JPH0429274Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、飛しよう体操舵用電気サーボ装置に
関する。

（従来の技術） 従来の飛しよう体操舵用電気サーボ装置の構成
を第２図に示す。この従来のサーボ装置は、直流
モータの駆動トルクを２個のクラツチで制御する
ことにより操舵面の回転方向及び発生トルクを制
御するものである。第２図に示すように、その構
成部品は、直流モータ２１、ギヤ列２２、正転用
クラツチ２３、逆転用クラツチ２４、ギヤ列２
５、操舵面２６、タコ・ジエネレータ２７、ポテ
ンシオメータ２８、サーボ・アンプ２９及び電源
電池３０である。

上記の構成において、電源電池３０の電力によ
つて直流モータ２１が一方向に回転し、ギヤ列２
２によつて正転用クラツチ２３、逆転用クラツチ
２４の入力軸が互いに逆方向に回転する。ここ
で、サーボ・アンプ２９によつて舵角指令信号に
応じたクラツチ制御電流を２つのクラツチ２３，
２４のどちらかに加えると、そのクラツチ２３，
２４の一方の出力軸に直流モータ２１の駆動トル
クが伝わる。たとえば、正転用クラツチ２３に制
御電流を加えると、該クラツチ２３の出力軸に直
流モータ２１と同回転方向のトルクが発生し、逆
に逆転用クラツチ２４に制御電流を流した場合
は、逆転用トルクが該クラツチ２４の出力軸に発
生する。それぞれのクラツチ出力軸に発生するト
ルクはギヤ列２５によつて操舵面２６に伝えら
れ、操舵面を各クラツチの回転方向に対応した方
向へ駆動する。ポテンシオメータ２８は操舵面２
６の舵角フイードバツク信号を得るための角度検
出器であり、タコ・ジエネレータ２７はこのサー
ボ系にダンピングを与えるための角速度フイード
バツク信号検出器である。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、以上のような従来の電気サーボ装置
には下記の欠点があつた。

(1) 構成機器が多いためサーボ装置が大きくな
り、小型の飛しよう体には適用できなかつた。

(2) 飛しよう体では実装上のスペース的制約が大
きく、高出力の大型モータあるいは容量の大き
な電源電池が使えず、十分な応答性、出力トル
クが得られなかつた。

(3) クラツチ、ギヤ列における伝達トルクの損失
が大きく、サーボ装置の応答性、出力トルクを
劣化させていた。

(4) クラツチの応答無駄時間、ギヤ列のバツクラ
ツシユ及び摩擦、ポテンシオメータ及びタコ・
ジエネレータの持つ摩擦及びイナーシヤがサー
ボ装置の応答性あるいは静的特性を劣化させて
いた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の点に鑑み、直流サーボ・モー
タの回転軸自体もしくはこれに連結される軸をボ
ールスクリユウ軸で構成し、操舵面と一体の操舵
面出力軸に固定されたアームもしくはこれに連結
されたリンクを前記ボールスクリユウ軸に螺合す
るボールスクリユウ・ナツトに枢着するととも
に、前記直流サーボ・モータの回転角度と回転角
速度を検出するためのインクリメンタル・エンコ
ーダを設けたことにより、構成部品が少なくて小
型で、高性能の飛しよう体操舵用電気サーボ装置
を提供しようとするものである。

（作用） 本考案は、ボールスクリユウ軸とこれに螺合す
るボールスクリユウ・ナツトとこれに枢着された
リンク（もしくはアーム）によりリンク式減速機
構を構成しており、かつ、直流サーボ・モータの
回転角度と回転角速度の検出用にインクリメンタ
ル・エンコーダを使用している。このため、以下
の特徴を有する。

(1) 構成部品が少なく、小型である。

(2) 高出力、高応答である。

(3) 直線性、ヒステリシス、分解能等のサーボ装
置の静的特性が優れる。

（実施例） 以下、本考案に係る飛しよう体操舵用電気サー
ボ装置の実施例を図面に従つて説明する。

第１図Ａ，Ｂに実施例の装置の正面図、側面図
をそれぞれ示す。本装置の構成は、直流サーボ・
モータ１、ボールスクリユウ軸２、これに螺合す
るボールスクリユウ・ナツト３、操舵面出力軸
４、インクリメンタル・エンコーダ５、直流サー
ボ・モータ支持耳金６、直流サーボ・モータ部支
点７、ボールスクリユウ・ナツト支点８、前記出
力軸４を一体に固定した操舵面９、サーボ・アン
プ１０、電源電池１１、操舵面出力軸ベアリング
１２、及び出力軸アーム４Ａからなる。

ここで、直流サーボ・モータ１の回転軸は、ボ
ールスクリユウ軸２及びインクリメンタル・エン
コーダ５の入力軸に同軸上に直結しており、この
ため、直流サーボ・モータ１、インクリメンタ
ル・エンコーダ５、ボールスクリユウ軸２、これ
に螺合するボールスクリユウ・ナツト３は一体と
なつている。これらは直流サーボ・モータ１に取
り付けた直流サーボ・モータ部支点７を中心とし
て回転できるよう直流サーボ・モータ支持耳金６
で支持されている。一方、操舵面出力軸４は操舵
面９と一体で、操舵面出力軸ベアリング１２によ
つて回転自在に支持されている。また、操舵面出
力軸４は出力軸アーム４Ａを一体に有し、該アー
ム４Ａはボールスクリユウ・ナツト３に取り付け
たボールスクリユウ・ナツト支点８を支持してい
る。ボールスクリユウ・ナツト３はこの支点８を
中心として回転できる。

上記の各機械部品２，３，８及び４Ａの構成
は、直流サーボ・モータ１の回転運動を操舵面出
力軸４の回転運動へ減速して伝えるリンク式減速
機構をなす。

サーボ・アンプ１０は信号処理部１０−１及び
増幅部１０−２から構成される。信号処理部１０
−１は舵角コマンド信号１３及びインクリメンタ
ル・エンコーダ５の出力信号１４を入力してお
り、また、増幅部１０−２は信号処理部出力１５
を入力とし、電源電池１１から電力供給を受けて
その出力をサーボ・アンプ出力１６として直流サ
ーボ・モータ１に供給している。

なお、直流サーボ・モータ１は界磁磁石にサマ
リウム・コバルト磁石を、また、回転子鉄心にコ
バルト鋼を使つた小型、高出力の永久磁石型直流
サーボ・モータである。

（実施例の作用） 上記実施例の構成において、サーボ・アンプ出
力１６によつて、直流サーボ・モータ１の端子に
電圧が加わると、直流サーボ・モータ１の回転軸
にトルクが発生し、回転軸に直結したボールスク
リユウ軸２が回転運動する。この回転運動はボー
ルスクリユウ・ナツト３で直線運動となり、さら
に出力軸アーム４Ａを介して操舵面出力軸４の回
転運動、すなわち操舵面９の回転運動となる。

直流サーボ・モータ１のトルクの方向及び大き
さはサーボ・アンプ出力１６の電圧の符号及び大
きさによつて決まり、またこのトルクとこれによ
つて生じる回転運動は、上記の作用を持つリンク
式減速機構によつて減速されて、操舵面出力軸４
のトルク及び回転運動に伝達される。従つて、サ
ーボ・アンプ出力１６の電圧の符号及び大きさに
よつて操舵面出力軸４のトルク及び回転運動が直
接制御される。

直流サーボ・モータ１の回転軸に直結したイン
クリメンタル・エンコーダ５は回転軸の一定回転
角毎にパルス出力信号１４を発生する。サーボ・
アンプ１０の信号処理部１０−１では、この出力
信号１４のパルス数をカウントすることにより、
回転角度を求め、対応した電圧値に変換する。ま
た、パルスの周期から、回転角速度を求め、やは
り対応した電圧値に変換する。これら２つの信号
はフイードバツク信号として、舵角コマンド信号
１３に加算され信号処理部出力１５となる。増幅
部１０−２では、電源１１から電力の供給を受け
手て、信号処理部出力１５に対応して、サーボ・
アンプ出力１６の電圧値を制御する。

上記実施例によれば次のような効果をあげるこ
とができる。

(1) 従来のものに比べ、構成部品が少なくなり、
小型化された。

（ｉ） ２個のクラツチが不要となつた。

（） ポテンシオメータとタコ・ジエネレー
タの機能を１台のインクリメンタル・エンコ
ーダ５で行なうことができた。すなわち、１
台のインクリメンタル・エンコーダ５によつ
て角度検出と角速度検出を同時に行なうこと
ができた。

（） クラツチ、ポテンシオメータ及びタ
コ・ジエネレータに関連する減速歯車、軸
受、構造部材などの部品が不要となつた。

(2) サマリウム・コバルト磁石及びコバルト鋼を
使つた直流サーボ・モータ１を採用し、小型で
ありながら高応答性、高出力トルクを得た。

(3) 伝達効率の良いボールスクリユウ軸２とリン
クを組み合わせた減速装置を考案したことによ
り、直流サーボ・モータのトルクの損失を小さ
くでき、応答性及び出力トルクの劣化を防い
だ。

(4) ボールスクリユウ軸２とリンクを組み合わせ
た減速装置は、バツクラツシユ、摩擦等が非常
に小さく、エンコーダ５の摩擦、イナーシヤも
非常に小さい、また直流サーボ・モータ１と操
舵出力軸間に無駄時間要素はないので、サーボ
装置の応答性、あるいは静的特性が良好となつ
た。

なお、上記実施例では、出力軸アーム４Ａとボ
ールスクリユウ・ナツト３とを支点８で直結した
が、必要に応じてリンク機構を介在させてもよ
い。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の飛しよう体操舵
用電気サーボ装置によれば、直流サーボ・モータ
の回転軸自体もしくはこれに連結される軸をボー
ルスクリユウ軸で構成し、操舵面と一体の操舵面
出力軸に固定されたアームもしくはこれに連結さ
れたリンクを前記ボールスクリユウ軸に螺合する
ボールスクリユウ・ナツトに枢着するとともに、
前記直流サーボ・モータの回転角度と回転角速度
を検出するためのインクリメンタル・エンコーダ
を設けたことによつて、構成部品の削減を図ると
ともに小型、軽量化及び高性能化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案の飛しよう体操舵面電気サー
ボ装置の実施例を示す正面図、同図Ｂは一部を断
面とした側面図、第２図は従来の飛しよう体操舵
用電気サーボ装置の構成図である。 １……直流サーボ・モータ、２……ボールスク
リユウ軸、３……ボールスクリユウ・ナツト、４
……出力軸、４Ａ……アーム、５……インクリメ
ンタル・エンコーダ、７，８……支点、９……操
舵面、１０……サーボ・アンプ、１１……電源電
池。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流サーボ・モータの回転軸自体もしくはこれ
   に連結される軸をボールスクリユウ軸で構成し、
   操舵面と一体の操舵面出力軸に固定されたアーム
   もしくはこれに連結されたリンクを前記ボールス
   クリユウ軸に螺合するボールスクリユウ・ナツト
   に枢着し、前記直流サーボ・モータの回転軸にイ
   ンクリメンタル・エンコーダを連結し、該インク
   リメンタル・エンコーダの出力信号より前記直流
   サーボ・モータの回転角度と回転角速度とをフイ
   ードバツク信号として求め、かつ該フイードバツ
   ク信号と舵角コマンド信号とからサーボ・アンプ
   出力を作成するサーボ・アンプを設け、そのサー
   ボ・アンプ出力を前記直流サーボ・モータに供給
   することを特徴とする飛しよう体操舵用電気サー
   ボ装置。