JP5772228B2 - Linear actuator unit inspection device, linear actuator unit driving device, and vibration damping device including the same - Google Patents
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Description
本発明は、リニアアクチュエータユニットを検査する検査装置、リニアアクチュエータユニット駆動装置及びこれを備えた制振装置に関するものである。 The present invention relates to an inspection device for inspecting a linear actuator unit, a linear actuator unit driving device, and a vibration damping device including the same.
従来から、固定子に対して可動子を往復動作させるリニアアクチュエータが、コンプレッサ等の種々な用途に対して適用されている。 Conventionally, linear actuators that reciprocate a movable element with respect to a stator have been applied to various uses such as a compressor.
例えば特許文献1には、一つの適用例として、レシプロモータ等のリニアアクチュエータを自動車等の車両に搭載して加振手段として用い、振動センサで検出される振動に対し逆相となる振動をリニアアクチュエータを通じて制振すべき位置に発生させるアクティブマスダンパー(制振装置)が開示されている。この制振装置では、振動を相殺するための相殺振動をリニアアクチュエータから発生させるべく、リニアアクチュエータの可動子を固定子に対して常に適切な可動範囲内で駆動することを制御の前提としているものの、万一、可動子が適切な可動範囲から超えてしまうことにより可動子を往復動可能に支持する板バネ等の支持部が破損することを防止すべく、可動子の往復動ストロークを規定する機械ストッパが可動子の往復動方向両側に対をなして配置されているのが通例である(特許文献1、2参照)。 For example, in Patent Document 1, as one application example, a linear actuator such as a reciprocating motor is mounted on a vehicle such as an automobile and used as a vibrating means, and vibrations having a phase opposite to that detected by a vibration sensor are linearly detected. An active mass damper (damping device) that is generated at a position to be damped through an actuator is disclosed. This vibration damping device is based on the premise that the linear actuator mover is always driven within an appropriate movable range with respect to the stator in order to generate a canceling vibration for canceling the vibration from the linear actuator. Should the reciprocating stroke of the mover be specified in order to prevent damage to the support portion such as a leaf spring that supports the reciprocating movement of the movable element by any time the movable element exceeds the appropriate movable range. In general, mechanical stoppers are arranged in pairs on both sides in the reciprocating direction of the mover (see Patent Documents 1 and 2).
上記のようなアクティブマスダンパー用のリニアアクチュエータは、主としてエンジンルーム内に置かれることが多いことから、厳しい温度やノイズ、浸水といった劣悪環境でも極めて高い信頼性が求められるため、例えば特許文献3、4に示すように、可動子及び固定子を有するリニアアクチュエータ本体の周囲をケースで包囲することで、可動子を始めとする磁気回路をケースで密閉してユニット化した構成が採用される。 Since the linear actuator for an active mass damper as described above is often placed mainly in the engine room, extremely high reliability is required even in a harsh environment such as severe temperature, noise, and flooding. For example, Patent Document 3, As shown in FIG. 4, a configuration is adopted in which a magnetic circuit including the mover is hermetically sealed and unitized by surrounding the periphery of a linear actuator body having a mover and a stator with a case.
上記のリニアアクチュエータの製造コストを低減させるための一つの有効な手段として、機械ストッパをケースに設け、リニアアクチュエータ本体とケースとを組立状態にしたときに、対をなす機械ストッパが可動子の往復動方向両側に配置されるように構成することが考えられる。 As one effective means for reducing the manufacturing cost of the above linear actuator, a mechanical stopper is provided in the case, and when the linear actuator body and the case are in an assembled state, the pair of mechanical stoppers are moved back and forth by the mover. It can be considered to be arranged on both sides in the moving direction.
そして、このようなリニアアクチュエータユニットを量産するにあたり、リニアアクチュエータ本体とケースとを組み立てた状態の完成形ユニットが設計通りに動作するか否かの動作確認検査を行う必要がある。検査項目としては、通電に応じた方向に可動子が動作すること(すなわち配線ミスがないこと)や、組立状態で可動子の往復動方向両側に配置される対をなす機械ストッパ間に規定される可動子の有効ストロークが設計通りであること(すなわち組付誤差が許容範囲内であること)などが挙げられる。 In mass production of such a linear actuator unit, it is necessary to perform an operation check to check whether or not the completed unit assembled with the linear actuator body and the case operates as designed. The inspection items are defined between the movement of the mover in the direction corresponding to the energization (that is, there is no wiring error) and the pair of mechanical stoppers arranged on both sides in the reciprocating direction of the mover in the assembled state. The effective stroke of the movable element is as designed (that is, the assembly error is within an allowable range).
完成形ユニットの動作を検査する簡易な検査方法として、可動子の動作状態を目視又は撮像手段を通じて検査する光学的な検査法が考えられる。しかしながら、この検査方法は、ケースがアルミ製等のように不透明な場合は採用することができない。 As a simple inspection method for inspecting the operation of the completed unit, an optical inspection method for inspecting the operation state of the mover visually or through an imaging means can be considered. However, this inspection method cannot be used when the case is opaque, such as aluminum.
光学的な検査法を採用するための一つの手段として、ケースの一部に窓を設けることが考えられるが、ケースがコスト高になると共に、ケースの機密性の問題が生じてしまう。 As one means for adopting the optical inspection method, it is conceivable to provide a window in a part of the case. However, the case becomes expensive and a problem of confidentiality of the case occurs.
光学的な検査法を採用するための上記以外の手段として、アクリル等の透明材質を用いてケース自体を構成することが考えられるが、ケースがコスト高になるうえ、透明といえどもケース越しに視認することになり、検査判定の精度が悪化する可能性がある。 As a means other than the above for adopting an optical inspection method, it is conceivable to construct the case itself using a transparent material such as acrylic. However, the case is expensive, and even though it is transparent, the case is transparent. It will be visually recognized, and the accuracy of the inspection determination may deteriorate.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、可動子がケースに覆われて内部が視認できない場合でも、リニアアクチュエータユニットの内部状態を検査可能な検査装置、リニアアクチュエータ駆動装置及びこれを備えた制振装置を提供することである。 The present invention has been made paying attention to such problems, and its purpose is to inspect the internal state of the linear actuator unit even when the mover is covered by the case and the inside cannot be visually recognized. Another object of the present invention is to provide a linear actuator driving device and a vibration damping device including the linear actuator driving device.
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明のリニアアクチュエータユニット検査装置は、固定子及び当該固定子に対して所定方向に往復動作し得る可動子を有し通電により前記可動子が往復移動するリニアアクチュエータ本体と、前記リニアアクチュエータ本体の一部を固定した状態で当該リニアアクチュエータ本体の周囲を包囲するケースと、前記リニアアクチュエータ本体と前記ケースの組立状態において前記可動子の往復動方向両側に配置される対をなす機械ストッパとを備えたリニアアクチュエータユニットを検査する検査装置であって、通電がされていない状態において前記機械ストッパ間に規定される往復可動範囲の中心から前記可動子が自重により重力方向側にオフセットズレする姿勢に設置された検査対象となるリニアアクチュエータユニットに対して通電を行う駆動制御部と、前記通電に応じた前記可動子の往復動作によって前記リニアアクチュエータユニットに生じる振動又は音波を検出し、検出した振動波形又は音波波形に基づき前記可動子が前記機械ストッパへ衝突したことを検出する衝突検出手段と、前記駆動制御部による通電及び前記衝突検出手段による衝突検出の有無に基づき前記リニアアクチュエータユニットの内部状態を判定するための内部判定部とを備えてなり、所定振幅で振動する可動子の往復動中心を前記オフセットズレした状態から反重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生せず且つ重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生する検査用オフセット距離を予め設定しておき、前記所定振幅で可動子を振動させる往復動通電と、前記可動子の往復動中心を反重力方向側に前記検査用オフセット距離分オフセット移動させるオフセット通電とを重畳した検査用通電を前記駆動制御部を通じて行い、前記検査用通電がなされているときに前記衝突検出手段により衝突が検出された場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作しないと前記内部判定部が判定する一方で、前記衝突が検出されない場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作すると前記内部判定部が判定するように構成したことを特徴とする。 That is, the linear actuator unit inspection apparatus of the present invention includes a stator and a linear actuator main body having a movable element that can reciprocate in a predetermined direction with respect to the stator, and the movable element reciprocates when energized, and the linear actuator A case that surrounds the periphery of the linear actuator main body in a state where a part of the main body is fixed, and a pair of mechanical stoppers that are disposed on both sides in the reciprocating direction of the mover in the assembled state of the linear actuator main body and the case. An inspection apparatus for inspecting a linear actuator unit comprising: an attitude in which the mover is offset from the center of a reciprocating movable range defined between the mechanical stoppers in the state of being deenergized toward the direction of gravity due to its own weight when not energized. The linear actuator unit installed in A drive control unit for energizing the motor, and detecting vibrations or sound waves generated in the linear actuator unit by reciprocating movement of the mover in response to the energization, and the mover moves the mechanical stopper based on the detected vibration waveform or sound wave waveform. A collision detecting means for detecting the collision of the linear actuator unit, and an internal determination section for determining the internal state of the linear actuator unit based on the presence / absence of the current detection by the drive control section and the collision detection by the collision detection means. When the reciprocating center of the mover that vibrates with a predetermined amplitude is offset-shifted from the offset state to the antigravity direction side, no collision with the mechanical stopper occurs, and when the offset is moved to the gravity direction side, An inspection offset distance that causes a collision with the mechanical stopper is set in advance, and the predetermined vibration is set. Through the drive control unit, conducting energization for inspection in which reciprocation energization for vibrating the mover and offset energization for offset moving the reciprocation center of the mover in the anti-gravity direction by the offset distance for inspection is performed, When a collision is detected by the collision detection means when the inspection energization is performed, the internal determination unit determines that the mover does not operate in a direction corresponding to the energization direction, while the collision is If not detected, the internal determination unit determines that the mover moves in a direction corresponding to the energization direction.
このように構成すれば、ケースに包囲されることで可動子が視認できないリニアアクチュエータユニットについて、検査用通電をなしたときに配線方向等が正しければ、可動子と機械ストッパとが衝突せず、配線方向等が間違っていれば可動子と機械ストッパとが衝突するので、衝突の有無を検出によって、可動子が通電方向に応じた方向に動作するか否かを検査することが可能となる。 If constituted in this way, if the wiring direction etc. is correct when energization for inspection is performed for the linear actuator unit in which the mover is not visible by being surrounded by the case, the mover and the mechanical stopper do not collide, If the wiring direction or the like is wrong, the mover and the mechanical stopper collide, and therefore it is possible to inspect whether the mover operates in the direction corresponding to the energization direction by detecting the presence or absence of the collision.
周りの雑音に影響されることを低減して衝突判定精度を向上させるためには、前記衝突検出手段は、前記通電に応じた前記可動子の往復動作によって前記リニアアクチュエータユニットに生じる振動を検出する振動センサと、前記振動センサで検出した振動波形と理想波形との偏差に応じて前記可動子が前記機械ストッパに衝突したか否かを判定する衝突判定部とにより構成されていることが好ましい。 In order to reduce the influence of surrounding noise and improve the collision determination accuracy, the collision detection means detects vibration generated in the linear actuator unit by the reciprocating motion of the mover in response to the energization. It is preferable to include a vibration sensor and a collision determination unit that determines whether or not the mover has collided with the mechanical stopper in accordance with a deviation between a vibration waveform detected by the vibration sensor and an ideal waveform.
検査時に消費する電気エネルギーを抑制するためには、前記検査対象となるリニアアクチュエータユニットが取り付けられると共に、前記振動センサが取り付けられる振動台座部を備え、前記往復動通電は、前記振動台座部の共振周波数と一致する周波数又はその近傍の周波数で前記可動子を往復動作させるように設定されていることが望ましい。 In order to suppress electrical energy consumed during inspection, a linear actuator unit to be inspected is attached and a vibration pedestal portion to which the vibration sensor is attached is provided, and the reciprocating energization is performed by resonance of the vibration pedestal portion. It is desirable that the mover is set to reciprocate at a frequency that matches the frequency or a frequency in the vicinity thereof.
上記リニアアクチュエータユニットに対し、通電指令に応じた通電を行うことにより前
記可動子の駆動を制御する通常モードを具備するリニアアクチュエータユニット駆動装置
に上記検査機能を搭載して、経年劣化によってリニアアクチュエータユニットが交換時期
であるか否かを容易に知るためには、通電がされていない状態において前記機械ストッパ間に規定される往復可動範囲の中心から前記可動子が自重により重力方向側にオフセットズレする姿勢に設置された検査対象となるリニアアクチュエータユニットに対して通電を行う駆動制御部と、前記通電に応じた前記可動子の往復動作によって前記リニアアクチュエータユニットに生じる振動又は音波を検出し、検出した振動波形又は音波波形に基づき前記可動子が前記機械ストッパへ衝突したことを検出する衝突検出手段と、前記駆動制御部による通電及び前記衝突検出手段による衝突検出の有無に基づき前記リニアアクチュエータユニットの内部状態を判定するための内部判定部とを備えてなり、所定振幅で振動する可動子の往復動中心を前記オフセットズレした状態から反重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生せず且つ重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生する検査用オフセット距離を予め設定しておき、前記所定振幅で可動子を振動させる往復動通電と、前記可動子の往復動中心を反重力方向側に前記検査用オフセット距離分オフセット移動させるオフセット通電とを重畳した検査用通電を前記駆動制御部を通じて行い、前記検査用通電がなされているときに前記衝突検出手段により衝突が検出された場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作しないと前記内部判定部が判定する一方で、前記衝突が検出されない場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作すると前記内部判定部が判定するように構成することが好ましい。
The linear actuator unit driving device having a normal mode for controlling the driving of the mover by energizing the linear actuator unit in accordance with an energization command is equipped with the inspection function, and the linear actuator unit is deteriorated due to deterioration over time. In order to easily know whether or not is the replacement time, the mover is offset from the center of the reciprocating movable range defined between the mechanical stoppers in the gravity direction side by its own weight in a state where no power is supplied. A drive control unit for energizing a linear actuator unit to be inspected installed in a posture, and a vibration or sound wave generated in the linear actuator unit due to a reciprocating motion of the mover in response to the energization is detected and detected. Based on the vibration waveform or the sound wave waveform, the movable element is the mechanical stopper. A collision detection means for detecting a collision, and an internal determination section for determining the internal state of the linear actuator unit based on the energization by the drive control section and the presence or absence of collision detection by the collision detection means, When the reciprocating center of the mover that vibrates with a predetermined amplitude is offset-shifted from the offset position to the antigravity direction side, no collision with the mechanical stopper occurs, and when the offset is moved to the gravity direction side, the machine An inspection offset distance at which a collision with the stopper occurs is set in advance, reciprocation energization for vibrating the mover with the predetermined amplitude, and the inspection offset distance on the anti-gravity direction side of the reciprocation center of the mover. Inspection energization superposed with offset energization for offset movement is performed through the drive control unit, and the inspection When a collision is detected by the collision detection means when the collision is detected, the internal determination unit determines that the movable element does not operate in a direction corresponding to the energization direction, while the collision is not detected. It is preferable that the internal determination unit determines that the mover moves in a direction corresponding to the energization direction .
本発明のリニアアクチュエータユニット駆動装置は、リニアアクチュエータユニットを加振手段として用いる制振装置に適用するのが好適である。すなわち、本発明のリニアアクチュエータユニット駆動装置を適用したものであって、前記振動センサで検出した振動に対し逆相となる振動を制振すべき位置に前記リニアアクチュエータユニットを通じて発生させるための制振通電指令を生成する制振通電指令生成部を備え、前記通常モードにおいて前記制振通電指令生成部で生成された制振通電指令を用いて前記可動子を駆動するように構成した制振装置が挙げられる。 The linear actuator unit driving device of the present invention is preferably applied to a vibration damping device that uses the linear actuator unit as a vibration means. In other words, the linear actuator unit driving device of the present invention is applied, and the vibration control is performed for generating vibrations in the opposite phase to the vibration detected by the vibration sensor through the linear actuator unit at a position to be controlled. A vibration damping device that includes a vibration suppression energization command generation unit that generates an energization command, and is configured to drive the mover using the vibration suppression energization command generated by the vibration suppression energization command generation unit in the normal mode. Can be mentioned.
本発明は、以上説明した構成によれば、検査用通電をなしたときに配線方向等が正しければ、可動子と機械ストッパとが衝突せず、配線方向等が間違っていれば可動子と機械ストッパとが衝突するので、ケースに包囲されることで可動子が視認できない場合であっても、衝突の有無を検出によって、可動子が通電方向に応じた方向に動作するか否かを検査することが可能となる。 According to the present invention, according to the configuration described above, if the wiring direction is correct when energization for inspection is performed, the mover and the mechanical stopper do not collide, and if the wiring direction is incorrect, the mover and the machine Since the stopper collides with the case, even if the mover cannot be visually recognized by being surrounded by the case, it is checked whether the mover moves in the direction corresponding to the energization direction by detecting the presence or absence of the collision. It becomes possible.
したがって、可動子の視認できない場合でも、内部状態を検査可能なリニアアクチュエータユニット検査装置、リニアアクチュエータユニット駆動装置及びこれを備えた制振装置を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to provide a linear actuator unit inspection device, a linear actuator unit driving device, and a vibration damping device including the linear actuator unit inspection device that can inspect the internal state even when the mover cannot be visually recognized.
以下、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータユニットUを検査する検査装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an inspection apparatus for inspecting a linear actuator unit U according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、検査対象となるリニアアクチュエータユニットUについて説明する。図2に示すように、リニアアクチュエータユニットUは、リニアアクチュエータ本体10と、リニアアクチュエータ本体10を収納するためのケース11と、機械ストッパ12とを有する。
First, the linear actuator unit U to be inspected will be described. As shown in FIG. 2, the linear actuator unit U includes a linear actuator
リニアアクチュエータ本体10は、固定子13及び固定子13に対して所定の往復動方向Xに往復動作し得る可動子14を有し、可動子14を固定子13の外側に配置した、いわゆるアウター型構造を採用しているものである。固定子13は、永久磁石13aを設けた固定子コア13bをシャフト13cに取り付けたもので、シャフト13cを介してケース11の一部である固定土台11aに固定される。可動子14は、その軸方向両端部が板バネ15を介してシャフト13cに固定されることで、所定の往復動方向Xに沿って往復移動可能に板バネ15を介してシャフト13cに支持されている。本実施形態では、図示の通り、リニアアクチュエータユニットUを、その可動子14の往復動方向Xが上下方向となる姿勢で設置される。
The
ケース11は、リニアアクチュエータ本体10の一部、すなわち固定子13を固定した状態で収容し得る、例えばアルミダイキャストを主体として構成されるもので、リニアアクチュエータ本体10(シャフト13c)を取り付ける固定土台11aと、固定土台11aと共にリニアアクチュエータ本体10の周囲を包囲するケース本体11bとを有している。
The
機械ストッパ12は、例えば金属や樹脂、ゴム等により構成されるもので、ケース11(固定土台11a及びケース本体11b)とリニアアクチュエータ本体10とを組み立てた状態で可動子14の往復動方向両側に対をなして配置されるように、固定土台11a及びケース本体11bに取り付けられ、機械ストッパ12を取り付けるための部材を省略して製造コストを低減させている。そして、組立状態において対をなす機械ストッパ12間に可動子14の可動範囲D(有効ストローク範囲)が規定されることになる。
The
リニアアクチュエータ本体10を構成する図示しないコイルに交流電流が通電される場合において、コイルに所定方向の電流が流れるときには、コイルへの通電で発生する磁界及び永久磁石13aで発生する磁界によって磁束のループが形成され、可動子14が往復動方向Xの一方向である第一動作方向X1(反重力方向側)に白抜き矢印で示すように移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向に電流が流れると、可動子14が往復動方向Xの他方向である第二動作方向X2(重力方向側)に移動する。すなわち、可動子14は、交流電流によるコイルへの電流の流れる方向が交互に変化することにより上記動作を繰り返し、固定子13に対してシャフト13cの軸方向に往復動作することになる。可動子14に働く推力は、コイルに通電する電流の大きさに比例するため、可動子14の往復動作の振幅を、電流値(通電量)で制御することが可能である。このリニアアクチュエータ本体10のより具体的な構造や動作説明は、特許文献1〜4等にも開示されているので、詳細は省略する。
When an alternating current is applied to a coil (not shown) constituting the
上記のリニアアクチュエータユニットUを検査する動作検査装置は、図1に示すように、検査対象となるリニアアクチュエータユニットUに通電を行って可動子14を駆動し、可動子14を機械ストッパ12(図2参照)に衝突させ、衝突した際の通電に基づき不良があるか否かを判定するもので、振動台座部2と、モード制御部3と、駆動制御部4と、衝突検出手段5と、内部判定部6と、報知手段7とを有している。
As shown in FIG. 1, the operation inspection apparatus for inspecting the linear actuator unit U energizes the linear actuator unit U to be inspected to drive the
振動台座部2は、図1及び図3(b)に示すように、検査対象となるリニアアクチュエータユニットUを、通電がなされていない状態において機械ストッパ12間に規定される往復可動範囲Dの中心Dcから可動子14が自重により重力方向X2側にオフセットズレする姿勢で設置するための板状をなす取付板を主体とするもので、可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUと一体に振動するように、リニアアクチュエータユニットUの取付部位から変位した複数箇所で支持されている。勿論、振動台座部2の形状は板状でなくともよく、また、片持ち状態で支持されるようにしてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3B, the
ここで、図3(a)及び(b)に示すように、重力によって可動子14が重力方向X2側にオフセットズレする重力オフセット距離Lm[m]は、可動子の質量をm[kg]、重力加速度をg[m/s2]、板バネ15のバネ定数をk[N/m]、可動子に働く重力をF[N]とすると、次の数式(1)で示される。
重力オフセット距離Lm=F/k=m・g/k…(1)
Here, as shown in FIGS. 3A and 3B, the gravity offset distance Lm [m] at which the
Gravity offset distance Lm = F / k = m · g / k (1)
図1に戻り、モード制御部3は、動作方向検査又は有効ストローク検査のうち、外部からの検査指令で指示された検査を行うべく、制御部Coの動作モードを司るもので、現在行うべき動作モードを示すモード信号MSを出力する。モード制御部3は、図示しないCPU、メモリ及びインターフェイスを具備するマイクロコンピュータユニットにより構成される制御部Co(コントローラともいう)において図6に示すモード制御処理ルーチンがCPUに実行されることで実現される。具体的には、図1及び図6に示すように、検査信号により動作方向検査が指示された場合(ステップST1:YES)には、ステップST2において動作方向検査モードMS1を示すモード信号MSを出力する。一方、有効ストローク検査が指示された場合(ステップST3:YES)には、第一動作方向ストローク検査モードMS2又は第二動作方向ストローク検査モードMS3のいずれかを示すモード信号MSを出力する(ステップST4、ST6参照)。有効ストローク検査においては、第一動作方向ストローク検査モードMS2及び第二動作方向ストローク検査モードMS3を順次実行すべく、後述する衝突検出信号CSの入力を以てモード信号MSを切り換えるように構成されている(ステップST5参照)。 Returning to FIG. 1, the mode control unit 3 controls the operation mode of the control unit Co in order to perform the inspection instructed by the inspection command from the outside in the operation direction inspection or the effective stroke inspection. A mode signal MS indicating the mode is output. The mode control unit 3 is realized by a CPU executing a mode control processing routine shown in FIG. 6 in a control unit Co (also referred to as a controller) configured by a microcomputer unit having a CPU, a memory, and an interface (not shown). The Specifically, as shown in FIG. 1 and FIG. 6, when the operation direction inspection is instructed by the inspection signal (step ST1: YES), the mode signal MS indicating the operation direction inspection mode MS 1 is generated in step ST2. Output. On the other hand, if the effective stroke test is instructed (step ST3: YES), the CPU outputs a mode signal MS indicating one of the first operation direction stroke test mode MS 2 or the second operation direction stroke test mode MS 3 ( (See steps ST4 and ST6). In the effective stroke inspection, the mode signal MS is switched by the input of a collision detection signal CS (to be described later) in order to sequentially execute the first operation direction stroke inspection mode MS 2 and the second operation direction stroke inspection mode MS 3. (See step ST5).
動作方向検査モードMS1は、通電方向に応じた方向に可動子14が動作するかを検査するモードであり、第一動作方向ストローク検査モードMS2は、第一動作方向X1への可動子14の可動範囲(有効ストローク)が適正であるかを検査するモードであり、第二動作方向ストローク検査モードMS3は、第二動作方向X2への可動子14の可動範囲(有効ストローク)が適正であるかを検査するモードである。
Operation direction check mode MS 1 is a mode for checking whether the direction to the
図1に示す駆動制御部4は、図1及び図3(b)に示すように、予め定めた所定振幅Lpで可動子14を振動させる往復動通電ILPと、図3(b)→図3(c)のように可動子14の往復動中心Wcをオフセット移動させるオフセット通電Ioffとを重畳した検査用通電Ichを検査対象となるリニアアクチュエータユニットUに対して行うもので、上記制御部Coで実現される。図1に示すように、駆動制御部4は、動作モードに応じた検査用通電Ichがなされるように構成されている。具体的には、入力された通電指令Irefに応じた通電をリニアアクチュエータユニットUに行う通電制御部40と、可動子14を往復動させるための往復動通電指令Iref_Lpを生成する往復動指令生成部41と、可動子14の往復動中心Wcをオフセット移動させるオフセット通電指令Iref_offを生成するオフセット通電指令生成部42とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 3 (b), the drive control unit 4 shown in FIG. 1 includes a reciprocating energization I LP that vibrates the
通電制御部40は、図1に示すように、通電指令Irefに応じた電流をリニアアクチュエータユニットUに通電するための電流指令信号gsを生成する電流指令生成部40aと、電流指令生成部40aで生成された電流指令信号gsに応じた電流を電源(図示せず)からリニアアクチュエータユニットUに流す通電部40bとを備えている。なお、本実施形態では、電流制御方式を採用しているが、電圧制御方式を採用してもよい。
As shown in FIG. 1, the
往復動指令生成部41は、図1に示すように、予め設定された振幅指令及び周波数指令を入力し、振幅指令の示す振幅Lpで且つ周波数指令の示す周波数fで可動子14を往復動させるための往復動通電指令Iref_Lpを生成する。生成された往復動通電指令Iref_Lpは、加算器43において上述したオフセット通電指令Iref_offと重畳され、通電指令Irefとして通電制御部40(電流指令生成部40a)に入力される。すなわち、往復動通電指令Iref_Lp及びオフセット通電指令Iref_offを重畳した通電指令Irefが通電制御部40に入力されることによって、所定振幅Lpで可動子14を往復動させる往復動通電ILPと、可動子14の往復動中心Wcをオフセット移動させるオフセット通電Ioffとを重畳した検査用通電Ich(=ILP+Ioff)がなされることになる。振幅指令の示す振幅は、所定振幅Lpに設定されている。周波数指令の示す周波数fは、可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットU及び振動台座部2が共振状態となるように、振動台座部2の共振周波数に一致する周波数又はその近傍の周波数に設定されている。このように往復動作の周波数fを、共振状態を得る周波数に設定することで、少ない通電量(電流値)でより大きな振動を得ることができ、使用する通電量(電流)を抑制している。
As shown in FIG. 1, the reciprocating
ここで、所定振幅Lp[m]で可動子を往復動させるための往復動通電指令Iref_Lp[A]は、角速度をω[rad/s]、モータ推力定数をKt[N/A]とすると、以下の数式(2)で示される。
往復動通電指令Iref_Lp=(m・ω2)/(√2・Kt・Lp)…(2)
Here, the reciprocating energization command Iref_Lp [A] for reciprocating the mover with the predetermined amplitude Lp [m] is assumed that the angular velocity is ω [rad / s] and the motor thrust constant is Kt [N / A]. It is shown by the following formula (2).
Reciprocating energization command Iref_Lp = (m · ω 2 ) / (√2 · Kt · Lp) (2)
オフセット通電指令生成部42は、図1に示すように、モード信号MS及び後述する衝突検出信号CSを入力し、モード信号MSの示す動作モードに応じたオフセット通電指令Iref_offを生成するもので、制御部Coにおいて図7に示すオフセット通電指令生成処理ルーチンが実行されることで実現される。具体的に、動作モードが動作方向検査モードMS1である場合(図7のステップST10:YES参照)には、図3(c)に示すように可動子14の往復動中心Wcを反重力方向X1側(第一動作方向X1)に予め設定した検査用オフセット距離Ly_ch分オフセット移動させるオフセット通電指令Iref_offを生成して出力する(図7のステップST11参照)。一方、動作モードが第一動作方向ストローク検査モードMS2である場合(図7のステップST12:YES参照)には、図4(a)→図4(b)→図4(c)のように、可動子14の往復動中心Wcを反重力方向X1側(第一動作方向X1)にオフセット移動させるオフセット通電指令Iref_offを、オフセット通電をしない状態から漸増させて出力する(図7のステップST14参照)。オフセット通電指令Iref_offの出力は、衝突検出信号CSが入力されるまで行う(図7のステップST13、ST14、ST15参照)。また、動作モードが第二動作方向ストローク検査モードMS3である場合(図7のステップST16:YES参照)には、図4(d)→図4(e)→図4(f)のように、可動子14の往復動中心Wcを重力方向X2側(第二動作方向X2)にオフセット移動させるオフセット通電指令Iref_offを、オフセット通電しない状態から漸増させて出力する(図7のステップST18参照)。オフセット通電指令Iref_offの出力は、衝突検出信号CSが入力されるまで行う(図7のステップST17、ST18、ST19参照)。
As shown in FIG. 1, the offset
ここで、図1及び図3に示す検査用オフセット距離Ly_ch[m]は、図3(c)に示すように所定振幅Lpで振動する可動子14の往復動中心Wcをオフセットズレした状態から反重力方向X1側にオフセット移動させたときには機械ストッパ12との衝突が発生しない一方で、図3(d)に示すように可動子14の往復動中心Wcを重力方向X2側にオフセット移動させたときには機械ストッパ12との衝突が発生する範囲の距離に設定したもので、次のように求められる。
Here, the inspection offset distance Ly_ch [m] shown in FIG. 1 and FIG. 3 is opposite from the state in which the reciprocation center Wc of the
まず、可動子14の往復動中心Wcを或る距離L、オフセット移動させるためのオフセット通電指令Iref_off[A]は、次の数式(3)で示される。
オフセット通電指令Iref_off=(L・k)/kt…(3)
First, an offset energization command Iref_off [A] for offsetting the reciprocation center Wc of the
Offset energization command Iref_off = (L · k) / kt (3)
次に、図3(a)に示すように、オフセットズレしていない状態において可動子が±Llim[m]動作可能である場合に、図3(b)に示すように、重力オフセット距離Lm分重力方向にオフセットズレし且つ可動子14が所定振幅Lpで往復動する状態において、図4(c)に示すように可動子14と反重力方向X1側の機械ストッパが衝突するために必要な第一動作方向X1(反重力方向X1)へのオフセット距離Ly_upは、Llim+Lm−Lpとなる。同様に、図3(b)に示す状態において、図4(f)に示すように可動子14と重力方向X2側の機械ストッパ12が衝突するために必要な第二動作方向X2(重力方向X2)へのオフセット距離Ly_dnは、Llim−Lm−Lpとなる。そして、検査用オフセット距離Ly_chは、条件(Ly_up<Ly_ch<Ly_dn)を満たす範囲の値に設定される。なお、図3(c)に示すように可動子14の往復動中心Wcを反重力方向X1(第一動作方向X1)に検査用オフセット距離Ly_ch分オフセット移動させるためのオフセット通電指令Iref_offは、上記数式(3)によれば(Ly_ch・k)/ktとなる。
Next, as shown in FIG. 3A, when the mover can operate ± Llim [m] in a state where the offset is not shifted, as shown in FIG. In a state in which the
また、第一動作方向ストローク検査モードMS2において用いる第一動作方向理想オフセット値(上方オフセット値)として、図4(c)に示すように可動子14の往復動中心Wcを第一動作方向X1にオフセット距離Ly_up分オフセット移動させるオフセット通電指令Iref_off_up=(Ly_up・k)/ktを予めメモリに記憶して設定しておくと共に(図1参照)、第二動作方向理想値(上方オフセット値)として、図4(f)に示すように可動子14の往復動中心Wcを第二動作方向X2にオフセット距離Ly_dn分オフセット移動させるオフセット通電指令Iref_off_dn=(Ly_dn・k)/ktを予めメモリに記憶して設定している(図1参照)。
The first operation direction ideal offset value used in the first operation direction stroke test mode MS 2 as (upper offset value), reciprocating around Wc first operation direction X1 of the
図1に戻り、衝突検出手段5は、駆動制御部4による通電に応じた可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる振動を検出し、検出した振動波形に基づき可動子14が機械ストッパ12へ衝突したことを検出するもので、具体的には、上記の振動台座部2に取り付けられる加速度センサ等の振動センサ50と、上記制御部Coで実現される衝突判定部51とを有している。
Returning to FIG. 1, the collision detection means 5 detects the vibration generated in the linear actuator unit U by the reciprocating motion of the
振動センサ50は、図1に示すように、振動台座部2のうちリニアアクチュエータユニットUが取り付けられている部位の裏面に取り付けられている。勿論、振動センサ50の取り付け位置は、この位置に限定されるわけではなく、振動台座部2のうち最も振動の大きな部位に取り付けることが望ましい。
As shown in FIG. 1, the
衝突判定部51は、振動センサ50で検出した振動波形と予め設定された理想波形との偏差に応じて可動子が機械ストッパに衝突したか否かを判定する。具体的には、検出波形整形部51aと、波形判別部51bとを有する。
The
衝突判定部51を構成する検出波形整形部51aは、振動センサ50からの振動検出信号ss1を波形判別部51bで処理しやすい整形検出信号ss2に変換するもので、例えばA/D変換処理や単位変換処理などを行う。
The detection
衝突判定部51を構成する波形判別部51bは、モード信号MS及び整形検出信号ss2を入力し、動作モードに応じて予め設定された理想波形と検出した振動波形との偏差が予め定めた波形判別閾値を超えた場合に、可動子14が機械ストッパ12に衝突したと判定し、衝突検出信号CSを出力する。衝突判定の考え方は、衝突時の波形が機械ストッパの材質や反発係数に応じて変わるものの、基本的には、図5に模式的に示すように、可動子が機械ストッパに衝突していない場合には、検出される振動がほぼ正弦波状の理想波形に近い波形となるのに対し、可動子が衝突した場合には、検出される振動波形が乱れることに着目したものである。本実施形態では、衝突時に検出される加速度が、非衝突時に検出される加速度よりも急激に変化する部分があるのを利用したもので、検出される加速度の単位時間あたりの変化量(微分値)のピーク値が波形判別閾値を超えた場合に衝突したと判定し、波形判別閾値を超えない場合に衝突していないと判定するようにしている。波形判別閾値は適切な値に予め設定される。その他の判定方法としては、検出した振動波形の歪みに基づき判定する方法、検出した振動波形の絶対値積分値と理想波形の絶対値積分値を比較して判定する方法、検出した振動波形と理想波形との差分値を積算して判定する方法、ウェーブレット解析により判定する方法等、種々の方法が挙げられる。なお、本実施形態では、衝突していないときに検出されるべき波形を理想波形として予め設定しているが、衝突したときに検出されるべき波形を理想波形としてもよい。
The
図1に戻り、内部判定部6は、オフセット通電指令Iref_off、モード信号MS及び衝突検出信号CSを入力し、駆動制御部4による通電及び衝突検出手段5による衝突検出の有無に基づきリニアアクチュエータユニットUの内部状態を判定するもので、制御部Coにおいて図8に示す内部状態判定処理ルーチンが実行されることで実現される。具体的には、図1及び図8に示すように、動作モードが動作方向検査モードMS1である場合(ステップST20:YES参照)において、所定判定時間内に衝突が検出された場合(ステップST21:YES参照)には、可動子14が通電方向に応じた方向に動作しない(すなわち動作方向不良)と判定し(ステップST22参照)、一方で、衝突が検出されない場合(ステップST21:NO参照)には、可動子14が通電方向に応じた方向に動作する(すなわち動作方向正常)と判定する(ステップST23参照)。また、動作モードが第一動作方向ストローク検査モードMS2である場合(ステップST24:YES参照)において、衝突検出信号CSが入力され衝突が検出された場合には、衝突検出時のオフセット通電量(オフセット通電指令Iref_offの値)を第一動作方向オフセット通電量Vupとして記憶する(ステップST26参照)。また、動作モードが第二動作方向ストローク検査モードMS3である場合(ステップST27:YES参照)において、衝突検出信号CSが入力され衝突が検出された場合には、衝突検出時のオフセット通電量(オフセット通電指令Iref_offの値)を第二動作方向オフセット通電量Vdnとして記憶する(ステップST29参照)。そして、第一及び第二動作方向オフセット通電量Vup、Vdnがそれぞれ記憶された場合(ステップST30:YES参照)には、第一動作方向オフセット通電量Vupとその理想値である第一動作方向理想オフセット値Iref_off_up(上方オフセット値)との誤差値(Vup−Iref_off_up)を算出すると共に、第二動作方向オフセット通電量Vdnとその理想値である第二動作方向理想オフセット値Iref_off_dn(下方オフセット値)との誤差値(Vdn−Iref_off_dn)を算出し(ステップST31参照)、双方の誤差値(Vup−Iref_off_up)、(Vdn−Iref_off_dn)のうち少なくともいずれかが判定閾値thを超えた場合(ステップST32:YES参照)に、リニアアクチュエータユニットUに可動子の有効ストローク不良があると判定する(ステップST33参照)。言い換えると、可動子14の有効ストロークとその理想値である所定ストロークとのバラツキが所定の許容範囲内でないと判定する。一方で、上記双方の誤差値(Vup−Iref_off_up)、(Vdn−Iref_off_dn)のいずれも判定閾値thを超えない場合(ステップST32:NO参照)には、上記有効ストローク不良がないと判定する(ステップST34参照)。言い換えると、可動子14の有効ストロークとその理想値である所定ストロークとのバラツキが所定の許容範囲内であると判定する。
Returning to FIG. 1, the internal determination unit 6 inputs the offset energization command Iref_off, the mode signal MS, and the collision detection signal CS, and the linear actuator unit U based on the presence of the energization by the drive control unit 4 and the collision detection by the collision detection unit 5. The control unit Co is implemented by executing the internal state determination processing routine shown in FIG. Specifically, as shown in FIGS. 1 and 8, when the operation mode is the operation direction inspection mode MS 1 (see step ST20: YES), when a collision is detected within a predetermined determination time (step ST21). : Refer to YES), it is determined that the
報知手段7は、内部判定部6による判定結果を、マイクによるビープ音やLED、ディスプレイ、通信手段を介した上位コントローラへの報告信号の送信等を通じて外部に報知する。 The notification unit 7 notifies the determination result by the internal determination unit 6 to the outside through a beep sound from a microphone, LED, display, transmission of a report signal to a host controller via a communication unit, or the like.
上記構成の検査装置の動作を説明する。まず、検査指令で動作方向検査が指示された場合について説明する。この場合、図1に示すように、動作方向検査モードMS1を示すモード信号MSがモード制御部3から出力され、図3(c)に示すように所定振幅Lpで往復動作する可動子14を反重力方向X1に検査用オフセット距離Ly_up分オフセット移動させる通電がなされる。配線方向が正しければ、同図に示すように可動子14が反重力方向X1に移動して、両機械ストッパ12と衝突しない範囲で往復動作し、図1の衝突検出手段5で衝突が検出されない。すると、図1の内部判定部6は、所定時間内に衝突が検出されないことを以て、可動子14の動作方向が正常であると判定して、その結果を報知手段7を介して外部に報知する。一方、配線が間違っていれば、図3(d)のように重力方向X2に移動してしまい、重力方向X2側の機械ストッパ12と衝突して、この衝突を図1の衝突検出手段5が検出する。すると、図1の内部判定部6は、衝突が検出されたことを以て、通電方向に応じた方向に可動子14が動作しない動作方向不良があると判定し、その結果を報知手段7を介して外部に報知する。
The operation of the inspection apparatus having the above configuration will be described. First, a case where an operation direction inspection is instructed by an inspection command will be described. In this case, as shown in FIG. 1, a mode signal MS indicating the operation direction inspection mode MS 1 is output from the mode control unit 3, and as shown in FIG. Energization is performed to offset the inspection offset distance Ly_up in the antigravity direction X1. If the wiring direction is correct, the
次に、検査指令でストローク検査が指示された場合について説明する。この場合、図1に示すように、まず、第一動作方向ストローク検査モードMS2を示すモード信号MSがモード制御部3から出力され、所定振幅Lpで往復動作する可動子14を第一動作方向X1にオフセット移動させる通電がなされる。このとき、図4(a)→図4(b)→図4(c)に示すように、オフセット距離が0から第一動作方向X1に向けて漸増する。やがて、オフセット距離が過大となって、図4(c)に示すように可動子14が第一動作方向X1側の機械ストッパ12に衝突すると、この衝突を図1の衝突検出手段5が検出する。すると、図1の内部判定部6は、衝突時のオフセット通電量を第一動作方向オフセット通電量Vupとしてメモリに記憶する。続けて、図1に示すように第二動作方向ストローク検査モードMS3を示すモード信号MSがモード制御部3から出力され、所定振幅Lpで往復動作する可動子14を第二動作方向X2にオフセット移動させる通電がなされる。このとき、図4(d)→図4(e)→図4(f)に示すように、オフセット距離が0から第二動作方向X2に向けて漸増する。やがて、オフセット距離が過大となって、図4(f)に示すように可動子14が第二動作方向X2側の機械ストッパ12に衝突すると、この衝突を図1の衝突検出手段5が検出する。すると、図1の内部判定部6は、衝突時のオフセット通電量を第二動作方向オフセット通電量Vdnとしてメモリに記憶する。
Next, a case where a stroke inspection is instructed by an inspection command will be described. In this case, as shown in FIG. 1, first, the mode signal MS indicating the first operation direction stroke test mode MS 2 is output from the mode control unit 3, the first operating direction the
これら第一動作方向オフセット通電量Vup及び第二動作方向オフセット通電量Vdnは、第一動作方向X1の有効ストローク及び第二動作方向X2の有効ストロークに対応する値となるため、これら値とその理想値との誤差を見ることで、有効ストロークの誤差が許容範囲内であるかを判定できる。そのために、第一動作方向X1及び第二動作方向X2の有効ストロークの測定が完了して、第一動作方向オフセット通電量Vup及び第二動作方向オフセット通電量Vdnがメモリに記録されると、第一動作方向オフセット通電量Vupとその理想値である第一動作方向理想オフセット値Iref_off_upとの誤差値(Vup−Iref_off_up)が算出されると共に、第二動作方向オフセット通電量Vdnとその理想値である第二動作方向理想オフセット値Iref_off_dnとの誤差値(Vdn−Iref_off_dn)が算出され、これら両誤差値のうちいずれかの誤差値が判定閾値thを超えている場合には、有効ストロークが不良である(すなわち、有効ストロークとその理想値である所定ストロークとのバラツキが許容範囲内でない)と判定し、その結果を報知手段7を介して外部に報知する。一方、両誤差値のうちいずれの誤差値も判定閾値thを超えていない場合には、有効ストロークが正常である(すなわち、有効ストロークとその理想値である所定ストロークとのバラツキが許容範囲内である)と判定し、その結果を報知手段7を介して外部に報知する。 The first operation direction offset energization amount V up and the second operation direction offset energization amount V dn are values corresponding to the effective stroke in the first operation direction X1 and the effective stroke in the second operation direction X2. By looking at the error from the ideal value, it can be determined whether the error of the effective stroke is within the allowable range. Therefore, when the measurement of the effective stroke in the first operation direction X1 and the second operation direction X2 is completed and the first operation direction offset energization amount Vup and the second operation direction offset energization amount Vdn are recorded in the memory. An error value (V up −Iref_off_up) between the first operation direction offset energization amount V up and the first operation direction ideal offset value Iref_off_up, which is an ideal value thereof, is calculated, and the second operation direction offset energization amount V dn An error value (V dn −Iref_off_dn) with respect to the ideal second value in the second operation direction offset value Iref_off_dn is calculated, and when any one of these error values exceeds the determination threshold th, It is determined that the effective stroke is defective (that is, the variation between the effective stroke and a predetermined stroke that is an ideal value thereof is not within the allowable range), and the result is reported to the outside via the notification means 7. To know. On the other hand, when neither of the error values exceeds the determination threshold th, the effective stroke is normal (that is, the variation between the effective stroke and the predetermined stroke which is the ideal value is within an allowable range. And the result is notified to the outside via the notification means 7.
以上のように本実施形態のリニアアクチュエータユニットUを検査する検査装置は、固定子13及び固定子13に対して所定方向に往復動作し得る可動子14を有し通電により可動子14が往復移動するリニアアクチュエータ本体10と、リニアアクチュエータ本体10の一部を固定した状態でリニアアクチュエータ本体10の周囲を包囲するケース11と、リニアアクチュエータ本体10とケース11の組立状態において可動子14の往復動方向(X)両側に配置される対をなす機械ストッパ12とを備えたリニアアクチュエータユニットUを検査する検査装置であって、通電がされていない状態において機械ストッパ12間に規定される往復可動範囲Dの中心Dcから可動子14が自重により重力方向X2側にオフセットズレする姿勢に設置された検査対象となるリニアアクチュエータユニットUに対して通電を行う駆動制御部4と、通電に応じた可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる振動を検出し、検出した振動波形に基づき可動子14が機械ストッパ12へ衝突したことを検出する衝突検出手段5と、駆動制御部4による通電及び衝突検出手段5による衝突検出の有無に基づきリニアアクチュエータユニットUの内部状態を判定するための内部判定部6とを備えてなり、所定振幅Lpで振動する可動子14の往復動中心Wcをオフセットズレした状態から反重力方向X1側にオフセット移動させたときには機械ストッパ12との衝突が発生せず且つ重力方向X2側にオフセット移動させたときには機械ストッパ12との衝突が発生する検査用オフセット距離Ly_upを予め設定しておき、所定振幅Lpで可動子14を振動させる往復動通電ILPと、可動子14の往復動中心Wcを反重力方向X1側に検査用オフセット距離Ly_up分オフセット移動させるオフセット通電Ioffとを重畳した検査用通電Ichを駆動制御部4を通じて行い、検査用通電Ichがなされているときに衝突検出手段5により衝突が検出された場合に、可動子14が通電方向に応じた方向に動作しないと内部判定部6が判定する一方で、衝突が検出されない場合に、可動子14が通電方向に応じた方向に動作すると内部判定部6が判定するように構成している。
As described above, the inspection apparatus for inspecting the linear actuator unit U according to the present embodiment includes the
このように構成すれば、ケース11に包囲されることで可動子14が視認できないリニアアクチュエータユニットUについて、検査用通電Ichをなしたときに配線方向等が正しければ、可動子14と機械ストッパ12とが衝突せず、配線方向等が間違っていれば可動子14と機械ストッパ12とが衝突するので、衝突の有無を検出によって、可動子14が通電方向に応じた方向に動作するか否かを検査することが可能となる。
With this configuration, if the wiring direction or the like is correct when the inspection energization Ich is performed for the linear actuator unit U in which the
また、本実施形態のリニアアクチュエータユニットUを検査する検査装置は、固定子13及び固定子13に対して所定方向に往復動作し得る可動子14を有し通電により可動子14が往復移動するリニアアクチュエータ本体10と、リニアアクチュエータ本体10の一部を固定した状態でリニアアクチュエータ本体10の周囲を包囲するケース11と、リニアアクチュエータ本体10とケース11の組立状態において可動子14の往復動方向(X)両側に配置される対をなす機械ストッパ12とを備えたリニアアクチュエータユニットUを検査する動作検査装置であって、検査対象となるリニアアクチュエータユニットUに対して通電を行う駆動制御部4と、通電に応じた可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる振動を検出し、検出した振動波形に基づき可動子14が機械ストッパ12へ衝突したことを検出する衝突検出手段5と、駆動制御部4による通電及び衝突検出手段5による衝突検出の有無に基づきリニアアクチュエータユニットUの内部状態を判定するための内部判定部6とを備えてなり、所定振幅Lpで可動子14を振動させる往復動通電ILPと、往復動方向Xの一方向である第一動作方向X1又は他方向である第二動作方向X2に可動子14の往復動中心Wcをオフセット移動させるオフセット通電Ioffとを重畳した検査用通電Ichを駆動制御部4を通じて行い、検査用通電Ichのうち第一動作方向X1へのオフセット通電成分を衝突検出手段5で衝突が検出されるまで漸増させ、衝突が検出されたときのオフセット通電量を第一動作方向オフセット通電量Vupとして計測する第一動作方向ストローク検査モードMS2と、検査用通電Ichを駆動制御部4を通じて行い、検査用通電Ichのうち第二動作方向X2へのオフセット通電成分を衝突検出手段5で衝突が検出されるまで漸増させ、衝突が検出されたときのオフセット通電量を第二動作方向オフセット通電量Vdnとして計測する第二動作方向ストローク検査モードMS3とを実行し、第一動作方向オフセット通電量Vupの理想値(第一動作方向理想オフセット値Iref_off_up)との誤差値(Vup−Iref_off_up)または第二動作方向オフセット通電量Vdnの理想値(第二動作方向理想オフセット値Iref_off_dn)との誤差値(Vdn−Iref_off_dn)の少なくともいずれかが判定閾値thを越えた場合に、可動子14の有効ストロークと所定ストロークとのバラツキが許容範囲内でないと内部判定部6が判定する一方で、上記いずれかの誤差値が上記判定閾値を越えない場合に、可動子14の有効ストロークと所定ストロークとのバラツキが許容範囲内であると内部判定部6が判定するように構成している。
In addition, the inspection apparatus for inspecting the linear actuator unit U of the present embodiment includes the
このように構成すれば、ケース11に包囲されることで可動子14が視認できないリニアアクチュエータユニットUについて、オフセット通電していない状態から可動子14を機械ストッパ12に衝突させるために必要なオフセット通電量を、第一動作方向X1及び第二動作方向X2のそれぞれについて測定できるので、その測定結果と理想値との誤差値が判定閾値を超えるか否かによって、対をなす機械ストッパ12・12間に規定される可動子14の有効ストロークとその理想値(設計値)である所定ストロークとのバラツキが許容範囲内であるか否かを検査することが可能となる。しかも、オフセット通電Ioffによってオフセット移動する距離は、板バネのバネ定数やモータ推力係数等によっても変化するので、これらパラメータによって有効ストロークに不良が生じることになり、板バネ15や永久磁石13aに起因する不具合を有する初期不良品を間接的に排除することができ、適切に不良品を発見することが可能となる。
If comprised in this way, about the linear actuator unit U in which the needle |
特に、本実施形態では、衝突検出手段5が、通電に応じた可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる振動を検出する振動センサ50と、振動センサ50で検出した振動波形と理想波形との偏差に応じて可動子14が機械ストッパ12に衝突したか否かを判定する衝突判定部51とにより構成されているので、可動子の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる音波(駆動音や衝突時の異音)を検出して衝突判定する構成に比べて、周りの雑音に影響されることを低減して衝突判定精度を向上させることが可能となる。
In particular, in this embodiment, the collision detection means 5 detects the vibration generated in the linear actuator unit U by the reciprocating motion of the
さらに、本実施形態では、検査対象となるリニアアクチュエータユニットUが取り付けられると共に、振動センサ50が取り付けられる振動台座部2を備え、往復動通電ILPは、振動台座部2の共振周波数と一致する周波数又はその近傍の周波数で可動子14を往復動作させるように設定されているので、共振現象を利用して少ない通電量(電流値)でより大きな振動を得ることができ、検査時に消費する電気エネルギーを抑制することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the linear actuator unit U to be inspected is attached, and the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific structure of each part is not limited only to embodiment mentioned above.
例えば、本実施形態では、有効ストローク検査においても動作方向検査と同様に、リニアアクチュエータユニットUを、通電がなされていない状態において可動子14が自重によりオフセットズレする姿勢に設置しているが、有効ストローク検査に限っては、オフセットズレしない姿勢で設置してもよい。すなわち、可動子14の往復動方向Xが水平方向と一致するようにリニアアクチュエータユニットUを横置きにしてもよい。
For example, in this embodiment, in the effective stroke inspection, as in the operation direction inspection, the linear actuator unit U is installed in a posture in which the
また、本実施形態では、衝突検出手段5として、振動センサ50で検出した振動の波形に基づき可動子14と機械ストッパ12との衝突を検出するように構成しているが、通電に応じた可動子14の往復動作によってリニアアクチュエータユニットUに生じる音波(駆動音や衝突時の異音)を検出するマイクロフォンを設け、マイクロフォンで検出した音波波形に基づき可動子14と機械ストッパ12との衝突音を検知して、両者の衝突を検出するように構成してもよい。判定方法は、本実施形態とほぼ同じ方式を採用することができ、その他にも種々の方法があるが、例えば通常駆動時には発生しない金属同士の衝突音(異音)の特定周波数成分が、検出した音波に存在するか否かで衝突判定することが挙げられる。
In the present embodiment, the collision detection means 5 is configured to detect a collision between the
さらに、本実施形態では、動作方向検査及び有効ストローク検査の両方の機能を備えているが、いずれか一方のみを備えたものであってもよい。 Further, in the present embodiment, both functions of the operation direction inspection and the effective stroke inspection are provided, but only one of them may be provided.
さらにまた、本実施形態では、通電指令Irefを電流で構成した電流制御方式について説明しているが、通電指令を電圧で構成した電圧制御方式にも同様に適用可能である。さらに、本実施形態では、アウター型のリニアアクチュエータユニットを例に説明したが、インナー型のリニアアクチュエータユニットを検査するのにも適用可能である。また、図1に示す各機能部は、所定のプログラムをプロセッサで実行することにより実現してもよく、各機能部を専用回路で構成してもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the current control method in which the energization command Iref is configured with a current is described, but the present invention can be similarly applied to a voltage control method in which the energization command is configured with a voltage. Furthermore, in the present embodiment, the outer type linear actuator unit has been described as an example, but the present invention is also applicable to inspecting the inner type linear actuator unit. Moreover, each function part shown in FIG. 1 may be implement | achieved by running a predetermined | prescribed program with a processor, and each function part may be comprised with a dedicated circuit.
上記では、検査装置について説明しているが、リニアアクチュエータユニットUを駆動する駆動装置に上記検査機能を適用してもよい。その一適用例を以下に述べる。すなわち、図9及び図10に示すように、検査機能を備えたリニアアクチュエータユニット駆動装置Pは、振動発生源gnで生じた振動Vi1と加振手段sy2を通じて制振すべき位置posに発生させる相殺振動Vi2とを制振すべき位置posで相殺させて制振すべき位置posでの振動を低減する制振装置syに適用され、加振手段sy2として用いられるリニアアクチュエータユニットUの可動子14を往復移動させる装置である。この制振装置syは、図9に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席st等の制振すべき位置posに設けた加速度センサ等の振動センサ50と、この振動センサ50で検出される振動が小さくなるように適切な相殺振動Vi2を加振手段sy2に発生させる制振制御を実行する制御部Co(コントローラともいう)とを有している。この制御部Coは、振動発生源gnであるエンジンの点火パルス信号shと振動センサ50からの検出信号ss1とを入力し、これらの信号sh,ss1に基づき振動センサ50で検出される振動に対し逆相となる相殺振動Vi2を加振手段sy2に発生させる指令である制振通電指令Iref_sy(図10参照)を生成する制振通電指令生成部Co1を主体としている。リニアアクチュエータユニット駆動装置Pは、図10に示すように、上記の制振通電指令生成部Co1が生成した制振通電指令Iref_syを入力し、この制振通電指令Iref_syに応じた通電を行うことにより可動子14の駆動を制御する通常モードMS0を具備している。そして、リニアアクチュエータユニット駆動装置Pは、上記検査装置とほぼ同様に、モード制御部103、駆動制御部104、衝突検出手段105、内部判定部6及び報知手段7を有し、制振制御を行う通常モードMS0と、上記検査モード(MS1、MS2、MS3)とを切り換え可能に構成している。通常モードMS0においては制振通電指令生成部Co1で生成した制振通電指令Iref_syを用いて可動子14を駆動する。具体的には、モード制御部103を、制振制御を行う通常モードMS0を示すモード信号MSを出力可能に構成し、また、駆動制御部104に、検査用通電Ichをなすための通電指令Iref及び制振通電指令生成部Co1からの制振通電指令Iref_syを入力し、モード信号MSに応じて通電制御部40に入力する通電指令を選択する通電指令選択部145を設けている。衝突検出手段105は、上記検査装置と同様に振動を検出するもので、制振制御を行うための振動センサ150を共用している。このように構成すれば、上記検査装置と同様に、対をなす機械ストッパ12・12間に規定される可動子14の有効ストロークとその理想値(設計値)である所定ストロークとのバラツキが許容範囲内であるか否かを判定でき、しかも、例えば車検時などの時に検査モードを実行して、経年劣化による板バネ15や永久磁石13aに起因する不具合を間接的に発見することができ、経年劣化によってリニアアクチュエータユニットUが交換時期であるか否かを容易に知ることが可能となる。
Although the inspection apparatus has been described above, the inspection function may be applied to a driving apparatus that drives the linear actuator unit U. One application example is described below. That is, as shown in FIGS. 9 and 10, the linear actuator unit driving device P having the inspection function cancels the vibration Vi1 generated by the vibration generation source gn and the position pos to be controlled through the vibration means sy2. The
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10…リニアアクチュエータ本体
11…ケース
12・12…機械ストッパ
13…固定子
14…可動子
2…振動台座部
4…駆動制御部
5…衝突検出手段
50…振動センサ
51…衝突判定部
6…内部判定部
U…リニアアクチュエータユニット
D…往復可動範囲
Dc…往復可動範囲の中心
Co1…制振通電指令生成部
X1…反重力方向(第一動作方向)
X2…重力方向(第二動作方向)
Wc…可動子の往復動中心
Ly_ch…検査用オフセット距離
Lp…所定振幅
ILP…往復動通電
Ioff…オフセット通電
Ich…検査用通電
Vup…第一動作方向オフセット通電量
Vdn…第二動作方向オフセット通電量
MS2…第一動作方向ストローク検査モード
MS3…第二動作方向ストローク検査モード
Iref_off_up…第一動作方向理想オフセット値(第一動作方向オフセット通電量の理想値)
Iref_off_dn…第二動作方向理想オフセット値(第二動作方向オフセット通電量の理想値)
th…判定閾値
sy…制振装置
DESCRIPTION OF
X2: Gravity direction (second motion direction)
Wc: Center of reciprocation of mover
Ly_ch: Offset distance for inspection Lp ... Predetermined amplitude I LP ... Reciprocating energization I off ... Offset energization
I ch ... energization for inspection V up ... first operation direction offset energization amount V dn ... second operation direction offset energization amount MS 2 ... first operation direction stroke inspection mode MS 3 ... second operation direction stroke inspection mode
Iref_off_up: Ideal offset value in the first motion direction (ideal value of the first drive direction offset energization amount)
Iref_off_dn: Ideal offset value in the second motion direction (ideal value for the amount of energization in the second motion direction offset)
th ... judgment threshold sy ... damping device
Claims (5)
通電がされていない状態において前記機械ストッパ間に規定される往復可動範囲の中心から前記可動子が自重により重力方向側にオフセットズレする姿勢に設置された検査対象となるリニアアクチュエータユニットに対して通電を行う駆動制御部と、
前記通電に応じた前記可動子の往復動作によって前記リニアアクチュエータユニットに生じる振動又は音波を検出し、検出した振動波形又は音波波形に基づき前記可動子が前記機械ストッパへ衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記駆動制御部による通電及び前記衝突検出手段による衝突検出の有無に基づき前記リニアアクチュエータユニットの内部状態を判定するための内部判定部とを備えてなり、
所定振幅で振動する可動子の往復動中心を前記オフセットズレした状態から反重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生せず且つ重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生する検査用オフセット距離を予め設定しておき、
前記所定振幅で可動子を振動させる往復動通電と、前記可動子の往復動中心を反重力方向側に前記検査用オフセット距離分オフセット移動させるオフセット通電とを重畳した検査用通電を前記駆動制御部を通じて行い、前記検査用通電がなされているときに前記衝突検出手段により衝突が検出された場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作しないと前記内部判定部が判定する一方で、前記衝突が検出されない場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作すると前記内部判定部が判定するように構成したことを特徴とするリニアアクチュエータユニット検査装置。 A linear actuator body having a stator and a movable element that can reciprocate in a predetermined direction with respect to the stator, and the movable element reciprocates when energized, and the linear actuator in a state where a part of the linear actuator body is fixed An inspection apparatus for inspecting a linear actuator unit comprising a case surrounding a main body, and a pair of mechanical stoppers disposed on both sides of the linear actuator main body and the reciprocating direction of the mover in the assembled state of the case. There,
In a state in which no current is supplied, current is supplied to the linear actuator unit to be inspected installed in a posture in which the movable element is offset from the center of the reciprocating movable range defined between the mechanical stoppers by gravity due to its own weight. A drive control unit for performing
Collision detection for detecting vibration or sound wave generated in the linear actuator unit due to reciprocating movement of the mover in response to the energization, and detecting that the mover has collided with the mechanical stopper based on the detected vibration waveform or sound wave waveform Means,
An internal determination unit for determining the internal state of the linear actuator unit based on the energization by the drive control unit and the presence or absence of collision detection by the collision detection unit,
When the reciprocating center of the mover that vibrates with a predetermined amplitude is offset-shifted from the offset position to the antigravity direction side, no collision with the mechanical stopper occurs, and when the offset is moved to the gravity direction side, the machine Preset the inspection offset distance where collision with the stopper occurs,
The drive control unit performs inspection energization in which reciprocation energization that vibrates the mover with the predetermined amplitude and offset energization that offsets the reciprocation center of the mover toward the anti-gravity direction by the offset distance for inspection overlap. While the internal determination unit determines that the mover does not operate in a direction corresponding to the energization direction when a collision is detected by the collision detection unit when the inspection energization is performed, The linear actuator unit inspection apparatus, wherein the internal determination unit determines that the movable element moves in a direction corresponding to a current-carrying direction when the collision is not detected.
通電がされていない状態において前記機械ストッパ間に規定される往復可動範囲の中心から前記可動子が自重により重力方向側にオフセットズレする姿勢に設置された検査対象となるリニアアクチュエータユニットに対して通電を行う駆動制御部と、
前記通電に応じた前記可動子の往復動作によって前記リニアアクチュエータユニットに生じる振動又は音波を検出し、検出した振動波形又は音波波形に基づき前記可動子が前記機械ストッパへ衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記駆動制御部による通電及び前記衝突検出手段による衝突検出の有無に基づき前記リニアアクチュエータユニットの内部状態を判定するための内部判定部とを備えてなり、
所定振幅で振動する可動子の往復動中心を前記オフセットズレした状態から反重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生せず且つ重力方向側にオフセット移動させたときには前記機械ストッパとの衝突が発生する検査用オフセット距離を予め設定しておき、
前記所定振幅で可動子を振動させる往復動通電と、前記可動子の往復動中心を反重力方向側に前記検査用オフセット距離分オフセット移動させるオフセット通電とを重畳した検査用通電を前記駆動制御部を通じて行い、前記検査用通電がなされているときに前記衝突検出手段により衝突が検出された場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作しないと前記内部判定部が判定する一方で、前記衝突が検出されない場合に、前記可動子が通電方向に応じた方向に動作すると前記内部判定部が判定するように構成したことを特徴とするリニアアクチュエータユニット駆動装置。 A linear actuator body having a stator and a movable element that can reciprocate in a predetermined direction with respect to the stator, and the movable element reciprocates when energized, and the linear actuator in a state where a part of the linear actuator body is fixed An energization command is provided to a linear actuator unit including a case surrounding the body, and a pair of mechanical stoppers disposed on both sides of the linear actuator body and the reciprocating direction of the mover in the assembled state of the case. A linear actuator unit driving apparatus having a normal mode for controlling driving of the mover by energizing according to
In a state in which no current is supplied, current is supplied to the linear actuator unit to be inspected installed in a posture in which the movable element is offset from the center of the reciprocating movable range defined between the mechanical stoppers by gravity due to its own weight. A drive control unit for performing
Collision detection for detecting vibration or sound wave generated in the linear actuator unit due to reciprocating movement of the mover in response to the energization, and detecting that the mover has collided with the mechanical stopper based on the detected vibration waveform or sound wave waveform Means,
An internal determination unit for determining the internal state of the linear actuator unit based on the energization by the drive control unit and the presence or absence of collision detection by the collision detection unit,
When the reciprocating center of the mover that vibrates with a predetermined amplitude is offset-shifted from the offset position to the antigravity direction side, no collision with the mechanical stopper occurs, and when the offset is moved to the gravity direction side, the machine Preset the inspection offset distance where collision with the stopper occurs,
The drive control unit performs inspection energization in which reciprocation energization that vibrates the mover with the predetermined amplitude and offset energization that offsets the reciprocation center of the mover toward the anti-gravity direction by the offset distance for inspection overlap. While the internal determination unit determines that the mover does not operate in a direction corresponding to the energization direction when a collision is detected by the collision detection unit when the inspection energization is performed, The linear actuator unit driving apparatus , wherein when the collision is not detected, the internal determination unit determines that the movable element moves in a direction corresponding to the energization direction .
振動センサで検出した振動に対し逆相となる振動を制振すべき位置に前記リニアアクチュエータユニットを通じて発生させるための制振通電指令を生成する制振通電指令生成部を備え、前記通常モードにおいて前記制振通電指令生成部で生成された制振通電指令を用いて前記可動子を駆動するように構成したことを特徴とする制振装置。 The linear actuator drive device according to claim 4 is applied,
A vibration control energization command generating unit that generates a vibration control energization command for generating vibration through the linear actuator unit at a position where vibration that is in reverse phase to the vibration detected by the vibration sensor is to be controlled; A vibration control device configured to drive the mover using a vibration suppression energization command generated by a vibration suppression energization command generation unit.
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