JPS6274109A - モ−タ付きの電気的制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、モータ付きの電気的制御装置に関するもの
で、少くとも２個の制御装置を有し、その一方は手動で
操作され、他方はそれに従動する制御システムに関する
。

［従来技術］ 戦車の砲塔では現在のところ、指令側制御機器から照準
側制御機器を制御するために機械的な連結棒リンクが使
用されている。この装置は重く扱いにくいうえ、狭い空
間の砲塔で使うには適していない。

そのうえ、飛行機との間又は戦車との間の戦斗で用いる
武器においては、２人のオペレータが必要となる場合が
多い。第１のオペレータ（以後、「コマンダ」という）
は広い視野によって目標の位置を決めて追尾する（認知
段階）職務を果し、第２のオペレータ（以後、「レーヤ
ー」　（照準手、１ａｙｅｒ）という）は大きな倍率の
視野の助けによって目標を微細に追尾して発射する（発
射段階）。

視野の中の目標を追うために、］マンダは制御装置の制
御桿の傾斜角に比例した速度を武器に与える。］マンダ
は正常基準位置（制御桿重直）に関して制御桿の動き（
迎角及び方位角）を知っていることが必要であり、制御
桿を基準位置へ戻すための手段が備えられなければなら
ない１、最後に、レーヤーが発射段階を開始すると、レ
ーヤー側装置の制御桿と］ンンダ側装置の制御桿との傾
斜角が同じならば、オペレータの変更がなされるときの
武器制御の混乱は最小となり、発射は一層迅速に行える
ことになる。

［発明が解決すべき問題点］ こうした制御システムが有効・軽量・小型であるだめに
は、最小の運転量で済むコンパクトな配置を有すること
が必要である。

この発明は、従動型制御装置と従動型制御システムを追
求しており、これによって、従来の技術の問題点を解決
することができる。

［問題点を解決する手段］ したがって、この発明は制御桿を有するモータ付き制御
装置に関するもので、枠体に取り付けられ回転軸が互い
に直交する２個の電気的トルクモータと、一端がそれぞ
れのトルクモータの軸に連結され該軸に対して偏位して
いる２個のフォークとを有し、制御桿は該フＡ−りを通
り、且つ、トルクモータの回転軸の交叉点に関して回動
自在に取り付けられている点を特徴とする。弾性的な手
段によって制御桿は垂直位置に戻るようになされ、ポテ
ンショメータの出力及びトルクモータの電気的入力に電
気回路が接続され、制御桿の垂直位置に対応する所定の
位置に関する角度変位に比例するトルクモータの抵抗ト
ルクを発生する。

ざらに、この発明は、少くとも２個のモータ付き制御装
置を有し、その一方が手動操作されるようになされてい
ること、及び、他方の制御装置の外部制御入力が一方の
制御装置の回転型ポテンショメータの出力に接続されて
いることを特徴とする制御システムに関する。

この発明は、実例を用いてなされる以下の説明と添付の
図面により一層よく理解されよう。

［実　施　例］ 第１図及び第２図に示された制御装置は、底部カバー２
ａと上部カバー２ｂを有し、両力バーは支持板３のそれ
ぞれの側に収り何けられて、該支持板に固定される制御
手段の組立体を受容する筐体を形成する。

支持板３上に２個の電気的トルクモータ４，５がその軸
６を水平面内で互いに直交させるように固定される（第
２図参照）。各軸６の両端は、固定用リング７ａとねじ
７ｂとによって支持板３上に固定されるボールベアリン
グ７にそれぞれ取り付【プられ、また各軸の交叉点へ向
う方向の端部には円錐バンド結合８が設けられている。

この結合によって、各軸の端部がそれぞれのフォーク９
゜１０の方へ自由に動くことができるようになっている
。フォーク９，１０はそれぞれ、円錐バンド結合８と係
合するようになされた円筒部１１と、アーチ形の曲線部
１２とから成り、曲線部１２はそれに関連するモータ軸
に対して偏位している。この偏位量は各フォーク毎に異
なっている。それぞれのフォークには、制御桿１４を通
すようになされた中央スロット１３（第１図）が設けら
れている。こうした曲線部１２の偏位配置と曲率（中央
から出発した弯曲の半径）とは、制御桿１４が示されて
いる垂直位置の各側で曲線部１２がそれぞれ回転運動を
描くことができるように定められている。制御桿１４の
下端には、支持板３に形成されたソケット１６に回動可
能に取り付けられたボール１５が設けられ、ボール１５
の中心は２個のトルクモータ４，５の軸の交叉点に位置
している。支持板３のソケット１６の頂部には拡げられ
た形状の部分１６が設けられ、これによって、制御桿１
４の角度運動を制限する。

制御桿１４の中央部は拡大部１４ａから成り、拡大部−
〇　− １４ａには制御桿１４にねじ止めされたワッシャ１９ａ
とカラー１９ｂとによってベローズ１８が取り付けられ
ている。ベローズ１８の底部は頂部カバー２ｂに固定さ
れる。

曲線部１２の端部は回転型ポテンショメータ２２の軸２
１に対して接続器２０によって接続される。ポテンショ
メータ２２０ケースは、支持板３を通るねじ２３ａによ
って底部で固定される固定リング２３により支持板３に
固定される。

接続器２０の詳細は第３図に示されている。接続器２０
はクランプ２４を有し、対応するポテンショメータ２２
の軸２１はねじ２５によってクランプ２４に受容・固定
される。クランプ２４の突出部２７とそれに対向する弾
性板２８との間にスタッド２６が配置され、ねじ２５に
よってクランプ２４の一方の側に固定される。スタッド
２６の他端は対応するフォーク９，１０の端部に形成さ
れた孔と係合する。各ポテンショメータ２２の軸はフォ
ーク９，１０を荷う軸６の軸線に対して上の方向におい
て偏位しており、軸６を静止位置の一側又は他側へ２０
度回転させると、同じ回転方向へ約３０度だけポテンシ
ョメータの軸を回転させることができるので、フォーク
の回転を電圧の変動として充分正確に計測することがで
きる。

第２図かられかるように、制御桿１４の頂部には押しボ
タン１４ｂが設けられている。押しボタン１４ｂは制御
システムにおいて使用されるが、その機能は第４図に関
する説明のところで述べることにする。装置に電流が流
れていないときに制御桿１４の垂直位置に対応する位置
ヘフＡ−一りを戻すスプリング２９の一端は、フォーク
９，１０の円筒部１１に固定された第１円筒１１ａ上で
固定される。スプリング２９の他端は、フＡ−り９，１
０の端部に位置するボールベアリング７の固定リング７
ａに対して円形プレース７Ｃによって固定され円筒部１
１の部分を取り囲む第２円筒１１ｂに固定される。ポテ
ンショメータとトルクモータ入力とは電気回路３０へ電
気的に接続される。電気回路３０の構成及び機能は第４
図に言及しながら詳細に説明する。

この制御装置において制御桿１４がそのボール１５の回
りＣ回動すると、フォーク９，１０は同時に又【Ｊ１独
立に［〜ルクモータの軸の回りに動き、それに関連する
１へルク［−夕とボテンシニ１メータの軸とを同時に回
転させることになる。各モータｔまボテンシ」メータの
中央点に接続されており、ポデンシ」メータの端部端子
は電気回路（図示せず）によって電圧源に接続される。

そのため、１へルク［−タは、制御桿１４の垂直位置に
対応する所定の位置に関する角度変位とは逆でそれに直
接に比例する抵抗トルクを作り出す電流を受け取る。こ
の比例関係は、制御桿１４の垂直基準位置に対する制御
桿の回動運動の大きさにオペレータが注目することを可
能にする。抵抗トルクも制御桿が垂直位置へ戻るのを可
能にし、ｌヘーシ−］ンススプリング２は制御桿を装置
電流り口のときの垂直位置へ自動的に戻ず。

制御桿の所望の変位に対応した電流信号を電気回路３０
によって制御装置のｌ〜ルク［−夕へ供給づ゛ることに
より、この種の制御装置を電気的遠隔制御装置に従動さ
せることもできる。こうし）だシステムは、パイロット
・射手訓練学校で認知段階と発射段階とのシミュレータ
」ンができるようにするために訓練のために応用できる
。

第４図は、前記のような２個の制御装置１゜１′を有す
る制御システムのブロック図で、第１の制御装置１はオ
ペレータによって手動操作され、第２の制御装置１′は
第１の制御装置１に従動するように第１の制御装置１と
電気的に接続されている。これら制御装置はそれぞれ、
「コマンダ」（マスター制御装置）、「レーヤー」　（
スレーブ制御装置）とよばれる。製造を簡易化し、コス
トを下げ、広範な利用を可能とするために、開制御装置
は同じ構成とされている。したがって、制御装置１の構
成のみを以下で説明することとし、それに対応する制御
装置１′の要素は同じ参照数字にダツシコ−を付して示
すことにする。

制御装置１は一端が接地され他端が押しボタン１４ｂの
端子の一方に接続されたリレー３１を含む。

押しボタン１４ｂの他方の端子は制御装置１の第１出力
端子Ａへ接続される。第１出力端子Ａは２７ボルト電源
（図示せず）へ接続されるｏ　りａ子△にはダイオード
３２のカソードが接続され、そのアノードは出力端子Ｂ
へ接続される。第１常閉接点３３は端子ＡとＢとの間に
接続される。トルク［−タ３４゜３５は第１図〜第３図
によって述べた機械的接続（第４図には図式的に示され
る）によってそれぞれポテンショメータ３６．３７へ接
続される１、ポテンショメータ３６．３７の出力は２個
の切り換えスイッチ３８．３９の端子へそれぞれ接続さ
れる。スイッチ３８、３９の中央端子は出力端子Ｃ，Ｄ
へそれぞれ接続され、その第３の端子は接地される。ポ
テンショメータ３６．３７の出力は制御装置の出力端子
「。

Ｆへ接続されると共に２個の減算回路４０．４１の負側
入力へ接続される。減算回路４０．　／１．１の１側入
力は切り換えスイッチ４．２．４３の中央端子へそれぞ
れ接続される。スイッチ４２の他の端子は入力端子Ｇと
アースへそれぞれ接続され、スイッチ４３の他の嫡子は
入力端丁目とアースへそれぞれ接続される。

端子Ｃ１１）はスレーブ出力端子を構成し、端子Ｆ。

Ｆは出力制御端子を構成し、端子Ｇ、Ｈはスレーブ入力
端子を構成する。２個の減算回路４０．４１の出力はそ
れぞれ増幅・ろ波回路４４．４５に接続され、常開接点
４６．４７がそれぞれ増幅・ろ波回路４４．４５と並列
に接続されている。増幅・ろ波回路４４．４５の出力は
それぞれ増幅回路４８．４９に接続され、これら増幅回
路４８．４９の出力はそれぞれトルク［−タ３４．３５
の入力端子へ接続される。接点３３．４６゜４７及び切
り換えスイッチ３８．３９．４２．４３はすべてリレー
３１によって制御され、リレー３１が付勢されていない
ときには第４図に示された位置にある。

２個の制御装置はＢ−Ｂ’　、Ｃ−Ｇ’　、Ｄ−Ｈ’　
。

Ｃ’−Ｇ、Ｄ’　　−Ｈ間を接続することによって相互
の接続がなされる。入力端子Ａには２７ポルトの直流電
圧が与えられるが端子Ａ′には与えられない。これは、
図示の例では制御装置１がコマンド側、制御装置１′が
レーヤー側であるからである。

Ｄ’−Ｈ，Ｃ’　　−０間の接続が行われるのは、制御
装置１′がコマンド側となり、入力端子Ａ′に＋２７ボ
ルト電源が接続された場合、即ち、発射段階へ切り換わ
った場合（これについてはシステム＝　１５− の動作と結びつけて後で説明する）のみである。

出力制御端子Ｅ、Ｆ、Ｅ’　、Ｆ’　は制御装置１゜１
′によって制御されるべきユニット（図示せず）へ接続
されるようになっている。第１図と結び付けて説明され
る電子回路３０は要素３１〜３３．３８〜３９を含む。

飛行機との間又は戦車どうしの間で戦斗が行われている
とき、コマンダ又はパイロットは制御桿１４及び制御装
置１の助けの下で、方向制御（飛行機の迎角及び方位角
の制御）を行うために押しボタン１４ｂを操作する。押
しボタン１４ｂが操作されると、リレー３１が＋２７ボ
ルト電源で付勢され、接点３３．４６．４７及び切り換
えスイッチ３８．３９．４２゜４３が切り換わる。減算
回路４０．４１の正入力はスイッチ４２．４３によって
接地され、増幅・ろ波回路４４、４．５は接点４６．４
７によって短絡される。ポテンショメータ３６．３７．
３６’　、　３７’　、増幅・ろ波回路４４、４５．４
４’　、　４５’　、増幅器４８．４９．４８’　、　
４９’は＋１５ボルト及び＋２７ボルトの電源（図示せ
ず）によって給電されるので、切り換えスイッチ３８゜
３９はレーヤー側（射手側）制御装置１′へスレーブ出
力端子Ｇ’　、Ｈ’及びスレーブ入力端子１（／。

Ｇ′を介してポテンショメータ３８．３７の出力から迎
角／方位角スレーブ信号を送信することができる。出力
Ａ′は＋２１ボルト電源へ接続されていず、接点３３は
開いているので、押しボタン１４ｂを操作してもリレー
３１′を付勢することはできない。このため、制御装置
１′からコマンダ側制御装置１ヘスレープ信号を送信す
ることはできない。こうして、射手側の制御装置１′の
接点及び切り換えスイッチは第４図の位置を保つ。

押しボタン１４１）の操作中、モータ軸上の制御桿１４
を手動操作すると、別々に又は同時にトルクモータ３４
．３５が回転され、フォーク９，１０及び接続器２０に
より迎角のポテンショメータ３６と方位角のポテンショ
メータ３７とが回転される。減算回路４０、４１の正入
力は接地され、増幅・ろ波回路４４゜４５が短絡されて
いるので、その出力に負の信号が得られ、この負の信号
の振幅はポテンショメータ３６、３７の出力制御信号の
振幅である。こうしてトルクモータ３４．．３５は増幅
器４５．４６を介して、それぞれの軸６上の制御桿の傾
きに対して逆でそれに比例する抵抗トルクを作り出す電
流を受け取る。

制御装置１′の入力Ｇ’　、Ｈ’へ印加されるスレーブ
信号はスイッチ４２’　、　４３’　を介して減算回路
４０’　、　４１’の正入力へ送られる。減算回路４０
′。

４１′はこうしたスレーブ信号の減算及び迎角ポテンシ
ョメータ３７′　と方位角ポテンショメータ３６′との
出力の減算を行う。減算回路４０’　、　４１’の出力
信号は増幅・ろ波回路４４．４５’　、増幅器４８′。

４９′を介してトルクモータ３４’　、　３５’へ印加
される。こうした信号の印加によって、トルクモータ、
フォーク、ポテンショメータを回転させ、フォークの回
転に従属する制御桿を回動させる。ポテンショメータ３
６’　、　３７’の出力信号が入カスレープ信号の値に
達すると、即ち、減算回路の出力電圧がゼロになると、
トルクモータ３４’　、　３５’　は給電されず、回転
が止まるので、制御桿を入カスレープ信号を表わす位置
に、したがって制御装置１の制御桿の位置と同じ位置に
保持する。増幅・ろ波回路４４’　、　４５’及び増幅
回路４８’　、　４９’　は、制御桿１４の位置に関し
て制御桿１４′の位置を正確且つ安定に決めるのに充分
なループゲインを勺える。

こうした制御システムにより、］マンダは押しボタン１
４．ｂを操作することによって自己の制御装置を操作す
ることができ、また制御桿の制御によって制御信号を方
向ユニットへ送ると共にスレーブ信号を射手側制御装置
１′へ送ることができる。コマンダは１ヘルクモータの
軸上の制御桿の回動角に比例した力を自分の制御桿に感
じ、シー４フー側制ｗＪ装置１′の制御桿１４′を制御
桿１４と同じように動かす。この操作中、レーヤー側制
御装置の押しボタン１４ｂ′を操作しても］マスク制御
装置には何の作用も及ばない。回路４４’　、　４５’
　。

４８’　、　４９’　によって得られる充分なループゲ
インのため、レーヤーは制御装置１によって課される位
置に関して制御桿を小さく動かすと、トルクモータの抵
抗力を感じ、コマンダによって案内されていることを認
識する。コマンダが押しボタン１４ｂを離すと、入力制
御信号１−（′、Ｇ’　はゼロになり、制Ｗ装置１′の
制御桿１４′　は戻Ｌ／スプリング２９′（図示せず）
の作用によっでその垂直位置に戻る。このように射手側
制御装置１′は、」マンダが制御桿１４を作動させ押し
ボタン１４ｂを操作することによって戦斗又は追跡を行
うときに常に最適の発射位置にある。

第４図では、両制御装行間の接続の仕方を簡単に表わす
ために迎角と方位角との制御経路【３１制御装置１．１
′で逆になっているが、両制御装置を同じ構成に作るこ
とは可能である。つまり、入力嫡子Δ又はΔ′へ２７ボ
ルト電源を接続し他の接続は変更しないでおくこと【こ
よって、制御装置の各々をコマンダ側、レーヤー側と区
別しないで用いることができる。どちらの場合も、−１
マンダ側制御装置の制御出力「、「及び射手側制御装置
の制御出力Ｆ’　、Ｆ’は制御される方向装置へ接続さ
れる。

制御装置１又は１′を遠隔制御するためには、スレーブ
入力端子Ｇ、Ｉｆ、Ｇ’　、Ｈ’　を外部制御装置へ接
続すればよい。

発射段階が実行されると、コマンダは制御桿１４′の制
御を行うレーヤーへこのことを知らせる。

その後、コマンダは押しボタン１４ｂを離し、レーヤー
が回路３３、ダイオード３２′を用いて押しボタン１４
ｂの操作によってシステムを引き継ぐのを可能とする。

そこでスレーブ制御装置１′はマスク制御装置となり、
制御装置１を支配下におく。しかしながら、制御装置１
は押しボタン１４ｂの操作によってシステムに対する支
配的な制御力を保有している。発射段階が完了すると、
］マンダは適正位置の制御桿でシステムを引き継ぐ。こ
の結果、制御の移転が加速され一層安定とされる。

フｔ−り９，１０や円錐バンド結合を右する組立体は非
限定的な例として促示されている。フォーク９，１０は
［・ルクモータ４，５の軸６の回転運動を制御用制御桿
１４の回動運動へ変換する手段を構成し、これと等価な
適宜の装置で置換しつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る制御装置の平面図で、上部カ
バーが取りはずされている。 第２図は、第１図の［−ＩＩ線における断面図である。 ３ 第３図は、第１図の制御装置Ｃ用いられるポデンショメ
ータとフォークとの間の連結装置の詳細を示す図である
。 第４図は、この発明に係る２個の制御装置を有する制御
システムのブロック図である。 １．１′・・・制御装置　　３・・・支持板４．５・・
・トルクモータ　６・・・軸９．１０・・・）４−り　
　　１４・・・制御桿１４ｂ・・・押しボタン　　　２
２・・・ポテンシ已］メータ２９・・・スプリング　　
　　３１．３１’　・・・リレー３４、３４’　、　３
５．３５’　・・・トルクモータ３６、３６’　、　３
７．３７’・・・ポテンシ］メータ４０、４０’　、　
４１．４１’・・・減算回路４４、４４’　、　４５．
４５’・・・増幅、ろ波回路４８、４８’　、　４９．
　／１９’・・・増幅回路（外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御桿（１４）を有するモータ付きの電気的制御装
   置において、回転軸が互いに直交する２個の電気的トル
   クモータ（４、５、３４、３５）と、それぞれのトルク
   モータ軸（６）へ一端（１１）が連結され該軸に関して
   偏位している２個のフォーク（９、１０）と、 該フォークを通り該トルクモータの回転軸の交叉点に関
   して回動できるように取り付けられた制御桿と、 該制御桿を垂直位置へ戻すための弾性手段 （２９）と、 該フォーク（９、１０）の他端（１２）へ連結された回
   転軸が該モータ軸に平行であり、電気的出力が制御出力
   を構成する回転ポテンショメータ（２２、３６、３７）
   と、 該回転ポテンショメータの出力と該トルク モータの電気的入力とに接続されて、該制御桿（１４）
   の垂直位置に対応する所定位置に対する角度変位に比例
   するトルクモータの抵抗トルクを作る電気回路（３０）
   と、 を有することを特徴とする電気的制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の制御装置において、各
   トルクモータの各軸（６）が円錐バンド結合（８）によ
   つてその関連するフォークへ連結されていることを特徴
   とする制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の制御装置
   において、フォーク（９、１０）が曲線形を成し、その
   曲率半径が同じ中心から出発することを特徴とする制御
   装置。 ４、特許請求の範囲第１項〜第２項のいずれか１つに記
   載の制御装置において、電気回路（３０）が減算素子（
   ４０、４１）を含み、その負入力がそれぞれ回転ポテン
   ショメータ（３６、３７）の出力へ接続され、その正入
   力がスレーブ入力端子（Ｇ、Ｈ）へ接続されて、外部制
   御信号に比例してトルクモータ（３４、３５）を回転さ
   せることを特徴とする制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１つに記
   載の制御装置を少くとも２個有することを特徴とする制
   御システムであつて、 第１制御装置（１）が電圧供給を受け且つ手動操作され
   、 他の制御装置（１′）のスレーブ入力（Ｇ′、Ｈ′）が
   該第１制御装置の回転ポテンショメータ（３６、３７）
   の出力へ接続されていることを特徴とする制御システム
   。 ６、特許請求の範囲第５項記載の制御システムにおいて
   、各制御装置（１、１′）の電気回路（３０）が操作用
   押しボタン（１４ｂ′、１４ｂ′）に直列に接続された
   操作リレー（３１、３１′）を含み、該押しボタンが、
   制御桿（１４）の頂部に配設され、電圧の供給を受け、
   作動状態では該リレー（３１、３１′）を付勢して、給
   電されていない他の制御装置（１、１′）へスレーブ信
   号を送出することを許可すると共に該他の制御装置への
   電圧供給を禁止することを特徴とする制御システム。 ７、特許請求の範囲第５項又は第６項記載の制御システ
   ムにおいて、各制御装置（１、１′）が更に増幅手段（
   ４８、４９、４８′、４９′）を含み、該増幅手段が減
   算素子とトルクモータの入力との間に接続されて、制御
   桿の移動とは逆でそれに比例する抵抗トルクを該トルク
   モータにおいて得ることができるようにすることを特徴
   とする制御システム。 ８、特許請求の範囲第５項〜第７項のいずれか１つに記
   載の制御装置において、各制御装置（１、１′）の電気
   回路（３０）が操作用押しボタン（１４ｂ、１４ｂ′）
   に接続されたダイオード（３２、３２′）を含み、第１
   制御装置の押しボタンの解放と電圧供給されていない制
   御装置の１つの押しボタンの操作とに応答して、電圧供
   給されていない制御装置の１つによつてシステムの制御
   を引き継ぐことを許可することを特徴とする制御装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の制御システムにおいて
   、各制御装置（１、１′）の電気回路（３０）が増幅・
   ろ波回路（４４、４５、４４′、４５′）を含み、該増
   幅・ろ波回路が、操作リレーが付勢されていない状態に
   あるとき増幅手段（４８、４９、４８′、４９′）に直
   列に接続されていることを特徴とする制御システム。