JP2010207393A

JP2010207393A - 回診用ｘ線撮影装置

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Publication number: JP2010207393A
Application number: JP2009056593A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Okuno; 智晴奥野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP5077270B2

Abstract

【課題】回診用Ｘ線撮影装置において、登坂時にはスムースに上り、平地走行時には急加速することなく走行する。
【解決手段】
登坂時にモータに流れる電流値の上限と平地走行時にモータに流れる電流の上限値とを変動させる。登坂時には、平地走行時に比べてモータ電流値の上限を上げることでモータにより多くの電流を流すことができ出力トルクを大きくすることができるので、スムースに上り坂を登坂することができる。また、平地走行時には、登坂時に比べてモータ電流値の上限を下げることで、モータに流れる電流の制限を強くすることができるので、急加速を防止することができる。これより、登坂時や平地走行時にかかわらず、自然に操作することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、操作ハンドルの力に応答して前進または後退する動力駆動型Ｘ線撮影装置に係わり、特に、駆動モータに流れる電流に制限を設けた回診用Ｘ線撮影装置に関する。

従来、回診用Ｘ線撮影装置には、この装置の重量が４００ｋｇ以上になるので、走行用のモータが備えられており、モータが駆動することで回診用Ｘ線撮影装置が移動することができる。このモータ駆動はパルス幅変調（Pulse Width Modulation）制御（以下、ＰＷＭ制御と称す）により制御されており、操作レバーハンドルの位置により、ＰＷＭ制御のパルス幅を制御している。モータの回転数が操作レバーハンドルからの入力信号に対する所定の回転数よりも低ければ、ＰＷＭ制御のパルス幅を広げることでモータの回転数を上げる。また、モータの回転数が操作レバーハンドルからの入力信号に対する所定の回転数よりも高ければ、ＰＷＭ制のパルス幅を狭めることでモータの回転数を下げる。このようにして、操作レバーハンドルの位置によりモータの回転数を制御している。

このような回診用Ｘ線撮影装置では、登坂時と平地走行時とに同じモータ駆動電流を流しても路面の傾斜が変われば負荷も変わるので、上り坂では重く下り坂では軽くなる。そこで、登坂時には、大きなモータ駆動電流を流してモータからの出力トルクを増大する必要があるが、このようにモータを制御すると、平地における発進時にもモータに過大な駆動電流が流れ、急発進するという問題が生じた。

そこで、特許文献１に記載されている回診用Ｘ線撮影装置においては、予め、走行するいろいろな傾斜角度θによる車輪回転速度とモータ駆動回路出力とを記憶し、それぞれの速度と出力の平均値の比Ｒｏ（θ）と、実際に走行する時の速度と出力との平均値の比Ｒとを比較して、登坂傾斜角度θを推定し、操作レバーハンドルからの入力信号に登坂傾斜角度θに応じた係数を乗算して、モータの回転速度を制御している。

特開２００１−３０９９１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている回診用Ｘ線撮影装置では、この装置の仕様を変更するごとに、走行するいろいろな傾斜角度θによる車輪回転速度とモータ駆動回路出力とを測定しなければならず、これらのデータを取得することは大変な労力を必要とする。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、上り坂においてもスムースに登坂し、平地においては急加速を防ぐことができる回診用Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、回診用Ｘ線撮影装置であって、互いに独立に駆動される一対の車輪と、前記車輪を駆動するモータと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御回路と、前記モータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記回診用Ｘ線撮影装置の走行状態に応じて前記モータに流す電流の上限値である制限電流値を算出する演算部と、前記制限電流値と前記モータに流れる電流値とを比較する制限電流判別部とを備え、前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、前記モータ駆動制御回路は前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御することを特徴とする。

上記構成によれば、回診用Ｘ線撮影装置の走行状態に応じてモータへ流す電流の上限値である制限電流値が演算部により算出される。また、モータに流れる電流値は電流検出手段により検出され、このモータに流れる電流値と制限電流値とが制限電流判別部において比較される。制限電流判別部においてモータに流れる電流値が制限電流値を超えていると判別した場合、モータに流れる電流値が制限電流値を超えないようにモータ駆動制御回路が制御するので、直ちにモータに流れる電流値が制限電流値内に収まる。これより、モータに過剰な電流が流れないので、モータから適正な出力トルクを得ることができ、平地走行時において急加速することがない。また、制限電流値は回診用Ｘ線撮影装置の走行状態に応じて変化するので、登坂時などモータ電流を多く必要とするときには制限電流値が大きくなる。このように、平地走行時と登坂時とでは、モータに流れる電流の制限電流値が異なるので、どちらを走行するときにおいても違和感なく自然に操作することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記モータ駆動制御回路は、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータに流れる電流をパルス幅変調制御するパルス信号を前記モータ駆動回路へ送るパルス幅変調制御回路とを備え、前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、前記パルス幅変調制御回路は前記パルス信号のパルス幅を変調して前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御することを特徴とする。

上記構成によれば、制限電流判別部においてモータに流れる電流値が制限電流値を超えていると判別した場合、モータに流れる電流値が制限電流値を超えないようにパルス幅変調制御回路はパルス幅を変調して制御するので、直ちにモータに流れる電流値が制限電流値内に収めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記モータ駆動制御回路は、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路に印加する電圧をパルス振幅変調制御するパルス振幅変調制御回路とを備え、前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、前記パルス振幅変調制御回路は前記モータに印加する電圧をパルス振幅変調制御して前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御することを特徴とする。

上記構成によれば、制限電流判別部においてモータに流れる電流値が制限電流値を超えていると判別した場合、モータに流れる電流値が制限電流値を超えないようにパルス振幅変調制御回路は前記モータ駆動制御回路に供給する電圧を制御するので、直ちにモータに流れる電流値を制限電流値内に収めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３いずれか１つに記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記回診用Ｘ線撮影装置の傾斜状態を検出する傾斜検出手段を備え、前記演算部は、前記傾斜検出手段により検出された傾斜情報より前記制限電流値を算出することを特徴とする。

上記構成によれば、回診用Ｘ線撮影装置の走行状態を傾斜検出手段により検出する。すなわち、傾斜検出手段により回診用Ｘ線撮影装置がどの程度の傾斜状態にあるかを検出し、その傾斜状態に最適な制限電流値を演算部が算出する。これより、傾斜状態に応じて制限電流値を変えることができるので、登坂時には平地走行時よりも制限電流値を大きくすることで、平地走行時に比べモータのより大きい出力トルクを得ることができる。このように、登坂時と平地走行時とで制限電流値を変えることで、上り坂および平地のどちらを走行するときにおいても違和感なく自然に操作することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から３いずれか１つに記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記演算部は、前記制限電流値に閾値を設定しつつ、前記モータに流れる電流値と前記閾値との差を前記制限電流値に加算したものを新たな制限電流値とすることを特徴とする。

上記構成によれば、回診用Ｘ線撮影装置の走行状態を、演算部が制限電流値に設けた閾値とモータに流れる電流値との比較により検出する。演算部は、モータに流れる電流値と閾値との差を制限電流値に加算し、これを新たな制限電流値とする。これより、モータに流れる電流値に対応して制限電流値が変動する。登坂時のように、モータに流す電流値が時間とともに増加傾向にある場合、モータに流れる電流値と閾値との差の分だけ制限電流値も大きくなるので、平地走行時に比べモータのより大きい出力トルクを得ることができる。また、平地走行時など、モータに流れる電流値が閾値を超えない場合、閾値とモータに流れる電流値との差の分だけ制限電流値が小さくなるので、回診用Ｘ線撮影装置が急加速するのを防ぐことができる。このように、どちらを走行するときにおいても違和感なく自然に操作することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記演算部は、前記制限電流値に予め決められた係数を乗算して前記閾値を設定することを特徴とする。

上記構成によれば、閾値は制限電流値に予め決められた係数を乗算して設定するので、モータに流れる電流値の変動に対応して制限電流値が変動すれば閾値も変動するので、モータに流れる電流値の変動に最適な閾値および制限電流値を算出することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、前記演算部は、前記モータに流れる電流値を所定周期毎に平均した値として前記閾値との差を算出することを特徴とする。

上記構成によれば、演算部はモータに流れる電流値を所定周期毎に平均した値として閾値との差を算出するので、制限電流値が急激に変化するのを防ぐことができ、より滑らかな加速を実現することができる。

本発明に係る回診用Ｘ線撮影装置によれば、上り坂においてもスムースに登坂し、平地においては急加速を防ぐことができる回診用Ｘ線撮影装置を提供することができる。

実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置の側面図である。実施例１に係る回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。実施例１に係るＰＷＭ制御回路を示すブロック図である。実施例１に係るモータ駆動回路を示す回路図である。実施例２に係る回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。実施例２に係る制限電流値の変動を示す説明図である。実施例２に係る制限電流値の変動を示す説明図である。実施例３に係る回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。実施例３に係るモータ駆動回路を示す回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は回診用Ｘ線撮影装置の概略側面図であり、図２は回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図であり、図３はＰＷＭ制御回路を示すブロック図であり、図４はモータ駆動回路を示す回路図である。

＜回診用Ｘ線撮影装置＞
図１および図２に示すように、回診用Ｘ線用撮影装置１は、Ｘ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２を保持するアーム３と、アーム３を支持しつつ台車４上で旋回可能な支柱５と、旋回自在の前輪５およびかじ取り不能の後輪６（左後輪７、右後輪８）とを備え、台車４に取り付けられたハンドル保持台９に設けられたレバーハンドル１０を前後に操作することによって、下部に設けられた駆動モータ１１（左モータ１２、右モータ１３）が回転して前進または後進することができる。

アーム３にはＸ線管２の支持機構と回転機構が備えられており、水平方向に伸縮するアーム３は支柱５上をスムースに垂直移動し、バランスが取れる機構に設計され、被検者の撮影部位に応じてあらゆる方向と空間的な位置に、Ｘ線管２のコリメータ１４（Ｘ線放射口）をむけることができる。

台車４の後部には固定したかじ取り不能の一対の後輪６が設けられ、台車４の前部には、一対のキャスターすなわち旋回自在の前輪５によって支持されている。また、後輪６と駆動モータ１１は左右に独立の制御系統を持ち、後輪６は、台車に装着された駆動モータ１１により互いに独立に駆動される。つまり、前輪５を正面にして後輪６の左側の左後輪７は左モータ１２に、後輪６の右側の右後輪８は右モータ１３により駆動される。

そして、台車４には、自動車用バッテリとインバータで主回路１００〜１２０Ｖ、６０Ｈｚを内部電源とし、高電圧変圧器とコンデンサとを備えている。その制御回路はソリッドシステム化され、撮影操作は自動プログラム化したワンタッチ式の装置が多く使用されている。

また、前輪５および後輪６にはゴムタイヤなどを用い、病室での出入りが自在であるように設計され、その他ブレーキシステム、カセッテボックス、付属装置を備えている。この回診用Ｘ線撮影装置１は移動型装置として小型・軽量で移動操作性の良いことが重要であり、病院内でベッドルーム、技工室、手術室、小児室、レントゲン室、乳児室、エレベータ等に容易に移動して、手軽に現場でＸ線撮影用として使用される。

レバーハンドル１０は比較的堅いが可撓性のあるバネ部材を介して台車４に接続されている。台車４の両側に接続された２個所のバネ部材は、堅い板バネで構成され、そのバネ部材を設けたことにより、レバーハンドル１０を押したり引いたりするようなレバーハンドル１０に加えられる力に応じて、レバーハンドル１０を僅かに前後方向に変位させることができる。レバーハンドル１０を前後に操作することで、バネ部材のバネ作用により、レバーハンドル１０は比較的容易に変位させることができるとともに、レバーハンドル１０を離したとき、中性位置または中心位置にすばやく復帰させることができる。

レバーハンドル１０の両端にはレバーハンドル１０と共に動く一対の線形磁石がそれぞれ取り付けられている。一方、一対のホール効果センサ（左圧力センサ１８、右圧力センサ１９）が台車４に取り付けられ、それぞれ対応する磁石に隣接して配置される。

ホール効果センサ（左圧力センサ１８、右圧力センサ１９）が磁石に対して中心位置にあるとき、ホール効果センサ（左圧力センサ１８、右圧力センサ１９）の出力信号はゼロ・レベルになり、磁石をずらすと、ホール効果センサ（左圧力センサ１８、右圧力センサ１９）の出力信号は正の最大値と負の最大値の間でほぼ線形に変化する。

センサ信号の符号すなわち極性はレバーハンドル１０の変位の方向を表し、センサ信号の大きさは変位量に比例する。このようにして、レバーハンドル１０に加わる操作力を電気信号に変換することができる。また、ホールセンサ以外の圧力センサを用いて操作力を検出してもよい。左圧力センサ１８および右圧力センサ１９は本発明における操作力検出手段に相当する。

操作者が台車４のレバーハンドル１０を前後に操作すると、レバーハンドル１０の両端に設けられた左圧力センサ１８および右圧力センサ１９からの操作力信号Ｆｔ（左操作力信号２０、右操作力信号２１）が左右独立してＣＰＵ（Central Processing Unit）１７に入力される。一方、左車輪７および右車輪８の車軸に設けられ左モータ１２または右モータ１３の回転速度Ｖｔをそれぞれ検出する左エンコーダ２２と右エンコーダ２３から、モータ回転速度信号としてＣＰＵ１７に入力される。

また、傾斜検出回路２４から回診用Ｘ線撮影装置１の傾斜角度に応じて傾斜信号がＣＰＵ１７に入力される。傾斜検出回路２４は、回診用Ｘ線撮影装置１が平地を走行しているのか、坂道を上っているのかあるいは下っているのかを検出することができる。傾斜検出回路２４として、ジャイロスコープや重力センサ等を採用することができる。

次に、ＣＰＵ１７は、左圧力センサ１８および右圧力センサ１９からの前進、後退の操作力信号Ｆｔ（左操作力信号２０、右操作力信号２１）に比例したＰＷＭ制御のデューティ比を算出し、デューティ比信号を左右それぞれ独立にＰＷＭ制御回路１６へ送る。また、ＣＰＵ１７は、傾斜検出回路２４からの傾斜信号を基に、傾斜角度に応じた制限電流値を算出し、この制限電流値を制限電流判別部２５へ送る。ＣＰＵ１７は本発明における演算部に相当する。

ＰＷＭ制御回路１６は、ＣＰＵ１７から送られたデューティ比信号を基にデューティ比が決められたスイッチングパルス信号を生成し、モータ駆動回路１５をＰＷＭ制御する。また、ＰＷＭ制御回路１６には、左ＰＷＭ制御回路と右ＰＷＭ制御回路とを備え、どちらも同じ制御回路である。左ＰＷＭ制御回路は左モータ駆動回路へスイッチングパルス信号を送り、右ＰＷＭ制御回路は右モータ駆動回路へスイッチングパルス信号を送る。このように、ＰＷＭ制御のスイッチングパルス信号がモータ駆動回路１５へ左右それぞれ独立に送られる。

モータ駆動回路１５は、左モータ駆動回路と右モータ駆動回路とを備えており、どちらも同じ回路構成である。左モータ駆動回路は左モータ１２の回転を制御し、右モータ駆動回路は右モータ１３の回転を制御する。モータ駆動回路１５はＰＷＭ制御回路１６から送られるＰＷＭ制御されたスイッチングパルス信号により、左モータ１２および右モータ１３に流れる電流をオン・オフ制御することで各モータが出力トルクＴで回転する。このようにして、左モータ１２は左後輪７を、右モータ１３は右後輪８をそれぞれ独立に駆動する。

こうして出力トルクＴで回転する駆動モータ１１（左モータ１２、右モータ１３）の回転速度Ｖｔを左エンコーダ２２および右エンコーダ２３がそれぞれ検出し、そのモータ回転速度信号が再びＣＰＵ１７に入力される。回転速度Ｖｔがレバーハンドル１０からの操作力信号Ｆｔに対する所定の回転数よりも低ければ、ＰＷＭ制御のパルス幅を広げ、また、高ければＰＷＭ制御のパルス幅を狭めて帰還制御する。ＣＰＵ１７は、それに対応したデューティ比信号をＰＷＭ制御回路１６に入力し、ＰＷＭ制御回路１６はモータ駆動回路１５を制御し、モータ駆動回路１５は左モータ１２および右モータ１３の回転速度Ｖを制御するものである。次に各構成部について詳細に説明する。

＜制限電流判別部＞
制限電流判別部２５は、図２および図３に示すように、モータ駆動回路１５から送られる駆動モータ１１に流れる電流値がＣＰＵ１７から送られる制限電流値を超えるか超えないかの判別を行う。電流計３３で検出された電流値（モータ電流値と称す）がＣＰＵ１７から送られた制限電流値以下である場合には、制限電流判別部２５はＰＷＭ制御回路１６に対してなにも作動しない。しかしながら、モータ電流値がＣＰＵ１７から送られた制限電流値を超えている場合には、制限電流判別部２５はＰＷＭ制御回路１６に対して、ＣＰＵ１７から送られるデューティ比信号のデューティ比をパルス幅が小さくなるように変更するデューティ比変更信号をＰＷＭ制御回路１６へ送る。どの程度、パルス幅を小さくするかは適宜設定すればよい。

＜ＰＷＭ制御回路＞
ＰＷＭ制御回路１６は、図３に示すように、パルスを発生するパルス発生回路２６と、ＣＰＵ１７から送られるデューティ比信号および制限電流判別部２５から送られるデューティ比変更信号により、パルス発生回路２６にて発生したパルスのデューティ比を変更するデューティ比変更回路２７とを備える。すなわち、左ＰＷＭ制御回路と右ＰＷＭ制御回路とには、パルス発生回路２６およびデューティ比変更回路２７をそれぞれ備える。デューティ比変更回路２７にデューティ比信号およびデューティ比変更信号が送られている時は、デューティ比信号によるデューティ比よりも小さいパルス幅のスイッチングパルス信号を生成する。デューティ比変更回路２５にてデューティ比が変更されたスイッチングパルス信号はモータ駆動回路１５へ送られる。

＜モータ駆動回路＞
モータ駆動回路１５は、左モータ駆動回路および右モータ駆動回路それぞれに、図４に示すように、直流定電圧が出力される直流電源Ｖと、供給される電流により装置を走行させる駆動モータ１１（左モータ１２、右モータ１３）と、駆動モータに流れるモータ電流を検出する電流計３３と、ＦＥＴトランジスタ等のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されたＨブリッジ回路と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４と並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオン、オフするためのスイッチング素子駆動回路３０とを備える。

スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２とは、両端が直流電源Ｖと接続された通電線３１に直列に接続されており、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４とは、両端が直流電源Ｖと接続された通電線３２に直列に接続されている。すなわち、通電線３１と通電線３２とは互いに並列に接続されている。また、駆動モータ１１と電流計３３とが直列に、通電線３１のスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２との間、並びに通電線３２のスイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４との間に接続されている。

このＨ型ブリッジ回路によれば、スイッチング素子ＳＷ１をオン状態、ＳＷ２とＳＷ３とをオフ状態にして、ＳＷ４をＰＷＭ制御すれば、駆動モータ１１を正転駆動することができる。また、スイッチング素子ＳＷ３をオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とをオフ状態にしてＳＷ２をＰＷＭ制御すれば、駆動モータ１１を逆転駆動することができる。

モータ駆動回路１５内のスイッチング素子駆動回路３０には、ＰＷＭ制御回路１６内のデューティ比変更回路２５からスイッチングパルス信号が送られる。このスイッチングパルス信号に基づいてスイッチング素子駆動回路３０から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン・オフ制御される。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン状態のときに、直流電源Ｖ、スイッチング素子ＳＷ１、モータ１１、スイッチング素子ＳＷ４とで閉回路が形成されるのでモータの駆動電流Ｉａが流れて駆動モータ１１が正回転して回診用Ｘ線撮影装置１が前方向へ加速する。

一方、回診用Ｘ線撮影装置１を後方へ走行させたい場合には、同様に、レバーハンドル１０を後ろへ操作すると、スイッチング素子駆動回路３０から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ２とＳＷ３とがオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とがオフ状態となり、上記駆動電流Ｉａとは逆方向の駆動電流が流れて駆動モータ１１が逆回転して回診用Ｘ線撮影装置１が後方へ移動する。

次に、平地において発進する場合を説明する。平地において発進する場合、後輪６は停止しているので、左エンコーダ２２および右エンコーダ２３からＣＰＵ１７へ入力されるモータ回転速度信号はゼロ・レベルである。これよりレバーハンドル１０からの操作力信号Ｆｔとモータ回転速度信号との差が大きいので、ＣＰＵ１７はパルス幅の大きなデューティ比を算出し、ＰＷＭ制御回路１６へデューティ比信号を送る。また、傾斜検出回路２４からＣＰＵ１７に入力される傾斜信号は、平地であるのでゼロ・レベルであり、この入力信号に基づいた制限電流値が制限電流判別部２５へ送られる。

ＰＷＭ制御回路１６は、ＣＰＵ１７が算出したデューティ比に基づき、生成したパルスのデューティ比を変更し、デューティ比の変更されたスイッチングパルス信号をモータ駆動回路１５へ送る。モータ駆動回路１５では送られたスイッチングパルス信号をもとに、スイッチング素子がオン・オフ制御されモータ駆動電流Ｉａが流れる。モータ駆動電流Ｉａが流れると、直ちに電流計３３により駆動モータ１１に流れる電流値が検出され、検出されたモータ電流値は制限電流判別部２５へ送られる。

制限電流判別部２５では、送られたモータ電流値と制限電流値とを比較する。モータ電流値が制限電流値を超えていることを判別した場合、デューティ比変更信号をＰＷＭ制御回路１６へ送る。ＰＷＭ制御回路１６では、制限電流判別部２５からデューティ比変更信号が送られると、ＣＰＵ１７から送られるデューティ比信号によるデューティ比よりもパルス幅が小さくなるようにデューティ比が変更されたスイッチングパルス信号がモータ駆動回路１５へ送られる。

このように、平地発進時には、制限電流値を超えるモータ駆動電流が一瞬の間、駆動モータ１１に流れるものの、直ちに制限電流値以下の電流が駆動モータ１１に流れるように変更されるので、モータの過大な出力トルクを防止した発進となり、急加速をしないので操作者は安心して回診用Ｘ線撮影装置を発進することができる。

次に、回診用Ｘ線撮影装置１が上り坂を走行する場合を説明する。この場合には、傾斜検出回路２４は上り坂であることを検出し、上り坂であることを示す傾斜信号をＣＰＵ１７に送る。ＣＰＵ１７は、送られた傾斜信号より検出された傾斜角度に応じて制限電流値を算出する。算出された制限電流値は制限電流判別部２５へ送られる。つまり、上り坂では平地よりも制限電流値が大きくなる。これより、モータ駆動回路１５へは、平地走行時よりも大きい駆動電流Ｉａを駆動モータ１１へ流すことができるので、平地走行時に比べて駆動モータ１１の出力トルクＴが大きくなり、快適に上り坂を走行することができる。

また、回診用Ｘ線撮影装置１が下り坂を走行する場合には、傾斜検出回路２４は下り坂であることを検出し、下り坂であることを示す傾斜信号をＣＰＵ１７に送る。ＣＰＵ１７は、送られた傾斜信号により検出された傾斜角度に応じて制限電流値を算出する。算出された制限電流値は制限電流判別部２５へ送られる。つまり、下り坂では平地よりも制限電流値が小さくなる。これより、モータ駆動回路１５へは、平地走行時よりも小さい駆動電流Ｉａしか駆動モータ１１へ流すことができないので、平地走行時に比べて駆動モータ１１の出力トルクＴが抑えられ、不用意に下り坂を急加速することがないので安心して下り坂を走行することができる。

このように、実施例１の回診用Ｘ線撮影装置によれば、登坂時には制限電流値が大きいので、駆動モータ１１に大きな駆動電流Ｉａを流すことができ、駆動モータ１１の出力トルクＴを大きくすることができる。一方、平地や下り坂の走行時には制限電流値が小さいので、駆動モータ１１に大きな駆動電流Ｉａを流すことができず、駆動モータ１１に過大なトルクが発生するのを防ぐことができる。これより、登坂時には滑らかな加速をすることができ、平地や下り坂の走行時には、急加速をしないので操作者にとって走行しやすい。また、傾斜角度により制限電流値を変更することができるので、傾斜の大小にかかわらず同じ走行性とすることもできる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。
図５は回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図であり、図６および図７は制限電流値の変動を示す説明図である。実施例１と同様の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例１と実施例２との違いは、実施例１では制限電流値を路面の傾斜角度により決定していたのを、実施例２では制限電流値に閾値を設け、この閾値とモータ電流値との関係から制限電流値を決定する構成である。以下にその詳細を説明する。

実施例２における回診用Ｘ線撮影装置４１では、図５に示すように、実施例１とは違い傾斜検出回路を備えていない。また、モータ駆動回路１５の電流計３３にて検出されたモータ電流値は、ＣＰＵ４２へも送られる。ＣＰＵ４２は時刻ｔ_１における制限電流値ＣＬ（ｔ_１）よりも小さい閾値Ｃｔ₁を、係数αを用いて下式のように算出する。

Ｃｔ₁＝ＣＬ（ｔ_１）×α ，（０＜α＜１） … （１）

さらに、次の時刻（ｔ_２）における制限電流値ＣＬ（ｔ_２）を、検出されたモータ電流値Ｃｄと閾値Ｃｔ_１との差だけ時刻ｔ_１時の制限電流値ＣＬ（ｔ_１）に加算した値とするので下式が成立する。

ＣＬ（ｔ_２）＝ＣＬ（ｔ_１）＋（Ｃｄ−Ｃｔ_１） … （２）

また、次の時刻（ｔ_２）における閾値Ｃｔ_２を、モータ電流値Ｃｄと閾値Ｃｔ_１との差に係数αを乗算した値を時刻ｔ_１時の閾値Ｃｔ_１に加算した値とするので、下式が成立する。

Ｃｔ_２＝Ｃｔ_１＋α×（Ｃｄ−Ｃｔ_１） … （３）

（３）式は、（１）式と（２）式からも算出される。

また、（２）式および（３）式におけるモータ電流値Ｃｄは電流計３３が検出したモータ電流値の時間Ｔ間の平均値とする。これは閾値以上の電流が流れてから制限電流値を変えるまでの間、一定の時間を空けることと等価である。これより、制限電流値が急激に変化することを防ぐことができる。ＣＰＵ４２は、モータ駆動回路１５より送られるモータ電流値の時間Ｔ間における平均値も算出する。この時間Ｔ間における平均値は移動平均値として算出してもよい。

ＣＰＵ４２は、（２）式で得られた制限電流値を制限電流判別部４３へ送り、制限電流判別部４３は、制限電流値ＣＬ（ｔ_２）とモータ電流値とを比較して、モータ電流値が制限電流値を超えるときには、デューティ比変更信号をＰＷＭ制御回路１６へ送る。

実施例２の構成によれば、図６（ａ）に示すように、登坂時などモータ電流値が増加傾向にある場合、時間間隔Ｔ間に移動平均されたモータ電流値Ｃｄと閾値Ｃｔ_１との差の分ΔＣＬ（＝Ｃｄ−Ｃｔ_１）だけ、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ_１時の制限電流値に加算する。また、α×ΔＣＬだけ、時刻ｔ_１時の閾値に加算する。登坂時などモータ電流値が増加傾向にある場合には、モータ電流値が閾値を超えて、Ｃｄ＞Ｃｔ_１となり、ΔＣＬの符号はプラスになる。これより、制限電流値の上限が引き上げられるので、駆動モータ１１（左モータ１２、右モータ１３）にさらに駆動電流Ｉａを流すことができ、駆動モータ１１の出力トルクを上げることができる。

また、図７（ａ）に示すように、上り坂を登りきった後の平地走行時や、下降時などモータ電流値が減少傾向にある場合には、時間間隔Ｔ間に移動平均されたモータ電流値Ｃｄと閾値Ｃｔ_１との差の分ΔＣＬ（＝Ｃｄ−Ｃｔ_１）だけ、図７（ｂ）に示すように、制限電流値に加算される。また、α×ΔＣＬだけ、時刻ｔ_１時の閾値に加算する。モータ電流値が減少傾向にある場合、Ｃｄ＜Ｃｔ_１となりΔＣＬの符号はマイナスになる。これより、制限電流値の上限が引き下げられるので、駆動モータ１１に流すことのできる駆動電流Ｉａがより制限され、急加速するのを防ぐことができる。

このように、傾斜検出回路の代わりにモータ電流値に応じて制限電流値を変化させた場合でも、登坂時の走行をスムースにすることができる。また、実施例２による制限電流値の算出方法であると、登坂走行が終わり、駆動モータ１１に流れる駆動電流Ｉａが小さくなった場合でも、それに合わせて制限電流値が小さくなる。これより、登坂走行終了時の平地や下り坂での走行においても、急加速することがない。また、平地や下り坂走行時にも加速開始直後に突入電流として大きな電流が流れるが、モータ電流値を移動平均値として制限電流値を算出するので、制限電流値の急激な変化を抑制することができる。これより、駆動モータ１１に流れる駆動電流Ｉａも急激に変わることが無いので、回診用Ｘ線装置４１の急な加速を防ぐことができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。
図８は回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図であり、図９はモータ駆動回路を示す回路図である。実施例１と同様の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例１と実施例３との違いは、実施例１では駆動モータ１１に流れる電流をＰＷＭ制御していたのを、実施例３では、駆動モータ１１に直流定電圧を供給する直流電源Ｖをパルス振幅変調（Pulse Amplitude Modulation）制御（以下、ＰＡＭ制御と称す）することで、駆動モータ１１に流れる電流を制御する構成である。実施例１と異なる構成部分を以下に説明する。

回診用Ｘ線撮影装置５１に備えられたＣＰＵ５２は、左圧力センサ１８および右圧力センサ１９からの前進、後退の操作力信号Ｆｔ（左操作力信号２０、右操作力信号２１）に比例したＰＡＭ制御の振幅を算出し、ＰＡＭ振幅信号を左右それぞれ独立にＰＡＭ制御回路５４へ送る。また、ＣＰＵ５２は、傾斜検出回路２４からの傾斜信号を基に、傾斜角度に応じた制限電流値を算出し、この制限電流値を制限電流判別部５３へ送る。ＣＰＵ５２は本発明における演算部に相当する。

ＰＡＭ制御回路５４は、ＣＰＵ５２から送られたＰＡＭ振幅信号を基に、直流電源Ｖからモータ駆動回路５５へ供給する電圧値が決められ、モータ駆動回路５５をＰＡＭ制御する。また、ＰＡＭ制御回路５４には、左ＰＡＭ制御回路と右ＰＡＭ制御回路とを備え、どちらも同じ制御回路である。左ＰＡＭ制御回路は左モータ駆動回路へＰＡＭ制御した電圧を供給し、右ＰＡＭ制御回路は右モータ駆動回路へＰＡＭ制御した電圧を供給する。このように、ＰＡＭ制御された電圧がモータ駆動回路５５へ左右それぞれ独立に送られる。

モータ駆動回路５５は、左モータ駆動回路と右モータ駆動回路とを備えており、どちらも同じ回路構成である。モータ駆動回路５５はＰＡＭ制御回路５４から送られるＰＡＭ制御された電圧により、左モータ１２および右モータ１３に流れる電流を制御することで各モータが出力トルクＴで回転する。

こうして出力トルクＴで回転する駆動モータ１１（左モータ１２、右モータ１３）の回転速度Ｖｔを左エンコーダ２２および右エンコーダ２３がそれぞれ検出し、そのモータ回転速度信号が再びＣＰＵ５２に入力される。回転速度Ｖｔがレバーハンドル１０からの操作力信号Ｆｔに対する所定の回転数よりも低ければ、ＰＡＭ制御の振幅を広げてモータ駆動回路５５へ供給する電圧値を上げ、また、高ければＰＡＭ制御の振幅を狭めてモータ駆動回路５５へ供給する電圧値を下げる帰還制御をする。ＣＰＵ５２は、それに対応したＰＡＭ振幅信号をＰＡＭ制御回路５４に入力し、ＰＡＭ制御回路５４はモータ駆動回路５５をＰＡＭ制御し、モータ駆動回路５５は左モータ１２および右モータ１３の回転速度Ｖを制御するものである。

制限電流判別部５３は、図８および図９に示すように、モータ駆動回路５５から送られる駆動モータ１１に流れる電流値がＣＰＵ５２から送られる制限電流値を超えるか超えないかの判別を行う。モータ電流値がＣＰＵ５２から送られた制限電流値以下である場合には、制限電流判別部５３はＰＡＭ制御回路５４に対してなにも作動しない。しかしながら、モータ電流値がＣＰＵ５２から送られた制限電流値を超えている場合には、制限電流判別部５３はＰＡＭ制御回路５４に対して、ＣＰＵ５２から送られるＰＡＭ制御の振幅が小さくなるように変更するＰＡＭ振幅変更信号をＰＡＭ制御回路５４へ送る。どの程度、振幅を小さくするかは適宜設定すればよい。

モータ駆動回路５５は、図９に示すように、供給される電流により装置を走行させる駆動モータ１１と、駆動モータに流れるモータ電流を検出する電流計３３と、ＦＥＴトランジスタ等のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されたＨブリッジ回路と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４と並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオン、オフするためのスイッチング素子駆動回路５６とを備える。

スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２とは、両端がＰＡＭ制御回路５４と接続された通電線３１に直列に接続されており、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４とは、両端がＰＡＭ制御回路５４と接続された通電線３２に直列に接続されている。

このＨ型ブリッジ回路によれば、スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４をオン状態、ＳＷ２とＳＷ３とをオフ状態にして、ＰＡＭ制御すれば、駆動モータ１１を正転駆動することができる。また、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ２をオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とをオフ状態にしてＰＡＭ制御すれば、駆動モータ１１を逆転駆動することができる。

モータ駆動回路５５内のスイッチング素子駆動回路５６には、レバーハンドル１０の前又は後ろへの移動に伴い、ＣＰＵ５２からスイッチング信号が送られる。このスイッチング信号に基づいてスイッチング素子駆動回路５６から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン・オフ制御される。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン状態のときに、ＰＡＭ制御回路５４、スイッチング素子ＳＷ１、モータ１１、スイッチング素子ＳＷ４とで閉回路が形成されるのでモータの駆動電流Ｉａが流れて駆動モータ１１が正回転して回診用Ｘ線撮影装置１が前方向へ加速する。

一方、回診用Ｘ線撮影装置１を後方へ走行させたい場合には、同様に、レバーハンドル１０を後ろへ操作すると、スイッチング素子駆動回路５６から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ２とＳＷ３とがオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とがオフ状態となり、上記駆動電流Ｉａとは逆方向の駆動電流が流れて駆動モータ１１が逆回転して回診用Ｘ線撮影装置１が後方へ移動する。

次に、平地において発進する場合を説明する。平地において発進する場合、レバーハンドル１０からの操作力信号Ｆｔとモータ回転速度信号との差が大きいので、ＣＰＵ５２はＰＡＭ制御の大きな振幅を算出し、ＰＡＭ制御回路５４へＰＡＭ振幅信号を送る。また、傾斜検出回路２４からＣＰＵ５２に入力される傾斜信号は、平地であるのでゼロ・レベルであり、この入力信号に基づいた制限電流値が制限電流判別部５３へ送られる。

ＰＡＭ制御回路５４は、ＣＰＵ５２が算出したＰＡＭ制御の振幅に基づき、直流電源Ｖから供給される電圧をＰＡＭ制御して、モータ駆動回路５５への供給電圧を制御する。モータ駆動回路５５ではＰＡＭ制御された電圧が供給されることでモータ駆動電流Ｉａが流れる。モータ駆動電流Ｉａが流れると、直ちに電流計３３により駆動モータ１１に流れる電流値が検出され、検出されたモータ電流値は制限電流判別部５３へ送られる。

制限電流判別部５３では、送られたモータ電流値と制限電流値とを比較する。モータ電流値が制限電流値を超えていることを判別した場合、ＰＡＭ振幅変更信号をＰＡＭ制御回路５４へ送る。ＰＡＭ制御回路５４では、制限電流判別部５３からＰＡＭ振幅変更信号が送られると、ＣＰＵ５２から送られるＰＡＭ振幅信号によるパルス振幅よりも小さくなるようにパルス振幅が変更された電圧がモータ駆動回路５５へ送られる。

次に、回診用Ｘ線撮影装置５１が上り坂を走行する場合を説明する。この場合には、傾斜検出回路２４は上り坂であることを検出し、上り坂であることを示す傾斜信号をＣＰＵ５２に送る。ＣＰＵ５２は、送られた傾斜信号より検出された傾斜角度に応じて制限電流値を算出する。算出された制限電流値は制限電流判別部５３へ送られる。つまり、上り坂では平地よりも制限電流値が大きくなる。これより、モータ駆動回路５５へは、平地走行時よりも大きい駆動電流Ｉａを駆動モータ１１へ流すことができるので、平地走行時に比べて駆動モータ１１の出力トルクＴが大きくなり、快適に上り坂を走行することができる。

また、回診用Ｘ線撮影装置５１が下り坂を走行する場合には、傾斜検出回路２４は下り坂であることを検出し、下り坂であることを示す傾斜信号をＣＰＵ５２に送る。ＣＰＵ５２は、送られた傾斜信号により検出された傾斜角度に応じて制限電流値を算出する。算出された制限電流値は制限電流判別部５３へ送られる。つまり、下り坂では平地よりも制限電流値が小さくなる。これより、モータ駆動回路５５へは、平地走行時よりも小さい駆動電流Ｉａしか駆動モータ１１へ流すことができないので、平地走行時に比べて駆動モータ１１の出力トルクＴが抑えられ、不用意に下り坂を急加速することがないので安心して下り坂を走行することができる。

このように、実施例３の回診用Ｘ線撮影装置によれば、登坂時には制限電流値が大きいので、駆動モータ１１に大きな駆動電流Ｉａを流すことができ、駆動モータ１１の出力トルクＴを大きくすることができる。一方、平地や下り坂の走行時には制限電流値が小さいので、駆動モータ１１に大きな駆動電流Ｉａを流すことができず、駆動モータ１１に過大なトルクが発生するのを防ぐことができる。これより、登坂時には滑らかな加速をすることができ、平地や下り坂の走行時には、急加速をしないので操作者にとって走行しやすい。また、傾斜角度により制限電流値を変更することができるので、傾斜の大小にかかわらず同じ走行性とすることもできる。

また、実施例３では、制限電流値を路面の傾斜角度により算出していたのを、実施例２のように制限電流値に閾値を設け、この閾値とモータ電流値との関係から制限電流値を算出する構成でもよい。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、制限電流判別部２５において制限電流値を超えるモータ電流値が検出されると、デューティ比変更信号がＰＷＭ制御回路１６に送られて、ＣＰＵ１７、４２から送られるデューティ比信号に基づいたデューティ比のパルス幅よりもパルス幅を小さくしたデューティ比のスイッチングパルス信号がＰＷＭ制御回路１６からモータ駆動回路１５へ送られていた。このように制御する代わりに、デューティ比変更信号によりパルス幅をゼロに変更して、スイッチングパルス信号の送信を停止する制御でもよい。

駆動モータ１１にモータ駆動電流Ｉａが流れなくても、駆動モータ１１は慣性回転するので回診用Ｘ線撮影装置が惰性走行する。また、制限電流判別部２５、４３はモータ電流値がゼロになり、制限電流値よりも下回ったことを判別すると、再び、デューティ比信号に基づいたデューティ比のスイッチングパルス信号の送信を再開するのでモータ駆動電流Ｉａが流れる。このように制御することで、平地走行時や下り坂走行時において、急加速を防ぐことができる。

（２）上述した実施例ではモータに流れる電流値の検出手段として電流計を採用したが、これに限らず、電流検出回路として検出してもよい。これより、駆動モータ１１に流れる電流値をより高精度に検出することができるので、精度のよいモータ制御をすることができる。

（３）上述した実施例では、ＰＷＭ制御をすることで、スイッチング素子のオン・オフ制御を実施していたが、これに限らず、パルス数変調（Pulse Number Modulation）制御（以下ＰＮＭ制御と称す）することで、スイッチング素子のオン・オフ制御をしてもよい。

（４）上述した実施例では、ＰＷＭ制御、ＰＮＭ制御またはＰＡＭ制御をすることで、駆動モータ１１に流れる電流の制御を実施していたが、これに限らず、ＰＷＭ制御、ＰＮＭ制御、およびＰＡＭ制御の２つ以上を併用して駆動モータ１１に流れる電流の制御をしてもよい。駆動モータ１１の回転数によって、ＰＷＭ制御、ＰＮＭ制御、およびＰＡＭ制御とを使い分けることで、駆動モータ１１を効率よく駆動制御することができる。

１、５１ … 回診用Ｘ線撮影装置
６ … 後輪
７ … 左後輪
８ … 右後輪
１１ … 駆動モータ
１２ … 左モータ
１３ … 右モータ
１４、５５ … モータ駆動回路
１５ … ＰＷＭ制御回路
１６、５２ … ＣＰＵ
１７ … 右圧力センサ
１８ … 左圧力センサ
２１ … 左エンコーダ
２２ … 右エンコーダ
２４ … 傾斜検出手段
２５、５３ … 制限電流判別部
３３ … 電流計
５４ … ＰＡＭ制御回路

Claims

回診用Ｘ線撮影装置であって、
互いに独立に駆動される一対の車輪と、
前記車輪を駆動するモータと、
前記モータを駆動制御するモータ駆動制御回路と、
前記モータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記回診用Ｘ線撮影装置の走行状態に応じて前記モータに流す電流の上限値である制限電流値を算出する演算部と、
前記制限電流値と前記モータに流れる電流値とを比較する制限電流判別部とを備え、
前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、
前記モータ駆動制御回路は前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記モータ駆動制御回路は、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータに流れる電流をパルス幅変調制御するパルス信号を前記モータ駆動回路へ送るパルス幅変調制御回路とを備え、
前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、前記パルス幅変調制御回路は前記パルス信号のパルス幅を変調して前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記モータ駆動制御回路は、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路に印加する電圧をパルス振幅変調制御するパルス振幅変調制御回路とを備え、
前記モータに流れる電流値が前記制限電流値を超えたことを前記制限電流判別部が判別した場合、前記パルス振幅変調制御回路は前記モータに印加する電圧をパルス振幅変調制御して前記モータ電流値が前記制限電流値を超えないように制御する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項１から３いずれか１つに記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記回診用Ｘ線撮影装置の傾斜状態を検出する傾斜検出手段を備え、
前記演算部は、前記傾斜検出手段により検出された傾斜情報より前記制限電流値を算出する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項１から３いずれか１つに記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記演算部は、前記制限電流値に閾値を設定しつつ、
前記モータに流れる電流値と前記閾値との差を前記制限電流値に加算したものを新たな制限電流値とする
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項５に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記演算部は、前記制限電流値に予め決められた係数を乗算して前記閾値を設定する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項５または６に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記演算部は、前記モータに流れる電流値を所定周期毎に平均した値として前記閾値との差を算出する
ことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。