JPH0218641Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流電動機を動力としてレールの如き
導体路に沿つて走行する走行物体を往復運動させ
る装置に関するものである。

一般に駆動用直流電圧の極性を逆転することに
より走行方向が逆転する走行物体に於て、折返し
点でいきなり電圧を逆転して走行方向を反転すれ
ば走行物体並に直流電動機に大きな負担をかけ故
障の原因になる場合が多い。従つて、折返し点で
一時停止させるように往復運動をさせることが望
ましい。このような装置は模型機関車を例にとれ
ば第１図に示すように継電器１，２とこれを制御
する接点又は接点装置７，８及び継電器１，２を
動作させる電源１１と走行物体駆動用電源１０と
で構成される装置で、実現することができる。し
かし、この装置では継電器用の電源１１と走行物
体用の電源１０との２種類の電源を必要とし不便
であるし、価格も高くなる。

本考案は、継電器用の電源と走行用の電源とを
共用して１つの電源で動作するようにし、１電源
を省略できるようにすると共に、折返し点で一旦
停止の後逆方向に走行を開始する際に途中走行中
よりも高い電圧を与えて静止摩擦及び慣性に打勝
ちなめらかに走りはじめるに必要なエネルギーを
供給できるようにすることにより、円滑な往復運
動を可能にした走行物体の往復駆動回路を提供す
るものである。

本考案では、一時停止させるために時定数回路
とフリツプフロツプ及び出力用増幅器等による遅
延継電器回路が用いられている。

本考案は、工場用ロボツト等広範囲に利用でき
るが、模型鉄道等に利用する場合には、模型機関
車を動かすためにレールを円形又は楕円形に接続
して使用する関係上、従来は少くともレールが形
成する円形の直径以上の奥行と幅を収容させるス
ペースが必要である。これに比べ、本考案を用い
れば、奥行はレールの幅より少し大きい程度です
み、幅はサイドテーブルの長さに合わせる等適当
に選定でき、狭いスペースで機関車の運転を楽し
むことができ、又折返し点で一旦停止するために
機関車に無理な運動をさせない利点がある。

次に、従来の装置と対比して本考案について詳
細に説明する。

第１図の従来装置は、互いに絶縁された車輪
９，９′を通じて二本の金属製のレール１３，１
４上から電流の供給を受けてモーターＭを回転さ
せ走行する走行物体１２を、折返し点の２つの接
点７，８で二つの継電器１，２を制御することに
より走行方向を切換えて往復駆動する装置であ
る。

第１図に於て継電器１及び２の接点３，４及び
５，６は図示の実線のような状態にあるものとす
る。このとき継電器１のコイルには、〔電池１１
の正電極→接点４の実線位置→接点６の実線位置
→端子１L′→端子１Ｌ→電池１１の負電極〕を介
して駆動電流が流れている。この状態では〔電池
１０の正電極→継電器２の接点５→レール１３→
車輪９〕の経路でモーターＭに正電圧を与え、一
方、〔電池１０の負電極→抵抗Ｒ→継電器１の接
点３→レール１４→車輪９′〕の経路でモーター
Ｍに負電圧が与えられ、走行物体１２は実線矢印
A₁の方向に進んでいる。走行物体１２が折返し
点に到達して車輪９が接点７を閉じると、電池１
１の負の電圧がレール１３と継電器２の接点６を
通して継電器１のコイルの両端子１Ｌ，１L′に印
加され継電器１のコイルの駆動電流は断となつて
継電器１が復旧することにより、接点３，４が図
示の下側に切換り点線のようになる。継電器１の
接点３が点線の状態になれば、レール１４に印加
される電圧は負電圧より正電圧となり、レール１
３には継電器２の接点５で正電圧が印加されてい
るので、モーターＭに同電圧がかかることになり
モーターＭの駆動電流が流れないため、走行物体
１２は停止する。同時に継電器１の接点４が点線
の状態になるので、電池１１の負の電圧が〔接点
７→レール１３→接点４〕の経路を通じて継電器
２のコイルの端子２L′に接続され、一方他のコイ
ル端子２Ｌは電池１１の正の端子に接続されてい
るので、直ちに継電器２に電流が流れ、この継電
器２の動作により接点５，６は図示の上側に切換
り、点線のような状態となる。この状態になる
と、レール１３には接点５の点線の位置で電池１
０から負電圧が供給され、レール１４には前に述
べたように接点３の点線の位置で正電圧が供給さ
れているためにレール１３，１４間の電圧は前の
極性から反転するので、走行物体１２は点線矢印
A₂のように逆方向に走行を始める。継電器２の
コイルの端子２Ｌには電源１１から正電圧が与え
られており、他の端子２L′には接点６の点線の位
置と接点４の点線の位置とにより電源１１から負
の電圧が与えられるので、動作状態は保持され
る。

走行物体１２が右の折返点に到達して車輪９で
接点８を閉じると、継電器２が復旧するとともに
継電器１が動作することにより継電器１，２の接
点３，４，５，６は実線のようになり、走行物体
１２は実線の矢印A₁の様に左の方向に走行する。
以上述べたように、走行物体１２が折返し点に達
した時接点７，８を車輪９により閉じることによ
り、継電器１，２を制御して瞬時にして走行物体
１２の走行方向は逆転する。

第１図の装置の場合は、走行物体１２の走行中
の速度を或程度おそくすると走行開始時には静止
摩擦及び慣性等により動かない場合もあり動作が
不安定になり、低速度運転が安定にできなくな
る。これはかなり重大な欠点である。

本考案は上記の装置を改良して走行物体が折返
点でしばらく停止した後走行方向を逆転するよう
にして走行物体及びモーターに無理な駆動を与え
ないようにすると共に停止中にコンデンサーを充
電して走行開始の時に走行中よりも高い電圧を与
え、走行開始の時の静止摩擦及び慣性に対抗させ
るようにし、スムーズに運転できるようにしたも
のである。

第２図は本考案の１実施例である。第１図では
１０，１１の２個電池を用いていたが、第２図の
実施例では１個の電池１０のみで充分である。又
継電器１，２はその端子１Ｌ→１L′又は２Ｌ→２
L′に電圧を加えた後の一定時間τの後に接点３，
４及び５，６が動作するもので、これを遅延継電
器（DR）と呼ぶことにする。第２図では、この
DRを模式的に表しているが、第３図のように時
定数用のコンデンサ２０と抵抗２１及び保護用ダ
イオード２３は、フリツプフロツプ２２−１、コ
ンパレータ２２−２及び増幅器２２−３を組合わ
せた駆動回路２２に付加され、駆動回路２２には
継電器ｒが組合わせられて構成された遅延継電器
回路である。この回路については後に詳細に説明
することにするが、第２図に於てはDRの１Ｌ〜
１L′，２Ｌ〜２L′に電圧が加えられてからτ秒後
に接点が動作するものとして説明をする。

第２図に於て、電源１０の負電圧端子より速度
調整用抵抗ＲとDR１の接点３を通してレール１
４に負電圧を与えている。又電源１０の正電圧端
子よりDR１の接点４を通してレール１３に正の
電圧が与えられており、この電圧は車輪９，９′
でモーターＭに供給され、走行物体１２は実線矢
印A₁の方向に進行している。

走行物体１２が左側の折返点に到達した時車輪
９が接点７を閉じると直ちに第１図の例と同様に
DR１のコイル端子１Ｌ〜１L′間は接点７とDR２
の接点６を通じ短絡され、DR１のコイルの駆動
電流は断となりDR１は復旧し、接点３，４は図
示の下側に切換り点線のようになる。これによ
り、レール１４は電源１０より切り離され、その
印加電圧は零となる。レール１３には接点７が車
輪９で閉じるため負電圧が与えられるが、モータ
ーＭは停止して走行物体１２は停止する。一方、
DR２のコイル端子２Ｌには電池１０より正電圧
が２L′には電池１０の負電圧端子より〔接点７→
レール１３→接点４の点線位置〕の経路を通じて
負電圧が加えられ、そのコイルに電流が流れ、τ
秒後に接点５，６は図示の上側に切換り点線のよ
うになる。このためτ秒後にレール１４には接点
５の点線の位置を通り、電源１０より正電圧が与
えられ、レール１３には速度調整用抵抗Ｒと接点
６の点線位置を通り電源１０より負の電圧が与え
られ走行物体１２は点線矢印A₂の方向へ逆行す
る。このτ秒間はモーターＭに電流が供給されな
いので、モーターＭの電流による速度調整用抵抗
Ｒでの電圧降下がなくほぼ電源電圧と等しい電圧
までコンデンサＣは充電され、τ秒後にDR２が
動作してモーターＭに電流が流れはじめるので走
行開始時には走行中に比べ速度調整用抵抗Ｒによ
る電圧降下分だけ高い電圧がモーターＭに与えら
れ、静止摩擦及び慣性に対抗してスムーズに走行
を始めることができる。この回路に於ては、コイ
ルに電流が流れていないDRのコイル端子は開放
されるようになる。

第３図は本考案で用いる遅延継電器DRの構成
例を示すもので、ａは模式図、ｂは実際の構成例
図である。ｂの駆動回路２２は電圧比較回路（コ
ンパレータ）２２−２、フリツプフロツプ２２−
１及び増幅器２２−３で構成され、Vcc及びＧは
電圧供給端子、Ｔはトリガ端子、Ｏは出力端子、
Seはセツト端子、Reはリセツト端子である。こ
れに時定数回路のコンデンサ２０と抵抗２１が図
のように接続されている。一方、ｒは普通の継電
器で、そのコイルはＯとＧの端子に接続され、電
圧供給端子VccとＧの間に電圧が加えられて後、
コンデンサ２０と抵抗２１の定数C_T，R_Tで定ま
る一定時間τ秒の後に電流が流れる。電圧供給端
子VccとＧ間の電圧を零にすれば電流は止まる。
すなわち、Vccに正電圧をＧに負電圧を加える
と、ダイオード２３と抵抗２１を通り充電電流の
回路が形成されているため、Ｔ端子は接地側端子
Ｇに対して始めほぼ電源電圧となりその後ε^-t／
C_TR_Tの特性で電圧が下つていく。コンパレータ
２２−２の他の端子にはVcc〜Ｇ間の電圧が分割
された一定電圧が加えられており、この電圧に等
しい値までＴ端子の電圧が下つたとき負の電圧が
フリツプフロツプ２２−１のSe端子に加わる。
これにより、フリツプフロツプ２２−１はセツト
され、増幅器２２−３の出力が出て継電器ｒのコ
イルに電流が流れる。Vcc〜Ｇ間が短絡されるか
又はVccもしくはＧの一方が電源から切り離され
れば、駆動回路２２の機能は止まり、増幅器２２
−３の出力は零となり継電器ｒのコイル電流は零
となる。又Vcc〜Ｇ間に電圧が加えられていても
リセツト端子Reに負の電圧を加えると、加えら
れている間フリツプフロツプ２２−１の状態が逆
転して、増幅器２２−３の出力は零となるが、負
電圧を取り去ると元に戻りＴ端子に負電圧を加え
て、フリツプフロツプ２２−１をセツトすること
ができる。

第４図は本考案の他の実施例で、接点３，４の
結線は第２図と同様であるが、接点４，６の結線
が僅かに第２図と異つている。従つて、基本的な
動作は第２図の回路と全く同様であるが、動作し
ていない継電器の図示で下側の端子が切り離され
るようになつている。即ち、継電器１であれば端
子１L′が、また継電器２であれば端子２L′が動作
していない時に切り離される。

第５図は、本考案のさらに他の実施例で、折返
し点の接点７，８が車輪のフランジで開くように
なつたものである。接点７又は８の開放により、
夫々継電器１のコイルの端子１L′又は継電器２の
コイルの端子２L′が切離されることにより、継電
器１又は２は動作保持が出来なくなり、図示の下
側に復旧するようになる構造になつており、基本
的な動作は第２図及び第４図の実施例と同様であ
るが、簡単に説明すれば、走行物体１２が折返し
点まで実線矢印A₁の方向に進み、接点７を開け
ば継電器１の駆動電流は切れ、接点３，４は図示
の下側に切換えられ、点線のようになる。接点３
が点線のようになれば、今まで電源１０から負の
電圧が与えられていたレール１４には速度調整用
抵抗Ｒを通して正の電圧が与えられるようにな
り、接点５は実線の状態にあるので、レール１３
にも正の電圧が与えられ、レール１３，１４が同
電圧であるためモーターＭは停止する。従つて走
行物体１２も停止する。また、接点４が点線のよ
うになるため、継電器２のコイルは電源１０の正
電圧が、接点４と接点８を通り、端子２L′に加え
られる。一方２Ｌ端子には、負の電圧が加えられ
るために、遅延時間τ秒後には継電器２は動作
し、接点５，６は点線の状態となる。接点５が点
線の状態になると、電源１０の負電圧がその接点
５を通してレール１３に与えられ、レール１４に
は既に正電圧が与えられているので、モーターＭ
は逆に回転し、走行物体１２は点線矢印A₂の方
向に走行を開始する。これまでのτ時間にコンデ
ンサＣは速度調整用抵抗Ｒを通じ充分充電されて
いるため、走行開始の時の静止摩擦及び慣性に打
ち勝つてスムーズに動き始める。走行物体１２が
点線矢印A₂の方向に動くと再び接点７は閉じて、
継電器１のコイル端子１Ｌと１L′は接となつた接
点７と点線の様な状態の接点６とにより短絡され
た状態となる。又右端の折返し点に達すれば、接
点８を開き同様の動作によりτ秒後に逆行する。

第６図も第５図と同様に継電器１，２の端子を
接点７又は８により開き継電器の動作状態を停止
させ、接点を図示の下側に切換える動作をするも
ので基本的な動作は第５図と同様であるが、動作
していない継電器のコイルの下側の端子１L′又は
２L′を開放するような構造のものである。動作は
第５図とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略
する。

第７図は、遅延継電器（DR）の電圧供給端子
を短絡するか一端を電源から切り離すかにより
DRの動作状態を停止させて接点を図示の下側に
復旧させる今までの構成と異なり、走行物体１２
が折返し点で接点又は接点装置７又は８を動作さ
せて夫々駆動回路２２ａ又は２２ｂのリセツト端
子Reに負電圧を与えて、τ秒後に１又は２の継
電器の接点を動作せしめる事により往復運動をさ
せるものである。第７図に於て、駆動回路２２ａ
が動作して継電器１のコイルに電流が流れ接点
３，４は図示の上側に切換つて実線の様になつて
いるものとする。レール１３，１４には夫々正，
負の電圧が加えられ、走行物体１２は実線の矢印
A₁の方向に進んで車輪９′で接点７を閉じると、
レール１４の負電圧が駆動回路２２ａのリセツト
端子Reに加わり、駆動回路２２ａの出力電圧は
零となり、継電器１のコイルの電圧が零となり、
接点３，４は図示の下側に切換えられ、点線の状
態となる。点線状態の接点３を通りレール１３に
は負電圧が加わり、レール１４には負電圧が加え
られたままであるので、モーターＭには同電圧が
加わり駆動されず走行物体１２は停止する。点線
の状態の接点４により駆動回路２２ｂのＧにダイ
オード２３ｂを通じて負電圧が加えられ、端子
Vccには正電圧が加えられているので、駆動回路
２２ａは動作を開始し、コンデンサ２０と抵抗２
１による時定数C_TR_Tで定まるτ秒後に出力電流
が継電器２のコイルに供給され、その接点５，６
は点線の状態となる。点線状態の接点６により正
電圧がダイオード２３ａを通じて端子Ｇに加えら
れ、端子Vccには正電圧が加わつているので、リ
セツト端子Reが正電圧になつても動作しないの
で、出力電流は零で、接点３，４は点線のままと
なる。一方、点線状態の接点５により、レール１
４は速度調整抵抗Ｒを通して正電圧に接続される
ので、レール１４及びレール１３には夫々正電圧
及び負電圧が与えられ、走行物体１２は点線矢印
A₂の方向へ走り始める。この時速度調整用抵抗
Ｒにより充分充電されたコンデンサ２０の電圧が
与えられるので、スムーズに逆方向の走行を始め
る。右の方向の折返し点で接点８を車輪９で閉じ
ると、駆動回路２２ｂのリセツト端子Reに負の
電圧が加わり、駆動回路２２ａと継電器１の動作
と同様の動作が駆動回路２２ｂと継電器２で行な
われ、直ちに接点５，６は実線の状態になり、又
τ秒後には接点３，４も実線の状態になり、走行
物体１２は実線矢印A₁の方向へ走行し始める。
又スイツチ１５は左又は右の接点を閉じる事によ
り駆動回路２２ａ又は２２ｂのリセツト端子Re
に負の電圧を強制的に加えて途中でも逆行させる
事が出来る様にしたものである。

第８図は各種の折返し点の接点及び接点装置の
実施例である。第８図ａは車輪のフランジでレー
ル１３，１４との接点７，８とに電流が通る様に
し、リセツト端子Reに負電圧を加える様にした
実施例で、第８図ｂは折返し点に発光器１６と受
光器１７間を車輪が通り光をさえぎる様にし、そ
の時負の電圧が駆動回路２２のリセツト端子Re
に加えられる様にした実施例である。又第８図ｃ
は、折返し点に於て発光器１６よりの光が走行す
る走行物体１２の車輪により反射された反射光を
受光器１７で受け駆動回路２２のリセツト端子
Reに加える様にした他の実施例である。この外
走行物体１２の下にとりつけられた磁石により折
返し点におかれたリードリレーを動作させて、駆
動回路２２のリセツト端子に負の電圧を加えるよ
うに構成してもよい。

以上の実施例では、コンデンサＣの充電電流は
駆動用電源１０から速度調整用抵抗Ｒを介して供
給されているが、第９図に示すように接点３，５
とそれぞれ同時に動作する接点３′，５′を遅延継
電器１，２にそれぞれ設ければ、コンデンサＣへ
の充電電流は速度調整用抵抗Ｒを介することなし
に駆動用電源１０から供給されるように構成する
ことができる。

以上詳細に説明のように、本考案によれば、走
行物体と駆動回路には単一の電源から供給されて
いるために回路が簡略化され、走行物体の駆動方
向の転換時における駆動開始は一方向の走行の停
止後予め定めた一定時間τ後に行なわれ、そのτ
時間にコンデンサを駆動電源によりその端子電圧
近くまで充電して、前記の駆動方向の転換時にお
ける駆動開始時にそのコンデンサの放電電流を正
常駆動時には挿入されている速度調整用抵抗を介
することなしに走行物体の電動機に供給されるの
で、方向転換時の走行物体の駆動は無理なく極め
て円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の駆動回路を示す回路図、第２
図、第４図、第５図、第６図及び第７図は本考案
の実施例を示す回路図、第３図ａ，ｂは本考案に
用いる遅延継電器回路の１例を示す回路図、第８
図ａ，ｂ，ｃは本考案に用いるレールの接点の例
を示す回路図、第９図は本考案の他の実施例を示
す回路図である。 １，２……継電器、３，３′，４……継電器１
の接点、５，５′，６……継電器２の接点、７，
８……レールの接点又は接点装置、９，９′……
車輪、１０……走行物体駆動用電源、１１……継
電器駆動用電源、１２……走行物体、１３，１４
……レール、１５……スイツチ、１６……発光
器、１７……受光器、DR……遅延継電器、Ｒ…
…速度調整用抵抗、Ｃ……停止中充電用コンデン
サ、２０……コンデンサ、２１……抵抗、２２，
２２ａ，２２ｂ……駆動回路、２２−１……フリ
ツプフロツプ、２２−２……コンパレータ、２２
−３……増幅器、２３，２３ａ，２３ｂ……ダイ
オード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 速度調整用抵抗と導体路を介して直流電源から
   走行物体に供給される直流駆動電流の方向を駆動
   制御回路により方向転換することにより前記走行
   物体の直流電動機を正方向又は逆方向に動作させ
   て前記導体路に沿つて前記走行物体を停止状態を
   介在させながら往復走行させるように構成された
   走行物体の往復駆動回路において、 前記直流電源は、前記走行物体と前記駆動制御
   回路とに直流を共通に供給する単一の直流電源と
   該単一の直流電源に前記調整用抵抗を介して並列
   接続されたコンデンサとを備え、 前記駆動制御回路は、前記走行物体の前記停止
   状態後予め定めた時間以上経過した後に前記直流
   電動機に供給される前記直流駆動電流の方向転換
   動作を行なわしめるための遅延駆動手段を備える
   とともに、前記の予め定めた時間内に前記直流電
   源からの直流電流は前記速度調整用抵抗を介して
   前記コンデンサを充電して該コンデンサの端子電
   圧が前記直流電源の端子電圧に近似するまで該コ
   ンデンサの端子電圧を上昇させ、前記直流電動機
   での前記直流駆動電流の方向転換動作時に該コン
   デンサの放電電流が前記速度調整用抵抗を介する
   ことなしに前記導体路に供給されるように構成さ
   れた充放電回路を備えた ことを特徴とする走行物体の往復駆動回路。