JPS6012179A - 電磁振動器用低調波制御器 - 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】 大きい荷重の材料を振動して処理するためには、低速の
、すなわち低振動数の長いストロークを必要とする。こ
れらの振動数は在来の電磁式ギャップ電動機によって材
料を供給する場合よりもかなり低い。従って先行技術に
よれば、電動機によって回転される軸に固定された偏心
重りを利用した機械的な励振器が用いられた。軸に回転
可能に取付けられた軸受、及びこの軸に直接取付けられ
た電動機の電機子は、偏心重シが回転することによって
生じた振動力がもたらす高い負荷を受ける。

このような高い負荷は軸受の寿命に悪い影響を与える。

加えて、振動機械の作動環境は通常汚い場、所か、又は
軸受の寿命を長くするにはふされしくない環境なので、
軸受は一層摩耗し、寿命も短かくなる。電動機によって
熱が発生され、電動機の運動は回転運動なので、電動機
を覆うことは困難かつ高価である。従って、このような
機械的な励振器は、電動機が露出していても危険をもた
らさないような環境下でのみ使用されることになってい
る。

回転質量体を採用せず、その代りに質量体の直線状に往
復運動させる電磁振動機は軸受を具えてなく、軸受に伴
う諸問題をもたらさないので、振動機を完全に閉じ込め
るように覆うことができる。

しかし、このような振動機は電磁体に電力を供給するた
めに制御器を必要とし、又は交互に付勢される二重形式
の対向磁石を用いることが望まれる。

往復運動を行う質量体に対して可能な限り最大限の行程
振幅を与えるためには、質量体に作用する静的な応力を
極力排除しなければならない。これを実現するためには
、各磁石に対して同一の時間帯及び同一規模の電力供給
期間において電磁石を付勢するとともに、各電磁石を相
互に反対方向に正確に位相を合わせて回転しなければな
らない。

本発明は電磁励振器用の制御器を提供するものである。

この制御器は上述の目的を達成するものであり、単相Ａ
Ｃ動力線からその動力と調時を受けるとともに、各電磁
石が一機械的周期につき１回のみ付勢されるようにして
二重磁石のコイルの各コイルを動力線の周波数の正確に
２の周波数で駆動するようになっている。電磁石コイル
を駆動するには主要形式のサイリスタならいずれをも用
いることができるが、シリコン制御整流器（ＳＣ，Ｒ）
は、タイミングトレーン（ｔｉｍｉｎｇ　ｔｒａｉｎ　
）を動力線の低調波に合わせなければならないとともに
、極性も合わせなければならないものの、三極交流スイ
ッチに関してみれば経費や性能の点から好ましい。

本発明は分割構造を用い、この分割構造はタイミングト
レーン内に可変遅延を挿入できるので、電磁石に印加さ
れる動力負荷を広範囲にわたって制御できる。本発明に
よれば、不均一な遅延が原因で動力線内に不均衡が生じ
るようなことを阻止できる。なぜなら、単一の分割装置
が両方の電磁石のコイルに対して遅延を生じさせるから
である。

が進入しないようにするために光子アイソレータが用い
られる。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図を参照すると単相交流動力線ＡＣＩ　、ＡＣ２が
示されてお９、動力線は上口交差検出器（１ｏ）に接続
されている。検出器（１ｏ）は位相制御器（１２）に接
続され、同制御器を付勢する。位相制御器は動力線ＡＣ
１、ＡＣ２の交流の周波数の２倍の周波数に相当する矩
形波を発生する。通常の動力線の周波数は６０ヘルツな
ので、位相制御器の矩形波周波数は１２０ヘルツとなる
。位相制御器（１２）は上口交差検出器（１０）から付
勢信号を受けて三分割カウンタ（１４）に伝達すべき付
勢信号を発生する間に可変的に時間遅延作用をも行う。

三分割カウンタ（１４）は位相制御器（１２）から信号
を受け、位相制御器が発生した周波数のスの矩形波信号
、又はＡｃｆｌＭの周波数の％、すなわち４０ヘルツの
信号を発生する。二分割カウンタ（１６）が三分割カウ
ンタ（１４）がらの４Ｎ号周波数をさらに分割し、これ
によってカウンタ（１６）はカウンタ（１４）が発生し
た信号の汗の矩形波信号、又はＡＣ線周波数の％の信号
、すなわち２０ヘルツの信号を出す。位相制御器（１２
）、カウンタ（１４）、及びカウンタ（１６）からの出
力信号は論理制御器（１８）に送られる。論理制御器（
１８）は各線（２０）、（２２）に位相が１８０°ずれ
たプラス、マイナスのゲート信号を発生する。線（２０
）、（２２）にゲート信号が存在すると各線に接続され
た光子アイソレータ（２４）、（２６）の−が付勢され
、従って動力回路（６２）内の５ＣＲ（２８）、（３０
）がそれぞれ作動する。動力回路（３２）は並列に接続
された２個の分枝回路を具えており、その一方の分枝回
路はＳＣＲ（２８）と電磁コイルＬ１を、他方の分枝回
路はＳＣＲ（３０）と電磁コイルＬ２ｆ：もっている。

電磁コイルＬ１；Ｌ２は例えば米国特許出願番号第３５
２，２８４号（１９８２年２月２５日出願）の「電磁振
動励振器」に記載されている励振器に用いられている付
勢装置のようなものである。５ＣＲ（２８）は電流を線
ＡＣ１から電磁コイルＬ１を経て線ＡＣ２に導き、一方
ＳＣＲ（３０）は電流を腺ＡＣ２から電磁コイルＬ２を
経て線ＡＣ１に導く。電磁コイルに電流が流れると、往
復運動を行うべき質量体の両側に電磁力が発生し、これ
によって質量体は相互に反対方向（対向方向）に交互に
駆動される。光子アイソレータ（２４）、（２６）から
のゲート信号は、関連のＳＣＲを作動するために同ＳＣ
Ｈの陽極から陰極へ流れようとする電流に一致する長さ
であればよく、ＳＣＲが作動すると５ＣＲ１′ｉこれを
流れる電流が０になるまで作動状態を保つ。換言すれば
、制御回路はＳＣＲをオンに付勢するが、一旦ＳＣＲが
オンになると、これらのＳＣＲは動力回路（３２）の関
連の分枝回路内の電流がなくなるとオフに転換される。

動力回路内の、導通中の分枝回路の電流が０になると、
同分枝回路のＳＣＲは作動を停止する。

ＳＣＲ（２８）、（６０）は動力回路（３２）に適した
好ましい形式のサイリスタなので、論理制御器からのゲ
ート信号を、電流サイクルの正半が正のゲート信号に符
号し、かつ電流サイクルの負半が負のゲート信号に符号
するように同調しなければならない。

その理由は各ＳＣＰ、は一方の方向にのみ等連するので
電流の半サイクルがその方向に対応しなければならない
からである。望ましく同調させるには、極性検出器（ろ
４）をＡＣ動力線ＡＣ１，ＡＣ２に接続することによっ
て実現できる。極性検出器の信号と負のゲート信号はリ
セット／同調ジー）　（３６）に接続され、リセット／
同調ゲート（３６）は線（３８）を経てカラ／り（１６
ンのリセットに信号を与える。

次に第２図の詳細なダイヤグラムを参照する。

ゼロ交差検出器（１０）は４個のダイオードを有し、こ
れらのダイオードは線ＡＣ１とＡＣ２の間に接続されて
在来の全波ブリッジ、すなわち整流器（ろ８）が形成さ
れ、その出力側は赤外線発光ダイオードＬＥＤ（４０）
に接続される。フォトトランジスタ（４２）がＬＥＤ　
（４０）に接続され、従ってフォトトランジスタ（４２
）はＬＥＤ　＋４０）から光線が発せられると作動状態
に入る。ＬＥＤ　（４０）とフォトトランジスタ（４２
）は品番ｒ４Ｎ　２７Ｊとして市場で入手できるもので
ある。

位相制御器（１２ンは集積回路ＩＣ１を有し、同集積回
路は単発マルチバイブレータや単安定マルチノくイブレ
ータとして形成された「５５５タイマ」でもよい。タイ
マのマイナスエツジのトリガーは、フォトトランジスタ
（４２）のエミッタがアースされるとき、すなわちＬＥ
Ｄ　（４０）から発せられる光線が発光を停止してトラ
ンジスタ（４２）が導通を停止したとき、トリガーにマ
イナスエツジが生じることによシ作動される。タイマか
らの出力はトリガーに対する入力がアースされると正に
なる。タイマの入力がトリガーされると、タイマの一部
分を形成しているディスチャージクランプ（ｄｉｓｃｈ
ａｒｇｅｃｌａｍｐ　）がタイミングコンデンサ（４４
）から解放される。続いてこのコンデンサ（４４）は抵
抗を経て充電する。この抵抗は可変抵抗器（４６）と並
列に接続される抵抗器（４５）を有し、両抵抗器は供給
電圧の％が得られるように抵抗器（４７）に直列に接続
される。供給電圧が銹になった時点でタイマ内のしきい
比較回路が出力をアースする。コンデンサ（４４）が供
給電圧の、Ｖ５を充電するに要する時間は可変抵抗器（
，４６）内の抵抗の関数によって決まる。従って、可変
抵抗器（４６）は、出力が正であるときの最初のトリガ
入力と、出力が負であるときにコンデンサ（４４）が供
給電圧の銹に達した時との間の遅延量を制御する。従っ
て位相制御器（１２）はパルス発生器として機能するが
、新しい時間遅延を開始するためには外部コマンドを必
要とする。外部コマンドはゼロ交差検出器（１０）によ
って提供される。検出器（１０）は線ＡＣ１，ＡＣ２内
のＡＣ電圧が０ボルトに洛ちる都度そのような外部コマ
ンドを発生するようになっている。１周期にＡＣ電圧Ｉ
Ｉ′ｉ２回０となるので、位相制御器（１２ンからの出
力周波数はＡＣ供給電圧の２倍の周波数、すなわちＡＣ
電圧が６０ヘルツの場合に１２０ヘルツとなる。トリガ
パルスの間隔は出力時間パルスの間隔よりも狭くなけれ
ばならないが、トリガパルスは本来間隔が狭いから、上
述のような豊作は容易に充足することができる。トリガ
パルスはＬＥＤ　（４０）が発光してない期間だけ持続
するが、この期間はＡＣ電圧の０ボルト地点の両側の非
常に狭い帯域内に存在する。

三分割カウンタ（１４）は工Ｃ２を有し、このＩＣ２は
プリセット可能な２進法（１６分割ンカウンタ、例えば
ｒ　７４１６１　Ｊでよい。このカウンタ（１４）のク
ロックピンはＩＣ１から出力を得る。７４１７５１集積
回路はプラスエツジをトリガするので、クロックが低い
状態から高い状態に進行する度にカウントは１力？ント
前進する。従ってカウントはＩＣ’１のタイマのトリが
か一つのマイナスエツジを受信するときに前進する。７
４１６１の負荷人力Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは二値素子（１３）
、すなわちＡ、Ｂ、Ｄｆ高）、Ｃ（低）にプリセットさ
れている。従ってカウントは連続的なプラスエツジクロ
ックパルス上で二値素子＋１４）、　（１５）に同調し
て前進する。カウントが１５に達したときに商い桁上げ
信号が発生し、その信号はインバータ（４８）によって
低くされた上、入力端子に送られる。入力端子がアース
されると、負荷人力Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄ上の二進語はカウンタ内に平行に入り、カウンタ
をクロック信号のプラスエツジに同調させて二値素子（
１６）にプリセットする。従って７４１７５１１Ｃは、
クロックに対して３個の入力信号が与えられる毎に、７
４１６１　ＩＣの桁上げ端子に出力信号を生じるので、
三分割カウンタとして機能する。従って桁上は端子から
の信号の胸波数は、ＩＣ１からの周波数の％となる。

インバータ（４８）からの信号はさらに二分割カウタ（
１Ｂ）のクロック入力にも送られる。カウンタ（１８）
はＩＣ３を有し、７４９２カウンタでもよい。このカウ
ンタはマイナス進行うロックエツジ上を前進する。従っ
て、ＩＣ３はＩＣ２が上昇中の１２０ヘルツクロック信
号と同時に発生する高い桁上げ信号を発生する度に前進
する。ＩＣ３のＱ出力からの周波数はクロックに与えら
れる周波数の％、又はＡＣ線の周波数が６０ヘルツの場
合には２０ヘルツになる。

ＩＣ１のタイマからの１２０ヘルツ信号、及びＩＣ２の
桁上げ端子からの４０ヘルツ信号は、ナンドゲ−）　（
５０１の６個の入力ケート中の２個の入力ゲートに送ら
れる。ナンドゲー）　（５０）の第三番目の入力にはイ
ンバータ（５２）によって変換された２０へルックロッ
ク信号が与えられる。ナントゲート（５０）の出力信号
は三つの全ての入力が正になるまで高い値に保たれ、三
つの入力信号が正になった時点でナンドゲー）ｔ５０）
の出力は低くなる。第６図を参照すると、ナンドゲー）
　（５０）に対する三つの入力信号は時点Ａ、Ｂ、すな
わち１２０ヘルツクロツクと４０へルックロックで高く
、他方２０ヘルツクロツクでは低い。しかしリセットは
インバータ（５６）を経て１２０ヘルツクロツクに接続
されている。

１２０ヘルツクロツクが高いときには、リセットは低く
なり、これによって＋ゲートと−ゲートの出力はいずれ
も低い値にとどまる。従ってトリガがマイナスエツジに
出会ったとしても、リセットがアースから解かれない限
りは出力が胃くなるととはできない。１２０ヘルツクロ
ツクが低くなると、アースは取除かれ、続いてコンデン
サ（６０）が抵抗器（５８）を経て充電されて＋ゲート
信号Ｃ，Ｄが発生する。＋ゲート信号は発光ダイオード
（５４）を導通させて発光させる。このように発光され
た光線はＳＣＲ（５６）をゲー）　Ｌ、、ＳＣＲ（５６
）はゲート電流を動力５ＣＲ（２８）に供給するように
作動せしめられる。

続いてコイルＬ１は付勢される。コイルＬ１の電流は第
６図でＥ、Ｆで表示されており、コイルＬ１の電圧はＧ
、Ｈで示されている。

同様にす／ドゲート（５１）は三つの入力、すなわち１
２０ヘルツ、４０ヘルツ、及び２０ヘルツのクロック信
号を有する。これら三つのすべての信号はＪとＫの時点
で高いので、これによってナンドゲー）　（５１）から
の出力信号は低くされ、ＩＣ４の低い方のトリガがトリ
ガされる・　しかし、イ〜テ・−タ（５６）は低い方の
リセットにもアースを与えるので、−ゲートが低くなり
、遂・には１２０ヘルツクロツクも低下する。この時点
“でジンデン？（６１）　”が抵抗器（５９ンを経て充
電されるので、第３雫（７）Ｌ、Ｍに示すように一ゲー
ト信号が生じる。−ゲート□信号が発せられる間はＬＥ
Ｄ　（５５）が導通し、制御５ＣＲ（５７）をゲートす
るようにＬＥＩ）　’　（５５）は発光する。従って制
御５Ｃｆｌ　ｆ５７）はゲート電流を動力ＳＣＲ（５０
）に与えるために作動せしめられる。こうして動力ＳＣ
Ｒ（５０）は、ＡＣｌｊの電圧のマイナス部分間でコイ
ルＬ２をＡＣ２とＡＣ２間で接続する。Ｌ２を流れる電
流は第６図でＮ、○で示されており、Ｌ２を流れる電圧
はＲ，Ｓで示されている。−ゲート信号・をＡＣ線の電
圧のマイナス部分に同調させるために、極性検出器（３
４）はＡＣ線のサイクルのマイナス部分間に低い出力を
リセット／同調ゲート（６６）のナンドゲ−）　（７０
）に与えるとともに、ＡＣ線のサイクルのプラス部分間
に高い出方をリセット／同調ゲート（３６）のナンドゲ
−）　（７０）に：与える。−ゲート信号はナントゲー
ト（７０）’にも供給される。ナントゲートからの出力
は、ＡＣサイクルのプラス部分間に一ゲート信号が生じ
ない限りは高い。もし−ケ゛−ト信号　−がＡＣサイク
ルのプラス部分間で生じると、ナ／トゲ−）　（７０）
の出力は低くなり、■・ｃ３にリセット信号が提供され
てニゲートとＡＣサイクルのマイナス部分との間の同調
が回復される。極性検出器（３４）とリセット／同調ゲ
ート（６６）はゼロ交差検出器によって破壊された極性
情報を回復し、各電磁コイルＬｌ、Ｌ２に単一の電流信
号のみが与えられるようにする。従って磁束反転による
磁気損失はなくなり、励振器の効率が改善される。

上述の説明から明らかなように、本発明は単一のＡＣｆ
ｆＭから動力と調時を得る制御器であって、２個の磁気
コイルを動力線の周波数の正確にスの周波数で駆動する
制御器を提供する。各電磁石は１回の機械的な周期につ
き１回だけ付勢されるようになっており、これも動力線
の周期の％に相当する。電磁石のコイルは、周波数分割
方法による波然の帰結として、機械的周期に関して１８
０°位相がずれている。周波数のＡ分割法は、ＡｆＪＪ
内の直流要素を排除しかつピーク電流を最小限に抑制で
きるので、非常に有利である。この周波数分割構造はタ
イミングチェーン内に遅延をもたらすことができるので
、磁気コイルに対して動力レベルを広範囲にわたって制
御することができる。各サイクルの正部分と負部分の遅
延を制御するために僅か１個の可変抵抗器を用いればよ
く、こうすることによって動力線に不均一な遅延があっ
たとしてもそれによって不均衡が生じるこ七はない。位
相制御器（１２）のタイマはタイムアウトするまで再び
トリガされ得ないようにしておくことが重要である。タ
イマの最小時間期間はゼロ交差検出器（１０）の低い状
態よりも僅かに大きい程度のものである。

位相制御器（１２）のタイマはタイミングを継続するた
めには次のゼロ交差パルスを受ける前に低下しなければ
ならない。これはコンデンサ（４４）、抵抗器（４５）
、（４７）の値を適正に選択することによって実現でき
る。

以上本発明の好ましい実施例を図示し説明したが、もち
ろん特許請求の範囲に記載の本発明の精神から逸脱する
ことなく、本発明に種々の変更や改良を加え得ることを
理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御器のブロック図、第２図は第
１図に示す制御器の好ましい実施例を示すデジタル電子
制御回路のブロック図、及び第５図は第２図の回路に関
する被数個の波形を共通時間軸線上に示した図面である
。 特許出願代理人 弁理士　山　崎　行　造 図面の浄吉（内容に変更なし） ７Ｉ［コーｌ 手続補正歯 昭和５９年　７月ノア日 特許庁長官　殿 １　事件の表示 昭和５９年特許願第９００７０号 ２　発明の名称 電磁励振器用の低調波制御器 ３　補正をする者 事件との関係　出願人 名　称　エフ・エム・シー・＝−−ボレーション４代理
人 住　所　東京都千代田区永田町１丁目１１番２８号６　
補正の対象 明ＩＩＩのタイプ浄ｍ（内容に変更なし）、及び正式図
面。 ７　補正の内容 別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）単相交流源から動力を得て作動する電磁励振器用
   の制御器において、 第１電磁コイルと第２電磁コイル； 前記第１電磁コイルと前記第２電磁コイルに各直列に接
   続される第１サイリスタと裁２サイリスタ； プラスとマイナスゲート信号を発生する制御回路：及び 前記第１サイリスタ及び前記第２サイリスタを前記パル
   ス及び前記マイナスゲート信号にのみに従って各作動さ
   せる光電装置を含有する制御器。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の制御器において
   、前記制御器は、 ゼロ交差検出装置； 前記ゼロ交差検出装置に接続された位相制御装置： 前記位相制御装置からの出力周波数を分割するカウンタ
   装置； 前記位相制御装置と前記カウンタ装置からの信号に応じ
   て前記プラスとマイナスゲート信号を発生する論理制御
   装置を含有する制御器。 （３）単相交流動力線で作動し、第１コイルを有する電
   磁振動機用の低調波制御器において、前記交流動力線の
   電圧が０を通過するときに第１パルスを発生し得るゼロ
   交差検出器；前記パルスを受けてパルス幅を発生し得る
   単安定マルチバイブレータ： 前記マルチパイ・ブレークからの出力によってトリガさ
   れ、前記交流動力線の端数周波数において第２パルスを
   発生する周波数分割器；前記周波数分割器からの出力に
   よってトリガされ、前記周波数分割器からの出力の周波
   数の４の第６パルスを発生する二分割カウンタ；前記各
   マルチバイブレータ、前記周波数分割器、及び前記二分
   割カウンタから入力を得て極性ゲート信号を発生する論
   理制御器； 前記ＡＣ’動線を横切るように前記コイルに直列に接続
   されるサイリスタ；及び 前記ゲート信号に応じて前記サイリスタを付勢する付勢
   装置を含有する低調波制御器。 （４）特許請求の範囲第（３）項記載の低調波制御器に
   おいて、前記サイリスタはＳＣＲである低調波制御器。 （５）特許請求の範囲第（４）項記載の低調波制御器に
   おいて、 前記ＡＣ動力線に接続される極性検出器；及び前記極性
   検出器から出力を受け前記付勢装置に入力を与え、さら
   に前記カウンタに接続されて極性を前記ＳＣＲの導通方
   向に同調させるリセット／同調装置を含有する低調波制
   御器。 （６）動力とタイミングを単−ＡＣ線から得る二重コイ
   ル型電磁振動機用低調波制御器において、前記ＡＣ線の
   周波数の２倍の・ゼルスを発生し得るゼロ交差検出器； 前記パルスを受信し得るように接続され、パルス幅を任
   意に変化させて発生する単安定マルチバイブレータ； 前記マルチバイブレータからの出力によってトリガされ
   、前記ＡＣ線の端数周波数に対応する第２ノ８ルスを発
   生する周波数分割器；前記分割器の出力によってトリガ
   され、前記分割器からの出力周波数の汗に相当する第６
   パルスを発生する二分割カウンタ； 前記各マ・ルチバイブレータ、分割器、及びカウンタか
   らの出力に接続されてプラスとマイナスゲート信号を発
   生する論理制御装置； 前記ＡＣ線を横切るように前記二重コイルの−に直列に
   各接続される一対のＳＣＲ；及び前記ゲート信号に応じ
   ゼ前記ＳＣＲを付勢する付勢装置を含有する低調波制御
   器。 （７）特許請求の範囲第（６）項記載の低調波制御器に
   おいて、 前記ＡＣ線に接続される極性検出器；及び前記極性検出
   器からの出力を受け前記付勢装置に入力を与え、さらに
   前記カウンタに接続されて前記プラスとマイナスゲート
   信号を前記各ＳＣＲの導通方向に関連づけるリセット／
   同調装置を含有する低調波制御器。 （８）特許請求の範囲第（７）項記載の低調波制御器に
   おいて、前記付勢装置は光子アイソレータを含有する低
   調波制御器。