】
また、アクチュエータ本体１２には、一対のロッド１４がアクチュエータ本体１２の前後方向（軸方向）に沿って移動可能に収容されるとともに、一対のロッド１４はアクチュエータ本体１２の前端（一端）から出没可能に設けられている。各ロッド１４の前端（先端）には、スライダエンドプレート１５が接合されるとともに、このスライダエンドプレート１５にはスライダ１３の前端が接合されている。よって、アクチュエータ本体１２からロッド１４が突出することにより、スライダエンドプレート１５を介してスライダ１３が前方へ移動（前進）するようになっている。一方、アクチュエータ本体１２にロッド１４が没入することにより、スライダエンドプレート１５を介してスライダ１３が後方へ移動（後進）するようになっている。
【００１６】
アクチュエータ本体１２の後端（他端）にはアダプタケース１６の前端が接合されている。そして、スライダ１３は、アクチュエータ本体１２内に設けられた移動規制部材によってロッド１４の移動距離が規制されるようになっている。なお、ロッド１４がアクチュエータ本体１２内で移動規制部材に当接した位置がスライダ１３の始点となっている。
【００１７】
図１に示すように、アダプタケース１６の後端にはモータハウジングプレート１７が接合されている。このモータハウジングプレート１７の後端には、前後に開口するモータケース１８の前端（一端）が接合されるとともに、モータケース１８の前側の開口がモータハウジングプレート１７によって閉鎖されている。さらに、モータケース１８の後端にはエンドプレート１９が接合されるとともに、モータケース１８の後側の開口がエンドプレート１９によって閉鎖されている。
【００１８】
モータハウジングプレート１７、モータケース１８、及びエンドプレート１９によって囲まれる空間内には、スライダ１３の位置情報を検出するための位置情報検出器であるエンコーダ２０を含む電動モータＭ（ステッピングモータ）が収容されるとともに、電動モータＭの駆動を制御する制御部３０が収容されている。電動モータＭの駆動力は、駆動力伝達手段としてのボールねじ３２（図２参照）によってロッド１４の前後方向への直線運動に変換され、スライダ１３を直線移動させるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、制御部３０は、電動アクチュエータ１１が搭載される装置等を統合して制御するための上位制御装置３１（プログラマブルロジックコントローラ、所謂ＰＬＣ）に接続されるとともに、制御部３０及び電動モータＭを駆動させるための電源Ｐに接続されている。また、制御部３０は、電動アクチュエータ１１内における制御、比較、判定等の各機能を有し、これらを統合して処理するためのＣＰＵ４０を有する。また、制御部３０は、図示しないが、コンバータと、電動モータＭを駆動させるためにＣＰＵ４０から出力される駆動信号を増幅する駆動回路部とを有する。
【００２０】
制御部３０にはエンコーダ２０が電気的に接続されているとともに、制御部３０はエンコーダ２０からの位置情報に基づきスライダ１３の位置を推定する。また、制御部３０には、電動モータＭの温度を検出するための温度検出器としての温度センサ４１が電気的に接続されている。制御部３０には、使用者によって操作される速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３が電気的に接続されている。速度調節器４２ａ，４２ｂは、スライダ１３の移動条件である速度及び加速度を設定するためのものであり、電動モータＭに出力する駆動信号の出力パルス間隔を制御して電動モータＭの回転数を制御するものである。また、推力調節器４３は、スライダ１３を被押し当て体としてのワークＷ（図６参照）に押し当てるための推力を設定するためのものであり、電動モータＭに出力される駆動信号の出力パルスの大きさを制御して電動モータＭのトルクを制御するものである。
【００２１】
制御部３０には、スライダ１３の移動距離を学習させるために、スライダ１３を所定の速度で移動させる学習動作用操作子としての操作釦４４ａ，４４ｂが電気的に接続されている。さらに、制御部３０には、電動アクチュエータ１１の動作状態、及び電動モータＭの異常を使用者に報知（表示）するためのＬＥＤ４５が電気的に接続されている。なお、ＬＥＤ４５は、制御部３０の電源が投入されているときに表示する電源表示と、電動モータＭの異常が発生したときに表示する警報表示とを有する。制御部３０は、タイマ４８を有する。このタイマ４８は、スライダ１３に推力を発生させた時点からの経過時間を計測する。すなわち、タイマ４８は、推力の連続発生時間を計測する。
【００２２】
制御部３０は、記憶部４７を有し、この記憶部４７は速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３から入力された設定条件等を記憶する。また、記憶部４７は、操作釦４４ａ，４４ｂによってスライダ１３を移動（前進及び後進）させた際に、エンコーダ２０によって検出されたスライダ１３の移動距離を記憶する。そして、本実施形態では制御部３０と記憶部４７とにより学習部が構成されている。
【００２３】
また、制御部３０は、温度センサ４１から出力される温度情報に基づいて、電動モータＭの温度を推定し、その推定された電動モータＭの温度に基づいて電動モータＭの駆動制御を行う。記憶部４７には、温度センサ４１からの温度情報と電動モータＭの温度とを関連付けたマップが記憶されている。そして、このマップに基づいて制御部３０は電動モータＭの温度を推定する。また、記憶部４７には、推定された電動モータＭの温度と比較される温度の閾値が、情報として記憶されている。この温度の閾値は、電動モータＭが焼け付く虞がある温度より遙かに低い値に設定されている。
【００２４】
また、制御部３０は、タイマ４８から出力される時間情報に基づいて電動モータＭの駆動制御を行う。記憶部４７には、時間情報と比較される時間の閾値が情報として記憶されている。この時間の閾値は、推力を連続発生させたときに電動モータＭが焼き付く虞がある時間より遙かに短い値に設定されている。
【００２５】
そして、記憶部４７には、電動アクチュエータ１１を駆動制御するための駆動制御プログラム等の各種プログラムが記憶され、制御部３０は駆動制御プログラム等に基づいて電動アクチュエータ１１を駆動制御する。
【００２６】
図３に示すように、速度調節器４２ａ，４２ｂ、及び推力調節器４３それぞれはエンドプレート１９の操作面１９ａに露出する操作部を備えるとともに、各操作部それぞれは一般的なボリュームから構成されている。また、操作面１９ａには、前進用の速度調節器４２ａの操作部と、後進用の速度調節器４２ｂの操作部が設けられている。操作釦４４ａ，４４ｂはエンドプレート１９の操作面１９ａに露出する操作部を備えるとともに、各操作部それぞれは押しボタンから構成されている。なお、操作面１９ａには、前進用の操作釦４４ａの操作部と、後進用の操作釦４４ｂの操作部が設けられている。
【００２７】
そして、上記構成の電動アクチュエータ１１は、図６に示すように、スライダ１３の先端を被押し当て体としてのワークＷに押し当てるとともに、このワークＷを挟持体Ｋに押し当て、スライダ１３と挟持体ＫとでワークＷをクランプするために用いられる。
【００２８】
次に、電動アクチュエータ１１を用いてワークＷをクランプするために行われる使用者による各条件の設定について説明する。
まず、電動アクチュエータ１１の電源Ｐを投入し、スライダ１３を始点に位置させる。そして、図４に示すように、スライダ１３の移動距離を設定するとともに、その移動距離を学習部に学習させる（ステップＳ１）。なお、スライダ１３の移動距離は、始点から終点までの距離である。そして、スライダ１３の終点とは、スライダ１３と挟持体ＫによってワークＷをクランプするために、ワークＷを挟持体Ｋに押し当てたときの位置である。移動距離を学習部に学習させる際、スライダ１３の終点となる位置に位置決め部材（図示せず）を配置しておく。
【００２９】
そして、ステップＳ１において、電動アクチュエータ１１の使用者が、前進用の操作釦４４ａを操作することにより、スライダ１３が所定の一定速度で位置決め部材に向けて移動（前進）する。次に、スライダ１３が位置決め部材に当接した状態で操作釦４４ａを長押しすると、エンコーダ２０から出力される位置情報（出力パルス数）に基づきスライダ１３の前進位置が算出される。
【００３０】
また、ステップＳ１において、電動アクチュエータ１１の使用者が、後進用の操作釦４４ｂを操作することにより、スライダ１３が所定の一定速度で位置決め部材からアダプタケース１６に向けて移動（後進）する。次に、スライダ１３が始点に戻った状態で操作釦４４ｂを長押しすると、エンコーダ２０から出力される位置情報（出力パルス数）に基づきスライダ１３の後進位置が算出されて、学習される。そして、前進及び後進した際に学習された移動距離が記憶部４７に記憶される。
【００３１】
次に、ステップＳ２では、電動アクチュエータ１１の使用者が、速度調節器４２ａ，４２ｂを操作することにより、スライダ１３の速度（前進時及び後進時）が所望の値に調節されて、制御部３０の記憶部４７に記憶される。図７に示すように、スライダ１３の速度は、移動開始時点ｔ０から所定時間経過した第１時点ｔ１までは所定の加速度で等加速度移動（加速移動）し、第１時点ｔ１から所定時間経過した第２時点ｔ２までは所定の設定速度で等速移動するように設定される。さらに、スライダ１３の速度は、第２時点ｔ２から所定時間経過した第３時点ｔ３（終点）までは所定の加速度で等加速度移動（減速移動）するように設定される。また、スライダ１３の移動時において、移動開始時点ｔ０から減速移動が終了するまでの第３時点ｔ３までの間、電動モータＭには最大トルクが発生している。なお、制御部３０は、設定された移動距離と速度に基づいて、スライダ１３の加速度を自動で設定する。この加速度は、スライダ１３が始点及び終点に当接する際の衝撃を緩和できるように設定される。
【００３２】
図４に示すように、ステップＳ３では、電動アクチュエータ１１の使用者が、推力調節器４３を操作することにより、スライダ１３が終点に到達してから所定時間経過した第４時点ｔ４までの間に、スライダ１３に発生させる推力が所望の値に調節される。推力調節器４３によって調節された推力は、制御部３０の記憶部４７に記憶される。この推力は、スライダ１３の移動時に電動モータＭに発生させた最大トルクより低いトルクとなるように設定される。
【００３３】
このように、電動アクチュエータ１１の使用者が、速度調節器４２ａ，４２ｂ及び推力調節器４３を操作することにより、電動アクチュエータ１１の使用者が、スライダ１３の移動状態を確認しながらその移動条件を設定することができる。
【００３４】
次に、スライダ１３に推力を発生させ、電動アクチュエータ１１によりワークＷをクランプさせる際に、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御について説明する。図５は、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御プログラムを表すフローチャートである。
【００３５】
さて、スライダ１３が始点に配置されるとともに、スライダ１３と挟持体Ｋとの間にワークＷが配置された状態において、制御部３０は電動モータＭに駆動信号を出力し、電動モータＭの回転数を制御する（ステップＳ１１）。すると、図７に示すように、スライダ１３は、移動開始時点ｔ０から第１時点ｔ１までは所定の加速度で等加速度移動（加速移動）し、第１時点ｔ１から第２時点ｔ２までは所定の一定速度で等速移動する。さらに、スライダ１３は、第２時点ｔ２から第３時点ｔ３まは所定の加速度で等加速度移動（減速移動）する。
【００３６】
次に、制御部３０は、エンコーダ２０から出力される位置情報と、記憶部４７に記憶された移動距離とに基づき、スライダ１３が所定の移動距離を移動し、終点に到達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定結果が肯定判定の場合、制御部３０は、電動モータＭの制御を回転数制御からトルク制御に切り替え、電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して電動モータＭに、最大トルクより低い所定の推力を発生させる（ステップＳ１３）。すると、スライダ１３がワークＷに所定の推力で押し当てられる。その結果、第３時点ｔ３から第４時点ｔ４までの間、ワークＷがスライダ１３と挟持体Ｋによってクランプされる。
【００３７】
一方、ステップＳ１２の判定結果が否定判定の場合、制御部３０はステップＳ１１に戻り、以下、ステップＳ１２までのステップを繰り返し行う。次に、制御部３０は、スライダ１３に推力を発生させた状態において温度センサ４１からの温度情報と、記憶部４７に記憶された温度の閾値とを比較して電動モータＭに温度異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１４）。判定結果が肯定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常が無い場合は、制御部３０は上位制御装置３１からの制御信号待ち状態となる。
【００３８】
一方、ステップＳ１４の判定結果が否定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常がある場合は、制御部３０は電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して、電動モータＭのトルクが低下するように電動モータＭを制御する。
【００３９】
次に、スライダ１３に連続して推力を発生させたときに制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御について説明する。図８は、制御部３０によって遂行される電動アクチュエータ１１の駆動制御プログラムを表すフローチャートである。
【００４０】
さて、スライダ１３に推力を連続発生させた状態において、制御部３０がタイマ４８からの時間情報と、記憶部４７に記憶された時間の閾値とを比較して経過時間が閾値を超えた状態が発生したと判定すると（ステップ２１）、制御部３０は、温度センサ４１からの温度情報と、記憶部４７に記憶された温度の閾値とを比較する。そして、制御部３０は電動モータＭに温度異常が無いか否かを判定する（ステップＳ２２）。判定結果が肯定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常が無い場合は、制御部３０は上位制御装置３１からの制御信号待ち状態となる。
【００４１】
一方、ステップＳ２２の判定結果が否定判定である場合、すなわち、電動モータＭに温度異常がある場合は、制御部３０は電動モータＭに出力する駆動信号（パルス幅）を調節して、電動モータＭのトルクが低下するように電動モータＭを制御する（ステップＳ２３）。次に、制御部３０は、警報表示用のＬＥＤ４５を点灯させ、使用者に推力を低下させた旨を報知する。
【００４２】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電動アクチュエータ１１は、スライダ１３を終点に位置させた後、スライダ１３に推力を発生させる推力調節器４３を備える。このため、スライダ１３に推力を発生させることにより、スライダ１３をワークＷに押し当てることができる。よって、電動アクチュエータ１１のスライダ１３により、ワークＷを挟持体Ｋとの間にクランプすることができ、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として使用することができる。
【００４３】
（２）電動アクチュエータ１１は、電動モータＭの温度を検出する温度センサ４１を備える。そして、スライダ１３に推力を発生させ、電動アクチュエータ１１を用いてワークＷをクランプさせた状態のとき、温度センサ４１からの温度情報に基づき、電動モータＭの温度が異常になったと判定された場合は、制御部３０は電動モータＭのトルクを低下させる制御を行うとともに、ＬＥＤ４５を点灯させて使用者に温度異常を報知する。よって、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として用いた際の電動モータＭの焼き付き等を防止することができる。
【００４４】
（３）スライダ１３はアクチュエータ本体１２上を直線移動するものである。よって、スライダ１３をワークＷに向けて直線移動させることにより、ワークＷを挟持体Ｋとスライダ１３とで確実にクランプすることができる。
【００４５】
（４）ワークＷをクランプする際にスライダ１３に発生させる推力（トルク）は、スライダ１３を移動させる際に発生させるトルクより小さく設定される。このため、例えば、スライダ１３を等速度移動させる際のトルクでスライダ１３をワークＷに押し当ててクランプする場合に比して、ワークＷをクランプするときの消費電力を抑えることができる。
【００４６】
（５）電動アクチュエータ１１が推力調節器４３を備え、スライダ１３が終点に位置したときに電動モータＭに発生させるトルクを調節可能にしたことにより、スライダ１３によってワークＷをクランプすることができる。ワークＷの硬さは、ワークＷの種類によって異なる。推力調節器４３によって電動モータＭに発生させるトルクを変更可能とすることにより様々な硬さのワークＷであっても電動アクチュエータ１１でクランプすることができる。
【００４７】
（６）電動アクチュエータ１１は、スライダ１３によるワークＷのクランプ状態が長時間に亘って行われた場合に電動モータＭのトルクを低下させる機能を有する。このため、例えば、長時間一定のトルクを発生させてワークＷをクランプさせる場合に比して、消費電力を抑えることができる。
【００４８】
（７）電動アクチュエータ１１において、電動モータＭ及び制御部３０を収容するモータケース１８にはエンドプレート１９が接合され、そのエンドプレート１９の操作面１９ａに速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、及び操作釦４４ａ，４４ｂが設けられている。よって、例えば、速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、及び操作釦４４ａ，４４ｂが設けられたコントロール部を、モータケース１８と別体に設けるとともにケーブル等で電動モータＭに接続する場合に比して電動アクチュエータ１１をコンパクトにすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図９に示すように、電動アクチュエータ５０として、アクチュエータ本体５２に、移動体としての回転テーブル５１及びクランプアーム５３を備えるタイプのものに具体化してもよい。この電動アクチュエータ５０は、回転テーブル５１にクランプアーム５３が一体回転可能に取着されている。クランプアーム５３は板状をなす。また、アクチュエータ本体５２の側面に操作面５２ａを有するとともに、操作面５２ａに速度調節器４２ａ，４２ｂ、推力調節器４３、操作釦４４ａ，４４ｂの操作部が露出している。
【００５０】
そして、図９の２点鎖線に示すように、クランプアーム５３が上下方向へ延びるように位置させた状態を回転テーブル５１の始点とする。また、回転テーブル５１を始点から９０度回転させた位置を回転テーブル５１の終点とする。そして、回転テーブル５１を始点から終点まで回転させた後、推力調節器４３によって設定された推力を回転テーブル５１に発生させる。すると、回転テーブル５１によりクランプアーム５３をワークＷに押し当てることができる。よって、電動アクチュエータ５０のクランプアーム５３により、ワークＷを挟持体Ｋとの間にクランプすることができ、電動アクチュエータ１１をクランプ手段として使用することができる。
【００５１】
図９に示す電動アクチュエータ５０を、ワークＷの搬送手段として用いてもよい。すなわち、回転テーブル５１上にワークＷを載せて回転テーブル５１を回転させる。このとき、推力調節器４３により、回転テーブル５１が終点に位置するときは、回転テーブル５１に推力を発生させる。このように構成すると、回転テーブル５１が付勢部材（例えば、バネ部材）により、始点に向けて回転する方向へ付勢されている場合、付勢部材の付勢力に抗して回転テーブル５１を終点に保持することができる。
【００５２】
さらに、図９に示す電動アクチュエータ５０を、回転テーブル５１が上側から下側へ向けて回転するように垂直姿勢に配置して使用してもよい。この場合、クランプアーム５３は削除される。このとき、回転テーブル５１が、その終点に位置したとき、回転テーブル５１に推力を発生させることにより、回転テーブル５１を終点に保持することができる。よって、回転テーブル５１の自重及びワークＷの質量が回転テーブル５１に加わっても、回転テーブル５１が下側に向けて回転することを防止して、ワークＷを終点へ搬送した状態を保持することができる。
【００５３】
また、図９に示す電動アクチュエータ５０において、回転テーブル５１に取着されたクランプアーム５３をワークＷに押し当て、その押し当てによりワークＷを被圧入体に圧入させるように電動アクチュエータ５０を用いてもよい。このように使用したとき、被圧入体の剛性やワークＷの剛性に合わせて回転テーブル５１に発生される推力を調節することにより、ワークＷを被圧入体に圧入することができる。
【００５４】
○ 電動アクチュエータ１１をワークＷの搬送手段として用いてもよい。すなわち、スライダ１３上にワークＷを載せてスライダ１３を移動させる。このとき、推力調節器４３により、スライダ１３が終点に位置するときは、スライダ１３に発生させる推力を最小に設定することにより、電動モータＭの消費電力を抑えることができる。
【００５５】
○ また、電動アクチュエータ１１をワークＷの搬送手段として用いてもよい。ここで、電動アクチュエータ１１のスライダ１３が上下方向へ移動するように電動アクチュエータ１１を垂直姿勢に配置したとき、スライダ１３が、その終点たるガイドレール１２ａの上端に位置したとき、スライダ１３に推力を発生させることにより、スライダ１３を終点に保持することができる。よって、スライダ１３の自重及びワークＷの質量がスライダ１３に加わっても、スライダ１３が下方へ移動することを防止して、ワークＷを終点へ搬送した状態を保持することができる。
【００５６】
○ 電動アクチュエータ１１のスライダ１３をワークＷに押し当て、その押し当てによりワークＷを被圧入体に圧入させるように電動アクチュエータ１１を用いてもよい。このように使用したとき、被圧入体の剛性やワークＷの剛性に合わせてスライダ１３に発生される推力を調節することにより、ワークＷを被圧入体に圧入することができる。
【００５７】
○ 電動モータＭの温度異常時に、音声出力部により警告音等を出して使用者に温度異常を報知するようにしてもよく、この場合音声出力部が報知部を構成する。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００５８】
（１）電動モータの駆動力により移動する移動体と、前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、前記電動モータに駆動信号を出力する制御部と、前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を移動させるようにし、さらに、前記移動体を前記終点に位置させるとき、前記制御部が、前記推力調節器の操作によって設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させて前記移動体を被押し当て体に押し当てるようにしたことを特徴とする電動アクチュエータの制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態の電動アクチュエータを示す斜視図。
【図２】電動アクチュエータの電気的構造を示すブロック図。
【図３】操作面を示す図。
【図４】使用者による各条件の設定手順を示すフローチャート。
【図５】電動アクチュエータの駆動制御プログラムを表すフローチャート。
【図６】スライダによりワークをクランプした状態を示す斜視図。
【図７】電動モータの速度及びトルク変動を示す図。
【図８】電動アクチュエータの駆動制御プログラムを表すフローチャート。
【図９】別例の電動アクチュエータを示す斜視図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｍ…電動モータ、１２，５２…アクチュエータ本体、１３…移動体としてのスライダ、２０…位置情報検出器としてのエンコーダ、３０…学習部を構成する制御部、４１…温度検出器としての温度センサ、４２ａ，４２ｂ…速度調節器、４３…推力調節器、４４ａ，４４ｂ…学習動作用操作子としての操作釦、４５…報知部としてのＬＥＤ、４７…学習部を構成する記憶部、５１…移動体としての回転テーブル、５３…移動体としてのクランプアーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの駆動力により移動する移動体と、
前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、
前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、
前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、
前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、
前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、
前記電動モータを制御する制御部と、
前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、
を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を前記始点と終点の間を移動させるようにし、
さらに、前記制御部が、前記推力調節器の操作に応じて設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させるようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記電動モータの温度を検出する温度検出器を有するとともに、前記推力を連続発生させた状態において前記温度検出器の検出結果に基づき前記電動モータが温度異常と判定された時に該温度異常を使用者に報知する報知部を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を直線移動するスライダである請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を回転する回転テーブル及び該回転テーブルに一体回転可能に設けられたクランプアームである請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項１】
電動モータの駆動力により移動する移動体と、
前記移動体を支持するアクチュエータ本体と、
前記移動体の始点と終点との間の位置情報を検出する位置情報検出器と、
前記移動体の速度を設定するための速度調節器と、
前記移動体の前記始点と前記終点間における移動距離を学習する学習部と、
前記学習部を動作させるための学習動作用操作子と、
前記電動モータを制御する制御部と、
前記移動体に推力を発生させる推力調節器と、
を有し、前記学習動作用操作子の操作に応じて前記学習部が前記移動体の移動距離を学習し、前記制御部が、前記位置情報検出器からの位置情報、前記速度調節器により設定された速度、及び前記学習部により学習された前記移動距離に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体を前記始点と終点の間を移動させるようにし、
さらに、前記制御部が、前記推力調節器の操作に応じて設定された推力に基づき前記電動モータに駆動信号を出力して、前記移動体に推力を発生させるようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記電動モータの温度を検出する温度検出器を有するとともに、前記推力を連続発生させた状態において前記温度検出器の検出結果に基づき前記電動モータが温度異常と判定された時に該温度異常を使用者に報知する報知部を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を直線移動するスライダである請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記移動体は、前記電動モータの駆動力によって前記アクチュエータ本体上を回転する回転テーブル及び該回転テーブルに一体回転可能に設けられたクランプアームである請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−４１８６４（Ｐ２０１０−４１８６４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０３６７５（Ｐ２００８−２０３６７５）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【出願人】（３９５０１８２５１）マッスル株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【出願人】（３９５０１８２５１）マッスル株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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