JP6882667B2

JP6882667B2 - 駆動ギヤのロック制御装置及びアクチュエータのロック制御装置

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Publication number: JP6882667B2
Application number: JP2017064865A
Authority: JP
Inventors: 辻村　昌治; 昌治辻村; 勝顕齋藤
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: US20180283512A1; JP2018168880A; EP3382325B1; US10781902B2; EP3382325A1

Description

本発明は、駆動ギヤが空転ギヤとロックギヤによってロックされるギヤ列のロック解除を確実に行えるようにした、駆動ギヤのロック制御装置及びアクチュエータのロック制御装置に関するものである。

この種のロック制御装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。このものは、互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、ロックギヤにソレノイドを取り付けて、ロックギヤを両ギヤに同時に噛合させたときに駆動ギヤをロック状態に引き込み、ロックギヤを両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤをロック状態から解放するように構成されている。同文献において特に動作パターンは規定されず、ギヤの歯幅寸法を限定することでロック／ロック解除動作ができると説明されている。

特開２００２−２４３３９８号公報

しかしながら、かかる文献のものは、ロック対象が軽量、あるいは構造上過度の重量を支える必要が無いような条件下での使用を前提としたもので、大きな負荷が掛かることを想定したものではない。

すなわち、アクチュエータに比較的大きな負荷が掛かった状態では、噛み合い位置にあるギヤの歯面に荷重が作用するため、ロックギヤをソレノイド等で直動させようとしても動作しない。したがって、容易にロック解除できない場合がある。

本発明は、このような課題に着目し、対象物を駆動する駆動ギヤが空転ギヤとロックギヤによってロックされるギヤ列において、駆動ギヤに負荷が掛かった状態でも確実にロック解除できるようにした駆動ギヤのロック制御装置及びアクチュエータのロック制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る駆動ギヤのロック制御装置は、互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うように構成されており、前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御しており、前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動されるものであり、前記制御手段は、前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御し、その際の積分ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定している、ことを特徴とする。
また、別の態様において、本発明に係る駆動ギヤのロック制御装置は、互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うように構成されており、前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御しており、前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動されるものであり、前記制御手段は、前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御し、その際の積分ゲインを０に設定するとともに、比例ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定していることを特徴とする。
また、別の態様において、本発明に係る駆動ギヤのロック制御装置は、互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転させることで、バックラッシュ分の隙間が存在する方向に前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを動作させ、前記ロックギヤが前記駆動ギヤ及び前記空転ギヤと接触しない状態で前記ロックギヤを引き抜くように構成されていることを特徴とする。

このように構成すると、駆動ギヤ又はロックギヤを最初に動作させ始める方向が、ギアが噛み合って動けない方向であったとしても、少なくとも次の周期で極性を反転させることで、バックラッシュ分の隙間が存在する方向に駆動ギヤ又はロックギヤを動作させることができる。このため、ギヤ同士が接触しない状態でロックギヤを引き抜く状態を作り出すことができ、ロック解除を確実に行うことが可能となる。

この場合、前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間（引き抜き時間）よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御していることが特に好ましい。

前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動される場合に、簡易に本制御装置を実現するためには、前記制御手段が前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御するように構成し、その際の積分ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定していることが有効となる。

また、前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動される場合に、簡易に本制御装置を実現するための他の実施の態様としては、前記制御手段が前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御するように構成し、その際の積分ゲインを０に設定するとともに、比例ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定していることも効果的となる。

さらに、前記駆動ギヤが、主モータと、この主モータに電流指令を比例項と積分項の和として入力すべくＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動系によって駆動される場合に、制御を簡素に行うためには、前記制御手段は、前記第２の制御手段として前記主モータと異なるモータ及び前記主フィードバック回路と異なるオープン制御回路を含む補助駆動機構を制御して前記ロックギヤを回転駆動するように構成することが好ましい。

前記駆動ギヤが主モータによって駆動されて、当該駆動ギヤの回転を出力軸に取り出すアクチュエータを構成する場合には、前記駆動ギヤのロック制御装置を、前記駆動ギヤを通じてアクチュエータの出力軸をロックまたはロック解除するアクチュエータのロック制御装置として用いることが好適である。

以上説明した本発明によれば、対象物を駆動する駆動ギヤが空転ギヤとロックギヤによってロックされるギヤ列において、駆動ギヤに負荷が掛かった状態でも確実にロック解除できるようにした駆動ギヤのロック制御装置及びアクチュエータのロック制御装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る駆動ギヤのロック制御装置が適用される飛翔体のアクチュエータ周辺を示す図。同アクチュエータの構成を示す図。同ロック制御装置の制御回路を示す概略図。同駆動ギヤを含むギヤ列の構成を示す斜視図。同駆動ギヤに対する動作指令を示す図。同実施形態におけるバックラッシュと、駆動ギヤの回転及びロックギヤの引き抜きのタイミングとの関係を示す図。図６の補足説明図。同ギヤ列の作動状態を示す説明図。本制御装置を適用しない場合の動作指令と電流指令の関係を示す図。本制御装置による動作指令と電流指令の関係を示す図。本発明の変形例に係る制御装置による動作指令と電流指令の関係を示す図。本発明の他の変形例に係る制御装置を示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１はこのロック制御装置５が適用されるアクチュエータ３を示している。このアクチュエータ３は、飛翔体の機体1に取り付けられたエンジン２を駆動するためのもので、エンジン２は機体に首振り自在に取り付けられ、２軸方向からアクチュエータ３（ａ）、３（ｂ）で駆動することによって方向制御される。

図２はアクチュエータ３を示している。このアクチュエータ３は、主モータ３８に接続されたモータ軸ギヤ３１にアイドラ軸ギヤ３２を介して出力軸ギヤである駆動ギヤ３３が噛合するギヤ列ＧＬを有しており、駆動ギヤ３３と一体に回転する出力軸３９の回転動作が図示しないボールスクリュー等の動作変換部を介して図１に示す作動杆４の進退動作に変換される構造をなしている。この作動杆４は継手４１を介してエンジン２に接続されている。

主モータ３８は図２及び図３に示す主フィードバック回路５１に制御されることによってアクチュエータ３の主駆動機構３０を構成している。主フィードバック回路５１は、コントローラｃからの動作指令に対して、電流フィードバックループ５１（ａ）の前段に順次、速度フィードバックループ５１（ｂ）、位置フィードバックループ５１（ｃ）を接続し、各々のループ５１（ａ）〜（ｃ）において、主モータ３８の電流検出部３８ａ、速度検出部３８ｂ、位置検出部３８ｃからそれぞれフィードバックゲイン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を介して帰還される現在値と目標値との偏差に比例ゲイン（Ｋ１１、Ｋ２１、Ｋ３１）を乗じた値と、当該偏差に積分部で所定の積分ゲイン（Ｋ１２、Ｋ２２、Ｋ３２）を乗じた値とを加算して電流指令を生成するＰＩ制御系のものである。勿論、主フィードバック回路５１はフィードバックループ５１（ａ）〜（ｃ）の何れか１つまたは何れか２つの組み合わせによって構成することもできる。また、具体的な構成も、例えば積分項に１次遅れ要素を含んだものや、比例項、積分項に加えて微分項を有するものなど、図示例に限定されるものではない。

ギヤ列ＧＬは、図２に示す駆動ギヤ３３に空転ギヤ３４を噛合させ、さらにこれら両ギヤに対してロックギヤ３５を噛合させた図４（ａ）の状態で駆動ギヤ３３をロックし、駆動ギヤ３３との噛合状態を保ったままでロックギヤ３５を駆動ギヤ３３から解離させた図４（ｂ）の状態で駆動ギヤ３３のロックを解除するように動作する。このためにロックギヤ３５は、駆動ギヤ３３及び空転ギヤ３４に同時に噛合するロック位置（ａ）と、空転ギヤ３４と噛合したままで駆動ギヤ３３との噛合を解除するロック解除位置（ｂ）との間で進退可能に設けられ、このような動作を可能とするようにギヤ３３〜３５の幅が設定されたもので、かかる直線駆動を図２に示す第１の駆動手段３Ａによって行わせている。第１の駆動手段３Ａは、ロックギヤ３５を噛合位置に向かって付勢するスプリング３６と、スプリングに抗してロックギヤ３５をロック解除位置に駆動するソレノイド３７とを含んで構成されており、ソレノイド３７にはコントローラＣの進退制御回路５０から電流指令Ｓ１が入力されるようにしてある。

かかる構成において、例えば図１に示す飛翔体１を横置きにした状態でアクチュエータ３をロックした状態から試験のためにロック解除したり、或いはエンジン２を噴射直後にロック解除するような用途の下では、ロック解除動作時にギヤ列ＧＬを構成する各ギヤ３３、３４、３５の歯面に負荷が掛かった状態となるため、そのままではロック解除のために必要なロックギヤ３５の進退動作に大きな支障が出る。

そこで本実施形態は、ロック制御装置５にロック解除のための新たな機能を付加している。このロック制御装置５は、図２に示すコントローラＣを利用したもので、前記ロックギヤ３５を進退方向に直線駆動する第１の駆動手段３Ａを電流指令Ｓ１を通じて制御するとともに、駆動ギヤ３３を正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段３Ｂとして前記主モータ３８及び主フィードバック回路５１からなる主駆動機構３０を電流指令Ｓ２を通じて制御し、これら両駆動手段３Ａ、３Ｂを通じて、ロック解除動作時に前記ロックギヤ３５に対して、前記第１の駆動手段３Ａを通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ３３に対して、前記第２の駆動手段３Ｂを通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うようにしている。

図５はそのうち第２の駆動手段３Ｂに対して、コントローラＣ内のフィードバック回路５１に入力される動作指令を示している。この実施形態の動作指令は、いわば両極性のノコギリ波状のものである。動作指令に対して、図３に示すフィードバック回路５１の比例項(ゲイン：Ｋ１１、２１、３１)と積分項(ゲイン：Ｋ１２、２２、３２)の和から電流指令が生成され、動作指令は所定周期で反転される。この間、第１の駆動手段３Ａには、コントローラＣ内の進退制御回路５０からソレノイド３７に入力される電流指令Ｓ１を通じて引き抜き動作が与えられる。

図６（ａ）はその際の駆動ギヤ３３とロックギヤ３５の挙動を示す概念図である。駆動ギヤ３３に対してロックギヤ３５が噛み合っている図６（ａ）中想像線の位置で、駆動ギヤ３３とロックギヤ３５の間にバックラッシュが存在する。駆動ギヤ３３の正逆方向への最大可動範囲は、負荷が掛かっていない方向に向かって駆動ギヤ３３と空転ギヤ３４の間のバックラッシュ分と、空転ギヤ３４とロックギヤ３５の間のバックラッシュ分とを加算した値であり、最小可動範囲は負荷が掛かっている方向に向かって０である。

図６（ａ）の位置から駆動ギヤ３３を図中右側に駆動すると右側に位置するロックギヤ３５（ａ）の歯面に突き当たるまでバックラッシュ分動けるが、左側に駆動すると駆動ギヤ３３の左側に位置するロックギヤ３５（ａ）の歯面に突き当たって動くことができない。

同図（ｂ）は駆動ギヤ３３が先に左に向かって駆動された場合に、横軸を時間、縦軸を入力振幅とすると、マイナスの方向にバックラッシュが存在するため、駆動ギヤ３３が動き出せるのは少なくとも動作指令が反転した以後となる。

同図（ｃ）は駆動ギヤ３３が先に右に向かって駆動された場合に、横軸を時間、縦軸を入力振幅とすると、プラスの方向にバックラッシュが存在するため、駆動ギヤ３３は動作指令によってすぐに動き出すことができる。

ただし、振幅が大きすぎると、図６（ｄ）、（ｅ）のようにバックラッシュ間を移動する時間が短くなるため、これがロックギヤ３５の引き抜き時間よりも短いと、駆動ギヤ３３は再び反対側のロックギヤ３５の歯面に突き当たってロックギヤ３５が抜けなくなる。

そこで、前記ロック制御手段であるコントローラＣは少なくとも、前記ギヤ列ＧＬがバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤ３５が所定の噛合状態（ａ）から噛合解除位置（ｂ）に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段３Ａ、３Ｂを制御するように設定される。加えて、ロック解除を速やかに行いたいという要請がある場合には、前記ロックギヤ３５が予め定めた制限時間内に解除を完了することが動作条件に加えられる。

ここで、ギヤ動作量の設定根拠を図７及び図８に基づいて説明する。
（１）ロックを解除する際に、モータ３８にて駆動ギヤ３３を動作させる目的は、ギヤ間負荷が発生している状態（図８（ａ）参照）から、ギヤ間負荷が解除された状態（図８（ｂ）参照）へ変化させるためである。
（２）ギヤ間負荷が解除された状態（図８（ｂ）参照）で、ロックギヤ３５を軸方向に移動させて３つのギヤ３３，３４，３５の噛みあわせを解除すればロックが解除される。
（３）ロックギヤ３５を軸方向に移動させる手法として、ソレノイド３７（図２参照）による引き抜きを用いているが、移動にはある一定の所要時間がある。ロックギヤ３５の移動所要時間は、ロックギヤ３５の質量、リターンスプリング３６の力、引き抜き力、ソレノイド３７を構成するコイルの抵抗、同コイルのインダクタンスによって決まるものであり、無くすことはできない。
（４）ギヤ間負荷が解除された状態（図８（ｂ）参照）を維持する時間が、ロックギヤ３５の移動所要時間より長ければ、ロック解除可能である。
（５）ギヤの接触状態は、図８（ａ）の状態又は図８（ｃ）の状態（異なる接触面に接触した状態）の何れかである。そのため、ロックギヤ３５」の動作は駆動ギヤ３３の正逆両方に実施する必要があり、ロック解除の所要時間ＴＬ[ｓ]は、モータ動作速度１／Ｖｍ[ｓ／ｍｍ]、ギヤの動作量Ｌ[ｍｍ]を用いて、次式で示される。

ＴＬ＝Ｖｍ×Ｌ×２ …（１）

Ｖｍ＝ＴＬ／（２×Ｌ） …（２）
（６）ギヤ間負荷が解除された状態を維持する時間Ｔｋ[ｓ]は、モータ動作速度１／Ｖｍｓ／ｍｍ]、ギヤ列ＧＬのバックラッシュＢ[ｍｍ]を用いて、次式で示される。

Ｔｋ＝Ｖｍ×Ｂ

＝ＴＬ×Ｂ／（２×Ｌ） …（３）
（７）ロックギヤ３５を移動することが可能な条件は、ギヤ間負荷が解除された状態を維持する時間Ｔｋ[ｓ]と、ロックギヤ３５の移動所要時間Ｔｓ[ｓ]を用いて、次式で示される。

Ｔｓ＜Ｔｋ …（４）
（３）式を代入すると、

Ｔｓ＜ＴＬ×Ｂ／（２×Ｌ） …（５）

Ｌ＜ＴＬ×Ｂ／（２×Ｔｓ） …（６）

本実施形態はこのような条件を充足するよう、ギヤ列ＧＬのバックラッシュの幅に関係するパラメータに特定の関係を持たせている。

ところで、駆動ギヤ３３を最初に動作させ始める方向が、駆動ギア３３が噛み合って動けない（＝バックラッシュの端）方向である場合、図９のように期間Ｔ１中にモータ３８への電流指令値Ｓ２がリミットまで上昇する。その理由は、大きな負荷に対して追従性を向上させるために図３に示したように主フィードバック制御３０に積分項を用いる場合、駆動ギア３３が動作できないことで、動作指令値と現在位置の偏差が積分項として積算されるからである。その後、期間Ｔ２に入ると指令が反転するが、溜まった積分項をキャンセルするのに時間がかかるため、電流指令値Ｓ２が反対方向まで到達しないか、あるいは到達しても期間Ｔ２の後半になるため、ロック解除に必要な位置まで到達する前に期間Ｔ２が終了する。このため、ロック解除ができない事態が生じる。

この問題に対処するために、上記のギヤ列ＧＬのバックラッシュの幅に前述した特定の関係を持たせたうえで、負荷が掛かった状態でも確実にロックギヤ３５を動作させられるように、動作指令に対して図１０のような電流指令パターンを生成する。

この電流指令パターンは、図３に示した積分ゲインＫ１２、Ｋ２２、Ｋ３２を、ギヤ列ＧＬが動けない場合に所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じて予め設定したリミット値に到達するように設定するときの通常駆動時の積分ゲイン値（図９参照）よりも大きい値に設定したときのものである。

具体例としては、駆動ギヤ３３を通常駆動時の積分ゲインＫ１２の１０〜２０倍程度にする態様が挙げられる。これにより、図９に比べて図１０のパターンは、電流指令Ｓ２の傾きが大きくなって動作開始後すぐに電流指令Ｓ２がリミット値に達してそれ以上は上がらず、周期Ｔ１の後に動作指令が反転して下がるときは積分ゲインの蓄積が少なく且つ傾きが大きいために、直ぐに電流指令Ｓ２は下がり始めて、期間Ｔ２の終わりまでに駆動ギヤ３３を反対側に向かってバックラッシュ分動くまで振ることができる。よって、先に負荷が掛かった方向に駆動ギヤ３３が駆動されたとしても、次の周期Ｔ２には確実に駆動ギヤ３３が面接触しない状態を作り出すことができる。

このような積分ゲインの設定、変更は、コントローラＣからフィードバック回路５１に対するゲイン設定指令によって実現可能とされている。

以上のように、本実施形態のロック制御装置は、互いに噛合する駆動ギヤ３３及び空転ギヤ３４と、これら両ギヤ３３，３４の軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤ３５とを有し、ロックギヤ３５が両ギヤ３３、３４に同時に噛合したときに駆動ギヤ３３がロック状態となり、ロックギヤ３５が両ギヤ３３，３４のうち少なくとも何れか一つ、すなわちこの実施形態では駆動ギヤ３３との噛合を解除したときに駆動ギヤ３３がロック解除状態となるギヤ列に対し、ロックギヤ３５を進退方向に直線駆動する第１の駆動手段３Ａと、ロックギヤ３５を正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段３Ｂと、これら両駆動手段３Ａ、３Ｂを制御する制御手段たるコントローラＣとを有し、制御手段５が、ロック解除動作時にロックギヤ３５に対して、第１の駆動手段３Ａを通じ噛合位置（ａ）から噛合解除位置（ｂ）に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、駆動ギヤ３３に対して、第２の駆動手段３Ｂを通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うように構成されている。

このように構成すると、駆動ギヤ３３を最初に動作させ始める方向が、最初の周期Ｔ１でギアが噛み合って動けない方向であったとしても、少なくとも次の周期Ｔ２で極性を反転させることで、バックラッシュ分の隙間が存在する方向に駆動ギヤ３３を動作させることができる。このため、ギヤ３３、３５同士が接触しない状態でロックギヤ３５を引き抜く状態を作り出すことができ、ロック解除を確実に行うことが可能となる。

特に、制御手段であるコントローラＣは、ギヤ列ＧＬがバックラッシュ間で動作するために要する時間が、ロックギヤ３５が所定の噛合位置（ａ）から噛合解除位置（ｂ）に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、さらに必要に応じてロックギヤ３５が予め定めた制限時間内に解除を完了するための動作条件を満たすように、第１、第２の駆動手段３Ａ、３Ｂを制御しているため、ロックギヤ３５の引き抜きの間にギヤ同士の接触を確実に避ける設定が可能となる。

さらに、駆動ギヤ３３が、主モータ３８と、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令Ｓ２を生成して主モータ３８に入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路５とを含む主駆動機構３０によって駆動されるものであり、制御手段であるコントローラＣは、第２の駆動手段として主駆動機構３０を制御し、その際の積分ゲインＫ１２〜Ｋ３２を、駆動ギヤ３３が動けない場合に所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定して制御を行うようにしている。

ＰＩ制御を用いる場合は、ギヤ列ＧＬが動けず偏差が解消されない場合に電流指令Ｓ２が積分されて残り、極性を反転しても直ぐに逆方向の電流指令とならない場合があることは前述したとおりであり、これに対して上記のように構成すれば、電流指令Ｓ２の傾きが大きくなって動作開始後すぐに電流指令がリミット値に達してそれ以上は上がらず、下がるときは電流指令Ｓ２の蓄積が少なく且つ傾きが大きいために、直ぐに電流指令Ｓ２は下がり始めることができ、その結果、駆動ギヤ３３が緩慢な動作となることを回避しつつロックギヤ３５によるロック解除を確実に実現することができる。しかも、既存の主駆動機構３０を利用するため、別途新たな機構要素を持ち込む必要もない。

そして、駆動ギヤ３３は主モータ３８によって駆動されて、駆動ギヤ３３の回転を出力軸３９に取り出すアクチュエータ３を構成するものであり、駆動ギヤ３３のロック制御装置５を、駆動ギヤ３３を通じてアクチュエータ３の出力軸２９をロックまたはロック解除するアクチュエータ３のロック制御装置として用いるようにしているので、図１に示した飛翔体を始めとしてロック時に大きな負荷の掛かる制御対象に適用して極めて有用なものとなり得る。

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。

例えば、上記実施形態で制御手段たるコントローラＣは、第２の駆動手段として主駆動機構３０を制御し、その際の積分ゲインＫ１１〜Ｋ３３を、駆動ギヤ３３が動けない場合に所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定して制御を行うようにしたが、コントローラＣにおいて積分ゲインを０に設定するとともに、比例ゲインＫ１１〜Ｋ１３を、駆動ギヤ３３が動けない場合に所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定してもよい。この場合は、積分ゲインに加えて比例ゲインの設定、変更も、制御手段Ｃからフィードバック回路５１に対するゲイン設定指令によって実現可能としておく。

このように構成すれば、図１１に示すように、積分値が０であるが比例ゲインＫ１１〜Ｋ１３が大きいために電流指令Ｓ２はリミット値に向かって効果的に上昇し、下がるときは積分項がないために電流指令Ｓ２も直ぐに反転して、やはり比例ゲインが大きいために電流指令Ｓ２は負のリミット値に向かって効果的に上昇し、その結果、駆動ギヤ３３緩慢な動作となることを回避しつつロックギヤ３５のロック解除を確実に実現することができる。しかも、この場合も既存の主駆動機構３０を利用するため、別途新たな機構要素を持ち込む必要もない。

また、上記実施形態等では、制御手段であるコントローラＣが第２の駆動手段として主駆動機構３０を利用しこれを制御したが、図１２に示すように第２の制御手段として主モータ３８と異なるモータ１３８及び主フィードバック回路５１と異なるオープン制御回路ＯＣを含む補助駆動機構１３０を採用し、ロック制御装置であるコントローラ５がこの補助駆動機構１３０を制御して、ロックギヤ３５に、駆動ギヤ３３のバックラッシュ隙間の間で正逆回転させつつ引き抜き動作を行わせるように構成しても構わない。この場合、ロックギヤ３５がロック解除時にもいずれかのギヤと噛合している場合は、モータ１３８とギアの間にクラッチ等を設けておくようにする。

このようにすれば、補助駆動機構１３０を別途新たに追加することにはなるが、ロックギヤ３５を引き抜く際のロックギヤ３５自体の制御を簡単に行うことが可能となる。

さらに、上記実施形態では最初の周期Ｔ１、Ｔ２でロック解除がなされるように構成したが、解除に要する制限時間の制約によっては、これを複数回繰り返すことによって解除が実現されても構わない。

その他、動作指令の波形等も、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。

３…アクチュエータ
３０…主駆動機構
３３…駆動ギヤ
３４…空転ギヤ
３５…ロックギヤ
３８…主モータ
３Ａ…第１駆動手段（直線駆動）
３Ｂ…第２駆動手段（回転駆動）
５…ロック制御装置（コントローラ）
５１…フィードバック回路
５１(a)…電流フィードバックループ
５１(b) …速度フィードバックループ
５１(c) …位置フィードバックループ
１３０…補助駆動機構

Claims

互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、
前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うように構成されており、
前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御しており、
前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動されるものであり、
前記制御手段は、前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御し、その際の積分ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定している、
ことを特徴とする駆動ギヤのロック制御装置。
互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、
前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転して行うように構成されており、
前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御しており、
前記駆動ギヤが、主モータと、動作指令に対して比例項と積分項の和から電流指令を生成して前記主モータに入力するＰＩ制御系の主フィードバック回路とを含む主駆動機構によって駆動されるものであり、
前記制御手段は、前記第２の駆動手段として前記主駆動機構を制御し、その際の積分ゲインを０に設定するとともに、比例ゲインを、ギヤが動けない場合に前記所定周期をかけて電流指令が比例項及び積分項を通じてリミット値に達するときの値よりも大きい値に設定している、
ことを特徴とする駆動ギヤのロック制御装置。
互いに噛合する駆動ギヤ及び空転ギヤと、これら両ギヤの軸と並行な軸に沿って移動可能なロックギヤとを有し、前記ロックギヤが前記両ギヤに同時に噛合したときに駆動ギヤがロック状態となり、前記ロックギヤが前記両ギヤのうち少なくとも何れか一つとの噛合を解除したときに駆動ギヤがロック解除状態となるギヤ列に対し、
前記ロックギヤを進退方向に直線駆動する第１の駆動手段と、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを正逆方向に回転駆動する第２の駆動手段と、これら両駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、ロック解除動作時に前記ロックギヤに対して、前記第１の駆動手段を通じ噛合位置から噛合解除位置に向かって駆動を開始し、その駆動開始に伴い、前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤに対して、前記第２の駆動手段を通じ正逆何れか一方向への駆動と正逆何れか他方向への駆動を所定周期で極性を反転させることで、バックラッシュ分の隙間が存在する方向に前記駆動ギヤ又は前記ロックギヤを動作させ、前記ロックギヤが前記駆動ギヤ及び前記空転ギヤと接触しない状態で前記ロックギヤを引き抜くように構成されていることを特徴とする駆動ギヤのロック制御装置。
前記制御手段は、前記ギヤ列がバックラッシュ間で動作するために要する時間が、前記ロックギヤが所定の噛合状態から噛合解除位置に移動するまでに要する時間よりも長くなるような動作条件を満たすように、前記第１、第２の駆動手段を制御している請求項３に記載の駆動ギヤのロック制御装置。
前記駆動ギヤは主モータによって駆動されて、当該駆動ギヤの回転を出力軸に取り出すアクチュエータを構成するものであり、前記ロック制御装置を、前記駆動ギヤを通じてアクチュエータの出力軸をロックまたはロック解除するために用いている請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータのロック制御装置。