JP5271864B2

JP5271864B2 - 電磁アクチュエータ駆動装置

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Publication number: JP5271864B2
Application number: JP2009237965A
Authority: JP
Inventors: 健元近藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP2011086741A

Description

本発明は、ソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータの駆動に用いられる電磁アクチュエータ駆動装置に関するものである。

従来、例えば流体回路に設けられる電磁バルブなど、制御対象機器の作動を制御するためのアクチュエータとして電磁式のアクチュエータを設けることが多用されている（例えば、特許文献１参照）。この電磁アクチュエータは、駆動用のソレノイドコイルと可動部材としてのプランジャとを備え、ソレノイドコイルの通電制御を通じてプランジャの移動位置を変化させることによって作動するようになっている。

また、複数の電磁アクチュエータが設けられる装置では、それら電磁アクチュエータを一体に取り付けて一つのユニットとしたものを用いることも多用されている。

特開２００４−２３９４２号公報

ここで、電磁アクチュエータへの電力供給に用いられる電源の電圧は、同一ではなく、使用される地域や適用される装置などによって異なる。ユーザーの要求に応える上では、そうした種々の電源電圧に対応する必要があるために、電磁アクチュエータとして仕様（例えば定格電圧）の異なる多種の製品を用意せざるを得ない。

ただし、製品ラインナップが多くなると、これが電磁アクチュエータの製造や管理の効率化を妨げる一因となるために好ましくない。従来の装置は、こうした点において改善の余地がある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造および管理を効率よく行うことのできる電磁アクチュエータ駆動装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、駆動用のソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータを複数備え、それら電磁アクチュエータを駆動する電磁アクチュエータ駆動装置であって、予め定められた所定範囲内の入力電圧を一定の電圧に変換して出力するとともに、該出力した電圧を並列接続された前記複数の電磁アクチュエータのソレノイドコイルに印可する定電圧回路を備えてなり、前記複数の電磁アクチュエータと前記定電圧回路とが一体に取り付けられた一つのユニットとして形成されてなり、前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとは、入力される電流を一定の電流に変換して出力する定電流回路を介して接続されてなり、前記定電流回路は、前記ソレノイドコイルに直列接続され、前記定電圧回路の出力端子の間に前記直列接続された前記定電流回路と前記ソレノイドコイルとが並列接続されることで、前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとが前記定電流回路を介して接続されてなり、前記定電流回路は、前記ユニットに含まれてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、入力電圧が異なる場合であっても、これを定電圧回路によって一定の電圧に変換して各電磁アクチュエータのソレノイドコイルに供給することができる。そのため、同一仕様の電磁アクチュエータにより広範囲の入力電圧に対応することができ、これにより装置の汎用性が高くなって製品ラインナップを少なくすることができる。また、複数の電磁アクチュエータのソレノイドコイルに共通の定電圧回路から電力を供給することができ、それらソレノイドコイルに各別に定電圧回路を設ける構成と比較して、構成部品を少なくすることができる。したがって上記構成によれば、電磁アクチュエータ駆動装置の製造の効率化を図ることができる。

しかも、電磁アクチュエータ駆動装置が一つのユニットとして一体に形成されるために、複数の電磁アクチュエータおよび定電圧回路を各別に管理する場合と比較して同装置の管理を容易に行うこともできる。

上記構成によれば、定電流回路によって変えられた一定の電流を各ソレノイドコイルに供給することができ、それらソレノイドコイルへの供給電流の誤差を小さく抑えることができる。そのため電磁アクチュエータ駆動装置を使い勝手のよいものとすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、前記定電流回路から出力される電流を変更する変更回路が設けられてなり、同変更回路は前記ユニットに含まれてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、例えば電磁アクチュエータの可動部材を移動させるべくソレノイドコイルに通電するときには同ソレノイドコイルに大電流を供給するとともに、同可動部材をそのときの停止位置で保持するときには小電流を供給するといったように、電磁アクチュエータの作動状態に応じたかたちでソレノイドコイルへの供給電流を変更回路によって適切に調節することができる。したがって、電磁アクチュエータ駆動装置の使い勝手の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、前記定電圧回路は、半導体素子のスイッチング動作を通じて前記入力電圧を変換するスイッチング方式の定電圧回路であることをその要旨とする。

上記構成によれば、例えば三端子レギュレータや抵抗器などにより構成されるリニア方式の定電圧回路を採用した装置と比較して、定電圧回路、ひいては電磁アクチュエータ駆動装置を作動効率の高いものとすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとは、同ソレノイドコイルの通電状態と非通電状態とを切換えるスイッチ回路を介して接続されてなり、前記スイッチ回路は、前記複数の電磁アクチュエータそれぞれに対応して設けられてなり、且つ前記ユニットに含まれてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、各スイッチ回路の操作を通じて複数の電磁アクチュエータの作動状態を各別に制御することができる。

本発明によれば、電磁アクチュエータ駆動装置の製造および管理を効率よく行うことができるようになる。

本発明を具体化した第１の実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置の平面図。各電磁アクチュエータを駆動するための駆動回路を示す回路図。スイッチ回路を示す回路図。本発明を具体化した第２の実施の形態にかかる定電流回路を示す回路図。ソレノイドコイルへの通電態様の一例を示すタイミングチャート。他の実施の形態にかかる定電流回路を示す回路図。他の実施の形態にかかる定電流回路を示す回路図。他の実施の形態にかかる定電流回路を示す回路図。他の実施の形態にかかる定電流回路を示す回路図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置について説明する。

図１に、第１の実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置の平面構造を示す。
同図１に示すように、ベース部１０の一方側（図１における紙面手前側）の面１０ａには、電源端子１１と入力端子１２とが設けられている。本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置の使用に際して、電源端子１１には交流電源（商用電源など）や直流電源（蓄電池など）が接続されて同装置に電力が供給される。入力端子１２には、リレー出力回路やトライアック出力回路などを備えて構成されるプログラマブル・ロジック・コントローラ（以下、「ＰＬＣ」）が接続されており、同ＰＬＣから電磁アクチュエータ１４を駆動するための信号が入力される。

また、ベース部１０の上記面１０ａには複数（本実施の形態では六つ）のバルブボディ１０ｂが一体に取り付けられており、同バルブボディ１０ｂにはそれぞれ電磁アクチュエータ１４が一体に取り付けられている。各バルブボディ１０ｂの内部には、流体の流路を切り換えるための回路（流体制御回路）と電磁アクチュエータ１４とを連通する通路が形成されている。各電磁アクチュエータ１４は、可動部材としてのプランジャと、同プランジャを一方向に付勢するスプリングと、該プランジャをスプリングの付勢力に抗して移動させるためのソレノイドコイル（全て図示略）とを内蔵している。

図２に、各電磁アクチュエータ１４を駆動するための駆動回路を示す。
同図２に示すように、電源端子１１には複数（本実施の形態では四つ）のダイオード１５ａにより構成された全波整流回路１５と平滑コンデンサ１６とが並列に接続されている。電源端子１１は、それら全波整流回路１５と平滑コンデンサ１６とを介して定電圧回路１７に接続されている。この定電圧回路１７は、入力される電圧を一定の電圧に変換して出力するとともに、該出力した電圧を並列接続された複数の電磁アクチュエータ１４のソレノイドコイル１４ａに印可するものであり、スイッチングＩＣ１８のスイッチング動作を通じて出力電圧を変換するスイッチング方式の定電圧回路である。

定電圧回路１７の入力側端子の正極（電源［＋］端子１１ａ）は変圧器１９の入力側コイル１９ａに接続されており、同入力側コイル１９ａは半導体素子（具体的には、電界効果トランジスタ［ＦＥＴ２０］のドレイン端子およびソース端子）と抵抗器２１とを介して定電圧回路１７の入力側端子の負極（電源［−］端子１１ｂ）に接続されている。変圧器１９の出力側コイル１９ｂは、定電圧回路１７の出力端子２２の間に接続されている。

また電源［＋］端子１１ａは、電圧安定化回路２３と二つの抵抗器により構成される分圧回路２４とを介してスイッチングＩＣ１８のＶＣＣ端子に接続されている。本実施の形態では、電源［＋］端子１１ａに印加された電圧が電圧安定化回路２３によって電圧変動の小さい安定した電力に変換された後に、分圧回路２４によって降圧された上でスイッチングＩＣ１８に入力される。

スイッチングＩＣ１８のＯＵＴ端子は、上記ＦＥＴ２０（詳しくは、そのゲート端子）に接続されている。またスイッチングＩＣ１８のＣＬ端子には上記ＦＥＴ２０のソース端子が接続されている。スイッチングＩＣ１８は、そのＣＬ端子に入力されるＦＥＴ２０のソース端子の電位に基づいて変圧器１９の入力側コイル１９ａを流れる電流量を把握し、その把握した電流量に応じて自身の動作態様を変更するようになっている。

定電圧回路１７の出力端子２２の間には、変圧器１９の出力側コイル１９ｂと並列に、直列接続されたツェナーダイオード２５とフォトカプラ２６（詳しくは、その発光素子）とが接続されている。またフォトカプラ２６（詳しくは、その受光素子）は、スイッチングＩＣ１８のＦＢ端子と電源［−］端子１１ｂとの間に接続されている。

また、定電圧回路１７の出力端子２２の間には、発光ダイオード２７および抵抗器２８が直列接続されたものと平滑コンデンサ２９とが並列に接続されている。
さらに、定電圧回路１７の出力端子２２の間には、入力される電流を一定の電流に変換して出力する定電流回路３０と、電磁アクチュエータ１４のソレノイドコイル１４ａと、同ソレノイドコイル１４ａの通電状態および非通電状態を切換えるスイッチ回路３１とを直列接続したものが複数（本実施の形態では六つ［図１には二つのみ図示している］）接続されている。それら定電流回路３０、ソレノイドコイル１４ａ並びにスイッチ回路３１が直列に接続されたものは、各電磁アクチュエータ１４に対応して設けられるとともに並列に接続されている。なお、各ソレノイドコイル１４ａにはそれぞれダイオード３２が並列に接続されている。また、上記定電流回路３０は二つのトランジスタ３３，３４と二つの抵抗器３５，３６とにより構成されている。スイッチ回路３１は、図３に示すように、フォトカプラ３１ａやトランジスタ３１ｂ、抵抗器３１ｃ，３１ｄ，３１ｅなどにより構成されている。このスイッチ回路３１は、その入力側回路と出力側回路とがフォトカプラ３１ａによって絶縁された構造になっている。具体的には、フォトカプラ３１ａの発光素子にＰＬＣ１３からの信号（電源端子１１に入力される電圧と同一電圧の信号）が入力される一方、同フォトカプラ３１ａの受光素子には定電圧回路１７から出力される電圧（出力［＋］端子２２ａの電圧）が印加される。各スイッチ回路３１はそれぞれ前記入力端子１２を介してＰＬＣ１３（図２）に接続されている。

以下、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置の作動態様について説明する。
電源端子１１から入力された電力（交流電力、あるいは直流電力）は全波整流回路１５および平滑コンデンサ１６を介して直流電力になる。この直流電力は、電圧安定化回路２３を介して電圧の安定した電力に変更されるとともに、分圧回路２４により分圧された後に、スイッチングＩＣ１８に入力される。

スイッチングＩＣ１８は、そのＯＵＴ端子から所定周期毎のパルス状の信号を出力するとともに同信号のデューティー比（オン時間とオフ時間との比）を変化させて変調するパルス幅変調制御（いわゆるＰＷＭ制御）を実行する。このＰＷＭ制御に伴うスイッチング動作によってスイッチングＩＣ１８のＯＵＴ端子から信号が出力されるときには、これに接続されたＦＥＴ２０がオン動作して変圧器１９の入力側コイル１９ａに電流が流れる状態になり、このとき変圧器１９の出力側コイルも電流が流れる状態になる。一方、スイッチングＩＣ１８のＯＵＴ端子からの信号が出力されないときには、ＦＥＴ２０がオフ動作して変圧器１９の入力側コイル１９ａに電流が流れない状態になり、変圧器１９の出力側コイル１９ｂも電流が流れない状態になる。

そして、こうしたスイッチング動作によって変圧器１９の出力側コイル１９ｂに電流が流れる状態になる時間と流れない状態になる時間とを調節することにより、出力側コイル１９ｂが接続された定電圧回路１７の出力端子２２間において生じる電圧（詳しくは、その平均値）が調節されるようになる。

スイッチングＩＣ１８は、予め定められた所定範囲（例えば電圧安定化回路２３に２０〜２００ボルトの直流電圧が入力されるようになる範囲）内の電圧が定電圧回路１７の電源端子１１に入力された場合において、出力端子２２に所定電圧Ｖ（具体的には、一定の電圧［１０．０ボルト］）を出力するように予め設計されている。なお、このスイッチングＩＣ１８のスイッチング動作によって生じる出力電圧の脈動は、定電圧回路１７の出力端子２２に接続された平滑コンデンサ２９によって平滑化されるようになっている。

本実施の形態の定電圧回路１７は、出力端子２２間の電圧に応じた信号を前記ツェナーダイオード２５およびフォトカプラ２６によって、スイッチングＩＣ１８のＦＢ端子にフィードバックして同スイッチングＩＣ１８の作動態様を変更するといったフィードバック機能を備えている。具体的には、ツェナーダイオード２５にかかる逆電圧が降伏電圧（本実施の形態では、１０．０ボルト）を越えると、同ツェナーダイオード２５に逆電流が流れてフォトカプラ２６がオン動作してスイッチングＩＣ１８のＦＢ端子の電位を低下させるようになる。そして、スイッチングＩＣ１８は、このときＯＵＴ端子から信号が出力される時間を短くして定電圧回路１７の出力端子２２間に出力される電圧を低下させる。定電圧回路１７は、こうしたフィードバック制御などを通じて出力端子２２間の電圧を所定電圧Ｖに調節するように予め設計されている。

また本実施の形態では、定電圧回路１７の出力端子２２の間に電圧が出力されているときにおいて前記発光ダイオード２７が点灯するようになっている。そのため、この発光ダイオード２７の点灯をもって定電圧回路１７の出力端子２２の間に電圧が出力されていることを確認することができる。

定電圧回路１７の出力端子２２の間に接続された各ソレノイドコイル１４ａには、前記定電流回路３０とスイッチ回路３１とが接続されている。そして、ＰＬＣ１３からの信号入力によってスイッチ回路３１がオン操作されると、同スイッチ回路３１に対応するソレノイドコイル１４ａに電流が流れて、これに対応する電磁アクチュエータ１４が作動するようになる。このように本実施の形態では、各スイッチ回路３１の操作を通じて複数の電磁アクチュエータ１４の作動状態が各別に制御される。

このとき電流は「定電圧回路１７の出力端子２２の正極（出力［＋］端子２２ａ）→スイッチ回路３１→定電流回路３０→ソレノイドコイル１４ａ→定電圧回路１７の出力端子２２の負極（出力［−］端子２２ｂ）」といった経路で流れる。そのため定電流回路３０によって変換されて調節された一定の電流（所定電流Ｉ）が各ソレノイドコイル１４ａに供給されるようになり、それらソレノイドコイル１４ａへの供給電流の誤差が小さく抑えられるようになる。これにより電磁アクチュエータ駆動装置を使い勝手のよいものとすることができる。

このように本実施の形態では、電源端子１１間に入力される電圧が定電圧回路１７によって所定電圧Ｖに変更されて出力されるとともに、その出力電圧をもとに定電流回路３０によって所定電流Ｉに調節された電流がソレノイドコイル１４ａに供給される。

本実施の形態では、電源端子１１に入力される電圧が異なる場合であっても、これを全波整流回路１５や平滑コンデンサ１６、並びに定電圧回路１７によって一定の電圧に変換して各電磁アクチュエータ１４のソレノイドコイル１４ａに供給することができる。そのため、同一仕様の電磁アクチュエータ１４により広範囲の入力電圧に対応することができ、これにより装置の汎用性が高くなって製品ラインナップを少なくすることができる。

ここで、三端子レギュレータや抵抗器などにより構成されるリニア方式の定電圧回路は、熱によりエネルギーを消費することによって電圧を降下させる方式のものであるために、損失が大きくなり易く作動効率が低くなり易い。これに対して、スイッチング方式の定電圧回路は、間欠的に電力が出力される状態にすることによって電圧を降下させる方式のものであるために、リニア方式の定電圧回路と比較して熱によるエネルギーの消費が少なく作動効率が高い。本実施の形態では、そうしたスイッチング方式の定電圧回路１７が設けられているために、リニア方式の定電圧回路が設けられる装置と比較して、定電圧回路１７、ひいては電磁アクチュエータ駆動装置を作動効率の高いものとすることができる。

一般に、定格電圧の高い電磁アクチュエータは、ソレノイドコイルの巻数が多くなるために同ソレノイドコイルが大きくなり易く、その大型化を招き易い。また、そうしたソレノイドコイルの大型化を回避するために細い導線を用いて同ソレノイドコイルを形成すると、導線の断線や焼損を招き易くなる分だけ電磁アクチュエータの品質の低下を招いたり、その形成が困難になることによって電磁アクチュエータの製造効率の低下を招いたりするおそれがある。

本実施の形態では、定電圧回路１７によって変換された所定電圧Ｖ、すなわち電源端子１１に入力される電圧より低い電圧がソレノイドコイル１４ａおよび定電流回路３０に印加されるため、電源端子１１に入力される電圧が高い場合であっても低い定格電圧（本実施の形態では、５．０ボルト）の電磁アクチュエータ１４を用いることができる。そのため、定電圧回路１７の設けられない装置と比較して、太い導線を用いて形成された巻数の少ないソレノイドコイル１４ａを用いることができるようになり、電磁アクチュエータ１４の小型化や、品質の向上、並びに製造効率の向上を図ることができるようになる。

また本実施の形態では、複数の電磁アクチュエータ１４のソレノイドコイル１４ａに共通の定電圧回路１７から電力が供給されるために、それらソレノイドコイル１４ａに各別に定電圧回路を設ける構成と比較して構成部品を少なくすることができる。したがって装置の製造の効率化を図ることができ、また同装置の小型化やコストダウンを図ることができる。

さらに本実施の形態では、電磁アクチュエータ駆動装置が、全波整流回路１５、平滑コンデンサ１６，２９、複数の電磁アクチュエータ１４、定電圧回路１７、発光ダイオード２７、抵抗器２８、定電流回路３０、およびスイッチ回路３１といった構成部品が一体に取り付けられた一つのユニットとして形成されている。そのため、例えばユーザーによる該装置の使用に際して各構成部品を各別に用意する手間を省くことができるようになるなど、それら構成部品を各別に管理する場合と比較して同装置の管理を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）同一仕様の電磁アクチュエータ１４により広範囲の入力電圧に対応することができ、これにより装置の汎用性が高くなって製品ラインナップを少なくすることができる。また、複数の電磁アクチュエータ１４のソレノイドコイル１４ａに共通の定電圧回路１７から電力を供給することができ、それらソレノイドコイル１４ａに各別に定電圧回路を設ける構成と比較して、構成部品を少なくすることができる。したがって、装置の製造の効率化を図ることができる。しかも、複数の電磁アクチュエータ１４、定電圧回路１７、定電流回路３０、およびスイッチ回路３１などの構成部品が一体に取り付けられた一つのユニットとして形成されているために、それら構成部品を各別に管理する場合と比較して同装置の管理を容易に行うことができる。

（２）定電圧回路１７と各ソレノイドコイル１４ａとをそれぞれ定電流回路３０を介して接続するようにした。そのため、各ソレノイドコイル１４ａに定電流回路３０によって変更された一定の電流を供給することができ、それらソレノイドコイル１４ａへの供給電流の誤差を小さく抑えることができる。したがって電磁アクチュエータ駆動装置を使い勝手のよいものとすることができる。

（３）スイッチング方式の定電圧回路１７を設けるようにしたために、リニア方式の定電圧回路が設けられる装置と比較して、定電圧回路１７、ひいては電磁アクチュエータ駆動装置を作動効率の高いものとすることができる。

（４）定電圧回路１７と各ソレノイドコイル１４ａとをそれぞれスイッチ回路３１を介して接続するようにしたために、それらスイッチ回路３１の操作を通じて複数の電磁アクチュエータ１４の作動状態を各別に制御することができる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置と第１の実施の形態にかかる電磁アクチュエータ駆動装置とは、定電流回路から出力される電流を変更するための変更回路が設けられている点のみが異なる。

前記電磁アクチュエータ１４は、その作動状態に応じて、適正な作動のために最低限必要なソレノイドコイル１４ａへの通電電流量が異なる。具体的には、ソレノイドコイル１４ａへの通電によるプランジャの移動が完了してその位置で同プランジャを保持するときに必要な通電電流量と比較して、プランジャを吸引して移動させるべくソレノイドコイル１４ａに通電するときに必要な通電電流量が大きい。電磁アクチュエータ駆動装置を作動効率の高いものとするためには、こうした実情に合わせて、ソレノイドコイル１４ａへの通電電流量を調節制御することが望ましい。

図４に、本実施の形態にかかる定電流回路４０を示す。
同図４に示すように、本実施の形態にかかる定電流回路４０には、同定電流回路４０の出力電流を変更するための変更回路４１が設けられている。この変更回路４１は、ソレノイドコイル１４ａへの通電電流量の調節制御を実行するために各電磁アクチュエータ１４に対応する定電流回路４０にそれぞれ設けられている。

上記定電流回路４０は、第１の実施の形態の定電流回路３０（図１参照）と同様に、前記二つのトランジスタ３３，３４と二つの抵抗器３５，３６とにより構成されている。上記変更回路４１は直列に接続されたトランジスタ４２および抵抗器４４を備えており、それらトランジスタ４２および抵抗器４４は上記抵抗器３６に並列に接続されている。また上記トランジスタ４２のベースにはマイクロコンピュータ４３が接続されている。

トランジスタ４２が作動状態（オン状態）になると、上記抵抗器４４に電流が流れるようになるために、トランジスタ３４のベースおよびエミッタ間の抵抗値が同抵抗器４４と上記抵抗器３６とによって定まるようになる。一方、トランジスタ４２が非作動状態（オフ状態）になると、このとき抵抗器４４に電流が流れない状態になるため、トランジスタ３４のベースおよびエミッタ間の抵抗値が上記抵抗器３６のみによって定まるようになる。そのため、マイクロコンピュータ４３によってトランジスタ４２の作動を制御することにより、トランジスタ３４のベースおよびエミッタ間の抵抗値が変更されて、定電流回路４０から出力される電流量が調節されるようになる。

なお本実施の形態では、電磁アクチュエータ駆動装置が、それら定電流回路４０や変更回路４１、マイクロコンピュータ４３、前記全波整流回路１５（図１）、平滑コンデンサ１６，２９、複数の電磁アクチュエータ１４、定電圧回路１７、発光ダイオード２７、抵抗器２８、定電流回路３０、およびスイッチ回路３１といった構成部品が一体に取り付けられた一つのユニットとして形成されている。

マイクロコンピュータ４３によるトランジスタ４２の作動制御は、以下のような考えのもとに実行される。
図５に、ソレノイドコイル１４ａへの通電態様の一例を示す。

ＰＬＣ１３からの信号入力によって電磁アクチュエータ１４のプランジャを移動させるべくソレノイドコイル１４ａへの通電が開始されると（図５の時刻ｔ１）、先ずマイクロコンピュータ４３はソレノイドコイル１４ａへの通電開始を検出する。そして、このときプランジャを移動させるために比較的大きい電流が必要になるために、マイクロコンピュータ４３はソレノイドコイル１４ａの通電電流量が大きくなるようにトランジスタ４２をオン状態にする。そして、その後においてプランジャが移動している間、マイクロコンピュータ４３はトランジスタ４２をオン状態のまま保持する（同時刻ｔ１〜ｔ２）。

その後、プランジャの移動が完了して同プランジャの移動位置を保持する状態になると（同時刻ｔ２）、このときソレノイドコイル１４ａによってプランジャを吸引する必要があるものの大きな電流は必要ないために、マイクロコンピュータ４３はソレノイドコイル１４ａの通電電流量が比較的小さくなるようにトランジスタ４２をオフ状態にする。

そして、スプリングの付勢力によってプランジャを移動させるべくソレノイドコイル１４ａへの通電を停止させる状況になると（同時刻ｔ３）、ＰＬＣ１３からの信号入力の停止によって前記スイッチ回路３１がオフ操作されて、ソレノイドコイル１４ａへの通電が停止される。

このように本実施の形態では、電磁アクチュエータ１４のプランジャを移動させるべくソレノイドコイル１４ａに通電するときには同ソレノイドコイル１４ａに大電流を供給するとともに、同プランジャの移動が完了して同プランジャの位置を保持するときには小電流を供給するといったように、電磁アクチュエータ１４の作動状態に応じたかたちでソレノイドコイル１４ａへの供給電流を変更回路４１によって適切に調節することができる。したがって、電磁アクチュエータ駆動装置の使い勝手の向上を図ることができる。また、プランジャの位置を保持するときにおいても同プランジャを移動させるときと同様にソレノイドコイル１４ａに大電流を供給する装置と比較して、電磁アクチュエータ駆動装置の省電力化を図ることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、先の（１）〜（４）と同様の効果に加えて、以下の（５）に記載する効果が得られるようになる。
（５）変更回路４１を設けるようにしたために、ソレノイドコイル１４ａへの供給電流を電磁アクチュエータ１４の作動状態に応じて適切に調節することができ、電磁アクチュエータ駆動装置の使い勝手の向上を図ることができる。
（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第１の実施の形態において、ＰＬＣ１３に代えて、マイクロコンピュータを設けるようにしてもよい。
・第１の実施の形態では、定電流回路３０として、トランジスタ３３，３４と抵抗器３５，３６とにより構成されたものを採用した。これに限らず、定電流回路の構成は一定の電流を出力することのできる回路であれば任意に変更することができる。定電流回路として具体的には、例えば図６に示す定電流回路５０のようにＦＥＴ５１と抵抗器５２とを用いた回路や、図７に示す定電流回路６０のように三端子レギュレータ６１を用いた回路を採用することができる。その他、オペアンプを用いた回路などを定電流回路として採用することもできる。

・第２の実施の形態において、定電流回路４０に代えて、図８に一例を示すように、ＦＥＴ７１と抵抗器７２とにより構成される定電流回路７０を採用するようにしてもよい。同構成においては、抵抗器７２と並列にトランジスタ７３および抵抗器７４を設けるとともに同トランジスタ７３のベースにマイクロコンピュータ４３を接続するようにすればよい。

また、定電流回路として、三端子レギュレータを用いた回路（図７参照）や、オペアンプを用いた回路などを採用してもよい。こうした構成によっても、例えばトランジスタおよび抵抗器を有する変更回路を定電流回路の抵抗器に並列接続するなど、定電流回路から出力される電流を変更するための変更回路を別途設けることにより、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

・第２の実施の形態において、トランジスタのベースにマイクロコンピュータを接続することに代えて、図９に一例を示すように、定電流回路８０においてスイッチ回路３１のオン動作に伴って電圧が印可されるようになる部分とトランジスタ４２のベースとの間にコンデンサ８１を設けるようにしてもよい。同構成では、スイッチ回路３１のオン操作による定電流回路８０への電力供給によって上記コンデンサ８１に電荷が蓄えられる過程において、同コンデンサ８１にベースが接続されたトランジスタ４２がオン動作して抵抗器４４に電流が流れるようになる。そして、コンデンサ８１への電荷の蓄積が完了すると、トランジスタ４２はオフ動作して抵抗器４４に電流が流れなくなる。このように上記構成によれば、電磁アクチュエータ１４を作動させるべくスイッチ回路３１がオン操作された場合に、直後の所定期間、言い換えれば電磁アクチュエータ１４のプランジャが吸引されて移動する期間において定電流回路８０の出力電流を一時的に大きくすることができる。

・第２の実施の形態において、ソレノイドコイル１４ａへの通電態様は、図５に示す通電態様に限らず任意に変更可能である。具体的には、電磁アクチュエータ駆動装置の振動の強度を検出するとともに同強度が大きいときに定電流回路から大きい電流を出力させるようにしてもよい。電磁アクチュエータ駆動装置の振動の強度が大きいときには、その振動によって電磁アクチュエータ１４のプランジャが不要に移動することによって同電磁アクチュエータ１４が誤動作するおそれがある。上記構成によれば、そうしたときにおいてソレノイドコイル１４ａに比較的大きな電流を供給して電磁アクチュエータ１４の誤動作を抑えることができる。

・各実施の形態において、全波整流回路１５と平滑コンデンサ１６とを省略してもよい。こうした構成の電磁アクチュエータ駆動装置を交流電源に接続して用いる場合には、全波整流回路や平滑コンデンサを別途用意するとともに、それら全波整流回路や平滑コンデンサを介して電磁アクチュエータ駆動装置と交流電源とを接続するようにすればよい。

・各実施の形態において、定電流回路を省略してもよい。
・各実施の形態において、スイッチ回路３１に代えて、ソレノイドコイル１４ａの通電状態と非通電状態とを切換えることの可能なものであれば、電磁継電器などといった任意の構成のものを設けてもよい。

・各実施の形態において、入力される電圧を一定の電圧に変換して出力することのできるのであれば、定電圧回路１７の構成は任意に変更可能である。また、スイッチング方式の定電圧回路を採用することに限らず、リニア方式の定電圧回路を採用してもよい。

１０…ベース部、１０ａ…面、１０ｂ…バルブボディ、１１…電源端子、１１ａ…電源［＋］端子、１１ｂ…電源［−］端子、１２…入力端子、１３…プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、１４…電磁アクチュエータ、１４ａ…ソレノイドコイル、１５…全波整流回路、１５ａ…ダイオード、１６…平滑コンデンサ、１７…定電圧回路、１８…スイッチングＩＣ、１９…変圧器、１９ａ…入力側コイル、１９ｂ…出力側コイル、２０…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、２１…抵抗器、２２…出力端子、２２ａ…出力［＋］端子、２２ｂ…出力［−］端子、２３…電圧安定化回路、２４…分圧回路、２５…ツェナーダイオード、２６…フォトカプラ、２７…発光ダイオード、２８…抵抗器、２９…平滑コンデンサ、３０…定電流回路、３１…スイッチ回路、３１ａ…フォトカプラ、３１ｂ…トランジスタ、３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ…抵抗器、３２…ダイオード、３３，３４…トランジスタ、３５，３６…抵抗器、４０…定電流回路、４１…変更回路、４２…トランジスタ、４３…マイクロコンピュータ、４４…抵抗器、５０…定電流回路、５１…ＦＥＴ、５２…抵抗器、６０…定電流回路、６１…三端子レギュレータ、７０…定電流回路、７１…ＦＥＴ、７２…抵抗器、７３…トランジスタ、７４…抵抗器、８０…定電流回路、８１…コンデンサ。

Claims

駆動用のソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータを複数備え、それら電磁アクチュエータを駆動する電磁アクチュエータ駆動装置であって、
予め定められた所定範囲内の入力電圧を一定の電圧に変換して出力するとともに、該出力した電圧を並列接続された前記複数の電磁アクチュエータのソレノイドコイルに印可する定電圧回路を備えてなり、
前記複数の電磁アクチュエータと前記定電圧回路とが一体に取り付けられた一つのユニットとして形成されてなり、
前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとは、入力される電流を一定の電流に変換して出力する定電流回路を介して接続されてなり、
前記定電流回路は、前記ソレノイドコイルに直列接続され、前記定電圧回路の出力端子の間に前記直列接続された前記定電流回路と前記ソレノイドコイルとが並列接続されることで、前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとが前記定電流回路を介して接続されてなり、
前記定電流回路は、前記ユニットに含まれてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ駆動装置。
請求項１に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、
前記定電流回路から出力される電流を変更する変更回路が設けられてなり、同変更回路は前記ユニットに含まれてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ駆動装置。
請求項１又は請求項２に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、
前記定電圧回路は、半導体素子のスイッチング動作を通じて前記入力電圧を変換するスイッチング方式の定電圧回路である
ことを特徴とする電磁アクチュエータ駆動装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ駆動装置において、
前記定電圧回路と前記ソレノイドコイルとは、同ソレノイドコイルの通電状態と非通電状態とを切換えるスイッチ回路を介して接続されてなり、
前記スイッチ回路は、前記複数の電磁アクチュエータそれぞれに対応して設けられてなり、且つ前記ユニットに含まれてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ駆動装置。