JPH07504732A - 電気モータ駆動ピストン式塗装ポンプのための改良型パルス幅変調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気モータ駆動ピストン式塗装ポンプ のための改良型パルス幅変調制御装置 発明の背景 この発明は、ピストンポンプの運転のための電子制御装置、特に、スプレー塗装 システムで塗料をボンピングするための電子制御装置に関し、そのシステムにお いては、ピストンポンプが、電気クラッチを駆動する内燃機関か又はパルス幅変 調制御により運転される電気モータによって駆動される。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のガソリン・エンジン駆動形式における全体制御システムのブロ ック図を示す。

図２は、図１の制御システムのより詳細なブロック図を示す。

図３は図３８と図３ｂのための手掛かりである。

図３ａと図３ｂは、共に図２の電子制御装置の電気接続図の細部を形成する。

図４は、本発明の制御システムの動作の一例を説明する表である。

図５は、本発明における、基準圧力の設定パーセントに対するデッドゾーンの変 化を示すグラフである。

図６は、本発明における、基準圧力のセツティングに関するデッドゾーンの変化 を説明するバー・グラフである。

図７は、本発明における、電気モータ駆動形式のブロック図を示す。

図８は、図７に示したシステムのより詳細なブロック図である。

図９は、図８の動力出力部の異なった細部を示す、単純化した電気接続図である 。

図１０は、図１０ａ１図１０ｂ及び図１０ｃのための手掛がりである。

図１０８１図１．　Ｏｂ及び図１０ｃは全体で、パルス幅変調（ＰＷＭ）を利用 した本発明の、電気モータ制御形式の電気接続図の細部を形成する。

図１１は、本発明における、ＰＷＭの一例を説明する電流波形を示す。

図１２は、本発明における、さらに他の例を説明するための、図７のシステムに 供給された交流入力電流の半周期を示す。

詳細な説明 図１において、本発明は、塗料排出口１２に圧力をかけられた塗料を供給するた めの携帯用塗装システム１ｏに関するものであり、当該塗料排出口１２は、ホー ス又は高圧チューブ１１によって塗装スプレーガン１３に接続されると理解され るべきである。塗料は、例えば、通常のサイフオンあるいは吸い上げ管を通って 、容器（図示せず）から塗料入り口１４に供給される。塗料はピストンポンプ１ ６によって圧力をかけられ、そして、ポンプ１６の出力圧は、実際の圧力を表わ す電気信号２０を供給するために圧ノＪ変換器１８によって変換される。信号２ ０は、（この形式では）駆動回路２４を制御する圧力設定及びデッドゾーン調節 電子サブシステム２２に供給される。つまみあるいは調節手段２３は、オペレー タがシステム１０のために所望の圧力をセットするのに使用できる。この形式に おいて、電子装置２２のための電力は、内燃機関３０のような原動機、及び電線 ６６を経て駆動回路２４によりオン／オフいずれかの状態に電気的に制御可能な 電気クラッチ３２によって駆動される発電機２ｇから電線２６を経て供給される 。

シャフト３４は、電気クラッチ３２の状態如何によってシャフト３８が選択的に 回転可能である間、エンジン３０と共に絶えまなく回転すると理解されるべきで ある。ギヤ減速機及び偏心伝動機３６は、多くの通常形式手段の何れかによって ポンプ１６のピストンを作動させるため、シャフト３８の回転動作を往復動作３ ７に変換する手段を含んでいる。当該変換手段は偏心して取り付けられたクラン クアーム３９のようなものである。

さらに、好ましくは、ピストンポンプ１６は塗料排出口１２の圧ツノを維持する ための吸入及び排出逆止弁４１．４３を有していると理解されるべきである。

また、図２において、好ましくは、電子サブシステム２２が、駆動回路２４に直 流（１（給電圧４２を供給する発電機電圧リミノ々９２と、規定の供給電圧■Ｃ Ｃ（電源電圧）１１１１を供給する電力供給及び電１Ｆ調整器４０とを有する二 とが示されている。

圧力変換器あるいは圧力上ンサ１８は、計数アンプ５２にライン４８．５０の差 動出力を供給する抵抗線歪みゲージブリッジ４６を有している。アンプ５２は、 ブリッジ出力調整手段５４と最大圧力調整手段５６を有しており、アンプサブシ ステム５２はコンパレータサブシステム６ｏへ出方５８を供給する。コンパレー タサブシステム６ｏは、ライン６４．７２によって圧力基準及びデッドゾーンサ ブシステム６２に通じており、駆動回路２４へ出力６８を供給する。外部手動圧 力調整手段７ｏは、システム１０のオペレータによる、排出口１２でペイントガ ンに供給されるべき塗料の所望圧力の設定値を調節することに利用することがで きる。その調節手段７ｏは、つまみあるいは調節手段２３に機械的に連結された ものと理解されるべきである。

内燃機関３０とピストンポンプ１６間の駆動系列中の電磁クラッチ３２の動作を コントロールする電子サブシステムあるいは圧力調整ループ装置２２は、排出口 １２におけるポンプ１６の出力圧を調節する。装置２２は、ポンプ１６の排出口 １２に連結された圧力変換器１８を有している。変換器１８は、ポンプ１６の出 力圧を表わしく共に、実際の圧力信号２ｏを形成する）ライン４８．５０の出力 圧信号を有している。装置２２は、又、ライン７２の設定値あるいは所望圧ノＪ 信号を調節するために、調節手段又はっまみ２３を介して調節可能な圧力基準設 定手段７０を存している。また、装置２２は、所望圧力信号７２と実際の圧力に 比例したライン５８の出力圧信号とを比較するだめのコンパレータ・サブシステ ム６０を有し、出力又は実際の圧力信号５８が所望圧力信号７２よりも少ないと きにクラッチ３２を働かせるためにライン６８の信号を供給する手段を持ってい る。さらに、装置２２は、圧力調節ループ２２内に圧力デッドゾーンを挿入する ための、圧力基準及びデッドゾーン調節サブシステムあるいは圧力デッドゾーン 調節手段６２を含んでいる。デッドゾーンは、クラッチがオフに変わるアッパー レベルからクラッチがオンに変わるロワーレベルに広がっている。

デッドゾーン調節手段６２は、ライン７２の所望圧力信号をクラッチがオフに変 わると直ちに高レベルから低レベルに転換させ、クラッチがオンすると直ちに低 レベルから高レベルに転換させる。好ましくは、所望圧力信号は、ライン７２の 電圧を転換するために接続されたデッドゾーン調節手段６２内の電圧レベルシフ タにより変えられる。所望圧力信号は手動圧力調節手段７０によって発生させら れ、ライン７２の修正された所望圧力信号を供給するためにデッドゾーン調節手 段６２によって修正されると理解されるべきである。その修正所望圧力信号は、 ライン６４の信号によって示されるようにコンパレータサブシステム６０の状態 に依存している。さらに、コンパレータサブシステム６０の状態、は、駆動回路 ２４及びクラッチ３２の状態と対応すると理解されるべきである。

図３３及び３ｂにおいては、圧力調整ループの電気接続図の詳細が示されている 。

好ましくは、ひずみゲージブリッジ４６は、コネチカット州０６４９２、ウォリ ングフォード、ノース・コロニー・ロード８４５のリビアー・コーポレーション ・オフ・アメリカ製ＰＴ１０型圧力ダイアフラムを利用する。好ましくは、ブリ ッジ４６はＶＣＣ（電源電圧）４４と共通回路８０との間に接続される。共通回 路８０は、又、接地シャシ８２に接続される。好ましくは、ひずみゲージブリッ ジ４６は、取外し可能なコネクタ８４．８６，８８．９０を有したケーブルによ って接続される。

電力は、コネクタ８４．８６によってブリッジに供給され、ブリッジの出力はコ ネクタ８８．９０からライン４８．５０を介して計数アンプ５２に供給されると 理解されるべきである。ライン４８は、ｌｋ（Ω）の抵抗９４を介してライン１ ０４に接続される。０．１ｎｆのコンデンサ９６が、ライン１０４から共通回路 ８０に接続される。同様に、１にの抵抗９８がライン５０と１０６の間に、又、 ０．１ｎｆのコンデンサ１００がライン１０６から共通回路８０に接続される。

０．１ｎｆのコンデンサ１０２はライン１０４．１０６を横切って接続される。

ライン１０４．１０６は各自オペアンプ（又はＯＰアンプ）１０８゜１１０の夫 々の非反転入力端子に接続されるが、そのＯＰアンプ１０８．１１０は、対をな す２００にの抵抗１１２，１１４と２にの可変接続されたポテンショメータ１１ ６を利用した形の差動アンプに配線される。また、３９２Ωの抵抗１１７が、ポ テンショメータ１１６と抵抗１１４の間に直列に接続される。

０Ｐアンプ１０８の出力１１８が５６２にの抵抗１２２からＯＰアンプ１２４の 反転入力端子へ接続され、ＯＰアンプ１１０の出力１２０が５６２にの抵抗１２ ６からＯＰアンプ１２４の非反転入力端子へ接続される。５６２にの抵抗１３０ が、人力１２８から共通回路８０に接続される。並列結合の５６２にの抵抗１３ ２と０．０２２ｍｒのコンデンサ１３３は、ＯＰアンプ１２４の出力１３４と反 転入力端子１３６との間で接続される。

出力１３４は他のＯＰアンプ１３８の非反転入力端子に接続され、そのＯＰアン プ１３８は非反転接続、単一利得型で、ライン５８への出力を有する。好ましく は、ＯＰアンプ１０８，１１０．１２４及び１３８は、ナショナル半導体製のＬ Ｍ３２４ＡＮ型四つ組ＯＰアンプ集積回路（ＩＣ）で形作られると理解されるべ きである。好ましくは、０．１ｍｆのコンデンサ１４２がＯＰアンプＩＣの電力 供給端子と共通回路８０との間に雑音保護のために接続される。好ましくは、１ メガΩの抵抗１４３が、ライン１０６と１０にのオフセットポテンショメータ１ ４５の間に接続される。一対の２にの抵抗１４７，１４９はポテンショメータ１ ４５への電力を供給する。

好ましくは、発電機２８が、取外し可能な一対のコネクタ１４４．１４６を有し たケーブルによりサブシステム２２に接続される。コネクタ１４６は発電機２８ の低電圧側を共通回路８０に連結し、コネクタ１４４は発電機２８からのシング ルエンド出力をライン】４８に供給する。発電機電圧リミ：）　Ｊ７９２は、発 電機から供給された電圧をほぼ３０ボルトに限定する。モトローラ類を利用した ＭＲ７５１型パワーダイオード１５１と４７００　ｍ　ｆのコンデンサ１５３が 半波に整流され濾波された電圧をライン４２に供給する。これもまたモトローラ 類を利用したＴＩＰＩＩＯ型Ｉ・ランジスタ１６１のベース駆動電力を供給する ために、１対の１にの抵抗１５５．１５７が２０ボルトのツェナー・ダイオード １５９と共に直列に接続される。１２０オームの抵抗１６３が、ライン４２とト ランジスタ１６１のコレクタとの間に接続される。発電機電圧が回路４０内の電 圧調整器１５４の受容できない高レベルへと制御できないように上昇することを 防ぐために、クラッチがオフしたときに発電機電圧リミッタ９２はオンになる。

リミッタ９２がオンしたとき、リミッタ９２は発電機２８に対して（すなわち、 クラッチコイル１６４の代わりに）能動的・選択的負荷を供給する。

より詳細には、図３ｂにおいて、ライン１４８の発電機出力が電力供給および電 圧調整器サブシステム４０に供給され、そして、その出力は、ライン４２からナ ショナル半導体製のＬＭ３１７Ｔ型かもしれない集積回路電圧調整器１５４に供 給される前にダイオード１５０により整流され４７０　ｍ　ｆのコンデンサ１５ ２により濾波される。電圧調整器１５４は、２．４３にの抵抗１５６および４２ ２オームの抵抗１５８に接続される。

好ましくは、調整器１５４の出力は、ＶＣＣライン４４への８゜３５ボルトであ る。１００　ｍ　ｆのコンデンサ１６０及び０．　１ｍｆのコンデンサ１６２が 、規定の直流供給電力４４に濾波を行う。ライン４２の直流供給電力は、コネク タ１６６から駆動回路２４及びクラッチ３２のクラッチコイル１６４に供給され る。第２のコネクタ１６８は、クラッチコイル１６４から駆動回路２４内のライ ン６６への電気的回路を完成する。通常のダイオード１７２と１５ボルト５ワツ トのツェナー・ダイオード１７３がクラッチコイル１６４を越えてライン４２． ６６に接続される。

ライン５８の圧力フィードバック信号の比例出力がコンパレータサブシステム６ ０に供給される。ライン５８は１にの抵抗１８０と１０にの抵抗１８４に接続さ れる。抵抗１８４はコンパレータ１８６の非反転式カフ３に接続される。コンパ レータ１８６は、その十の電力供給端子に接続された０、１ｍｆの雑音抑圧コン デンサ１８８を有している。又、その電力供給端子はＶＣＣ４４に接続される。

コンパレータ１８６の反転入カフ２は、ライン７２と共通回路８０との間に可変 形状に接続された外部圧力調節手段又はポテンショメータ７０に加えて６．１９ にの抵抗１９０と０．１ｍｆのコンデンサ１９２に接続される。２００にの抵抗 １８２と１３．３にの抵抗１８３が、調節手段７０の低圧設定でヒステリシス又 はデッドバンドの固定値を与えるために、コンパレータ１８６の非反転式カフ３ と出力６４との間に接続される。コンパレータ１８６の出力６４は、Ｖ　ＣＣ４ ４に接続された１０にのプルアンプ抵抗１９１１を有し、さらにデッドゾーン・ コンパレータ１９６の反転入力端子に接続される。ライン１９８は、コンパレー タ１９６の非反転入力とアウトプット・コンパレータ２００の反転入力に接続さ れ、また一対の１０にの抵抗２０２，２０４により形成されＶＣＣ４４を横切っ て接続された電圧分割器に接続される。抵抗２０２と２０４で形成された抵抗性 の分圧器の出力１９８は、又、ロックアウト・コンパレータ２０６の非反転入力 に接続される。

デッドゾーン・コンパレータ１９６は一対の５６．２にの抵抗２１０．２１２に 接続された出力２０８を有し、その抵抗２１０．２１２は圧力基準指令ライン７ ２に接続される。コンパレータ２００の出力ライン６８は、ＶＣＣ４４に接続さ れた１０にのプルアップ抵抗２１４を有し、又、２ｎ２２２２型トランジスタ２ １９のベースに接続される。トランジスタ２１９は５１０オームのコレクタ抵抗 ２１８を有し、そしてインターナショナル・レクチファイア製を利用可能なＩＲ Ｆ５２２型ＦＥＴトランジスタ２２２のゲート２２０に接続される。

コンパレータ２０６は、１０にの抵抗２２８と１００オームの抵抗２３０との間 に接続された反転入力２２６を有している。

抵抗２３０は、コネクタ２３２と２３４により、ジャンパ２３６を経由して共通 回路８０に接続される。ジャンパ２３６は、歪みゲージブリッジ４６を計数アン プ５２に連結するケーブルとコネクタの組立品にあり、歪みゲージ４６が計数ア ンプ５２から分離されるとき、ジャンパ２３６はコネクタ２３２．２３４を介し て取り外され、抵抗２３０と共通回路８０の間の回路を開くと理解されるべきで ある。

好ましくは、コンパレータ１８６．１９６．２００及び２０６は、ＬＭ３３９Ｎ 型としてナショナル半導体製から入手できる、四つ組コンパレータ集積回路によ り形成されると理解されるべきである。このタイプのコンパレータはオーブンコ レクタ型の出力を有している。

また、図４において、回路の調節と作用は次のとおりである。

システム１０のオフと共に（すなわち、圧力ゼロで）手動圧力調節手段はその最 大値にセットされ、利得調節手段５６は調節ポテンショメータ１１６によるほぼ 中間範囲点にセットされる。

それからオフセット調節手段５４が、調節ポテンショメータ１４５によってＯＰ アンプ１３８の出力で０．０６０ボルトを得るようにセットされる。それからシ ステム１０が起動し、その最大値に設定された手動圧力調節手段７０によって、 所望された最大圧を備えるために利得調節手段５６が（ポテンショメータ１１６ によって）セットされる。手動圧力調節コントローラ２３とポテンショメータ７ ０は、オペレータが制御ループ２２の作動圧力を選択するのに引き続き利用する ことができる。その作動圧力は、例えば排出口１２で５００〜３０００ＰＳＩの 間になるであろう。

圧力ゼロで計数アンプ５２からの６０ｍＶの出力により備えられた、手動圧力調 節ポテンショメータ７０の低圧力端におけるオフ限界値が存すると理解されるべ きである。そのような、圧力ゼロにおける計数アンプのバイアス出力を備えるこ とにより、オペレータが調節手段７０により圧力ゼロを要求したときに駆動回路 を強制的にオフに留まらせる。その上、はぼ５００ＰＳＩ以下２００ＰＳ１の固 定されたデッドゾーンは、ピストンポンプの作動により発生する圧力変動の振幅 がデッドゾーンを超えたときに起きる過度のオン・オフ転換を回避する。言い換 えれば、（設定値の機能としての圧力規定を改善するために・・・そして塗装性 能を改善するために）作動圧力の変化したレベルと共に変化したデッドゾーンを 有することが望ましい。

とは言え、ピストンポンプの作動による圧力の揺動あるいは圧力変動がデッドゾ ーンを超えるときに達する設定値に比例してデッドゾーンを変化させることには 限界がある。この限界を超えた運行（すなわち、小さなデッドゾーンを伴う非常 に低い圧力設定値における作動）は、駆動回路とクラッチ、あるいはピストンポ ンプを駆動するその他の原動機の過度なサイクリングを引き起こすであろう。抵 抗１８２．１８３からの正のフィードバックは、所望圧ノコ信号の所定の数値（ 例えば、５００ＰＳＩ）以下に固定デッドゾーンを備え、低圧力設定値での過度 な運転を除去又は阻止する。

制御装置１０を作動させるためにガス機関３０が駆動開始され、可変な圧力設定 値が圧力調節手段７０に機械的に連結された調節コントローラ２３によりオペレ ータによって手動で選択される。これによって、ライン７２の圧力基準信号調節 がもたらされる。もし、排出口１２の実際の圧力がリード線７２の信号により設 定されたレベル以下であれば、コンパレータサブシステム６０が駆動回路２４と クラッチ３２とをオンに切り換え、実際の圧力を増加させる。それから圧力変換 器１８が塗料排出「］１２の圧力が設定値に達したことを示すまで、ピストンポ ンプ】６が往復運動を行う。−四段定値に達すると、コンパレータサブシステム ６０が駆動回路２４とクラッチ３２とをオフに切り換える。それからデッドゾー ンコンパレータ１９６がデッドゾーンの量によってライン７２の信号を自動的に 低レベルに反転させるであろう。そして、制御ループ２２は、デッドゾーンの量 による基準圧力の初期レベル以下に実際の圧ノコが下がるまで引き続き充分に駆 動回路２４とクラッチ３２をオフに保持する。それ自身に特有の往復運動による 圧力の出力を伴うピストンポンプであるポンプ１６を原因とする脈動的出力にも 関らずデッドゾーンがシステムの安定性をもたらす。塗料排出口１２に接続され たホース１１は充分に長く、そして、実際の圧力中の脈動あるいは揺動を押さえ る緩衝器又は貯蔵所として作用するために弾力があると理解されるべきである。

歪みゲージブリッジ４６が計数アンプ５２から分離されている場合には、ジャン パ２３６がロックアウトコンパレータ２０６の反転入力２２６で電圧分割回路を 開かせ（遮断し）、コンパレータ２０６を低レベルに転換させ、ライン２２０の 低出力状態を強いてクラッチ３２のその後の作用を「封鎖し」、このようにして 圧力フィードバックの欠乏中にクラッチをオフに保持させる。抵抗線歪みゲージ コネクタの再接続は、又、ジャンパ２３６を再接続させ、コンパレータ２０６を オーブン出力状態に再設定し、例えば、圧力フィードバックが圧力変換器１８に よって与えられたときに、駆動回路２４がライン６８のオン・オフ命令に適切に 応答することを可能とするであろう。

図４の表２３８は本発明の作用の様々な局面を描出している。

２４０行は、以後の状態に関する先の図面中の参照番号を指し示している。２４ ２行は、基準圧力が実際の圧力Ｐ　ＡＣＴＵＡＬより大きいＰＲＥＦのときの本 発明の操作を示している。制御ループ２２のこの状態において、（ジャンパ２３ ６は回路中に接続され）コンパレータ１８６の出力は低レベルであり、コンパレ ータ１９６はオーブン出力状態を取り、コンパレータ２００は低出力状態を取り 、そしてコンパレータ２０６．はオーブン出力状態を取る。このときクラッチ駆 動トランジスタ２１９はオフでアウトプットＦＥＴトランジスタ２２２はオンで ある。そして、クラッチ３２がオンしてポンプ１６を作動させ実際の圧力を形成 させる。

２４４行において、一旦実際の圧力が基準圧力と等しくなるか上回ると、クラッ チ駆動トランジスタがクラッチをオフさせるのと一緒にコンパレータ１８６．１ ９６及び２００が状態を変える。２４６行に示されるように、制御ループがデッ ドゾーンを貫通するとき、クラッチ駆動トランジスタ及びクラッチ自身がそうす るようにコンパレータの出力状態は以前の状態に留まる。それ故もし、制御ルー プがデッドゾーンに進入したときにクラッチがオンであれば、クラッチはデッド ゾーン中オンを維持するであろう。そして、もし制御ループがクラッチオンの状 態でデッドゾーンに進入すれば、クラッチはデッドゾーン中オフを維持するであ ろう。

２４８行は、歪みゲージ又は圧力上ンサケーブルが分離されたときの状態を表わ し、ジャンパ２３６を分離することにより回路は開放される。この時、コンパレ ータ２０６の出力は低レベルに駆動され、トランジスタ２２２をオフに保持して クラッチ３２をオフに保つ。通常、制御ループ２２の状態及び特にコンパレータ １８６．１９６と２００の出力状態は、開放されたジャンパが圧力制御ループを 無効にするので、この状況下では「心配の無い」状態である。

また、図５と図６において圧力基準の増大に伴うデッドゾーンの増大に調節装置 ２２が備えていることが見て取れるであろう。例えば、（好ましくはライン７２ のＰ　ＲＥＦの５ボルトに相当する）設定値３００ＰＳＩに相当する１００％の 圧力基準では、デッドゾーン２５４はほぼ５１９ＰＳ　Ｉと測定された。設定値 ２２５０ＰＳＩではデッドゾーン２５６はほぼ３６２ＰＳ■、設定値１５００Ｐ Ｓ　Ｉでデッドゾーン２５８はほぼ２８８ＰＳＩ、そして設定値７５０ＰＳＩで デッドゾーン２６０はほぼ２２０ＰＳＩである。実用上システムは、このシステ ム１０内で使用されているようなピストン型ポンプの持つ瞬間的圧力排出の特質 のために、普通、重大な圧力変動又は脈動を有していると理解されるべきである 。

さらに、圧力基準及びデッドゾーンコントローラ６２はデッドゾーンを挿入し、 又、高設定値でより大きなプントゾーンが制御ループに挿入され、圧力基準の低 設定値でより小さなデッドゾーンが制御ループに挿入されるように、圧力基準の 設定に応じて当該デッドゾーンの調節を行うと理解されるべきである。

所定値または設定値以下で、デッドゾーンを最少値に留め、又、保持することが 好ましいと認識された。

この発明の作用範囲の有効下限はほぼ２５％の圧力基準であることが見出された 。しかも、この発明の現在知られている応用にとって、５００〜２０００ＰＳ　 Ｉの作用範囲で充分なことが見出された。作用範囲の上端及び下端の点とデッド ゾーンの数値は、この発明の実施中において変動してもよいと理解されるべきで ある。

図７においては、本発明の他の実施例が示される。図７のブロック図は、（発電 機２８を含む）ガス機関３０と電気クラッチ３２が、代わりの原動機としての電 気モータ２８０に置き換えられ、コントローラ２８２と電力出力部２８４がモー タ２８０を作動させるために追加されたこと以外は図１と同様である。

この実施例では、又、絶縁回路２９８が使用されている。コントローラ２８２は 電力出力部２８４を有し、当該電力出力部２８４にはプラグ２８６によって示さ れたような通常の交流電力が供給される。運転命令信号がライン６６のクラッチ オン・オフ信号の代わりになり（図２．７及び８参照）、クラッチ３２を使用し た前述のシステムに類似するように、コントローラ２８２を介してモータ２８０ をオンする。

図８において、電気モータコントローラ２８２はＰＷＭコントローラ２９０、電 圧フィードバック回路２９２、モータ速度コントローラ２９４、電力係数補正回 路２９６及び信号絶縁回路２９８を有している。信号絶縁回路２９８は、ライン ６６の運転命令としての駆動回路２４の出力６６を受け取り、この信号をＰＷＭ コントローラ２９０から遮断する。

図７と８に示された他の実施例１０′の好適な形態では、好ましくはモータ２８ ０は固定領域で運転される直流型モータで、モータ・アーマチュアを横切る差動 電圧３００はシングル・エンド及び、モータシャフト３８の速度に比例するライ ン３０２の比率電圧に変換される。電力率補正回路２９６は、電力又は交流供給 ライン２８６によって示されるように、システム１０′の見掛は上の電力率を補 正あるいは改善するために、ライン３０４のトリム信号を供給する。

図９においてより詳細に、電力出力部２８４の異なった細部が見て取れるであろ う。電力は全波整流ダイオードブリッジ３０６を介して供給される。ブリッジ３ ０６の一方側３８０は共通回路３０８に接続される。ブリッジ３０６の他方側３ ８２はモータ２８０に供給される。２０ｍｆのコンデンサ３１０が、一対の蓄電 誘導コイル３１２．３１４のための局部的エネルギー源として供される。誘導コ イル３１２．３１４は、モトローラから入手できるＭＵＲ３０６０でもよい一対 のダイオード３１６．３１８を介して接続される。好ましくは、誘導コイル３１ ２．３１４は各々３’ＯｕＨである。結節点３２０．３２２は、一対のスイッチ 回路３２４．３２６によって共通回路３０８に交互に接続される。各スイッチ回 路３２４，３２６は機械的スイッチとして示されているけれども、高出力電界効 果トランジスタ又はＦＥＴ’　Ｓで形成されるのが好ましいと理解されるべきで ある。回路３２４．３２６は、夫々駆動回路３２８．３３０によって制御される 。駆動回路３２８．３３０は、ライン３３２．３３４を介してＰＷＭコンントロ ーラ２９０から運転操作される。

図１０ａ、ｂ及びＣにおいてより詳細に、電気モータコントローラ２８２と電力 出力部２８４の電気的接続図の細部が示される。電力は、通常の交流電力線から 端子３３６．３３８によって回路に供給される。当該回路は交流１１５ボルト又 は２３０ボルトのどちらかで作動するように設計されている。交流１１５ボルト 作動から２３０ボルト作動へ変換するために、ジャンパ３４０と３４２が取り外 されジャンパ３４４は挿入される。

これは変圧器３４６の差し込み口を適切に変更することによす行う（図１０ｂ参 照）。過渡電流は０．２５ｕｆのコンデンサ３４８．１．００オームの抵抗３５ ０及び交流２５０ボルトのＭＯＶ３５２によって急止される。変圧器３４６は一 対の２次コイル３５４，３５６を有し、夫々の２次コイルは一対の全波整流ブリ ッジ３５８．３６０の各々に電力を供給する。全波整流された電力は、圧力設定 及びデッドゾーン制御電子装置２２に電力を供給するための交流発電機２８の代 わりに、端子１４４゜１４６に接続可能な端子３６２．３６４に発生する。ブリ ッジ３５８は、４７０ｕｆのコンデンサ３６６と０．１ｕｆのコンデンサ３６８ により濾波されほぼ２０ボルトで非調整な直流電力を、出力が１０ｕｆのコンデ ンサ３７２と０．１ｕｆのコンデンサ３７４により濾波された１５ボルトの線形 調節装置３７０に供給する。１５ボルトに調節された出力は、図１０ａ、１０ｂ 及び１０ｃの接続図を通してＶＤＤとして同一なものと考えられる。図１０ａ、 １０ｂ及び１０ｃの接続図の共通回路３０８は電気モータコントローラ２８２の ための共通回路であり、圧力設定及びデッドゾーン制御電子装置２２のための共 通回路８０とは異なるものであると理解されるべきである。共通回路８０と３０ ８の間の遮断は、遮断された２次コイル３５６と信号遮断器２９８によって達成 される。

図８及び１０ａの電圧フィードバック回路２９２において、電気モータ２８０を 横切る差動電圧３００は、端子又はライン３８２．３８４に現れ、電圧フィード バック回路２９２によってモータ電圧として描出されるシングル・エンド電圧信 号３゜２に変換される。電圧フィードバック回路２９２は、一対の２２０ｋ（７ ）抵抗３８６，３８８と、一対の２．２にの抵抗３９０．３９２と、一対（Ｄｏ 、００１　ｕ　ｆ　＋７）コンデンサ３９４．３９６と一対の０．１ｕｆのコン デンサ３９８．４００により形成される。これらの抵抗−コンデンサの組み合わ せは、一対の１０にの抵抗４０２，４０４によってＬＭ３５８Ａ型オペレーショ ンアンプ４０６にその後供給される差動モータ電圧の直流及び交流成分の両方の ために電圧比率を規定する。また、一対の４９．９の抵抗４０８．４１０が、Ｏ Ｐアンプ４０６に接続される。ライン３０２のモータ電圧フィードバック信号が １にの抵抗４１２からモータ速度制御回路２９４に供給される。ライン３０２の 信号は０．１ｕｆのコンデンサ４１４によって濾波され、その後ＯＰアンプ４１ ８に配送される前に１００にの抵抗４１６を通り抜ける。好ましくはＯＰアンプ ４１８は、ｏＰアンプ４０６を含んだものと同じ集積回路の部分であると理解さ れるべきである。また、モータスピードコントローラ２９４は一対の１００にの 抵抗４２０．４２２と、一対の０．１ｕｆ（７）コンデンサ４２４，４２６と１ ０オームの雑音抑圧抵抗４２８を有している。速度基準信号が、１０にの最大速 度ポテンショメータ４３０によってモータスピードコントローラ２９４に供給さ れる。

電力率補正回路２９６は、一対のダイオード４３２．４３４と、２２０ｋ（７） 抵抗４３６と、１０にのボテ７　’／　ヨメータ４３８とダイオード４４０によ り構成される。

より詳細には、再び図１０１）における電気モータ型において、信号遮断回路２ ９８はクラッチ３２の代わりに接続される。回路２９８は、端子】６６が端子４ ４２に接続されるときにライン４２から電力を受け取る。同じ様に、端子１６８ が端子４４４に接続され、ライン６６の駆動回路２４の出力がライン２８８の運 転命令を供給する。信号遮断回路は、一対の１にの抵抗４４６．４４８ど、ダイ オード４５０と、ゼネラル電気から入手できる１（１１Ａ　Ｖ　Ｉ　Ａ型光学遮 断器４５２で形成される。また、回路２９８は、２０にの抵抗４５４と、２にの 抵抗４５６とモトローラから入手できるＭＰ３８０９８型トランジスタ４５８を 有している。

ＰＷＭコントローラ２９０は、ＵＣ３５２６型としてユニットロードから入手で きるパルス幅変調コントロール・チップ４６０を利用する。また、コントローラ ２９０は、１にの抵抗４６２．０．１ｕｆのコンデンサ４６４．１　ｕ　ｆのソ フト・スタート型コンデンサ４６６．０．１ｕｆのコンデンサ４６８．４゜７に の抵抗４７０及び５にのポテンショメータ４７２を有してイル。ポテンショメー タ４７２は電流限度調節手段である。４゜０２にの抵抗４７４はＰＷＭチップ４ ６０のＲＴ大入力接続される。抵抗４７４は０．００４７ｕｆのコンデンサ４７ ６と共同で作動周波数を８０　Ｋ　Ｈｚに設定する。さらに、ＰＷＭコントロー ラ２９０は、１０にの抵抗４７８．０．１ｕｆのコンデンサ４８０、四つの１． 　Ｎ　５８１９型ダイオード４８２．４８４゜４８６．４８８．０．１ｕｆのコ ンデンサ４９０．１０オームの抵抗４９２及び一対の４．７にの抵抗４９４．４ ９６を有している。ダイオード４８２〜４８８と抵抗４９４及び４９６は、電力 出力部２８４に生じる過渡電流から集積回路４６０を保護する。

電力出力部２８４からの電流知覚信号５００は１０．００オームのバラスト抵抗 ５０２．１にの抵抗５０４及び０．００１ｕｆのコンデンサ５０６に供給される 。

図１０ｃにおいて、電力出力部２８４の詳細が見て取れるであろう。セクション ２８４は一対の０．１ｕｆのコンデンサ５０８．５１０、一対の０．００２２ｕ ｆの高電流コンデンサ５１２．５１４．３に５ワツトの抵抗５１６及び５ｕｆの コンデンサ５１８を有している。ライン５２０．５２２の電流は］対１００の増 大比率の電流変換器５２４により知覚される。当該変換器は、２つの１巻き一次 コイル５２６．５２８及び１００巻き二次コイル５３０を有する。好ましくは、 変換器５２４は、モデルナンバー５００−１８４０としてミネソタ州５５３３７ 、バーンズヴイル、ウッドレイクドライブ１２２１９のＢＨエレクトロニクスＩ ｎｃ、から入３手できる１００対１の電流変換器である。交流変換器は、イリノ イ州６００１８、デス・ブレインズ、東デボン通り＃１７９の２２００のパルス ・エンジニアリングから入手できるＰＥ５１６８７型である。二次コイル５３０ は、ｌＮ５８１９型のような高速ダイオードで構成された全波整流ブリッジ５３ ２に接続される。従って、ライン５００の信号は整流されコイル充電電流として 表わされる。

一方、駆動回路３２８．３３ｏにおいて、ｌＮ４７６１Ａ型ツエナー・ダイオー ド５３４は、ｌＮ４７５７型ツエナー・ダイオード５３６に加えて、ｌＮ４９３ ７型の通常のダイオード５３８及び１にの抵抗５４０と共に入力保護回路を形成 する。

当該保護回路はツェナー・ダイオードの直列接続によって、支えられる電圧を超 過する出力電圧の妨げが起こる場合には、駆動回路３３０及びスイッチング回路 ３２６をオンさせるであろう。１００ｐｆのコンデンサ５４２は雑音を抑止する 。モトローラから入手できるＭＰ３８０９８型トランジスタ５４４及びＭＰＳ８ ５９８型トランジスタ５４６が、４７オームのゲート抵抗５５０を通して、イン ターナショナル・レクチファイアから入手できるＩＲＦＩＰ４５０型ＦＥＴトラ ンジスタ５４８にオン・オフ機能を与える。０．１ｕｆのコンデンサ５５２が。

トランジスタ５４４及び５４６を横切って接続される。一対の０．００２２ｕｆ の高電流コンデンサ５５４及び５４６がスイッチング回路３２４及び３２６の夫 々の出力に接続される。駆動回路Ｂ５３０の残りの部分とそれに協働したスイッ チング回路３２６は、追加的な２列の同一部分で構成されている。よって、これ 以上の説明は省略する。同様に、駆動回路Ａ３２８は、回路３３０の記載と同じ 部品によって構成される。同じ様に、スイッチング回路Ａ３２４はトランジスタ ５４８と同じパワーＦＥＴ５により構成される。

再び図８及び１０ａ、１０ｂと１０ｃにおいて、他の実施例１０′の作用は次の 通りである。圧力設定及びデッドゾーン制御電子装置２２の作用は、駆動回路２ ４がもはや電気クラッチ３２に動力（電力）を供給しないこと以外は、図１〜６ に示されたシステム１０のガソリンエンジンと電気クラッチ型と同様である。代 わりに駆動回路２４は、圧力制御ループがポンプ１６の作動を要求したときに、 信号絶縁器２９８を介して運転命令２８８を与える。運転命令２８８は、ライン ２８８（図１゜ｂ参照）に接続された運転−停止入力制御端子に供給される。

ライン２８８はパルス幅変調コントロール・チップ４６０のリセット及びＳＤ（ 閉鎖）端子に接続される。塗装ポンプの作動が要求されたとき、駆動回路２４は 信号絶縁器２９８にオプト・カプラ４５２の導通を指令する。この理由は、トラ ンジスタ４５８のベースが、抵抗４５６によってライン２８８をハイ・レベルに 引き上げておくことによる。こうしてチップ４６０が動作可能となり、チップ４ ６０のＣ５Ｓ入力端子に接続されたコンデンサ４６６によって「ソフト−スター ト」モードでの作動を開始するであろう。運転命令信号があられれたとき、ＰＷ Ｍ４６０は、運転命令信号の出現に応じてモータ２８０の作動を与えることを可 能にする。運転命令信号がないとき、ライン２８８は、パルス幅変調器４６０及 びモータ２８０の作動を不可にする。ライン２８８が運転命令信号を受け取った ときにＰＷＭ４６０は動作可能となり、コンデンサ４６６がモータ２８０に制御 された加速を与える。

ＰＷＭコントローラ２９０の最内部の制御ループは電流制御ループであり、一つ ずつのパルスを基礎にして限界電流に至るまで動作する。ライン５６０（図８． １０ａ及び１０ｂ参照）のアーマチュア電圧エラー信号はＰＷＭ４６０を電流制 御可変パルス幅モードで作用させ、電力出力部２８４がモータ２８０に供給する 電流を、電流限界ポテンショメータ４７２で設定した最大電流値までに制御する のに利用する。モータ２８０の出力シャフト３８を所望する速度に調節するため に、電気モータコントローラ２８２は、ライン５６０によってＰＷＭコントロー ラ２９０に接続されたモータ速度コントローラ２９４を有している。モータ速度 コントローラ２９４は、要するに端子３８２．３８４でモータ２８０に供給され る電圧３００を調節する。

最大速度調節手段４３０は、アンプ４１８によって調和させられたライン３０２ のモータ電圧に抗して速度基準を与える。アンプ４１８はそれが協働する回路と 共に高利得エラーアンプに接続され、当該アンプの構成は、端子３３６．３３８ に接続される供給ＡＣ電源の少なくとも２〜１倍の電圧範囲に渡って比較的コン スタントなモータ速度の保持が可能となっている。これは、交流１１５ボルトか ２３０ボルトでの作動において、良好な速度コントロールを与える。

プラグ２８６への交流入力はブリッジ３０６によって直流エネルギー源に変換さ れる。当該ブリッジ３０６は、供給ＡＣの連続的な修正された半周期を供給する ために、供給交流電流を全波整流する。このように、ブリッジ３０６は２つの端 子３８０．３８２を有し、直流エネルギー源を供給する。また、電力出力部２８ ４はエネルギー保存インダクターとして働く一対のコイル３１２．３１４と一対 のダイオード３１６，３１８を有している。図１０ｃに示されるように、各コイ ルはダイオードの一つと直列に接続され、コイル・ダイオード直列回路は互いに 並列回路で接続される。モータ２８０は端子３８４で並列回路と直列に接続され 、そしてまた、ブリッジあるいは直流エネルギー源３０６の端子３８２に接続さ れる。第１及び第２スイッチング回路３２４．３２６は夫々オン及びオフ状態を 有し、そして、夫々は第１及び第２端子を有しており、スイッチング回路３２４ の第１端子５２２でコイル３１２とダイオード３１６の間の結節点３２０に接続 される。スイッチング回路３２６の第１端子５２０は、コイル３１４とダイオー ド３１８の間の結節点３２２に接続される。スイッチング回路３２４，３２６の 第２端子は、夫々共通回路３０８及びブリッジ３０６の端子３８０に接続される 。チップ４６０は、それが組み合わされた回路と一緒にスイッチング回路３２４ 及び３２６を比較的高周波数で作動させるための手段を備える。そして、電流は 、コイルに接続されたスイッチング回路がオンのとき（すなわち、図９のスイッ チが閉じたとき）に各コイル３１２．３１４で造り出されるであろう。そして、 コイルで造り出された電流は、次に夫々のスイッチング回路がオフしたとき（す なわち、回路が開かれたとき）に夫々のダイオードを介してモータ２８０に送達 される。

また、図１１において、電力出力部２８４の作用のある局面が示される。コイル ３１２の電流は、スイッチング回路３２４がオンのときに、パルス５６２．５６ ４により形成される鋸歯状波形で造り出されるであろう。同様に、電流は、コイ ル３１４中にパルス５６６．５６８によって図解される形に造り出されるであろ う。スイッチング回路（例えば３２４）がオフするとき、コイル３１２の電流は ダイオード３１６を介して、パルス５７０．５７２で形成される鋸歯状波形でモ ータ２８０に送達される。同様に、電流はパルス５７４．５７６によって示され るように、回路３２６が遮断されたときにダイオード３１８を介してコイル３１ ４からモータ２８０に送達される。各コイルの合計電流は、（コイル３１２のパ ルス５６２と５７０及びコイル３１４のパルス５６６．５７６により形成される ）三角波形で示すことができる。電流を造り出したパルスの正行斜面は瞬間的入 力電圧の機能として変化し、モータに送達される電流パルスの斜面はモータ状態 、主として、そのときのモータの瞬間的ＥＭＦ戻りの機能として変化するであろ うと理解される。

さらに、パルス５６４が立ち上がる前のパルス５７０がゼロとなる不連続電流が 図１１に示されているけれども、作用の或モードによって各コイル３１２．３１ ４中の連続した電流中に生じるであろうと理解されるべきである。そしてさらに 、モータ端子３８２．３８４を横切るコンデンサ５１８によって、いくらかの丸 みを帯びほとんど連続したパルス５７４．５７０．５７６．５７２が出現するこ とに注目すべきである。電流形態のエネルギーは、このようにパルス５６２．５ ６６．５６４．５６８が形成される間、各コイル内に蓄積されるものとして見る ことができ、このように造り出されたエネルギーは、次に、点線で示されたパル スによって指し示されるようにモータへと送達される。また、一つのコイルで形 成された電流、例えば５６２が、他のコイルによってモータに送達された電流５ ７４に重複するとみとめられるであろう。

また、図１２において、パルス幅変調されたモータ電流の外被が、ＡＣライン電 圧の各半周期の起点及び終点部分５７８．５８０で限定された電圧となり、これ をハツチングを施した範囲Ｂによって図示する。点線のハツチングを施された範 囲あるいは部分Ａで図示される各半周期の中間部分５８２では、モータ電流は一 定値に調節される。ダイオード４４０が共通回路３０８に接続されるように、ポ テンショメータ４３８が調節された場合にこの作用モードが現れるであろう。こ のような作用モードは入力端子３３６．３３８で見られるように、比較的低い電 力率を有している。性能を改良するために、制御の入力電力率を補正するための 電力率補正回路２９６が、ダイオード４３２．４３４を入力ＡＣ波形に接続する ことによって準備され、電圧分割器どして働く抵抗４３６とポテンショメータ４ ３８を横切って、湾曲した信号である全波整流されたＡＣを供給する。

この湾曲した電圧の調整可能な部分は、図１２のクロスハツチングされた部分５ ８４　（区域Ｃ）によって図示される各半周期の中間部分の間、ポテンショメー タ４３０から速度基準に加えられる。これは、各半周期の中間部分５８２の間、 湾曲した形の付加５８４を所望速度に供給する。再び、図１２には、ＡＣライン 電圧の１．５周期に渡って認識されるモータ（及び入力）電流の外被が示されて いると理解されるべきである。

さらに、圧力設定及びプントゾーン制御電子装置２２は、ガス機関とクラッチの 原動機、あるいは電気モータとＰＷＭの具体例のどちらにでも変換可能な型とし て用いることができると理解されるべきである。ガス機関型から転換するために 、発電機２８が分離され、そして端子３６２が端子１４４に接続され端子３６４ が端子１４６に接続されたときに、ブリッジ３６０がエンジン３０の発電機２８ に置き換えられる。当該変換においては、クラッチコイル１６４が分離され、端 子４４２が端子１６６（図３ｂ参照）に接続され端子４４４が端子１６８に接続 される。こうして駆動回路２４が、・運転命令２８８を供給する駆動回路へと転 換する。もちろん、また、ガス機関３０とクラッチ３２から、電気モータへの適 切なメカニカルな変換が完結されなければならない。このように、ピストンポン プが内燃機関で作動されるときに、駆動回路２４は電気クラッチを作動させるた めに選択的に接続可能となり、そして、ピストンポンプが電気モータで作動され るときに電気モータ・コントローラが（選択的に）接続可能となるように示され るかもしれない。

この発明は、発明の精神あるいは範囲を逸脱することなしに修正及び変更が可能 であるので、細部の全てに限定されると理解されるべきではない。例えば、依然 として発明の範囲にとどまりながら、各駆動回路及び電力供給部の多数のトラン ジスタは変えることができるであろう。

Ｆｉｇ、　３ａ Ｆｉｇ、　３ｂ Ｆｉｇ、　５ 圧力基準（％） 圧力基準（％） 請求の範囲 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の７第１項）平成　６年　 ９月１頒氾

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．整流された供給ＡＣ電源からパルス幅変調される電流のための複数の制御可 能な電力出力装置を有するタイプのピストン式塗装ポンプを駆動する電気モータ を運転するための改良型パルス幅変調制御装置において、モータ電流がｉ）供給 ＡＣ電源の各半周期の始点及び終点部分で電圧が制限されること、及び、ｉｉ） 供給ＡＣ電源の各半周期の中間部分の間、一定値に調節されることを特徴とする 改良型パルス幅変調制御装置であって、各半周期の中間部分の間モータ電流を湾 曲形状に調節することによって制御装置の入力電力率を補正するための電力率補 正手段を有している改良型パルス幅変調制御装置。
2. ２．電力率補正手段が、供給ＡＣ電源の各半周期の中間部分の間、パルス幅変調 器への基準信号として供給ＡＣ電源の一部を追加することを特徴とする第１項に 記載の装置。
3. ３．電力率補正手段が、各半周期の中間部分の間、所望速度に湾曲した形の追加 を行なうことを特徴とする第１項に記載の装置。
4. ４．発電機を有する内燃機関エンジンにより運転されるピストンポンプの電子制 御装置のための改良型能動的交流負荷回路において、 ａ）発電機を横切る抵抗負荷が選択的に接続可能であり、ｂ）発電機の出力電圧 を検知する検知手段を有し、発電機出力電圧が所定値以上あるいは以下かどうか を指し示す出力を供給し、そして ｃ）検知手段の出力を受けて動作するスイッチング手段を有し、 ｉ）発電機電圧が所定値以上のときに負荷抵抗を発電機に接続し、 ｉｉ）発電機電圧が所定値以下のときに負荷抵抗を発電機から分離するように作 動する改良型能動的交流負荷回路。
5. ５．検知手段がツェナー・ダイオード及び発電機の出力電圧を横切るように接続 された抵抗直列回路を有し、所定値以上のときツェナー・ダイオードが導通し、 所定値以下のとき導通しないことを特徴とする第４項の改良型圧力制御回路。
6. ６．スイッチング手段がトランジスタであることを特徴とする第５項の改良型圧 力制御回路。