JPH05268036A - コイル負荷の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コイルのＯＦＦ動作遅延時間を大幅に短縮す
る。 【構成】駆動電源（Ｖ２４）に電路（ＬＮ１０）を介し
て直列接続されたコイル負荷（１）と開閉素子（Ｔｒ
１）とを含み、この開閉素子（Ｔｒ１）を駆動制御信号
（Ｓ）でＯＮ−ＯＦＦさせてコイル負荷（１）の駆動制
御を行うように形成されたコイル負荷（１）の駆動制御
装置において、第２の開閉素子（Ｔｒ２）と同期開閉回
路（３０）と回生制動回路（２０）とを設け、第１およ
び第２開閉素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）を同期させてＯＦＦ
させるとともに回生制動回路（２０）によってコイル負
荷〔１（Ｌ）〕に蓄積されたエネルギーを回生電流（ｉ
ｒ）として駆動電源（１００）に吸収させる構成とされ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル負荷の駆動制御
装置に関する。特に、リレー，ソレノイド等のコイル励
磁電流を高速に遮断できるようにした駆動制御装置であ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プレス機械には、クラッチ・ブ
レーキ用エアーを供給・遮断するソレノイド弁，ロール
フィーダのレリース機構に用いられるシリンダ装置用ソ
レノイド，各種付属装置の制御用リレー等が多数使用さ
れている。

【０００３】かかるコイル負荷の駆動制御装置の従来構
造は、図３に示す如く構築されているのが一般的であ
る。同図において、コイル負荷１（コイルＬ，コイル内
部抵抗ｒ）と開閉素子（トランジスタ）Ｔｒ１とは、電
路ＬＮ１０をもって駆動電源（Ｖ２４〜アース）間に直
列接続されている。駆動制御回路１０は、上記トランジ
スタＴｒ１と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２から形成され、駆動制
御信号Ｓが例えばＨレベル（Ｌレベル）のときにトラン
ジスタＴｒ１をＯＮ（ＯＦＦ）して、コイル負荷１を駆
動（停止）させる。Ｉは、駆動電流（コイル励磁電流）
である。一方、２０Ｐは、トランジスタＴｒ１をＯＦＦ
させた場合にコイル負荷１（Ｌ）に蓄積されていたエネ
ルギーに基づき発生される逆起電力を吸収するための逆
起電力吸収回路であって、電路ＬＮ１０と駆動電源の高
圧側（Ｖ２４）とを結ぶ電路ＬＮ２１ＰとダイオードＦ
Ｄとからなる。

【０００４】ここに、コイル負荷１（Ｌ）に流れる電流
Ｉを、テスト用の抵抗Ｒｄ（実際運転時には取除かれ
る。）を用いて検出した検出電圧ＰＶｄをもって擬制評
価すれば、図３（Ｃ）に示す如くなる。すなわち、駆動
制御信号ＳがＨ→Ｌレベルに切替えられても、コイル負
荷１にはハッチング表示したように逆起電圧ＰＶｄに相
応する電流（Ｉ）が流れ続けられるから、コイル負荷１
の停止が長引く。つまり、ＯＦＦ動作遅延時間が２０〜
２５ｍｓｅｃと長い。

【０００５】そこで、図３の電路ＬＮ２１Ｐ中に２点鎖
線で示したツェナーダイオードＦＺＤを設けて、コイル
励磁電流Ｉの早期遮断を図っている。これによれば、上
記ダイオードＦＤの準方向電圧（約１．５Ｖ）でクラン
プする場合に比較して、ツェナー電圧（２４Ｖ）でクラ
ンプするから２０〜２５ｍｓｅｃよりも早く遮断できる
が、これとて例えば１５〜２０ｍｓｅｃよりも高速で遮
断させることは不可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、例えば、
１０〜５ｍｓｅｃ以下の高速で遮断したいとの現今要請
を満すことができない。つまり、上記プレス機械が、例
えば１２００ｓｐｍと高速化されると、スライドの１ス
トローク（クランク角度で３６０度）に要する時間は５
０ｍｓｅｃである。かくして、上死点手前の例えば５４
度間である機器を停止させようとすれば、それに許容さ
れる時間は７．５ｍｓｅｃとなるから、上記従来構造で
は、追従不能となってしまう。すなわち、コイル励磁電
流（Ｉ）の高速遮断性が向上できなければ、プレス機械
の一層の高速化が妨げられてしまう。

【０００７】本発明の目的は、コイルのＯＦＦ動作遅延
時間を大幅に短縮でき、もってコイル励磁電流を駆動制
御信号に追従させて高速遮断することのできるコイル負
荷の駆動制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコイル負荷
の駆動制御装置は、駆動電源に電路（ＬＮ１０）を介し
て直列接続されたコイル負荷（１）と開閉素子（Ｔｒ
１）とを含み、この開閉素子を駆動制御信号（Ｓ）でＯ
Ｎ−ＯＦＦさせてコイル負荷の駆動制御を行うように形
成されたコイル負荷の駆動制御装置において、前記電路
（ＬＮ１０）の前記コイル負荷（１）を挟んだ前記開閉
素子（Ｔｒ１）の反対側に接続された第２の開閉素子
（Ｔｒ２）と、この第２の開閉素子（Ｔｒ２）を前記開
閉素子（Ｔｒ１）と同期させてＯＮ−ＯＦＦさせる同期
開閉回路（３０）と、前記コイル負荷（１）と開閉素子
（Ｔｒ１）との間（Ｔ１１）と前記駆動電源の高圧側と
の間に接続された第１のダイオード（ＦＤ１）及び該第
２の開閉素子（Ｔｒ２）とコイル負荷（１）との間（Ｔ
１２）と前記駆動電源の低圧側との間に接続された第２
のダイオード（ＦＤ２）を含み、両開閉素子がＯＦＦと
された場合にコイル負荷（１）に蓄えられていたエネル
ギーを駆動電源に回生可能に形成された回生制動回路
と、を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成による本発明では、駆動制御信号
（Ｓ）を出力（例えばＨレベル）して開閉素子（Ｔｒ
１）をＯＮさせると、同期開閉回路（３０）が第２の開
閉素子（Ｔｒ２）を同期させてＯＮさせる。したがっ
て、コイル負荷（１）には駆動電源が印加され、電路
（ＬＮ１０）を通してコイル励磁流（Ｉ）が流れる。つ
まり、コイル負荷（１）を駆動（ＯＮ）できる。一方、
駆動制御信号（Ｓ）を遮断（Ｌレベル）すれば、開閉素
子（Ｔｒ１）はＯＦＦとなりかつ第２の開閉素子（Ｔｒ
２）も同時にＯＦＦされる。したがって、駆動電源から
切離されるが、コイル負荷（１）から逆起電力が発生す
る。しかるに、この逆起電力は、回生制動回路（２０）
によって吸収される。すなわち、逆起電圧に基づく電流
は第１および第２のダイオード（ＦＤ１，ＦＤ２）を通
して流れ、駆動電源に回生される。したがって、短時間
で逆起電力を吸収できるから、コイルのＯＦＦ動作時間
を大幅に短縮できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本コイル負荷の駆動制御装置は、図１に示す如
く、基本的構成が従来例（図３）と同じとされ、かつ第
２の開閉素子Ｔｒ２と同期開閉回路３０と回生制動回路
２０とを設け、コイルのＯＦＦ動作時間を大幅に短縮す
ることができるように構成されている。

【００１１】なお、従来例（図３）と共通する部分につ
いては同一の符号を付し、その説明は簡略または省略す
る。

【００１２】ここに、本実施例におけるコイル負荷１
は、ＮＣロールフィーダのロールクランプ・アンクラン
プ用の制御空気を供給・排出させる電磁弁のソレノイド
とされ、電磁弁は常態においてスプリング力によってそ
のアクチュエータがＯＮ動作されかつソレノイドを励磁
することによってアクチュエータがスプリング力に抗し
てＯＦＦ動作するものとされている。

【００１３】図１において、コイル負荷１の駆動制御信
号Ｓは、ＩＣ駆動電源（Ｖｃｃ〜アース）に抵抗Ｒ１０
と直列接続された押釦ＰＢがＯＦＦ（ＯＮ）の場合にＨ
レベル（Ｌレベル）となるポイントＴ１の電位として出
力される。したがって、押釦ＰＢをＯＮ動作させれば、
アクチュエータをＯＦＦ動作させることができる。すな
わち、駆動制御信号ＳがＬレベルとなるから、開閉素子
Ｔｒ１がＯＦＦとなりコイル励磁電流Ｉが遮断される。

【００１４】さて、第２の開閉素子（トランジスタ）Ｔ
ｒ２は、電路ＬＮ１０のコイル負荷１を挟んで開閉素子
Ｔｒ１の反対側に接続され、同期開閉回路３０によって
開閉素子Ｔｒ１と同期してＯＮ−ＯＦＦされる。

【００１５】この同期開閉回路３０は、ホトカプラ駆動
電源（Ｖ１２〜アース）と上記ポイントＴ１と同じ電路
に直列接続された抵抗Ｒ３１，ホトカプラ３１，インバ
ータ３２とからなる。ホトカプラ３１は、第２の開閉素
子Ｔｒ２とダーリントン接続されている。したがって、
押釦ＰＢをＯＮ（ＯＦＦ）すれば、ポイントＴ１の電位
（駆動制御信号Ｓ）がＬレベル（Ｈレベル）となり、第
２の開閉素子Ｔｒ２はＯＦＦ（ＯＮ）となる。つまり、
第２の開閉素子Ｔｒ２を開閉素子Ｔｒ１と同期してＯＮ
−ＯＦＦできる。

【００１６】また、回生制動回路２０は、コイル負荷１
と開閉素子Ｔｒ１との間つまり電路ＬＮ１０のポイント
Ｔ１１と駆動電源（Ｖ２４〜アース）の高圧側とを結ぶ
電路ＬＮ２１中に設けられた逆起電圧整流用の第１のダ
イオードＦＤ１及び第２の開閉素子Ｔｒ２とコイル負荷
１との間つまり電路ＬＮ１０のポイントＴ１２と駆動電
源の低圧側とを結ぶ電路ＬＮ２２中に設けられた第２の
ダイオードＦＤ２とからなり、コイル負荷１の励磁電流
Ｉが遮断された後に、コイルＬに蓄積されていたエネル
ギーを回生電流ｉｒとして駆動電源に吸収させるもので
ある。すなわち、回生制動によりコイル負荷１のＯＦＦ
動作遅延時間を大幅に短縮するものである。

【００１７】次に、この実施例の作用を説明する。図１
に示す状態つまり押釦ＰＢがＯＦＦの場合には、ＩＣ駆
動電源Ｖｃｃに接続された電路中のポイントＴ１の電位
は、図２（Ａ）に示すようにＨレベルである。つまり、
駆動制御信号ＳはＨレベルである。

【００１８】したがって、開閉素子Ｔｒ１はＯＮで、か
つ第２の開閉素子Ｔｒ２も同期開閉回路３０によってＯ
Ｎであるから、コイル負荷１には駆動電源から電路ＬＮ
１０を通してコイル励磁電流Ｉが流れ、コイルＬがＯＮ
動作となる。このコイル励磁電流Ｉを、電路ＬＮ１０に
便宜的に接続したテスト用抵抗Ｒｄで検出した検出電圧
Ｖｄで評価すれば、図２（Ｂ）に示す如くなる。概念的
には時間とともに増大する。

【００１９】ここに、図２に示す時刻ｔ１において、押
釦ＰＢをＯＮさせて駆動制御信号ＳをＬレベルとすれ
ば、開閉素子Ｔｒ１はＯＦＦとなりかつ第２の開閉素子
Ｔｒ２も同期開閉回路３０（３１）によってＯＦＦとな
る。したがって、両素子Ｔｒ２，Ｔｒ１を通してのコイ
ル励磁電流Ｉは遮断される。

【００２０】しかし、コイルＬに蓄積されていたエネル
ギーはこの時点から逆起電力となって発生される。ここ
に、回生制動回路２０が働き、逆起電力は回生電流ｉｒ
として電路ＬＮ２２−第２のダイオードＦＤ２−コイル
Ｌ−コイル内部抵抗ｒ→電路ＬＮ２１−第１のダイオー
ドＦＤ１のルートで流れ、駆動電源装置１００に回生吸
収される。よって、図２（Ｂ）にハッチング表示したよ
うに、コイル（Ｌ）のＯＦＦ動作遅延時間を４〜５ｍｓ
ｅｃと大幅に短縮できる。

【００２１】しかして、この実施例によれば、第２の開
閉素子Ｔｒ２と同期開閉回路３０と回生制動回路２０と
を設け、第１および第２開閉素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を同期
させてＯＮ−ＯＦＦさせるとともに、回生制動回路２０
によってコイル負荷１（Ｌ）に蓄積されたエネルギーを
回生電流ｉｒとして駆動電源（１００）に吸収させる構
成とされているので、コイル負荷１（Ｌ）のＯＦＦ動作
遅延時間を大幅に短縮できる。従来２０〜２５ｍｓｅｃ
であったものを、その１／５（４〜５ｍｓｅｃ）と短縮
できる。

【００２２】また、コイル負荷１のＯＦＦ動作遅延時間
を４〜５ｍｓｅｃと短縮できたので、ロールフィーダを
例えば１２００ｓｐｍのプレス機械にも安定して追従動
作させることができる。

【００２３】また、同期開閉回路３０は、駆動電源（Ｖ
２４〜アース）とは別個の駆動電源（Ｖ１２）に直列接
続された抵抗Ｒ３１，ホトカプラ３１，インバータ３２
から形成され、かつホトカプラ３１の駆動信号が開閉素
子Ｔｒ１の駆動制御信号Ｓと同じとされているので、両
素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を確実に同期させてＯＮ−ＯＦＦで
きる。

【００２４】さらに、インバータ３２で信号反転しホト
カプラ３１を介して第２の開閉素子Ｔｒ２をＯＮ−ＯＦ
Ｆさせるように形成されているから、開閉素子Ｔｒ１が
導通故障となってもコイル負荷１を誤動作から保護でき
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、第２の開閉素子と同期
開閉回路と回生制動回路とを設け、第１および第２開閉
素子を同期させてＯＦＦさせるとともに回生制動回路に
よってコイル負荷に蓄積されたエネルギーを回生電流と
して駆動電源に吸収させる構成とされているので、コイ
ルのＯＦＦ動作遅延時間を大幅に短縮できる。例えば従
来２０〜２５ｍｓｅｃであったものを、その１／５（４
〜５ｍｓｅｃ）と短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の動作を、従来例の動作と比較しつつ、
説明するためのタイミングチャートである。

【図３】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ コイル負荷 １０ 駆動制御回路 ２０ 回生制動回路 ３０ 同期開閉回路 ３１ ホトカプラ ３２ インバータ １００ 駆動電源装置 Ｌ コイル Ｖｃｃ ＩＣ駆動電源 Ｖ１２ ホトカプラ駆動電源 Ｖ２４ 駆動電源 ＰＢ 押釦 Ｓ 駆動制御信号 Ｔｒ１ 開閉素子 Ｔｒ２ 第２の開閉素子 ＬＮ１０ 電路 ＬＮ２１，ＬＮ２２ 電路 ＦＤ１ 第１のダイオード ＦＤ２ 第２のダイオード Ｉ コイル励磁電流 ｉｒ 回生電流 Ｔ１１，Ｔ１２ ポイント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電源に電路（ＬＮ１０）を介して直
   列接続されたコイル負荷（１）と開閉素子（Ｔｒ１）と
   を含み、この開閉素子を駆動制御信号（Ｓ）でＯＮ−Ｏ
   ＦＦさせてコイル負荷の駆動制御を行うように形成され
   たコイル負荷の駆動制御装置において、 前記電路（ＬＮ１０）の前記コイル負荷（１）を挟んだ
   前記開閉素子（Ｔｒ１）の反対側に接続された第２の開
   閉素子（Ｔｒ２）と、 この第２の開閉素子（Ｔｒ２）を前記開閉素子（Ｔｒ
   １）と同期させてＯＮ−ＯＦＦさせる同期開閉回路（３
   ０）と、 前記コイル負荷（１）と開閉素子（Ｔｒ１）との間（Ｔ
   １１）と前記駆動電源の高圧側との間に接続された第１
   のダイオード（ＦＤ１）及び該第２の開閉素子（Ｔｒ
   ２）とコイル負荷（１）との間（Ｔ１２）と前記駆動電
   源の低圧側との間に接続された第２のダイオード（ＦＤ
   ２）を含み、両開閉素子がＯＦＦとされた場合にコイル
   負荷（１）に蓄えられていたエネルギーを駆動電源に回
   生可能に形成された回生制動回路と、 を設けたことを特徴とするコイル負荷の駆動制御装置。