JPS6177221A

JPS6177221A - リレ−

Info

Publication number: JPS6177221A
Application number: JP59197944A
Authority: JP
Inventors: 隆一佐藤; 勤谷口; 正利大場
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-04-19
Also published as: US4654553A; EP0175387A2; EP0175387A3

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】〈発明の技術分野〉本発明は、リレー駆動源上して、圧電素子や電歪素子等
の印加電圧に応じて変位する素子（以下、「圧電素子等
」という）を用いて構成された低消費電力型のリレーに
関する。

〈発明の背景〉近年、リレーの駆動機構として、電磁コイルを用いず、
圧電素子等より成るアクチュエータを使用したリレーが
提案されている。ところがこの圧電素子等は、第８図に
示す如く、そのひずみ特性にヒステリシスを有するため
、これをリレーのアクチュエータに適用実施するとっぎ
の不都合がある。すなわちこの種アクチュエータに、今
、初期動作電圧■１、更には＾圧ｖ２を印加すると、動
作点がｐ、、更にはＰ２へと移り、アクチュエータには
印加電圧に応じた変位Ｓ２が得られ、これにより可動接
点が切り換わり動作する。ところがこの電圧印加状態が
長時間に亘ると、変位が５２から８４へ増大し、動作点
が図中、Ｐ２からＰ４へ移行する。このため印加電圧を
零に戻しても、零電圧点Ｐ５の変位Ｓ５はリレー復帰点
Ｐ３の変位Ｓ３に到達せず、従って可動接点が復帰動作
せずに復帰不良の状態となる。

〈発明の目的〉本発明は、圧電素子等をアクチュエータに使用したリレ
ーにおいて、上記ヒステリシスの影響を殆んどなくした
新規リレーを提案し、もってこの種リレーの安定動作を
実現することを目的とする。

〈発明の構成および効果〉上記目的を達成するため、本発明では、可動接点を往復
切換え動作させ且つ各切換え位置にて安定保持するよう
にした双安定スイッチ機構と、圧電素子等をもって一対
の作動体を形成すると共に両作動体を結合して前記双安
定スイッチ機構に接続するようにしたアクチュエータと
、アクチュエータの一方作動体に動作ワンショットパル
スを、他方の作動体に復帰ワンショットパルスを夫々供
給してアクチュエータを往復駆動する駆動回路とでリレ
ーを構成することにした。

本発明によれば、接点の切換え動作時のみに、アクチュ
エータの各作動体に電圧がワンショットパルスとして供
給されるから、アクチュエータはヒステリシスの影響を
受けずに動作点と零復帰点との間を安定動作し、作動不
良が発生する等の虞れがない。また従前の電磁リレーに
比較して、消費電力を大幅に節減し得、低消費電力型の
リレーを提供できる等、発明目的を達成した顕著な効果
を奏する。

〈実施例の説明〉第１図は本発明にかかるリレーの全体機構を示しており
、特に第１図（１）はその復帰状態、第１図（２）は動
作状態を夫々示す。

図示例のリレーは、アクチュエータ１の先端に作動片２
を取り付け、この作動片２の係合溝３に双安定スイッチ
機構４の反転レバー５を係合させて構成されている。

この双安定スイッチ機構４は、対向位置する固定接点６
Ａ、６Ｂ間を可動接点７を往復切換え動作させると共に
、各固定接点位置にて可動接点７を安定保持させるもの
である。図示例のスイッチ機構４は、先端に可動接点７
が設けられた可動片８と、作動片２を介してアクチュエ
ータ１に連繋される反転レバー５と、可動片８および反
転レバー５の夫々基端を支承する■溝を有する支持端子
９，１０と、可動片８および反転レバー５の各中間位置
間に張設される引張りバネ１１と、反転レバー５の往復
動範囲を規制するストッパー１２．１３とから構成され
、反転レバー５が所定の反転ポイントを越えて一方へ傾
くと、第１図（１）の復帰状態に、また他方へ傾くと、
第１図（２）の動作状態に、夫々強制移行せられる。こ
の反転ポイントは、反転レバー５が可動片８と一直線を
なす位置に対応し、反転レバー５がこの直線から外れる
と、引張りバネ１１のバネ圧によって外れた方向へ反転
レバー５および可動片８が付勢される。

アクチュエータ１は、例えば板状をなす一対の作動体Ｐ
ａ　、　Ｐｂを接合して形成され、接合体の基端は固定
し、先端は作動片２を介して前記双安定スイッチ機構４
に連繋しである。前記作動体Ｐａ　、　Ｐｂは、圧電素
子や電歪素子のように印加電圧に応じて変位する素子（
単に圧電素子等という）をもって形成されており、一方
の作動体Ｐａに電圧を印加すると、アクチュエータ１が
第１図１１）中矢印で示す上方向へ曲がり、また他方の
作動体ｐｂに同様の電圧を印加すると、アクチュエータ
１が第１図（２）中矢印で示す下方向へ曲がり、これに
より双安定スイッチ機構４が往復切換え動作する。この
場合、各作動体Ｐａ。

ＰＩ）には、後記する駆動回路によって、動作用および
復帰用のワンショットパルスの電圧が供給されると共に
、スイッチ切換え駆動時以外では無電圧状態で設定維持
されるもので、これによりアクチュエータ１はヒステリ
シスの影響を受けずに、動作点が前記第８図における２
２点と０点との間を往復安定移動する。

上記アクチュエータ１の先端には、作動片２が取り付け
てあり、図示の作動片２は、対向する一対の操作部１４
　、１．５を備え、この操作部１４　、１．５間に反転
レバー５が係入される係合溝３が設けられている。この
係合溝３の溝幅りは、反転レバー５の変゛位をＳ、接点
消耗分等の余裕幅をαとすると、つぎの０式で与えられ
る。

Ｄ　＝　Ｓ　＋２α　・・・・・・・・・■また反転レ
バー５の反転ポイントを−とすると、アクチュエータの
変位δは、つぎの０式の如くなる。

かくして反転レバー５は、第１図ｆ１．＋　＋２）に示
すスイッチ安定状態で、いずれが操作部１４　、１５の
内側に接触位置し、つぎのスイッチ切換え動作に待機す
る。

第２図は、上記リレーの具体構成例を示し、ケース１６
内に上記アクチュエータ１、作動片２および、双安定ス
イッチ機構４が組み込んである。双安定スイッチ機構４
は、前記と同様、可動接点７を有する可動片８、対向位
置する固定接点６Ａ、６Ｂの他、前記引張りバネにかわ
る板バネ１７、可動片８の往復動範囲を規制するストッ
パ１２．１３等より構成され、この実施例の場合、作動
片２の係合溝３には可動片８を直接係合する構造をとっ
ている。また作動片２は、第３図に示す如く、アクチュ
エ〜り１の先端に取り付けられた本体部１８を、係合溝
３を有する枠体部１９内へ摺動可能に嵌め込んで構成さ
れており、この構造例によれば、アクチュエータ１と双
安定スイッチ機構４との接続関係が自在に調整できる。

第４図はアクチュエータ１を往復駆動する駆動回路２０
の基本フロック図であり、第５図はその具体回路図であ
る。この駆動回路２０は、サージ吸収回路２１、シュミ
ット回路２２、動作パルス発生回路２３、蓄電回路２４
および、復帰パルス発生回路２５を含み、入力信号Ｖｉ
（第７図Ｃに示す）が加わったとき、動作パルス発生回
路２３がアクチュエータ１の一方作動体Ｐａ　に動作ワ
ンショットパルス■Ａ（第７図Ｂに示す）を供給し、入
力信号Ｖｉが断たれるとき、復帰パルス発生回路２５が
アクチュエータ１の他方作動体ｐｂ　に復帰ワンショッ
トパルスＶＢ　　（第７図Ｂに示す）を供給して一前記
双安定スイッチ機構４の可動接点７を往復切換え駆動さ
せる（第７図Ａに示す）。

前記サージ吸収回路２１は入力信号Ｖｉ　　に含まれる
外来サージを除去する回路であり、入力制限抵抗Ｒ，と
サージ吸収用ツェナーダイオードＺＤ、とで構成される
。シュミット回路２２は所定の信号レベルを検出すると
共に信号波形を整形するための回路であり、オン、オフ
動作する２個のトランジスタＱ、　、　Ｑ２　、Ｌきい
値設定用のツェナーダイオードＺ１）２、ベース抵抗Ｒ
２，Ｒ６、負荷抵抗Ｒ３，Ｒ７，エミッタホロワ抵抗に
４、スピードアップ回路を構成する抵抗に５およびコン
デンサＣ１を含む。動作パルス発生回路２３は、アクチ
ュエータ１の一方作動体Ｐａへ動作ワンショットパルス
ＶＡの電圧を供給するための回路であり、トランジスタ
Ｑ４の他、放電抵抗ｋＩ。

を含む。蓄電回路２４は、動作パルス発生回路２３が作
動する際にコンデンサＣ２に電荷を蓄積すると共に、入
力信号Ｖ、　が断たれるとき、蓄積電荷を復帰パルス発
生回路２５へ供給する回路である。復帰パルス発生回路
２５は、アクチュエータ１の他方作動体Ｐｌ）へ復帰ワ
ンショットパルスｖＢの電圧を供給するための回路であ
り、トランジスタＱ３、ベース抵抗Ｒ，１，バイパス抵
抗Ｒ９を含む。

上記回路において、今入力端子２６．２７に入力信号Ｖ
ｉ　　が加わると、この信号はサージ吸収回路２１を経
てシュミット回路２２に供給される。入力信号レベルが
低い段階では、シュミット回路２２のトランジスタＱ２
はオン状態であり、従って各パルス発生回路２３．２５
や蓄電回路２４には入力電圧は加わらない８かくして入力信号レベルが上昇して所定のしきい値に達
すると、シュミット回路２２においてツェナーダイオー
ドＺ■）２を介してトランジスタＱ１のベースに電流が
流れるため、トランジスタＱ２のベースバイアスがプル
ダウンされてトランジスタＱ２がオフする。これにより
動作パルス発生回路２３および蓄電回路２４へ入力信号
電圧が供給されて、第６図に示す電流Ｔａが流れ、コン
デンサＣ２の充電電流がトランジスタＱ４のベースに流
れてトランジスタＱ４をオンし、アクチュエータ１の作
動体Ｐａ　を駆動する。そしてコンデンサＣ２の充電が
完了すると、作動体Ｐ３に蓄積された電荷は放電抵抗ｋ
ｌｏを介して放電するもので、これによりアクチュエー
タ１は一旦彎曲変位した後、元の真直な状態に戻る。

つぎに入力信号レベルが降下してしきい値以下に達する
と、ツユミツト回路２２のトランジスタＱ２がオンし、
各パルス回路２３．２５および蓄電回路２４への入力信
号電圧の供給が断たれる。このためコンデンサＣ２の電
荷が、第６図に示す電流’ｌ）　　となって、復帰パル
ス発生回路２５のベース抵抗に８を経てトランジスタＱ
、のベースに流れる。これによりトランジスタＱ３かオ
ンし、アクチュエータ１の作動体Ｐｌ）を駆動し、これ
がコンデンサＣ２の電荷が消滅するまで続く。従ってア
クチュエータ１は一旦前記と反対方向へ彎曲変位した後
、元の真直な状態に戻る。

【図面の簡単な説明】

第１図！１１　＋２１は本発明にかかるリレーの機構お
よび動作を示す構造説明図、第２図は本発明にかかるリ
レーの具体構成例を示す断面図、１Ｓ３図は第２図にお
ける作動片の詳細を示す拡大斜面図、第４図は駆動回路
の基本構成を示すブロック図、第５図は駆動回路の具体
例を示す回路図、第６図は第５図の回路例の動作を示す
説明図、第７図は駆動回路の動作を示すタイムチャート
１、第８図は圧電素子等のひずみ特性を示す図である。１・・・アクチュエータ　　　４・・・双安定スイッチ
機構７・・・可動接点　　　　　２０・・・駆動回路２
３・・・動作パルス発生回路　２５・・・復帰パルス発
生回路Ｐａ、Ｐｂ・・・作動体特許　出　願　人　立石電機株式会社も　　　０飄　　　　　＼嬬品ｃｒ、　　　　’）　　→匂　　　ゞへ　ま圏ｉ　
＜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可動接点を往復切換え動作させ且つ各切換え位置
にて安定保持するようにした双安定スイッチ機構と、印加電圧に応じて変位する素子をもつて一対の作動体を形成すると共に両作動体を結合して前記双
安定スイッチ機構に接続するようにしたアクチュエータ
と、アクチュエータの一方作動体に動作ワンショットパルスを、他方の作動体に復帰ワンショットパル
スを夫々供給してアクチュエータを往復駆動する駆動回
路とから成るリレー。
（２）前記双安定スイッチ機構は、反転ポイントを越え
る反転レバーの往復動によつて可動接点を往復切換え動
作させ且つ各切換え位置にて安定保持させる特許請求の
範囲第１項記載のリレー。
（３）前記アクチュエータの各作動体は、圧電素子また
は電歪素子をもつて形成されている特許請求の範囲第１
項記載のリレー。
（４）駆動回路は、動作ワンショットパルスを発生する
動作パルス発生回路と、復帰ワンショットパルスを発生
する復帰パルス発生回路と、動作パルス発生回路の動作
時に電荷を蓄積すると共に蓄積電荷を復帰パルス発生回
路へ供給する蓄電回路とを備えて成る特許請求の範囲第
１項記載のリレー。