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    公开号:WO1990015004A1
    申请号:PCT/JP1990/000685
    申请日:1990-05-28
    公开日:1990-12-13
    发明作者:Eiji Matsumoto；Noritoshi Oshima
    申请人:Murakami Seiki Mfg., Co. Ltd.；
    IPC主号:B65G27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 電磁振動装置
    [0003] 〔技術分野〕
    [0004] 本発明は、 電磁フィーダ、 電磁スク リ一ン等の振動させたい対象 に振動力を与える電磁振動装置に関する。
    [0005] 〔背景技術〕
    [0006] 材料の搬送に使用する電磁フィ 一ダあるいは材料の篩い分けに使 用する電磁スク リ ーンは、 ト ラ フ （樋） や篩い網を電磁石の交流励 磁によって振動するものである。
    [0007] すなわち、 これらの電磁振動装置は、 二つの質量を弾性体で結合 し、 電源周波数近く に共振周波数を設定して、 小さな電磁力を大き く拡大することにより、 ト ラ フや篩い網に大きな振動を与える。 従来の電磁フィーダは、 商用電源の 50Hz又は 60Hzの可聴周波数の 振動数で励磁されるため、 大型になると振動騒音がひどく、 不快音 を発して、 環境上問題があった。 また、 従来の電磁フ ィーダは、 振 動力として発生吸引力の半分しか利用できず、 電磁フィーダの効率 は極めて悪く、 小型の場合はさほど問題にならないが、 大型になる と大電流が流れて大きなエネルギ一損失となっていた。
    [0008] 〔発明の開示〕
    [0009] 本発明は、 このような問題に鑑みてなされたものであり、 騒音の 軽減及び効率の向上を図ることを目的とする。
    [0010] この目的を達成するため、 本発明の電磁振動装置は、 弾性体で結 合された 2質量の一方の質量に固定された可動鉄心と、 他方の質量 に、 前記可動鉄心の両側に位置するように固定された 2つの固定鉄 心と、 これらの 2つの固定鉄心に巻かれた 2つの励磁コイルと、 こ れらの 2つの励磁コィルに交互に位相制御された電流を印加する制 御回路とを備え、 前記可動鉄心が固定された質量を、 振動させたい 対象物に連結することを特徴とする。
    [0011] これにより、 可動鉄心の振動周波数は電源周波数の半分となり、 25~ 30Hzの低周波であるため、 振動による不快音を大きく下げるこ とができる。 また、 剛性を従来のものに比べて低く とることができ るので、 軽量化を図ることができる。 さらに、 電磁石部を約半分に することができるため小型化を図ることが可能となり、 また電流を 約半分に下げることができるため、 省エネルギーになる。
    [0012] 〔図面の簡単な説明〕
    [0013] 第 1図は本発明の実施例を示す一部切欠側面図、 第 2図は第 1図 の A— A線， ：¾一 B線及び C一 C線における複合断面図、 第 3図は 本発明の振動装置の取付状態を示す側面図、 第 4図は本願発明の振 動の様子を示す波形図、 第 5図は振動系の概略図、 第 6図は制御回 路の実施例の構成を示す回路図、 第 7図はゼロクロスコ ンパレータ を構成する I Cの例を示す回路図、 第 8図はその動作を示す動作波 形図、 第 9 は位相制御部を構成する I Cの例を示す回路図、 第 10 図はその動作波形図、 第 11図はフ リ ップフロ ップの動作波形図、 第 12図はコィルに流れる電圧と電流の波形図である。
    [0014] 〔発明を実施するための最良の形態〕
    [0015] 以下、 本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。 第 1図及び第 2図において、 4は振動装置本体のフ レームケース で、 内部に固定鉄心 13, 13' と可動鉄心 12及びコイルバネ 5が収納 される。 コィルバネ 5は、 可動鉄心 12と ト ラフ取付金具 10とを連結 するバネ支え Ίの外周のフラ ンジ 7aの両側に配置され、 バネ受けリ ング 11をボルト 19でケース 4 に締め付けることにより取り付けられ る。 この場合、 コイルバネ 5は圧縮して締め付けられ、 その圧縮力 でケース 4とバネ支え 7に固定されたト ラフ取付金具 10と ト ラフ 1 とがずれ り、 曲がったり して、 関係位置が変わらないように保持 される。
    [0016] 固定鉄心 13及び 13' はスタ ツ ド 14によりバネ受けリ ング 11に固定 される。 可動鉄心 12は固定鉄心 13及び 13' の中間に相等しい規定の ギヤップになるようにスタ ッ ド 14及び 16によって容易に調整するこ とができる。 固定鉄心 13及び 13' には、 励磁コ イ ル 15及び 15' が合 成樹脂により固定されている。 8はゴムべローズであり、 バネ支え
    [0017] 7 と金具 9 との間に 2個の押え金具 17によりボル ト にて取り付けら れ、 密閉構造となっている。
    [0018] 図中 6はパネ受け、 18はカバー、 20はターミナル、 21は補助ゥェ ィ ト、 22はフック、 23はケーブル引出金具である。
    [0019] 以上の構成の振動装置本体' 2は、 第 3図に示すように、 ト ラ フ取 付金具 10により ト ラ フ 1 に取り付けられ、 また吊りバネ 3で荷重を 支えると同時に振動が自由にできるように設置される。
    [0020] 第 4図 (a)は電源電圧、 （b)は位相制御された電流を示す。 コイル 15， 15' には制御により交互に電流を流すようにしているので、 コ イ ル
    [0021] 15に電流が流れたときには可動鉄心 12をコィル 15の方へ吸引する。 次にコイル 15' に電流が流れて可動鉄心 12をコイル 15' の方向へ吸 引する。 その結果、 吸引力は第 4図 (c)のようになり、 周期は電源周 期の 2倍になる。 すなわち振動周波数は電源周波数の 1 Z 2になる c 第 4図 (d)は従来のコ イ ル 1個の場合の吸引力の変化を示す。 振動 周波数は電源周波数と同じである。
    [0022] 第 4図 (c)に示す本例による吸引力は、
    [0023] ω t 3
    [0024] F = F !si n + F 2sin<y t + F 3si n—— ω t (1)
    [0025] 2 2
    [0026] 第 4図 (d)に示す従来例の吸引力は、
    [0027] 1
    [0028] F= F0 +― F!sin t+ F2'sin2iy t+ !Vsin3io t (2)
    [0029] 2 となる。 ただし、 ω = 2 ΤΓ f ， f ： 電源周波数
    [0030] (1)式において、 共振周波数を α)/2の 1.05〜： L 1倍にとるので、 F 2 以下は無視できる。 従って、
    [0031] ω t
    [0032] F = F vsin—— (3)
    [0033] 2
    [0034] (2)式において、 共振周波数を ωの 1.05〜； L. l倍にとるので、 F 2' 以下は無視できる。 また F。 は固定鉄心をコ イ ル側に変位させる力 で振動を起こす力にはならないので、
    [0035] 1
    [0036] F =— F isinw t (4)
    [0037] 2
    [0038] と る。
    [0039] 第 5図において、 可動鉄心が取り付けられた ト ラフ側の重量を とし、 コィルの巻かれた固定鉄心が取り付けられたフ レーム側重量 を W2 とし、 この間に取り付けられた共振コ イ ルパネのバネ定数を Kとすると、 H に作用する振動力は絶対値が等しく方向が反 対である。 従って次の式が成立する。
    [0040] W , d2x,
    [0041] · + (xi-x2)K = Qsin(ot (5) g dt2
    [0042] W2 d2x2
    [0043] (x i-x2) K = - Qsinft)t (6) g dt2
    [0044] ただし、 x ，， x 2 は W,,W2 が静止する位置からの変位量を示す。
    [0045] (5)式と (6)式の左辺どう し、 右辺どう しを足すと、 次の式となる。
    [0046] W , d2x, W2 d2x2
    [0047] + — · = 0
    [0048] g dt2 g dt:
    [0049] この式を積分すると、 次の式となる。
    [0050] W , dx, W2 dx2
    [0051] ― · ― +一 · 一 = c
    [0052] g dt g dt 初期条件 t = 0において dx^dt^ 0， dx2/dt= 0であるので、
    [0053] = 0 となる。
    [0054] さらに積分すると、 次の式となる。
    [0055] W , W2
    [0056] * X 1 + X 2 — C 2
    [0057] δ g
    [0058] 初期条件 t = 0において x 1 == 0， x 2= 0であるので、 C 2 = 0 となる。 故に、 前式は次のようになる。
    [0059] W, X , + W2 x 2 = 0
    [0060] これより、 x 2 は次式のように表される。
    [0061] W ,
    [0062] X 2 X
    [0063] W
    [0064] れを (5)式に代入すると、 次式となる。
    [0065] W , d2x, W ,
    [0066] + (1+—— ) Kx,= Qsinaj
    [0067] dt2 W2
    [0068] の微分方程式を解く と、 次式となる
    [0069] Q
    [0070] X s 1 η ω
    [0071] W , w
    [0072] (1+—— ) K ω
    [0073] w2
    [0074] 振幅を a ,とすれば、 χ , = a ,sinco t。 故 i: a , は次式で表 される。
    [0075] Q
    [0076] a , =
    [0077] W, W
    [0078] (1+ )K一 ω
    [0079] W
    [0080] 共振周波数を ω。 とすれば、 前式の分母は 0 となるので、 次式が 成立する 0
    [0081] W , W,
    [0082] (1+一 ）κ一 —— ft) 02 = 0
    [0083] W2 g これより、 次式が成立する。
    [0084] Q Q
    [0085] —— (ω ο2- ω 2) —— ω 2 | (—— ) 2-1 [
    [0086] g g (ο
    [0087] W ι r ω ο -]
    [0088] Q =—— ,ω 2 ( — ) 2-1 f 輸送速度は a に比例する。 加速度 は =a,o 2であるから、 3 ,ω = «Ζωである。 輸送速度一定、 すなわち a =—定として, が½になれば、 加速度 も ½でよいこととなる。 すなわち、 振動 周波数が ½になれば、 力も ½でよいことになる。 このことは、 各部 機械の強度を下げてよいことになり、 軽量になり経済的である。
    [0089] 輸送速度は、 本発明のものと従来品とを同じくするには、 加速度 を ½にとればよい。 また、 （3)， （4)式より、 最大吸引力は従来品の ½ でよいことになるので、 電磁石の有効吸引面積は ½ X ½ = ½でよい < コィルの巻数を ηとすると、
    [0090] C , · V
    [0091] 4.44 - f · S · B
    [0092] で計算できる。 ここで f は電源周波数、 Sは電磁石の有効面積、 C は係数、 Bは磁束密度である。
    [0093] 上式において 3が¼になるので、 コイル巻数は 4倍になる。 した がって N= 4 nとなる。
    [0094] 空隙の磁束密度 B g を一定として、
    [0095] 1
    [0096] 空隙に要する起磁力（A T)= —— B 9x g X C 2
    [0097] (ただし gは従来のギャ ップ、 C 2 は係数、 uは空気の透磁率） となる。 gは空間ギャ ップで、 従来品の 2倍になる。 すなわち、 a =—定、 a = l Zw、 が½になれば、 振幅 aは 2倍になるので 一 Ί 一 空間ギャ ップも 2倍になる。 したがって G = 2 gとなる。
    [0098] 鉄心で消費される A T (アンペアターン） は少ないので空隙の A Tで計算すれば、 最大電流は次式で表される。
    [0099] 空隙の A T ( B g/〃） x G x C 2
    [0100] 最大電流
    [0101] N 4 n
    [0102] ( B g/〃） · g ♦ C 2
    [0103] = ½ x [従来の電流]
    [0104] 2 n
    [0105] 電磁石は有効面積が ¼になると、 固定鉄心が 2個あっても可動鉄 心が 1個のため、 全体的には ½以下になり、 小形にできる。
    [0106] 第 6図は、 本発明に係る電磁振動装置の制御回路の実施例を示す もので、 その動作を以下に説明する。
    [0107] ゼロクロスコ ンパレータ 30は、 第 Ί図に示すように、 入力が負か ら正に向かって 0 Vを通過する瞬間に1 D—レベル、 正から負に向か つて通過する瞬間にハイ レベルとなる出力端子 5 と、 さらにこれと 反対の信号を出す出力端子 6の二つの出力端子を有している。 第 8 図に示すように、 電源電圧が正の半サイ クルの間は端子 5の出力電 圧が口一レベルで端子 6の出力電圧がハイ レベル、 また負の半サイ クルではその逆となる。 それぞれの出力を微分回路 31， 32を通すこ とによって負のパルスを作り （第 8図 (d), (e)参照） 、 出力端子 5か らのパルスを位相制御部 33のト リガ信号とし、 出力端子 6からのパ ルスをリ セ ッ ト信号として利用する。
    [0108] 一方、 第 6図に示された加減算回路 34では、 基準電圧から振幅調 整用信号を差し引き、 それに電圧変動信号を加えた結果が出力され る。 振幅調整用信号が小さいときは出力電圧は高く、 大きいときは 出力電圧は低くなる。 また、 電源電圧が高い場合は出力電圧は上が り、 低い場合は出力電圧は下がる。 これは、 電磁フ ィーダの振幅が 電源電圧の変動によつて変動するのを軽減するためである。 位相制御部 33は、 タイマー用 I Cが用いられ、 ト リガー信号が入 力されると同時にハイ レベル信号を出力する。 出力の立ち下がりは リ セッ ト信号が入力された時か、 または加減算回路の電圧によって 電源周期の正の半サイ クルの期間内で任意の時期にコ ン トロールす ることができる。
    [0109] 位相制御部 33は第 9図に示される TA7555P の I Cを用いることが でき、 端子 7は内部でアースされている状態で、 端子 2に ト リガー 信号が入力された瞬間、 第 10図 (e)に示すように端子 3はハイ レベル となり、 同時に端子 7はハイイ ンピーダンスとなるので、 V c cより 抵抗 Rを通してコ ンデンサ Cに充電が開始される。
    [0110] 端子 6の電圧値が端子 5の電圧値と一致した時、 端子 Ίが内部で アースされるため、 端子 Ίを通じてコ ンデンサ Cの電荷は放電され る。 その瞬間、 端子 3の出力電圧は第 10図 (e)に示すようにローレべ ルに落ちる。 信号が入力されて、 端子 3がローレベルになるまでの 時間は、 加減算回路 33の出力電圧によって自由に制御することがで きる。 端子 5の入力電圧が高い時、 端子 3の出力電圧のハイ レベル の時間は長く、 電磁フ ィーダの振幅は小さい。 端子 5の入力電圧が 低い時、 端子 3の出力電圧のハイ レベルの時間は短く、 電磁フィ一 ダの振幅は大きい。
    [0111] また、 コ ンデンサ Cの充電電圧が電源の正の半サイクルの期間内 に端子 5の電圧値に達しない場合は正から負へ変化する瞬間にリセ ッ ト信号が端子 4に入力されるので、 端子 7は内部でアースされ、 コ ンデンサ Cの電荷は放電されると同時に端子 3はローレベルに落 ちる。
    [0112] 第 6図に示されている波形整形部 35は、 約 12 Vの前段からの信号 を、 次段のフ リ ップフロ ップ 36へ伝えるための電圧レベルを合わせ るとともに波形を整える部分で、 74LS 14の I C内のィ ンバータを 2 個直列に使用している。
    [0113] フ リ ップフ口 ップ 36は、 1入力 2出力のトグル動作をするもので、 第 11図に示すように、 入力の立ち下がり毎に 2つの出力は互いに反 対の動作をする。 したがって、 それぞれの出力周波数は入力周波数 の 1 Z 2、 周期は 2倍となる。
    [0114] 微分回路 37， 38では、 フ リ ッ プフ ロ ッ プ 36より出力される矩形波 の立ち上がり部分を銳ぃパルスに変換し、 次段のゲ一 ト駆動部 39， 40へ送る。
    [0115] ゲー ト駆動部 39， 40はト ラ ンジスタ とパルス ト ラ ンス （いずれも 図示せず） からなり、 前段からのパルスを増幅し、 パルス ト ラ ンス の 2次側にパルス状の電圧を誘起させ、 それぞれのサイ リ スタ T h ， T h ' のゲー トに電流を流し、 サイ リ スタ T h ， T h ' をオンする。 以上により、 第 12図に示すように、 サイ リスタ T h , T h ' は電 源周波数の 1 Z 2の周波数で、 しかも交互にオ ン， オフを繰り返し、 コイル 15， 15' に電流を流す。
    [0116] 可動鉄心 12は、 固定鉄心 15又は 15' のどちらかのコ イ ルに電流が 流れた方に吸引されるので、 電源 2周期に一回の往復動を繰り返す し し ίしな 0 o
    [0117] 可動鉄心に直結された ト ラフの振幅調整は、 操作信号電圧により "を変化させることによってサイ リスタの導通角を制御し、 コイル の電流を変化させることによって行う。
    [0118] 〔産業上の利用可能性〕
    [0119] 本発明に係る電磁振動装置は、 材料の搬送に使用する電磁フィ一 ダあるいは材料の篩い分けに使用する電磁スク リー ン等に利用する ことができる。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. 弾性体で結合された 2質量の一方の質量に固定された可動鉄心 と、 他方の質量に、 前記可動鉄心の両側に位置するように固定され た 2つの固定鉄心と、 これらの 2つの固定鉄心に巻かれた 2つの励 磁コイルと、 これらの 2つの励磁コィルに交互に位相制御された電 流を印加する,制御回路とを備え、 前記可動鉄心が固定された質量を， 振動させたい対象物に連結することを特徴とする電磁振動装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-12-13| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU CA KR US |
    1990-12-13| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE |
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    1991-01-29| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990907469 Country of ref document: EP |
    1991-05-29| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990907469 Country of ref document: EP |
    1994-12-21| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990907469 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    KR91700096A| KR960004937B1|1989-05-31|1990-05-28|전자진동장치|
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