JPH0261312B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大荷重を取り扱うための加振機に関
する。更に特定すれば、電力ライン周波数の分数
調波に同期した加振機制御装置に関する。

大荷重の下で材料を加振する場合には低速、低
周波で長ストローク（行程）の振動を用いる必要
がある。これらの周波数は、従来の電磁ギヤツプ
モータで伝達できるよりはるかに低い。先行技術
による加振器では、偏心おもりを軸にとりつけて
これをモータや他の原動機で回転させる方式の機
械的励振器がある。この場合、軸に回転しうるよ
うに取り付けたベアリングや軸に直結したモータ
の電機子に大きな荷重がかかり、ベアリングの寿
命を著しく損う。こうした大荷重は偏心おもりの
回転によつて生じる振動力から来るものである。
更に、加振機構が作動する環境はほこりつぽく、
シヤフトやベアリングの磨耗をもたらし、これら
ベアリングの保守の問題が一層面倒になる。モー
タから発生する熱を冷却する必要があり、また、
回転運動をするために、モータを完全に密閉する
のは困難であり、また高価につく。したがつて、
こうした機械的励振器の使用はモータを密閉しな
くても障害の生じない環境のみに限られる。

回転質量を用いず代りに直線往復運動質量を発
生する電磁加振機は、ベアリングを持たないため
ベアリングに関連した問題がないので完全に密閉
することができる。しかしこのような加振器は、
電磁石、又は、好ましくは対立する２個の磁石を
交互に印加するための電力供給制御装置を必要と
する。往復運動質量の行程を最大にするために、
この部分に加わる静的な力はできるだけ避けなけ
ればならない。そのためには、各磁石に、同じ大
きさの電流を同じ持続時間だけ印加し、且つ位相
が完全に逆になるように同期をとればよい。

本発明は、電磁励振器を電力ライン周波数の分
数調波周波数で動作させるための制御装置を与え
る。本制御装置により、振動部内の一対の電磁コ
イルに、ライン周波数のちようど1/3の周波数で
電流を印加し、各コイルが機械サイクル当り１回
だけ印加れるようにする。コイルを駆動するため
の電力及び２つのコイルを180゜の位相差で動作さ
せるためのタイミング信号は両方とも単一のAC
電力ラインより供給される。１対のコンデンサに
より初期サージ電流を供給し、コイルを印加する
と共に電磁コイルを操作するためAC電力ライン
で供給される電流パルスの振幅を抑制する。タイ
ミング回路は、コイルが印加される時間的割合を
調節して振動振幅を制御する。振動振幅はまた、
コイルに印加される電流や電圧の振幅を調節する
ことによつても制御できる。

第１図を参照すると、単相交流電力線AC１，
AC２が、位相制御回路１１と電磁電力回路１２
に接続されている。位相制御回路１１は、電源周
波数の1/3の周波数で複数の矩形波信号を発生し、
一対の電磁コイルＬ１，Ｌ２に流れる電流を制御
する。電流は電源周波数の1/3の周波数で供給し、
コイルＬ１の電流は位相が180゜反転していて、コ
イルＬ２の電流は負荷サイクルの半分ずつを交互
に駆動する。複数の発光ダイオードLED１〜
LED４により、第５図に示した制御信号を用い
て電磁波hv１〜hv２（第１図参照）を発生し、
光学的に結合した複数のシリコン制御整流器
OSCR１〜OSCR４を駆動する。整流器OSCR１
〜OSCR４は順番に複数の別のシリコン制御整流
器SCR１〜SCR４をトリガーし、コイルＬ１，
Ｌ２を駆動する。コイルＬ１，Ｌ２を最初に駆動
するに先立つて、コンデンサＣ１，Ｃ２が第１図
に示した電位で充電される。時刻ｔ２（第５，６
Ｄ図参照）において、電流パルスが発光ダイオー
ドLED１を流れて電磁エネルギーhv１を発生し、
光学的に結合されているシリコン制御整流器
OSCR１（第１図）を導電状態にする。すると、
コンデンサＣ１の正の電位がシリコン制御整流器
SCR１のゲートＧに結合されてこれを導電状態
にする。このとき、コンデンサＣ１の上側極板か
らシリコン制御整流器SCR１とコイルＬ１を通
つて電流Ｉ１がＣ１の下側極板へと流れコイルＬ
１が駆動される。

時刻ｔ３（第５，６Ｄ図参照）において、電流
パルスが発光ダイオードLED２（第１図参照）
を流れて電磁エネルギーhv２を発生し、光学的
に結合されているシリコン制御整流器OSCR２を
導電状態にする。すると、電源ラインAC１の正
の電位がシリコン制御整流器SCR２のゲートＧ
に結合され、これを導電状態にする。これによ
り、端子AC１からSCR２、コイルＬ１を通つて
電流Ｉ２が流れ、コイルＬ１に付加的駆動電流を
与える。コイルＬ１に加えられる電圧波形は、コ
ンデンサＣ１の電圧と電源ラインAC１の電圧の
組み合わせた形になり、その様子は第５，６Ｄ図
に示されている。もし、発光ダイオードLED１
を流れる電流が、AC１の電圧の正の半サイクル
中において、早く発生すると、Ｌ１にコンデンサ
電圧を印加する場合と電源ライン電圧を印加する
場合との間で持続時間が変化して、コイルの両端
の電圧波形が変わる。第６Ｄ図の形が第６Ｅ及び
第６Ｆ図の形に変わる。

時刻ｔ５（第５図参照）において、パルス電流
が発光ダイオードLED３を流れ、電磁エネルギ
ーhv３を発生し、光学的に結合されたシリコン
制御整流器OSCR３（第１図）を導電状態にし、
コンデンサＣ２の下側極板の正電位がＬ２を通し
てシリコン制御整流器SCR３の陽極に結合され
これを導電状態にする。これにより、コンデンサ
Ｃ２の下側極板からコイルＬ２、シリコン制御整
流器SCR３を通つて電流Ｉ３が流れ、コイルＬ
２が駆動される。時刻ｔ５もAC１の負の電圧サ
イクル内で前後にずらせることができ、コンデン
サＣ２の電圧がコイルＬ２に印加される時間を変
えることができる。

時刻ｔ６（第５図参照）において、電流パルス
発光ダイオードLED４を流れて電磁エネルギー
hv４を発生し、OSCR４を導電状態にし、次に
SCR４が導電状態となつて電源ラインAC２の電
圧がコイルＬ２にかかる。光学的に連結した
（LED１／OSCR１…LED４／OSCR４）の対は、
位相制御回路１１から電力回路１２へ正結合のタ
イミング信号を与え、電力回路の電気雑音がタイ
ミング回路に混入するのを防止する。コイルＬ２
を流れる総電流量はコイルＬ１を流れる総電流量
に実質上等しい。

電源ラインAC１（第１図参照）の正の電圧サ
イクルの各々において、電流がインダクタＬ３と
ダイオードＤ１を下向きに流れてコンデンサＣ１
を充電する。電源ラインAC１の負の電圧サイク
ルの各々においては電流がダイオードＤ２とイン
ダクタＬ４を上向きに流れてコンデンサＣ２を充
填する。

位相制御回路１１（第１図）と、第５図に示し
た制御信号を発生する詳細な方法が第２〜４図に
示されている。一対の発光ダイオードLED７，
LED８（第２図）は、電磁放射線hv７，hv８を
発生し、光学的に励起されるトランジスタ１５，
１６に当たる。ダイオードLED７，LED８はAC
入力によつて交互に半サイクルずつ導通し、対応
するトランジスタ１５，１６に電流パルスを生じ
る。この電流パルスはトランジスタ対１９，２０
で増幅された後、複数個のインバータ２３−２６
によつて位相を反転される。インバータ２３−２
６は反転信号（図には示されていない）と共に第
５図に示した正負のタイミング信号，
を発生し、これらの信号は非同期シーケンシヤル
回路３０（第２，３図）において、別のタイミン
グ信号対＋，−を発生するのに用いら
れる。＋と−はコイルＬ１，Ｌ２（第
１図参照）を流れる電流の正確なタイミングを保
証する。非同期シーケンシヤル回路３０（第３
図）は、複数のフリツプ・フロツプ３１−３４と
NANDゲート３８−４３を含み、これらはカウ
ンタとして動作するよう配置されて、第５図に示
した＋，−の２つの負信号を生成す
る。

第４図の駆動回路４６は、第３図のカウンター
回路で生成された信号を用いてダイオードLED
１−LED４を賦活し、次にこれらのLEDはシリ
コン制御整流器OSCR１−OSCR４，SCR１−
SCR４（第１図参照）を正しい順序で且つ制御
されたタイミングを以つて駆動する。単安定マル
チ４７と周辺のRCタイミング回路は第５図に示
したパワーオン信号を発生する。このパワーオン
信号は第５図に示した他の信号と組み合わされて
適正な位相と所望の継続時間を以つてダイオード
LED１−LED４を導電状態にする。NANDゲー
ト４８は、、信号からトリガー
パルスを発生し単安定マルチ４７に送る。単安定
マルチ４７はコンデンサ４９と可変抵抗器５０で
決められた持続時間のパワーオン信号を発生す
る。これらのタイミングパルスの幅は、抵抗器５
０を調節することによつて変えることができる。

パワーオン信号及び＋信号はNORゲート
５４で組合わされダイオードLED１（第４図参
照）を導電状態にし、前述のとおり第１図のコン
デンサＣ１の電圧をコイルＬ１に印加する。Ｃ１
の電圧がコイルＬ１に印加される時間の長さは第
４図の抵抗器５０の値で決まる。第５図の他の信
号は、複数のNORゲート５５−５７及びNAND
ゲート６１，６２により、よく知られた方法で組
み合わされて、電源ライン電圧をコイルＬ１に印
加するために電磁波エネルギーパルスhv２−hv
４（第１，５図参照）を発生し、またコンデンサ
Ｃ２及び電源ラインAC１の電圧をコイル２に印
加する（第１図参照）。

SCR２が時刻ｔ３において導電状態になると
（第５図参照）、コイルＬ１（第１図）に印加され
る電源電圧はコンデンサＣ１の電圧より高くな
り、SCR１を流れる電流は止まつて今度は電源
ラインがコイルＬ１に電流を供給する。第５図に
示すように、コイルＬ１のインダクタンスのため
にAC１の電圧が零以下になつた後電流Ｉ２はし
ばらくの間流れる。

第１図に関して今まで述べてきた説明では、コ
イルＬ１，Ｌ２に印加される駆動電力は、第６Ｄ
−６Ｆ図に示すようにコンデンサＣ１，Ｃ２によ
つてコイルＬ１，Ｌ２に電圧が印加される時間を
制御することによつて調節される。駆動電力を制
御するその他の方法としては次のものが考えられ
る。

１ AC電源電圧を制御すること、 ２ コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄える電荷量を制御
すること、 ３ SCR２とSCR４をオンにする時刻を調節し
て、電源ライン電圧がコイルＬ１，Ｌ２に印加
される時間を制御すること。

上記の制御手段は単独で用いてもよいし、いく
つかを併用してもよい。第７図に示した位相制御
回路１１ａ、電力回路１２ａの実施例では、駆動
電力をコンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積される電荷量
で制御する方法が含まれ、光学的に結合した
LED５／OSCR５，LED６／OSCR６の対と、シ
リコン制御整流器SCR６，SCR５が付加的に用
いられている。第８図の駆動回路４６ａでは、第
３図の回路で発生した信号を用いてダイオード
LED１−LED６を賦活し、これらのダイオード
は次に制御されたタイミングと正しい順序を以つ
て整流器OSCR１−OSCR６及びSCR１−SCR６
（第７図参照）を賦活する。複数の単安定マルチ
６６−６８及びその周辺のRCタイミング回路に
より、第９図のパワーオン信号、50％遅延信号、
25％遅延信号が生成され、これらの信号は第９図
の他の信号と組み合わされて適正な位相と所望の
時間幅でダイオードLED１−LED４を導電状態
にする。信号と信号とを用いNANDゲ
ート７２によつてトリガーパルスを生成
し、これが単安定マルチ６６に送られるとパワー
オンパルスが生成される。このパワーオンパルス
の持続時間幅はコンデンサ７３と可変抵抗器７４
で決まる。50％遅延信号と25％遅延信号の幅は、
一対のコンデンサ７８，７９と一対の固定抵抗器
８０，８１で決まる。

パワーオン信号、50％遅延信号、25％遅延信
号、FIRE＋信号は、NANDゲート８４で組合わ
されダイオードLED１を導電状態にして、前述
したようにコンデンサＣ１（第７図）の電圧をコ
イルＬ１に印加する。複数のNANDゲート８５
−８８は同様にタイミング信号を組合わせてダイ
オードLED２−LED４を導電状態にし、第９図
に示した位相の信号hv２−hv４を生成する。一
対のインバータ８９，９０は、FIRE＋とFIRE−
に適正な極性を与え、hv１−hv４の信号を発生
する。

単安定マルチ９２のトリガー入力に信号
を印加することにより、AC１電圧（第１，９図
参照）の正の半周期に対応する一連の放射パルス
hv５が生成される。この単安定マルチの出力パ
ルスはインバータ９３で反転されてLED５を駆
動する。単安定マルチ９２から出るパルスhv５
の幅と持続時間は、可変抵抗器９４とコンデンサ
９５で決定される。パルスhv５が生じると、
OSCR５とSCR５が導電状態となり、第２図のコ
ンデンサＣ１は図に示した極性に再充電される。

単安定マルチ９９のトリガー入力端子に
信号を印加することによりAC１電圧（第１，９
図参照）の負の半周期に対応する一連の放射パル
スhv６が生成される。マルチ９９からの出力パ
ルスはインバータ１００で反転され、LED６を
駆動する。マルチ９９からのパルスの幅と、パル
スhv６の持続時間は可変抵抗器１０１とコンデ
ンサ１０２で制御される。パルスhv６はOSCR６
とSCR６を導通させ、第７図のコンデンサＣ２
を図に示した極性に充電する。

コンデンサＣ１がマグネツトコイルＬ１（第７
図）を通して放電する時間幅が減少して零になる
なら、コイルＬ１への駆動電流の量は、AC１が
その正の半周期の間に電流を供給する時間幅によ
つて決まる。第６Ａ−６Ｃ図は、トリガーSCR
へのゲート電圧とコイル電圧の波形を、コイルへ
の電力電圧の制御に対応した異なる持続時間につ
き示している。

第６Ｄ−６Ｆ図は、コンデンサＣ１，Ｃ２（第
７図参照）の放電時間と共にコイル電圧の波形が
変わる様子を示している。第６Ｇ，６Ｈ，６Ｊ図
は、コンデンサＣ１，Ｃ２の放電時間を一定に保
持したままコイルに印加する電源ライン電圧の持
続時間を変えた時にコイル電圧波形が変わる様子
を示している。

以上述べてきたことから明らかなように、本発
明による制御装置は、電力とタイミング信号の両
方を電源ラインから取り、２つのマグネツトコイ
ル（磁鉄線輪）を電源ライン周波数のちようど1/
３の周波数で駆動する。各マグネツトコイルは、
１回の機械的サイクルにつき１度だけ賦活され、
それはちようどライン周波数の1/3に当たる。ま
たここで用いた分周法の当然の帰結として、２つ
のマグネツトコイルは180゜ずらせて駆動される。
周波数を1/3に分割することにより、ACラインの
直流成分が相殺され、かつピーク電流が最小にな
るという利点が生じる。こういう分周法を採用し
たことにより、タイミング回路中に遅延を与える
ことができるようになり、マグネツトコイルの電
力レベルを広い範囲で調節することができる。各
サイクルの正負両部分の遅延時間を１つの可変抵
抗器のみを用いて調節できるので、遅延時間の不
揃いによつて電力線に不均衡が生じることも避け
られる。各マグネツトコイルにつき１つのコンデ
ンサが設けられて、初期電流をこのコンデンサか
ら供給されるため、ラインから供給されるピーク
電流値は小さくて済む。電力回路とトリガー回路
が光学的に連結されているため、電気的な雑音が
トリガー回路に帰還することがなくマグネツトコ
イルのトリガーが高い信頼性を以つて行われる。

本発明を実施するのに最も適していると思われ
る方法を述べてきたが、ここで述べた本発明の主
旨に矛盾することなく修正や変更を加え得ること
は明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による制御装置の回路のブロ
ツク図であり、第２−４図は、第２図に示した本
発明の好ましい実施例を示すデイジタル制御回路
の概略図であり、第５，６図は、第２−４図に示
したデイジタル制御回路の動作を説明するための
電圧波形を示す図であり、第７図は、本発明によ
る制御装置の他の実施例に係る回路ブロツク図で
あり、第８図は、第４図に示したデイジタル制御
回路の他の実施例に係る回路図であり、第９図
は、第８図に示したデイジタル制御回路の動作を
説明するための波形図である。 １１……位相制御回路、１２……電磁電力回
路、１５，１６……トランジスタ、２３〜２６，
８９，９０，９３，１００……インバータ、３０
……非同期シーケンシヤル回路、３１〜３４……
フリツプ・フロツプ、３８〜４３，４８，６１，
６２，７２，８４〜８８……NANDゲート、４
７，６６〜６８，９２，９９……単安定マルチ、
５４〜５７……NORゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動電力用及び分数調波周波数との同期用の
   双方に単相交流電源を用い、電磁励振器を電力ラ
   インの分数調波周波数で作動させる制御装置にし
   て、 第１、第２電磁コイルと、 第１、第２コンデンサと、 上記コンデンサに電荷を与えるために上記コン
   デンサと上記電源とを接続する手段と、 上記第１コンデンサと上記第１コイルに接続し
   て、上記分数調波周波数の正の半周期のある時間
   の間上記第１コイルに電流を流す手段と、 上記電流源を上記第１コイルに接続して、上記
   正の半周期間に上記第１コイルに更に電流を流す
   手段と、 上記第２コンデンサを上記第２コイルに接続し
   て、上記分数調波周波数の負の半周期のある時間
   の間上記第２コイルに電流を流す手段と、 上記電流源を上記第２コイルに接続して、上記
   負の半周期の間に上記第２コイルに更に電流を流
   す手段 とから構成される制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の制御装置にし
   て、上記分数調波が電力ライン周波数のちようど
   １／３である制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の制御装置にし
   て、上記第１コイルに流れる電流を上記電流源の
   正の半周期に同期させる手段と、 上記第２コイルに流れる電流を上記電流源の負
   の半周期に同期させる手段と を含む制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の制御装置にし
   て、上記第１コンデンサからの電流を、上記電流
   源から上記第１コイルに流れる電流に同期させる
   手段と、上記第２コンデンサからの電流を、上記
   電流源から上記第２コイルに流れる電流に同期さ
   せる手段とを含む制御装置。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の制御装置にし
   て、上記第１、第２電磁コイルに流す電流を制御
   することにより、上記第１、第２コイルの駆動電
   力を調節する手段を含む制御装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の制御装置にし
   て、上記調節手段が、全電流レベルに於て、上記
   第１、第２コイルに実質的に等量の電流を発生さ
   せる制御装置。 ７ 特許請求の範囲第５項に記載の制御装置にし
   て、上記調節手段が、上記第１、第２両コイルに
   流す電流を調節するために単一の可変手段を含む
   制御装置。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載の制御装置にし
   て、上記第１コイルへの上記電流が上記第２コイ
   ルへの上記電流に対して、上記分数調波周波数に
   おいて位相が180゜異なる制御装置。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載の制御装置にし
   て、上記第１、第２コイルの各々が実質的に同一
   の持続時間だけ賦活される制御装置。