JPH06238236A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で容易に振動数と振幅
を制御することができる振動発生装置を得る。 【構成】 交流を直流に変換し、その電力を
チヨッパ方式で電磁石に増減して流れる励磁電流とし、
この電流により電磁石の吸引力を変化させて振動体を振
動させるように構成する。その振動体の振動数と振幅の
制御はシリースレギュレータ方式制御電源と簡素な回路
構成で行う。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明はパーツフィーダ、ふるい等を機能さすための
振動を発生させる装置に関し、特に振動数と振幅を可変
することができ且つそれ等を一定に制御できる振動発生
装置に関するものである。 （ロ）従来の技術 第２図はこの発明の背景となる振動発生装置の基本原理
を示すブロック図である。その構成は交流電源１に直流
電源部２が接続され、直流電源部２にインバータ部８が
接続され、インバータ部８に振動用電磁石４が接続され
ていて、この電磁石４の吸引面に面して磁性体の振動体
６がバネ７で固定されている。動作については、交流電
源１の電力は直流電原部２において直流電力に変換さ
れ、その直流電力はインバータ部８で交流電力に変換さ
れ、その交流電力で電磁石４が励磁される。電磁石４は
交流励磁されるのでその吸引力が変化し振動体６が振動
する。この構成でインバータ部８の出力周波数を変えれ
ば振動体６の振動数が変化する。またこのインバータ部
８の出力電圧波形は第３図に示すような波形であり、電
磁石４の吸引力を変えるためには一般に第３図ａの波形
の場合にはその高さを、ｂの波形の場合にはそのパルス
幅を変えて吸引力を変化させ、振動体６の振幅を変化さ
せている。 （ハ）発明が解決しようとする問題点 現在パーツフィーダ等には振幅調整のみ可能な振動発生
装置が大半使用されている。しかしながら振動数の調整
が可能で任意の振動数に調整できるものであれば機械の
共振構造の簡素化等に役立ち非常に望ましいことである
が、上述の振動発生装置では構造複雑で大型高価であり
その普及が阻まれている。この発明はこの点を改善せん
とするものである。 （ニ）問題を解決するための手段と作用 この発明は直流電圧をチヨッピングして得た矩形波電圧
で電磁石を励磁して発生する吸引力を振動発生に利用せ
んとするものげある。まずこの発明の電磁石の励磁方法
について説明する。第４図は励磁回路図で第５図はその
動作波形図である。第４図にてチヨッパスイッチ９をイ
の側にＴ１の間オンした時、直流電源２は電磁石４を励
磁しその間の電圧及び電流波形はそれぞれ第５図のａ及
びｂのようになり、電圧印加時間に比例して励磁電流は
増加していく。次にＴ１後にチヨッパスイッチ９をロの
側に瞬時に切り換えると、電磁石４には逆起電圧が発生
し励磁電流は抵抗１０に流れる。この時の逆起電圧の大
きさ及び励磁電流の減少時間は抵抗１０の抵抗値が小さ
いほど逆起電圧は低く減少時間は長い。またこの場合抵
抗１０では電力ロスが発生する。第６図は抵抗１０の代
わりに直流電源２と電圧の等しい直流電源２ａを用い、
この電源からは電磁石４に電流が流れないようにダイオ
ード１１を挿入したものである。この図でチヨッパスイ
ッチ９をロの側にオンすると電磁石４の逆起電圧は直流
電源２ａの電圧とほぼ等しくなり又その電流の増と減の
時間はほぼ等しくなる。この様子を示す波形を第７図に
示す。第７図においてａは電磁石４の電圧波形、ｂは電
流波形である。この場合は電磁石４の電磁エネルギーは
直流電源２ａに注入され電力ロスは発生しない。第６図
の回路でチヨッパスイッチ９がイの側にある時間が長い
ほど電磁石４の電流は大きくなり、又チヨッパスイッチ
９がイとロ間を反復する時間が長いほど電磁石４に流れ
る三角波電流の発生周期は長くなる。このような隙間の
ある三角波電流でパーツフィーダに取り付けた電磁石を
励磁したのであるが従来の電流波形で励磁した時と比較
してパーツの搬送になにら支障は無かった。 （ホ）実施例 第１図は上述のチヨッピング方法を用いたこの発明の一
実施例の基本原理を示すブロック図である。図において
交流電源１は直流電源部２に接続されここで直流電圧に
変換される。直流電源部２に接続されたチヨッパ部３で
直流電圧を周期的に等時間でチヨッピングして電磁石４
に供給する。そしてチヨッパ部３に接続された制御部５
でチヨッパ部３でのチヨッピング周期とチヨッピング時
間を制御し振動体６の振動数と振幅を制御する。第８図
はこの発明の一実施例で以下この図について説明する。
交流電源１に直流電源部２が接続されている。直流電源
部２はブリッジダイオード７０とコンデンサ２０で構成
され、交流電源１からの電力を直流に変換し、平滑して
直流電力を得ている。チヨッパ部３には主スイッチング
素子としてトランジスタ３０と３１が用いられそれぞれ
直流電源部２からの直流正ライン１００及び負ライン１
０１と電磁石４の両端子１０２及び１０３との間に直流
電流を流し得る向きに接続されている。又ダイオード７
１及び７２がそれぞれ正ライン及び負ラインと電磁石４
の両端子１０２及び１０３との間に直流電圧を阻止する
向きに接続されている。即ちトランジスタ３０及び３１
とダイオード７１及び７２は交互にブリッジの形に接続
されている。このような回路でトランジスタ３０及び３
１が其のベースに同時に電流が流れてオンするとチヨッ
パ部３の電圧が電磁石４へ印加され励磁電流が流れる。
次にトランジスタ３０及び３１が其のベース電流が同時
に断たれオフすると電磁石４には逆起電圧が発生して励
磁電流はダイオード７１及び７２を経由してコンデンサ
２０へ逆流する。従って後述の方法でトランジスタ３０
及び３１のベース電流を制御することにより電磁石４へ
流れる電流の発生周期及び其の値を任意に制御すること
ができる。このようなチヨッパ部３を用いる事により此
の装置は主スイッチング素子２個のみで振動の制御がで
き、その構成が簡素化されているのみでなく、スイッチ
ング素子が少なくなった分スイッチング電力ロスが少な
くなる。次にチヨッパ部３の主トランジスタ７１及び７
２の駆動回路について説明する。トランジスタ３２のエ
ミッタは直流電源の正ライン１００に、其のコレクタは
トランジスタ３０のベースに接続されている。トランジ
スタ３２のベースは抵抗５０で正ライン１００に又抵抗
５１でトランジスタ３４のコレクタに接続されている。
トランジスタ３３のコレクタはトランジスタ３１のコレ
クタに、トランジスタ３３のエミッタはトランジスタ３
１のベースに、トランジスタ３３のベースはトランジス
タ３４のエミッタにそれぞれ接続されている。このよう
な回路でトランジスタ３４のベースに電流が流れるとこ
のトランジスタ３４がオンし、これによりトランジスタ
３２がオンしてトランジスタ３０にベース電流が流れて
トランジスタ３０がオンする。一方トランジスタ３３も
オンしトランジスタ３１にベース電流が流れてトランジ
スタ３１がオンする。此の回路の主眼点は２つある。一
つは２個の主スイッチングトランジスタ３０及び３１の
駆動方法である。即ちこれらのトランジスタは電磁石４
の両端子に分けて接続されており、その駆動回路は何れ
のラインも同電位ではなくこれを如何に簡単な回路で駆
動するかにある。もう一つは制御部５の出力電流即ちチ
ヨッパ部３の駆動電流を小さくするため特に後述の目的
でより小さくするために、主スイッチングトランジスタ
３０及び３１の前段に増幅回路を設けるのであるが、こ
こでのロスを如何に少なくするかにある。特に直流電源
の電圧が例えば２００ＶＡＣ又は１００ＶＡＣの整流電
圧である場合は必要な制御電圧に比して高く、其の正負
ラインにまだがる回路を作るとそのロスは非常に大きく
なる。このため第８図ではダーリントン接続などによ
り、直流電源の正と負ラインにまだがる回路は必要最少
限の１本の回路即ち抵抗５１の回路のみとしてある。こ
の最少限１本の回路は正負のスイッチング部を制御部５
からの１つの駆動信号で駆動できるようにして制御部５
の回路の簡素化をはかるために必要である。次に制御部
５について説明する。まず制御部５を動作させるための
制御電源について述べる。定電圧を得るためのトランジ
スタ３５のコレクタを抵抗５４で直流電源の正ライン１
００に接続する。又トランジスタ３５のべースを抵抗５
３で直流電源の正ライン１００に、ツェナーダイオード
７３で直流電源の負ライン１０１に接続する。この回路
はシリースレギュレータの一つであり直流電源の電圧を
抵抗５４及びトランジスタ３５でドロップしツェナーダ
イオード７３の電圧に相当する定電圧をトランジスタ３
５のエミッタから得ている。一般に１００ＶＡＣ又は２
００ＶＡＣか、または其の整流電圧から低い制御電圧を
得なければならず抵抗、トランジスタ等を用いると電力
ロスが非常に大きくなる。それだからといってトランス
又はスイッチング電源等を使用すれば電力ロスは少なく
なるが回路が複雑高価になる。ここでは前述の如くチヨ
ッパ部３を其の駆動信号が小さくてよいように構成した
のでシリースレギュレータでのロスを低く抑える事がで
き簡単な構成とする事が出来る。直流電力をチヨッピン
グする制御回路は種々あるが、此処では鋸歯状波発振波
形と制御信号を比較して駆動信号を発生するパルス幅変
調方式の回路を使用したものを例としている。オシレー
タ４２は例えば第９図のような鋸歯状波ａを発振するも
のであり其の発振周期はオシレータ４２に接続された抵
抗６０又はコンデンサ２３で制御できる。此処では抵抗
６０を可変抵抗としてこれで発振周期を変化させ、電磁
石４へのチヨッパ電圧の周期を可変できるようにしてい
る。ＰＷＭコンパレータ４０には其の入力にオシレータ
４２とオペアンプ４１の出力が接続されており、第９図
のようにオペアンプ出力ｂと鋸歯状波ａが比較され、鋸
歯状波ａがオペアンプ出力ｂより大きい時にコンパレー
タ４０の出力にパルス状の電圧ｃが出る。コンパレータ
４０の出力にはトランジスタ３６が接続してありこのト
ランジスタ３６の出力を前抹のチヨッパ郁３のトランジ
スタ３４のベースにベース抵抗５２を介して接続してあ
る。従ってコンパレータ４０の出力電圧に応じて電磁石
４は励磁される事になる。オペアンプ４１は電磁石４の
励磁電圧を一定に制チヨッパ部３のトランジスタ３０のエミッタに接続さ
れ、又抵抗５９及びコンデンサ２２で制御電源の負 側は制御電源の正負ライン１０４及び１０１の間に接続
された抵抗５８に接続されている。この回路の動作を説
明する前に電磁石４の電圧について考えてみると、電磁
石４の電圧は交流でありしかも其のラインはオペアンプ
４１の負ライン１０１と同レベルではないのでお互いに
接続できない。ところがチラッパ部３の直流電源の正側
のスイッチング素子部と直流電源の負ライン１０１間の
電圧には電磁石４の励磁電圧と相似な所がある。例えば
トランジスタ３０のベース又はエミッタと直流電源の負
ライン１０１間がそれであり、この電圧を利用すれば其
の電圧の負側はオペアンプ４１の負側と共通でありしか
も直流電圧であるので容易に電磁石４の電圧に比例した
値としてオペアンプ４１の入力に取り込 ような電圧が印加されるのであるが、コンデンサ２２に
より平滑され電磁石４の励磁電圧の平均電圧に比例した
直流電圧となる。一方オペアンプ４１の に比例した一定電圧が印加される事になる。従って此の
回路では電磁石４の励磁電圧はオペアンプ になり、此の電圧を変化させる事により電磁石４の励磁
電圧を任意の値に設定する事が出来る。また此処では抵
抗５６，５７及びコンデンサ２１がオペア これで此の系の精度及び安定度が調整できる。このよう
な簡単な回路で交流電源の電圧に変動があっても電磁石
４の励磁電圧を一定に保持して、パーツフィーダの部品
の供給スピードに悪影響を与え無いようにする事ができ
る。なお第８図の一実施例ではトランジスタを用い且つ
説明と関連のある部品のみを示したがＭＯＳＦＥＴを使
用しても同様な効果が得られる。 （ヘ）発明の効果 上述のように此の発明によれば非常に簡素な回路構成と
なったので小型軽量安価でしかも効率が良いなどの特有
の効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の基本原理を示すブロック図 第２図は従来の振動発生装置のブロック図、第３図は第
２図を説明するための波形図、第４図はこの発明の原理
を理解するための回路図、第５図は第４図を説明するた
めの波形図、第６図はこの発明の基本原理を示す回路
図、第７図は第６図を説明するための波形図、第８図は
この発明の一実施例、第９図は第８図の動作を説明する
ための波形図である。 図において１は交流電源、２は直流電源部、３はチヨッ
パ部、４は電磁石、５は制御部、６は振動体、７はバネ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１） 交流電源１をダイオードで整流してなる直流電
   原部２、直流電源部２の直流電圧をチヨッピングして矩
   形波の周期的な脈流電圧を出力するチヨッパ部３とその
   制御部５、チヨッパ部３の出力で励磁されて吸引力を発
   生する電磁石４、電磁石４で駆動される振動体６、振動
   体６を支えるバネ７。前記構成でチヨッピング電圧の周
   期を変えて振動体６の振動数を変え、チヨッピング電圧
   の幅を変えて振動体６の振幅を変えるようにした振動発
   生装置。 （２） 前記チヨッパ部３が２組のスイッチング素子３
   ０と３１及び２組のダイオード素子７１と７２をブリッ
   ジに接続した主回路を持つ特許請求の範囲第（１）項記
   載の振動発生装置。 （３） 前記２組のスイッチング素子７１と７２を駆動
   するために前段に増幅回路を設ける。その増幅回路は各
   スイッチング素子が接続された各々の直流ライン側の接
   続のみにて構成する。両ラインの増幅回路を最前段で１
   つのスイッチング素子３４に接続し、１つの駆動信号で
   駆動する。以上の如く構成された特許請求範囲第（２）
   項記載の振動発生装置。 （４） 前記増幅回路の増幅度を大きくして制御部５の
   出力電流を低く抑え、制御電原を得るのにシリースレギ
   ュレータ方式の回路を使用した特許請求範囲第（３）項
   記載の振動発生装置。 （５） 前記制御部５は電磁石４の励磁電圧と相似な電
   圧波形をスイッチング素子部と直流電源の片側ラインか
   ら検出して、電磁石４の励磁電圧を一定値に制御するよ
   うにした特許請求の範囲第（２）項記載の振動発生装
   置。