知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-68044(P2018-68044A)
(43)【公開日】2018年4月26日
(54)【発明の名称】車両用ＬＩＮモータアクチュエータ
(51)【国際特許分類】
H02K 11/21 20160101AFI20180330BHJP
G01D 5/165 20060101ALI20180330BHJP
G01B 7/30 20060101ALI20180330BHJP
【ＦＩ】
H02K11/21
G01D5/165 B
G01B7/30 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2016-205711(P2016-205711)
(22)【出願日】2016年10月20日
(71)【出願人】
【識別番号】591249884
【氏名又は名称】トネックス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】板垣 宏和
(72)【発明者】
【氏名】町田 貴之
【テーマコード（参考）】
2F063
2F077
5H611
【Ｆターム（参考）】
2F063AA35
2F063BA11
2F063CB05
2F063CB19
2F063DA01
2F063DA05
2F063DD02
2F063FA01
2F063LA19
2F063LA29
2F063NA02
2F063NA06
2F077AA12
2F077AA20
2F077CC02
2F077EE02
2F077TT33
2F077TT66
2F077WW08
5H611AA01
5H611BB01
5H611PP05
5H611QQ03
(57)【要約】
【課題】抵抗印刷基板を用いた出力軸位置検出電圧は直線性が向上することが要望されているが印刷工法上の限界があり、高精度の直線性を達成する事が難しく、もし必要とする場合、選別して使用する事になり、高価になるとともに生産性にも問題があった。【解決手段】ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵の通信ＩＣ内のＣＰＵ内メモリーを使用し、ＬＩＮモータアクチュエータ固有の抵抗印刷からの検出位置と真の機械角度の相関マップを前記メモリー内に記憶し、前記マップからの変換値を使用してＬＩＮモータアクチュエータの制御作動を行う事ができる様にし、上記課題を解決した。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータ出力を数段の減速ギヤを用いてトルク力を増大させ、最終段ギヤの出力軸の回転位置を検出する抵抗印刷基板を有する検出装置と前記回転位置信号をＬＩＮ通信プロトコルによるメッセージフレームの送受信信号を用いて外部と通信を行う通信回路を内蔵するＬＩＮモータアクチュエータであって、前記通信回路にはＣＰＵを備えており、前記ＣＰＵのメモリーに前記位置検出信号と出力軸の機械角度位置との相関マップを持ち、前記相関マップから読出した補正された出力軸回転位置を目標値として位置制御を行うことを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項2】
前記相関マップはＬＩＮモータアクチュエータの製造工程における自動検査機を用い、前記自動検査機に設けられている回転位置検出手段と前記抵抗基板からの位置検出信号を同時に測定する事により作成し、ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵の通信回路内のメモリーに送信し記憶させ、モータ制御に使用される事を特徴とする請求項１に記載のモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、出力軸の回転位置を検出するＬＩＮ通信ＩＣ搭載のモータアクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、モータにより回転駆動される出力軸と、この出力軸と共に回転する摺動ブラシと、この摺動ブラシが接触する抵抗体が形成された配線基板とにより出力軸の回転位置を検知して制御するモータアクチュエータが記載されている。また、特許文献２には特許文献１における出力軸位置検出電圧の直線性の問題に注目し、抵抗印刷基板の構造を変えて機械的な手段にて直線性を改善する技術が提案されている。更に特許文献３の技術では特許文献１の抵抗基板の直線性の問題に対しソフトウエアを用いて、特性曲線を補正し制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実開平５−９５１７５号公報
【特許文献2】特開２０１４−２２０９４５号公報
【特許文献3】特開平１０−３０５７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献２では、フレキシブル基板を用いる為、平面基板に対し高価であり、またＬＩＮモータアクチュエータの様に制御ICをモータアクチュエータ内に搭載する場合、フレキシブル基板においては制御回路の搭載が難しいという問題がある。
【0005】
また、特許文献３ではバッテリ接続時にモータアクチュエータを全開・全閉作動させ、両作動位置の印刷抵抗（ＰＢＲ）（ポテンショバランスレジスタ）からの検出電圧を取り込み、直線近似して補正をする技術であるが、あくまでも直線近似であり、直線性改善効果は十分でない、また抵抗印刷は直線でなく、曲線を描く性質があり、直線近似では改善効果が十分でないという問題がある。
【0006】
そこで本発明は、従来技術が抱える上記課題を解決しうるモータアクチュエータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明のモータアクチュエータはＬＩＮ通信用及びモータ制御用のＩＣを有し、そのＩＣ内に設けられているＣＰＵ内にあるメモリーにモータアクチュエータ固有の出力軸の回転角度位置検出用のポテンショバランスレジスタ [以下、単に『ＰＢＲ』という。] と真の機械角度との相関マップを記憶させ、かつマスターコントローラからの位置制御命令に対し、該マップにて出力軸の目標角度位置を演算し、該目標角度位置に作動する様に制御し、直線性の良好な位置制御を行う事を特徴としている。
【0008】
また上記相関マップはＬＩＮモータアクチュエータの製造ラインの特性試験工程に特別に相関マップ作成工程を設け、ＬＩＮモータアクチュエータからＬＩＮ ＢＵＳラインを通してフィードバックされたＰＢＲ電圧信号と同期した自動検査機からの機械角度信号（Ｐenc）をＬＩＮ通信用コントローラに入力し、作成され、該コントローラからＬＩＮモータアクチュエータのＬＩＮ通信ＩＣのメモリー内に書き込まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明のＬＩＮモータアクチュエータによれば、マスターコントローラからの作動角度指示に対し、その目標とする機械角度に精度よく制御作動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態におけるＬＩＮモータアクチュエータの内部構成図である。
【図2】本発明の第１実施形態におけるＬＩＮ制御回路の内部ブロック図である。
【図3】本発明の第２実施形態における自動検査機の構成図である。
【図4】本発明の第２実施形態における自動検査機のメカ部詳細図である。
【図5】本発明の第２実施形態におけるＰＢＲ相関マップ作成のシステム図である。
【図6】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータ内蔵ＰＢＲとＬＩＮモータアクチュエータの機械角度（Ｐenc）の相関マップを作成するフローチャートである。
【図7】本発明の第２実施形態におけるＬＩＮ通信用コントローラ内に作成されるＰＢＲ相関マップである。
【図8】本発明の第１実施形態におけるマスターコントローラからの位置制御指示 に対し、ＬＩＮモータアクチュエータを作動させる制御用のソフトウエアである。
【図9】本発明の第１実施形態におけるＬＩＮモータアクチェータ内部のＬＩＮ通信ＩＣのメモリー内に記憶される制御用のＰＢＲ相関マップである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下本発明に係るＬＩＮモータアクチュエータ10の第１の実施形態に関して説明する。図１はＬＩＮモータアクチュエータの構成図である。ＬＩＮモータアクチュエータは高トルクの出力を発生するモータアクチュエータであり、内部にＤＣモータ１１、モータ出力を減速する複数のギヤ１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０eを備える。ＰＢＲ１２はＬＩＮ制御基板に印刷された抵抗体であり、出力ギヤ１０eと連動するブラシにより位置検出信号（ＰＢＲ電圧）を発生する。前記位置検出信号（ＰＢＲ電圧）はＬＩＮ制御回路２０に入力される。上記ＰＢＲ１２は特開平１０−３０５７２７号公報に示されている構造と同様である。
【0012】
図２はＬＩＮ制御回路２０の内部回路であり、内部にＬＩＮ通信用ＣＰＵ２１、モータ駆動用ドライバー２６、電源回路２３、ＥＭＣ保護回路、ＰＢＲ１２検出電圧を入力処理できるＡ／Ｄ変換ポート２５、ＬＩＮトランシーバ２４を備える。ＬＩＮモータアクチュエータ１０内のＤＣモータ１１は前記２個のモータ駆動用ドライバー２６に接続される。前記ＣＰＵ２１はＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、ＥＥＰＲＯＭの３つのメモリー２２を備えており、後述されるＰＢＲ相関マップと制御プログラムはＦＬＡＳＨメモリーに記憶される。
【0013】
ＬＩＮモータアクチュエータ１０は+１３Ｖ、ＬＩＮ ＢＵＳライン、ＧＮＤの３つの端子を有しており、マスターコントローラとのＬＩＮ送受信はＬＩＮトランシーバ２４により行われる。
【0014】
図５は本発明に係るＬＩＮモータアクチュエータ１０の第２の実施形態に関連するＰＢＲ相関マップ作成のシステム図である。本システムは自動検査機３０とＬＩＮモータアクチュエータ１０にて構成される。ＬＩＮモータアクチュエータ１０は検査機メカ部に突出し設置されている出力軸接続ジョイントに機械的に結合され、電気的には検査機電気回路部からコネクタを介し、電気的に接続される。
【0015】
図３は自動検査機３０の構成図であり、操作表示部、電気回路部、メカ部で構成されている。本装置はアクチュエータ製造時の最終検査を行う自動検査装置であり、ＬＩＮモータアクチュエータのトルク、電流、スピード、出力軸作動位置等を検査する。
【0016】
検査機メカ部の内部構造は図４に示されている。検査機メカにはＬＩＮモータアクチュエータ接続ジョイント３６ｆが設けられており、ＬＩＮモータアクチュエータ１０の出力軸１０eが回転するシャフトに接続される。前記シャフトには回転角度を検出する角度検出手段３６a、駆動トルクを検出するトルク検出器３６ｃ、定格負荷を与える定負荷装置３６e、シャフトの回転をロックさせるブレーキ３６ｄ、負荷を与えるときに結合するクラッチ３６ｂを備える。
【0017】
次に図５のＰＢＲ相関マップを作成する検査システム図について詳細に説明する。本システム図は自動検査機３０の詳細構成とＬＩＮモータアクチュエータ１０の検査時の取り付け状態を示している。自動検査機電気回路部内には検査用コントローラ３２とＬＩＮ通信用コントローラ３１の２つのコントローラを備え、２つのコントローラは相互に通信できる様に電気的に接続されている。電源は交流電源をＤＣ１３Ｖ変換回路３４aにてＤＣ１３Ｖに変換し、更に５Ｖ変換回路３４ｂにて５Ｖとし、両コントローラに供給される。また、ＬＩＮモータアクチュエータ１０の駆動電源はＤＣ１３Ｖ変換回路３４aからコネクタを介してＬＩＮモータアクチュエータ１０のＬＩＮ制御回路２０に供給される。
【0018】
同アクチュエータの電源ライン上にはＬＩＮモータアクチュエータの作動電流検出手段３５を設け、検査用コントローラ３２に入力される。ＬＩＮモータアクチュエータ１０への作動信号はＬＩＮ通信用コントローラ３１からＬＩＮトランシーバ３３、ＬＩＮトランシーバ３３から出ているＬＩＮ ＢＵＳライン、更に自動検査機３０とＬＩＮモータアクチュエータ１０のコネクタを介してＬＩＮ制御回路２０に接続される。
【0019】
ＬＩＮモータアクチュエータ１０は組み立て完了後、製造ラインの検査工程にて検査機メカ部の接続ジョイント３６ｆに機械的に接続され、更にコネクタから電源が供給されることにより特性を検査される。
【0020】
検査は検査用コントローラ３２に記憶されているソフトウエアに従い、ＬＩＮモータアクチュエータ１０を作動させ、その作動状態を検査機メカ部３６に設置されているトルク検出器３６ｃにてトルク、角度検出手段３６ａにて作動角度等を測定し、その測定値を検査用コントローラに入力し、予め設定されている規格値の範囲に入っているかどうかをチェックする方式である。前記角度検出手段３６ａは検査前に基準位置にて原点調整され、検査用コントローラ３２とＬＩＮ通信用コントローラ３１の２つのコントローラに絶対角度として検出できる様に設置されている。
【0021】
ＬＩＮモータアクチュエータ１０は特有のＬＩＮ信号にて制御する為、その作動信号はＬＩＮ通信用コントローラ３１からＬＩＮトランシーバ３３を介してＬＩＮモータアクチュエータ１０に供給されるのが特徴的である。
【0022】
送信データはマイクロコントローラのパラレルポート経由で送信する。ＬＩＮ送信はパラレル端子で行われ、ＬＩＮ受信時は、パラレル・シリアル兼用端子で受信する。ＬＩＮの送受信は標準的なＬＩＮ通信プロトコルのメッセージフレームのSync Break=１３Bit Length/Sync Field 〜Check Sum=８Bit Lengthパラレルポート RC７でデータ長１３Bit/データ長８Bitで処理される。
【0023】
自動検査機３０はＬＩＮモータアクチュエータ１０の出力軸と連動し、アクチュエータの作動角度を検出するＡＣＴ（アクチュエータ）出力軸角度検出手段３６ａを有しており、またＬＩＮモータアクチュエータ１０は出力軸１０ｃと連動するＰＢＲ１２を内蔵しているため、検査用コントローラ３２の指示により、ＬＩＮ通信用コントローラ３１からＬＩＮモータアクチュエータ１０にフルレンジ駆動する指示を出して作動させて、その時の検査機の機械角度検出手段３６aからの角度信号とＬＩＮモータアクチュエータ１０からのＰＢＲ１２の検出信号をＬＩＮ通信用コントローラ３１に同時に入力すればＬＩＮモータアクチュエータ１０の出力軸の機械角度ＰencとＬＩＮモータアクチュエータ１０内蔵のポテンショの検出角度ＰＢＲの相関マップを作成する事が出来る。
【0024】
ＣＰＵは８bitである為、両角度検出値は各々２５６分割される。従って、分解能から算出されるマップの直線性精度はレンジで約０．４％となり、十分な検出精度を実現できる。
【0025】
検査終了時にそのマップと制御用ソフトウエアをＬＩＮモータアクチュエータ本体に搭載されたＬＩＮ ＩＣのＦＬＡＳＨメモリーに書き込む事により、検査されたＬＩＮモータアクチュエータ固有のＰＢＲ相関マップを持ったＬＩＮモータアクチュエータが作成される。
【0026】
図６は自動検査機ＰＢＲ相関マップ作成のフローチャートである。
【0027】
S１０１で検査用のコントローラ３２からＬＩＮ通信用コントローラ３１にＰＢＲ相関マップの作成指示が出る。
【0028】
次にS１０２でＬＩＮ通信用コントローラ３１からＬＩＮモータアクチュエータ１０に第１のＰＢＲ位置（起点）への移動指示が出る。本指示信号は上記で説明したＬＩＮ固有の送信フォーマットを用いて送信する。また、同時にＬＩＮモータアクチュエータ１０からＰＢＲ１２の信号を受信する。ＬＩＮモータアクチュエータは前記信号を受けて第1のＰＢＲ位置（起点）に作動する。
【0029】
S１０３でＬＩＮモータアクチュエータ１０が第1のＰＢＲ位置（起点）に到達したか確認する。ＰＢＲ１２の位置信号が第１のＰＢＲ位置に到達したら次ステップに移行する。
【0030】
S１０４でＰＢＲ１２の作動目標値を第２のPBR位置（終点）への移動を指示する。するとＬＩＮアクチュエータは第２のＰＢＲ位置（終点）に向かって作動を開始する。
【0031】
S１０５ではＬＩＮモータアクチュエータ作動に応じて、ＰＢＲ１２の出力値（ＰＢＲ）と自動検査機の出力角度検出値（Ｐenc）をＬＩＮ通信用コントローラ３１に同時に読み取り、ＬＩＮ通信用コントローラ３１内にて相関マップを作成する。該相関マップは図７に示した様な形態である。図では両軸ともｂｉｔ表示をしているが角度表示、開度％表示でも構わない。前記相関マップの横軸Ｐenc（機械角度）Ｂｉｔ/角度表示はマイコンのｂｉｔ変換後の
データと機械角度（全作動角度を１００％として開度％表示したもの）である。本図においてはＰＢＲ検出値“０％“と機械角度Ｐencの”０％“及びＰＢＲ検出値“１００％“と機械角度Ｐencの”１００％“が一致した事例を示しているが機械角度Ｐencは絶対角度の為、必ずしも一致することはない。
【0032】
S１０６にてＬＩＮモータアクチュエータが第２のＰＢＲ位置（終点）に到達したことが確認されたらＬＩＮモータアクチュエータの作動は停止し、次ステップに移行する。
【0033】
Ｓ１０７は上記で作成した角度相関マップとそのマップを用いて制御駆動させるソフトウエアをＬＩＮ通信用コントローラ３１からＬＩＮモータアクチュエータ１０の内蔵の駆動ＩＣのＦＬＡＳＨメモリーに書き込むステップである。記憶する相関マップは図９、制御作動処理プログラムは図８であり、相関マップは図８を基に作成される。
【0034】
Ｓ１０８はメモリーへの書き込みが完了したら、それをＬＩＮ通信用コントローラから検査用コントローラに連絡するステップである。
【0035】
検査用コントローラが書き込み終了連絡を受け取り、ＰＢＲ相関マップ作成ルーチンは終了する。本ルーチンは製品組み立て完了後の検査工程にて１回実施される事で完了する。
【0036】
図８はＬＩＮモータアクチュエータ１０が車両搭載された時に車両のマスターコントローラから送信されるＰＢＲ位置信号に対する制御作動処理のフローチャートである。
【0037】
Ｓ２０１で車両のマスターコントローラからＬＩＮモータアクチュエータ１２に送信される制御信号は常時モニターされている。
【0038】
Ｓ２０２は車両のマスターコントローラから作動指示が出た時の判断をするステップであり、作動信号が変化しない場合はアクチュエータ制御フローをパスし、マスターコントローラからの信号を常時モニターし、駆動信号が変化した場合はモータに作動信号を出す為に次ステップに移行する。
【0039】
Ｓ２０３はＬＩＮモータアクチュエータの目標位置を変換するステップでマスターコントローラからの指示位置をＰencとして、図９のマップから目標ＰＢＲ値を算出し、次ステップに移行する。
【0040】
Ｓ２０４ではＳ２０３で算出された目標ＰＢＲ値を目標値として、現在のＰＢＲ値との差を比較し、モータ１１の回転方向を決定し、モータドライバー２６に通電信号を出す。
【0041】
Ｓ２０５はＬＩＮモータアクチュエータが目標ＰＢＲ値に到達したか否かを判断するステップでありＰＢＲ値が目標ＰＢＲの所定の範囲に入るまで監視を継続するステップである。本ステップでＰＢＲ値が目標ＰＢＲ値に到達したら次ステップに移行し、モータを停止させる。なお、前記制御作動中においてもマスターコントローラからの信号は常時モニターされているため、マスターコントローラからの目標位置に変化があった場合は目標値が修正され
制御される。
【0042】
Ｓ２０６はＬＩＮモータアクチュエータを停止させておくステップで本ステップに到達したら一連の制御が終了し、車両のマスターコントローラから次の作動指示が出るまで待機状態となる。
【0043】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。上記した自動検査機の電気回路部には検査用コントローラ３２とＬＩＮ通信用コントローラ３１の２つのコントローラを採用する構成としたそれに限定するものではなく一つのコントローラにて実現してもよい。また今回の実施例では８ビットマイコンを使用したがそれに限定する物ではない。
【産業上の利用可能性】
【0044】
車載ＬＩＮ（Local Interconnect Network）アクチュエータはボディ系の制御（例えば空調用モータ制御、ワイパー、バックミラー、パワーウィンド等）に普及が見込まれるアクチュエータであり、制御精度を要求されるシステムおいては安価に実現する事ができ有効である。
【符号の説明】
【0045】
１０ ＬＩＮモータアクチュエータ２０ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路
２１ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路内ＩＣのＣＰＵ
２２ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路内ＩＣのメモリー
２４ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路内ＩＣのＬＩＮトランシーバ
２５ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路内ＩＣのＰＢＲ入力ポート
２６ ＬＩＮモータアクチュエータ内蔵ＬＩＮ制御回路内ＩＣのモータドライバー
３０ 自動検査機
３１ ＬＩＮ通信用コントローラ
３２ 検査用コントローラ
３３ ＬＩＮトランシーバ
３６ａ ＡＣＴ（ＬＩＮモータアクチュエータ）出力軸角度検出手段