JPH0723557A - 交流電力調整器のゼロボルト検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電力調整器において、位相制御信号発生
器へ迷い込む交流信号を除去するための除去回路を設け
ず、構造を簡単にしたゼロボルト検出装置を得ることを
目的とする。 【構成】 交流電源とその負荷とを結ぶ動力線に交流電
力調整器を介在させ、その交流電力調整器を前記動力線
に設けた無接点スイッチと、その無接点スイッチを導通
させ或いは遮断させるための制御パルスを発生する位相
制御信号発生器とで構成すると共に、その位相制御信号
発生器の交流信号入力端と前記交流電源との間をフォト
カプラを介して連結したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、交流電源とその負荷
とを結ぶ動力線に介装される交流電力調整器に関するも
ので、特に、交流電力によって部品皿を加振し、そこに
収容したボルトナットなどの小物部品を順次に送りだす
ように構成した、いわゆるパーツフィーダに供給される
交流電力を、前記部品皿に残っている部品の重量に応じ
て、そこに供給される交流電力を増減するための交流電
力調節装置用として好適な位相制御信号発生器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、交流電力によって作動する交流機
器、例えば、前記パーツフィーダを駆動する場合、その
加振力を調節するためそこへ供給される交流電力を大小
に制御する装置が知られている。すなわち、交流電源か
ら供給される電力を調節する方法として、いわゆる、位
相制御法が用いられている。

【０００３】位相制御法はサイン波で供給される交流電
力を、その電圧のゼロボルト状態から起算して位相角で
積分し、その積分値が所定値に達するとき、交流機器へ
通電し、その交流電圧が再びゼロボルト状態になったと
き遮断される構成とし、あるいは前記積分値が所定値に
達したとき、交流機器への通電を遮断し、その交流電圧
が再びゼロボルト状態になったとき再び導通する構成と
しておき、その通電を開始したり遮断したりする位相角
を変化させて交流機器への供給電力量を調節する技術で
ある。

【０００４】また、前記電力の積分値を計算するための
起算時期を交流波形のゼロ電位点からカウントする、い
わゆる、ゼロボルト・オンオフ装置も既に公知技術に属
している。更に、前記ゼロボルト・オンオフを行うた
め、交流電源と交流電力調整器をなす制御パルス発生器
の制御入力端との間に二個のツェナダイオードと数個の
トランジスタの組合わせを用いることもよく知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな構成では、交流電力の一部が前記ツェナダイオード
やトランジスタを通して交流電力調整器の要部をなす位
相制御信号発生器へ迷い込むことがあり、その結果、交
流電源のゼロボルト時期の検出精度や、動力線を導通あ
るいは遮断する位相角に影響を与えて、その制御精度を
低下させる不具合があった。そこで、従来は位相制御信
号発生器へ迷い込む交流信号を除去するための除去回路
を設けて前記不具合を回避していたが、装置の回路構成
を複雑にしていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記した課題
を解決するため、交流電源とその負荷とを結ぶ動力線に
交流電力調整器を介在させ、その交流電力調整器を前記
動力線に設けた交流無接点スイッチと、その交流無接点
スイッチを導通させ或いは遮断させるための制御パルス
を発生する位相制御信号発生器とで構成すると共に、そ
の位相制御信号発生器の交流信号入力端と前記交流電源
との間を交流フォトカプラを介して連結したものであ
る。

【０００７】

【作用】動力線を流れる交流電力の電位がゼロボルトに
なった点でフォトカプラにより位相制御信号発生器の入
力電位が無くなる。すなわち、フォトカプラより入力電
位が絶えたとき電源電圧のゼロボルト状態が検出され
る。前記動力線と位相制御信号発生器とは光学的に結合
されており、動力線の電圧がフォトカプラを非導通にす
る期間は発光ダイオードからフォトトランジスタヘの信
号が停止するので、それがフォトカプラの二次側に検出
され交流波形の起算点となる。また、フォトカプラの一
次側と二次側との間は光学的に結合され、電気的な結合
が全くないか極めて弱められるので、動力線の交流成分
が位相制御信号発生器へ紛れ込む要因がなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、図示の実施例によってこの発明を説明
する。図１において、１０は電力調節装置である。電力
調節装置１０は交流電源１１から交流機器たるパーツフ
ィーダ１２へ供給されるサイン波の交流２００ボルト５
０Ｈｚの電力を増減するべく、それらの間を結ぶ動力線
Ｌに介装されている。そして、交流電圧がゼロボルトに
なった時点から所定の位相角まで位相が進んだとき前記
交流機器への通電を開始し、交流電圧が再びゼロボルト
になったとき、通電を絶つよう構成されている。すなわ
ち、動力線Ｌに交流無接点スイッチ１３、例えばトライ
アックを介装させ、それを断続させて前記動力線Ｌを導
通遮断するよう構成されている。２０は交流無接点スイ
ッチ１３を断続制御するための位相制御信号発生器であ
る。

【０００９】位相制御信号発生器２０の基本構成を図２
で示す。すなわち、位相制御信号発生器２０は交流電源
１１へ直接に接続される入力回路２１と、その入力回路
２１の信号に応答して制御信号を生成する制御回路２
２、および、その制御回路２２と前記入力回路２１との
間を接続するフォトカプラ２３とで構成されている。入
力回路２１は電流安定用の高抵抗Ｒ２を介して交流電源
１１に接続され、電流を規制された交流電力がフォトカ
プラ２３へ印加される。また、この構成は図３で示す応
用回路においても大差はないので、以後、その動作を特
性図のある応用回路によって行う。

【００１０】交流電源１１の電圧波形は図４（ａ）で示
すようにサイン波をなし、その周期は２０ミリ秒である
ことが示されている。このサイン波は前記高抵抗Ｒ２に
よって変形され、図４（ｂ）の中でＶ３で示すように、
角の丸くなった矩形波のような形となってフォトカプラ
２３に印加される。フォトカプラ２３は、交流電力の正
波で発光する第１発光ダイオード２３ａと、負波で発光
する第２発光ダイオード２３ｂ、および、フォトトラン
ジスタ２３ｃとで構成されている。そして、フォトトラ
ンジスタ２３ｃは両ダイオード２３ａ、２３ｂの光を受
けている間だけ光起電力により導通するように構成され
ており、かくて、前記変形された交流波の電位が零ボル
トに近くなったとき両ダイオード２３ａ、２３ｂの発光
が消えるので、フォトトランジスタ２３ｃへの光入力が
なくなり、導通が遮断される。

【００１１】制御信号を生成する位相制御信号発生器２
２は、前記フォトトランジスタ２３ｃに接続されてお
り、そのトランジスタ２３ｃが受光している間だけ遮断
されるゼロ制御トランジスタ２２ａと、その出力によっ
て位相角制御用パルスを発生するコンパレータ２２ｂと
を備えている。すなわち、前記したようにフォトトラン
ジスタ２３ｃが受光しなくなって遮断状態となると、フ
ォトトランジスタ２３ｃによって接地されていたゼロ制
御トランジスタ２２ａのゲートが抵抗器Ｒ３を介してプ
ラス側にバイアスされて導通する。この状態が図４
（ｂ）中、白い四角形の曲線で示されている。

【００１２】その後、入力回路２１に作用する交流電源
１１の電圧が正側になると第１発光ダイオード２３ａが
発光し、フォトトランジスタ２３ｃがそれを受光して導
通状態を再開する。そしてゼロ制御トランジスタ２２ａ
のゲートが再び接地されて、コレクタ電流が減じ、抵抗
器Ｒ５を介してコンデンサＣ１に電荷が蓄積される結
果、コンパレータ２２ｂのマイナス極が正側にバイアス
され、その電圧がコンパレータ２２ｂのプラス極へ印加
される位相角制御電圧Ｖ８（０〜６ボルト）を越えたと
き、位相角制御用のパルス信号が出力され、交流無接点
スイッチ１３が回路を導通する。すなわち、交流無接点
スイッチ１３は図４（ｃ）中、白い四角形で示される矩
形波の高レベルから低レベルに切り換わる時点のマイナ
ス微分信号から得られるトリガ信号によって導通され
る。

【００１３】なお、前記抵抗器Ｒ５に代えて定電流電源
を用いても同様の作用が得られる。すなわち、図４の黒
い四角形で示される波形がランプ波となって、直線性の
よい制御が可能となる。また、コンパレータ２２ｂのプ
ラス極とマイナス極が入れ替わったときは、出力波形が
明らかに低レベルと高レベルとが逆になり、利用する微
分波形もプラス電位となる。

【００１４】入力回路２１に作用する交流電圧が正側か
ら負側へ移るとき、一瞬だけ電位がゼロとなり、トラン
ジスタ２２が導通し、コンデンサＣ１の電荷はＲ４を通
して放電される。この場合も前記した正側の場合と全く
逆の過程を経て交流電圧の電位が負側へ増加していくか
ら、前記第１発光ダイオード２３ａに代わって第２発光
ダイオード２３ｂが発光し、フォトトランジスタ２３ｃ
がそれを受光して導通状態を再開し、図４（ｂ）で示す
ような連続曲線が形成される。

【００１５】次に、このような交流電力調整器１０を使
用した交流機器たるパーツフィーダ１２の動作を含めて
装置の作動を説明する。パーツフィーダ１２は電磁石に
よる吸引力と戻しばねとの釣り合いによって部品皿を振
動させる。そして電力調節装置１０は、部品皿に部品の
量が少ないときは加振力を減じて部品が部品皿から飛び
出さないよう減少させ、部品の量が多いときはその重量
に見合った大きな加振力を発生させるよう供給電力を増
大させて部品皿が一定の振幅で振動するよう制御するこ
とが要求される。

【００１６】まず、パーツフィーダ１２が作動を開始す
ると、交流電源１１から動力線Ｌを介してこれに電力が
供給される。その電力は位相制御信号発生器２２に従属
する交流無接点スイッチ１３により、交流電圧（電流）
がゼロボルトになった時点では遮断されており、電位が
ゼロボルトから立ち上がって所定の位相角に進んだと
き、前記交流無接点スイッチ１３が導通し、電位が再び
ゼロボルトになったとき遮断される。かくて、前記部品
皿には図４（ａ）中に二点鎖線のハッチングを施した部
分で動力線Ｌが導通され、ハッチングのない部分で遮断
されるから、そのハッチングのある位相角に相当する動
力が加振力として付与される。よって、前記交流無接点
スイッチ１３が導通を開始する時期を制御することによ
り、パーツフィーダ１２の加振力を増減できる。もっと
も、交流負荷としてのパーツフィーダ１２は電磁石のイ
ンダクタンス分が大きいため、電流遮断の位相は電圧の
ゼロ点より遅れることになるが、叙上の動作と基本的に
大差なく動作する。

【００１７】前記交流電圧（電流）がゼロボルトにある
状態の検出を行うのは、入力回路２１と位相制御信号発
生器２２との間に介在させた交流フォトカプラ２３を介
して行われる。これらの間の結合には交流電源の正波に
で発光する発光ダイオード２３ａと、負波で発光する発
光グイオード２３ｂとの２個の発光ダイオードから交互
に発せられる光が、交流電圧（電流）のゼロボルト付近
の低電位域にあるときは、いずれからも発せらず、フォ
トトランジスタ２３ｃは受光しないから、それによって
交流電圧（電流）のゼロボルト状態が位相制御信号発生
器２２によって検出される。かくて、交流電源１１と位
相制御信号発生器２２との結合は電気的でなく、専ら光
学的に行われるから、位相制御信号発生器２２の入力回
路２１の信号電流が位相制御信号発生器２２の信号回路
に迷い込むのを回避できる。

【００１８】なお、以上の実施例は単相交流について説
明したが、三相交流の場合でも前記位相制御信号発生器
２０の少なくとも２対を使用することによって制御可能
である。

【００１９】

【発明の効果】この発明は以上のように、交流電源とそ
の負荷との間に介装された位相制御信号発生器の制御入
力端とを交流フォトカプラを介して連結したものである
から、位相制御信号発生器の入力端、換言すれば、その
信号回路に交流電流が迷い込む不具合がない。よって、
位相制御信号発生器に交流ノイズを除去する回路を設け
る必要がなくその構成が簡単になる。また、当然なが
ら、位相制御信号発生器に雑音信号が混入してゼロボル
ト状態を把握したり、交流を導通遮断する時期に狂いを
生じるなどの不具合を解消することができる効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すもので、交流電力を
増減するための電力調節装置の原理的な回路図である。

【図２】図１中の要部である位相制御信号発生器２０を
示す基本回路の回路図である。

【図３】その応用回路を示す回路図である。

【図４】図３で示す応用回路の特性を表す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電力調節装置 １１ 交流電源 １２ 交流機器（パーツフィーダ） １３ 交流無接点スイッチ ２０ 位相制御信号発生器 ２１ 入力回路 ２２ 位相制御信号発生器 ２２ａ 制御トランジスタ ２２ｂ コンパレータ ２３ フォトカプラ ２３ａ 第１発光ダイオード ２３ｂ 第２発光ダイオード ２３ｃ フォトトランジスタ Ｌ 動力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/78 Ｋ 9383−5Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源とその負荷とを結ぶ動力線に交
   流電力調整器を介在させ、その交流電力調整器を前記動
   力線に設けた交流無接点スイッチと、その交流無接点ス
   イッチを導通させ或いは遮断させるための制御パルスを
   発生する位相制御信号発生器とで構成すると共に、その
   位相制御信号発生器の交流信号入力端と前記交流電源と
   の間を交流フォトカプラを介して連結してなる交流電力
   調整器のゼロボルト検出装置。