JP7663026B2 - Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device - Google Patents
Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7663026B2 JP7663026B2 JP2021092455A JP2021092455A JP7663026B2 JP 7663026 B2 JP7663026 B2 JP 7663026B2 JP 2021092455 A JP2021092455 A JP 2021092455A JP 2021092455 A JP2021092455 A JP 2021092455A JP 7663026 B2 JP7663026 B2 JP 7663026B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- movable element
- current
- actuator
- waveform signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
- Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Description
本開示は、アクチュエータ駆動装置、電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置を提供する。 The present disclosure provides an actuator drive device, an electromagnetic valve device, an electromagnetic contactor, and an electromagnetic brake device.
電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置などのように、コイルに流れる電流によって生じる磁力により可動素子を予め決められた2点間で移動させるアクチュエータ素子を備えた装置が知られている。アクチュエータ素子は、摩耗又は異物などに起因して正常に動作しなくなることがあり、その動作の異常を自動的に判定することが求められる。 There are known devices equipped with actuator elements that move a movable element between two predetermined points using magnetic force generated by a current flowing through a coil, such as solenoid valve devices, electromagnetic contactors, and electromagnetic brake devices. Actuator elements can sometimes stop functioning normally due to wear or foreign matter, and it is necessary to automatically determine whether their operation is abnormal.
例えば、特許文献1は、ブレーキディスク、アマーチュア、及び電磁コイルなどを含む電磁ブレーキ装置の故障の予兆を診断する装置を開示している。特許文献1の装置は、電磁コイルに流れる電流の変化のうち、アマーチュアの摺動の変化による逆起電圧に基づく電流変動成分を検知し、逆起電圧に基づく電流変動成分からアマーチュアの摺動異常を観測する。
For example,
特許文献1の装置は、アマーチュアの摺動異常を観測するために、電磁コイルに流れる電流の降下回数又は電流値を計測する。この場合、電磁コイルに流れる電流のさまざまな降下回数及びさまざまな電流値に応じて、アマーチュアの摺動異常が生じていると判定するための条件を予め定義する必要があり、大きな手間がかかる。従って、アクチュエータ素子の異常をより簡単に判定できることが求められる。
The device of
本開示の目的は、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定することができるアクチュエータ駆動装置を提供することにある。また、本開示の目的は、そのようなアクチュエータ駆動装置を備えた電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置を提供することにある。 The object of the present disclosure is to provide an actuator drive device that can determine abnormalities in actuator elements more simply and reliably than conventional devices. It is also an object of the present disclosure to provide an electromagnetic valve device, an electromagnetic contactor, and an electromagnetic brake device that are equipped with such an actuator drive device.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、
コイル及び可動素子を備え、前記コイルに流れる電流によって生じる磁力により前記可動素子を予め決められた2点間で移動させるアクチュエータ素子と、
前記コイルに流れる電流の時間的変化を示す第1の電流波形信号を測定する電流検出器と、
前記アクチュエータ素子が正常に動作しているときに前記コイルに流れる電流の時間的変化を示す第2の電流波形信号を予め格納する記憶装置と、
前記第1及び第2の電流波形信号の差を計算する比較回路と、
前記第1及び第2の電流波形信号の差の絶対値が予め決められたしきい値を超えるとき、前記アクチュエータ素子が正常に動作していないことを示す制御信号を出力する制御回路とを備える。
An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure,
an actuator element including a coil and a movable element, the actuator element moving the movable element between two predetermined points by a magnetic force generated by a current flowing through the coil;
a current detector that measures a first current waveform signal that indicates a change over time of a current flowing through the coil;
a storage device that prestores a second current waveform signal that indicates a change over time in a current flowing through the coil when the actuator element is operating normally;
a comparison circuit for calculating a difference between the first and second current waveform signals;
and a control circuit that outputs a control signal indicating that the actuator element is not operating normally when the absolute value of the difference between the first and second current waveform signals exceeds a predetermined threshold value.
これにより、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定することができる。 This makes it possible to determine abnormalities in actuator elements more easily and reliably than ever before.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、
前記電流検出器は、前記コイルに印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間を含む予め決められた時間長にわたって前記第1の電流波形信号を測定し、
前記記憶装置は、前記アクチュエータ素子が正常に動作しているときに、前記コイルに印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間を含む前記予め決められた時間長にわたって測定された前記第2の電流波形信号を予め格納する。
An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure,
the current detector measures the first current waveform signal over a predetermined length of time that includes an instant at which a voltage applied to the coil transitions between zero and a non-zero value;
The memory device pre-stores the second current waveform signal measured over the predetermined length of time including the instant at which the voltage applied to the coil transitions between zero and non-zero values when the actuator element is operating normally.
これにより、アクチュエータ素子の劣化を適切に検出することができる。 This allows deterioration of the actuator element to be properly detected.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、
前記制御信号に従って視覚的又は聴覚的な警報信号を発生する警報装置をさらに備える。
An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure,
The device further includes an alarm device that generates a visual or audio alarm signal in response to the control signal.
これにより、アクチュエータ素子の異常をユーザに通知することができる。 This allows the user to be notified of any abnormalities in the actuator element.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、
前記アクチュエータ駆動装置は、前記コイルへの電流の供給を制御するスイッチ回路をさらに備え、
前記電流検出器は前記スイッチ回路に一体化される。
An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure,
the actuator driving device further includes a switch circuit for controlling the supply of current to the coil;
The current detector is integrated into the switch circuit.
これにより、装置全体のサイズを低減することができる。 This allows the overall size of the device to be reduced.
本開示の一側面に係る電磁弁装置は、
前記アクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置の可動素子によって開閉される管路とを備える。
An electromagnetic valve device according to one aspect of the present disclosure,
The actuator driving device;
and a conduit that is opened and closed by a movable element of the actuator drive.
これにより、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定し、また、電磁弁装置の異常を判定することができる。 This makes it easier and more reliable than ever to determine whether an actuator element is abnormal, and also whether an electromagnetic valve device is abnormal.
本開示の一側面に係る電磁接触器は、
前記アクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置の可動素子によって開閉される少なくとも一対の接点とを備える。
An electromagnetic contactor according to one aspect of the present disclosure includes:
The actuator driving device;
and at least a pair of contacts that are opened and closed by a movable element of the actuator drive.
これにより、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定し、また、電磁接触器の異常を判定することができる。 This makes it easier and more reliable than ever to determine abnormalities in the actuator element and also in the electromagnetic contactor.
本開示の一側面に係る電磁ブレーキ装置は、
前記アクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置の可動素子によって駆動されるブレーキ装置とを備える。
An electromagnetic brake device according to one aspect of the present disclosure includes:
The actuator driving device;
and a brake device actuated by a movable element of the actuator drive device.
これにより、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定し、また、電磁ブレーキ装置の異常を判定することができる。 This makes it easier and more reliable than ever to determine abnormalities in the actuator element and in the electromagnetic brake device.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置によれば、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定することができる。また、本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置によれば、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子の異常を判定することができる電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置を提供することができる。 According to an actuator driving device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to determine an abnormality in an actuator element more simply and reliably than in the past. Furthermore, according to an actuator driving device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a solenoid valve device, an electromagnetic contactor, and an electromagnetic brake device that are capable of determining an abnormality in an actuator element more simply and reliably than in the past.
以下、本開示の一側面に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。各図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。 Below, an embodiment of one aspect of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals indicate similar components.
[第1の実施形態]
第1の実施形態では、基本的なアクチュエータ駆動装置について説明する。
[First embodiment]
In the first embodiment, a basic actuator driving device will be described.
[第1の実施形態の構成例]
図1は、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図1のアクチュエータ駆動装置は、アクチュエータ素子10、電流検出器11、記憶装置12、比較回路13、制御回路14、駆動回路15、及び警報装置16を備える。
[Configuration Example of First Embodiment]
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an actuator driving device according to the first embodiment. The actuator driving device in Fig. 1 includes an
アクチュエータ素子10は、可動素子1、コイル2、バネ3、及び筐体4を備える。可動素子1は、少なくともその一部において強磁性体からなり、予め決められた2点(図1の例では、実線の位置及び破線の位置)の間で移動するように保持される。図1の例では、可動素子1は棒状のプランジャである。コイル2は、電流が流れているとき、可動素子1を実線の位置に移動させる。図1の例では、コイル2はソレノイドコイルである。バネ3は、コイル2に電流が流れていないとき、可動素子1を破線の位置に移動させる。筐体4は、可動素子1及びコイル2を内部に収容する。これにより、アクチュエータ素子10は、コイル2に流れる電流によって生じる磁力により可動素子1を予め決められた2点間で移動させる。
The
電流検出器11は、変流器11aを介して、コイル2に電流を供給する導線に接続され、コイル2に流れる電流の時間的変化を示す電流波形信号I1を測定する。
The
記憶装置12は、アクチュエータ素子10が正常に動作しているときにコイル2に流れる電流の時間的変化を示す電流波形信号I0を予め格納する。本明細書では、記憶装置12に予め格納された電流波形信号I0を「基準波形信号I0」とも呼ぶ。
The
比較回路13は、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算する。
The
制御回路14は、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差の絶対値が予め決められたしきい値を超えるとき、アクチュエータ素子10が正常に動作していないことを示す制御信号を出力する。
When the absolute value of the difference between the measured current waveform signal I1 and the reference waveform signal I0 exceeds a predetermined threshold, the
駆動回路15は、電源回路及びスイッチ回路などを備え、制御回路14の制御下でコイル2に電流を供給する。駆動回路15は、制御回路14から出力された制御信号に従って、アクチュエータ素子10が正常に動作していない場合には、アクチュエータ素子10の動作を停止する。
The
警報装置16は、制御回路14から出力された制御信号に従って、アクチュエータ素子10が正常に動作していないことを示す視覚的又は聴覚的な警報信号を発生する。これにより、アクチュエータ素子10の異常をユーザに通知する。
The
[第1の実施形態の動作例]
図2は、図1のコイル2に印加される電圧及びコイル2に流れる電流の一例を示すグラフである。図2の1段目は、コイル2に印加される電圧を示す。また、図2の2段目は、アクチュエータ素子10が正しく動作しているとき、コイル2に流れる電流を示す。また、図2の3段目は、アクチュエータ素子10に異常が発生したとき(例えば、可動素子1が図1の実線の位置又は破線の位置に固定されたとき)、コイル2に流れる電流を示す。
[Operation Example of First Embodiment]
Fig. 2 is a graph showing an example of the voltage applied to the
図2の例では、可動素子1を図1の破線の位置から実線の位置に移動させるために、時刻t0においてコイル2に所定電圧を印加する。コイル2に流れる電流は、電圧の印加を開始してから次第に増大する。可動素子1が図1の破線の位置にあるとき、コイル2はコアをもたないので、そのインダクタンスは小さくなる。一方、可動素子1が図1の実線の位置にあるとき、コイル2の磁束が可動素子1を通ることにより、そのインダクタンスは大きくなる。従って、アクチュエータ素子10が正しく動作するならば、図2の2段目に示すように、コイル2に流れる電流は、時刻t1において可動素子1の移動が完了したとき(すなわち、可動素子1が図1の実線の位置に到達したとき)、一時的に減少する。それに対して、可動素子1が図1の実線の位置又は破線の位置に固定されている場合、図2の3段目に示すように、コイル2に流れる電流は、減少することなく単調に増大する。
2, a predetermined voltage is applied to
このように、可動素子1の位置によりインダクタンスが変化するソレノイドコイルの特性を利用し、コイル2に流れる電流に基づいて可動素子1のストロークの状態を監視することができる。
In this way, by utilizing the characteristics of a solenoid coil, whose inductance changes depending on the position of the
図3は、図1のアクチュエータ素子10が正常に動作しているときのアクチュエータ駆動装置の動作を説明するグラフである。図4は、図1のアクチュエータ素子10に異常が発生しているときのアクチュエータ駆動装置の動作を説明するグラフである。図3及び図4の1段目は、コイル2に印加される電圧を示す。また、図3及び図4の2段目は、電流検出器11によって測定された電流波形信号I1を示す。また、図3及び図4の3段目は、記憶装置12に格納された基準波形信号I0の反転信号を示す。また、図3及び図4の4段目は、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を示す。
Fig. 3 is a graph explaining the operation of the actuator driving device when the
アクチュエータ素子10が正常に動作している場合、図3に示すように、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差は、ほぼ0になる。一方、アクチュエータ素子10に異常が発生している場合、図4に示すように、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差の絶対値が非ゼロの所定値になる。従って、制御回路14は、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差の絶対値が予め決められたしきい値Thを超えるとき、アクチュエータ素子10が正常に動作していないと判断することができる。
When the
電流検出器11は、コイル2に印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間t11を含む予め決められた時間長にわたって電流波形信号I1を測定する。記憶装置12は、アクチュエータ素子10が正常に動作しているときに、コイル2に印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間t11を含む予め決められた時間長にわたって測定された電流波形信号を基準波形信号I0として予め格納する。電流波形信号I1又はI0を測定する時間区間は、例えば、t10~t12に設定されてもよく、t11~t12に設定されてもよい。
The
[第1の実施形態の効果]
ソレノイド素子10は、摩耗又は異物などに起因して摺動抵抗が増加したり、接点間のギャップが増加したり、ストロークに異常が発生したりするおそれがある。第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置によれば、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子10の異常を判定することができる。
[Effects of the First Embodiment]
The
図2~図4を参照して説明したコイル2に流れる電流の特徴的な立ち上がりは、アクチュエータ駆動装置を備えた任意の装置でも同様に観測される。従って、第2~第4の実施形態において説明するように、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置を、電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置などに適用することができる。
The characteristic rise in the current flowing through
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置を備えた電磁弁装置について説明する。
Second Embodiment
In the second embodiment, a solenoid valve device including the actuator drive device according to the first embodiment will be described.
[第2の実施形態の構成例]
図5は、第2の実施形態に係る電磁弁装置20の構成の一部を示す概略図である。電磁弁装置20は、図1のアクチュエータ素子10に代えて図5に示すアクチュエータ素子10Aを備え、さらに管路21を備える。アクチュエータ素子10Aは、可動素子1A、コイル2、バネ3、及び筐体4を備える。電磁弁装置20は、図1の場合と同様に電流検出器11、記憶装置12、比較回路13、制御回路14、駆動回路15、及び警報装置16を備えるが、図5では図示を省略する。図5のコイル2は、図1の場合と同様に、電流検出器11及び駆動回路15に接続される。
[Configuration Example of Second Embodiment]
Fig. 5 is a schematic diagram showing a part of the configuration of a
管路21の内部には流体24が流れる。流体24は、空気などの気体であってもよく、水などの液体であってもよい。管路21は、その流路の一部において、流体24の流れを妨げるように、小さな開口23を有する壁22を備える。可動素子1Aは、図5の破線の位置において開口23を閉じるように配置される。コイル2は、電流が流れているとき、可動素子1Aを実線の位置に移動させる。バネ3は、コイル2に電流が流れていないとき、可動素子1Aを破線の位置に移動させる。
一般に、電磁弁装置では、部品の摩耗又は異物のツマリに起因して可動素子が設計値どおりの範囲及び速度で動作できなくなり、その結果、アクチュエータ素子の動作に異常が発生し、流れる流体の流量を所望値に制御できなくなることがある。第2の実施形態に係る電磁弁装置20によれば、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置と同様に、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子10Aの異常を判定することができる。
In general, in solenoid valve devices, wear of parts or clogging of foreign matter can cause the movable element to be unable to operate within the range and speed of the design values, which can result in an abnormality in the operation of the actuator element and make it impossible to control the flow rate of the flowing fluid to the desired value. According to the
[第2の実施形態の効果]
第2の実施形態に係る電磁弁装置20によれば、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子10Aの異常を判定し、また、電磁弁装置20の異常を判定することができる。
[Effects of the second embodiment]
According to the
第2の実施形態に係る電磁弁装置20は、例えば、機械加工装置、溶接装置、及び制御盤などに空気又は冷却液を供給する冷却装置に適用可能である。また、第2の実施形態に係る電磁弁装置20は、例えば、対象物に塗料を吹き付ける塗装装置に適用可能である。
The
[第3の実施形態]
第3の実施形態では、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置を備えた電磁接触器について説明する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, an electromagnetic contactor including the actuator driving device according to the first embodiment will be described.
[第3の実施形態の構成例]
図6は、第3の実施形態に係る電磁接触器30の構成の一部を示す概略図である。電磁接触器30は、図1のアクチュエータ素子10に代えて図6に示すアクチュエータ素子10Bを備え、さらに接点31,32を備える。アクチュエータ素子10Bは、可動素子1B、コイル2、バネ3、及び筐体4を備える。電磁接触器30は、図1の場合と同様に電流検出器11、記憶装置12、比較回路13、制御回路14、駆動回路15、及び警報装置16を備えるが、図6では図示を省略する。図6のコイル2は、図1の場合と同様に、電流検出器11及び駆動回路15に接続される。
[Configuration Example of the Third Embodiment]
Fig. 6 is a schematic diagram showing a part of the configuration of an
接点31は、可動素子1Bの先端に固定され、接点32は、アクチュエータ素子10Bの筐体4に対して相対的に固定された位置に設けられる。接点31,32は外部回路に接続され、可動素子1Bが実線の位置にあるとき、互いに接触するように配置される。コイル2は、電流が流れているとき、可動素子1Bを実線の位置に移動させる。バネ3は、コイル2に電流が流れていないとき、可動素子1Bを破線の位置に移動させる。
一般に、電磁接触器では、部品の摩耗又は異物のツマリに起因して可動素子が設計値どおりの範囲及び速度で動作できなくなり、その結果、アクチュエータ素子の動作に異常が発生し、オン及びオフを所望どおりに制御できなくなることがある。第3の実施形態に係る電磁接触器30によれば、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置と同様に、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子10Bの異常を判定することができる。
In general, in electromagnetic contactors, wear of parts or clogging of foreign matter can cause the movable element to be unable to operate within the range and speed of the design values, which can result in abnormal operation of the actuator element and make it impossible to control the on and off as desired. With the
[第3の実施形態の効果]
第3の実施形態に係る電磁接触器30によれば、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実にアクチュエータ素子10Bの異常を判定し、また、電磁接触器30の異常を判定することができる。
[Effects of the third embodiment]
According to the
第3の実施形態に係る電磁接触器30は、例えば、ベルトコンベアに適用可能である。この場合、電磁接触器30を用いて、ベルトコンベアのモータのオン及びオフを制御することができる。
The
[第4の実施形態]
第4の実施形態では、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置を備えた電磁ブレーキ装置について説明する。
[Fourth embodiment]
In the fourth embodiment, an electromagnetic brake device including the actuator drive device according to the first embodiment will be described.
[第4の実施形態の構成例]
図7は、第4の実施形態に係る電磁ブレーキ装置40の構成の一部を示す概略図であって、電磁ブレーキ装置40が動作中である状態を示す断面図である。図8は、図7の電磁ブレーキ装置40が解放された状態を示す断面図である。電磁ブレーキ装置40は、可動素子41、コイル42、バネ43、回転軸44、ブレーキディスク45、受け板46、コア47、基板48、及びボルト49を備える。
[Configuration Example of Fourth Embodiment]
Fig. 7 is a schematic diagram showing a part of the configuration of an
受け板46、コア47、及び基板48は、ボルト49によって互いに固定される。可動素子41は、受け板46及びコア47の間において、ボルト49の長手方向に摺動可能であるように、ボルト49によって保持される。回転軸44は、受け板46及びコア47によって回転可能に保持される。ブレーキディスク45は、回転軸44に固定され、可動素子41及び受け板46の間に挿入される。可動素子41、コイル42、及びバネ43は、図1の可動素子1、コイル2、及びバネ3にそれぞれ対応し、図1のアクチュエータ素子10と同様に動作する。
The
電磁ブレーキ装置40は、図1の場合と同様に電流検出器11、記憶装置12、比較回路13、制御回路14、駆動回路15、及び警報装置16を備えるが、図7及び図8では図示を省略する。図7及び図8のコイル42は、図1の場合と同様に、電流検出器11及び駆動回路15に接続される。
The
バネ43は、コイル42に電流が流れていないとき、可動素子41を図7の位置に移動させる。これにより、可動素子41はブレーキディスク45を受け板46に対して付勢し、回転軸44の回転が妨げられる。一方、コイル42は、電流が流れているとき、可動素子41を図8の位置に移動させる。これにより、可動素子41及び受け板46の間においてブレーキディスク45が解放され、回転軸44が自由に回転可能になる。
When no current flows through the
本明細書では、可動素子41、ブレーキディスク45、及び受け板46をまとめて「ブレーキ装置」とも呼ぶ。
In this specification, the
一般に、電磁ブレーキ装置では、部品の摩耗又は異物のツマリに起因して可動素子が設計値どおりの範囲及び速度で動作できなくなり、その結果、アクチュエータ素子の動作に異常が発生し、対象物を所望どおりに停止できなくなることがある。第4の実施形態に係る電磁ブレーキ装置40によれば、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置と同様に、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実に電磁ブレーキ装置40の異常を判定することができる。
In general, in electromagnetic brake devices, the movable element may not be able to operate within the range and speed of the design values due to wear of parts or clogging of foreign matter, which may result in an abnormality in the operation of the actuator element and an inability to stop the object as desired. According to the
[第4の実施形態の効果]
第4の実施形態に係る電磁ブレーキ装置40によれば、測定された電流波形信号I1と基準波形信号I0との差を計算することで、従来よりも簡単かつ確実に電磁ブレーキ装置40の異常を判定することができる。
[Effects of the Fourth Embodiment]
According to the
第4の実施形態に係る電磁ブレーキ装置40は、例えば、昇降機、ロボットアーム、及び無人搬送車(Automated Guided Vehicle: AGV)などの装置に適用可能である。第4の実施形態に係る電磁ブレーキ装置40は、これらの装置に含まれるモータを停止させるように構成されてもよい。
The
[第5の実施形態]
図9は、第5の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図9のアクチュエータ駆動装置は、図1の電流検出器11及び駆動回路15に代えて、駆動回路15Aを備える。
[Fifth embodiment]
9 is a block diagram showing the configuration of an actuator driving device according to a fifth embodiment of the present invention, which includes a driving
駆動回路15Aは、電源回路51及びスイッチ回路52を備える。スイッチ回路52は、制御回路14の制御下で、電源回路51から供給される電流を選択的にコイル2に供給する。スイッチ回路52は、例えば、ソリッドステートリレーを備える。また、スイッチ回路52には、コイル2に流れる電流の時間的変化を示す電流波形信号I1を測定する電流検出器53が一体化されている。制御回路14は、電流検出器53から、測定された電流波形信号I1を取得する。
The
[第5の実施形態の効果]
第5の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置によれば、電流検出器53をスイッチ回路52に一体化することにより、第1の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置の場合よりも、装置全体のサイズを削減することができる。また、第5の実施形態に係るアクチュエータ駆動装置によれば、アクチュエータ駆動装置のレトロフィットを効果的に実施することができる。
[Effects of the Fifth Embodiment]
According to the actuator driving device of the fifth embodiment, the size of the entire device can be reduced more than that of the actuator driving device of the first embodiment by integrating the
[他の変形例]
以上、本開示の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
[Other Modifications]
Although the embodiment of the present disclosure has been described in detail above, the above description is merely an example of the present disclosure in every respect. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure. For example, the following modifications are possible. In the following, the same reference numerals are used for the same components as in the above embodiment, and the description of the same points as in the above embodiment is omitted as appropriate. The following modifications can be combined as appropriate.
図2~図4では、コイル2に印加される電圧がゼロから非ゼロ値に遷移する場合について説明したが、コイル2に印加される電圧が非ゼロ値からゼロに遷移する場合にも同様に、アクチュエータ素子10の異常を判定することができる。
Figures 2 to 4 explain the case where the voltage applied to
第2の実施形態では、コイル2に電流が流れていないときに流路を閉じ、コイル2に電流が流れているときに流路を開く電磁弁装置20について説明したが、実施形態に係るアクチュエータ駆動装置は、コイル2に電流が流れているときに流路を閉じ、コイル2に電流が流れていないときに流路を開く電磁弁装置にも適用可能である。
In the second embodiment, a
第3の実施形態では、コイル2に電流が流れていないときにオフし、コイル2に電流が流れているときにオンする電磁接触器30について説明したが、実施形態に係るアクチュエータ駆動装置は、コイル2に電流が流れているときにオフし、コイル2に電流が流れていないときにオンする電磁接触器にも適用可能である。
In the third embodiment, an
第4の実施形態では、コイル2に電流が流れていないときに回転軸44の回転を停止し、コイル2に電流が流れているときに回転軸44を回転させる電磁ブレーキ装置40について説明したが、実施形態に係るアクチュエータ駆動装置は、コイル2に電流が流れているときに回転軸44の回転を停止し、コイル2に電流が流れていないときに回転軸44を回転させる電磁ブレーキ装置にも適用可能である。
In the fourth embodiment, an
[まとめ]
本開示の各側面に係るアクチュエータ駆動装置、電磁弁装置、電磁接触器、及び電磁ブレーキ装置は、以下のように表現されてもよい。
[summary]
The actuator driving device, the solenoid valve device, the electromagnetic contactor, and the electromagnetic brake device according to each aspect of the present disclosure may be expressed as follows.
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、アクチュエータ素子10、電流検出器11、記憶装置12、比較回路13、及び制御回路14を備える。アクチュエータ素子10は、コイル2及び可動素子1を備え、コイル2に流れる電流によって生じる磁力により可動素子1を予め決められた2点間で移動させる。電流検出器11は、コイル2に流れる電流の時間的変化を示す第1の電流波形信号を測定する。記憶装置12は、アクチュエータ素子10が正常に動作しているときにコイル2に流れる電流の時間的変化を示す第2の電流波形信号を予め格納する。比較回路13は、第1及び第2の電流波形信号の差を計算する。制御回路14は、第1及び第2の電流波形信号の差の絶対値が予め決められたしきい値を超えるとき、アクチュエータ素子10が正常に動作していないことを示す制御信号を出力する。
An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure includes an
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、電流検出器11は、コイル2に印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間を含む予め決められた時間長にわたって第1の電流波形信号を測定する。記憶装置12は、アクチュエータ素子10が正常に動作しているときに、コイル2に印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間を含む予め決められた時間長にわたって測定された第2の電流波形信号を予め格納する。
In an actuator driving device according to one aspect of the present disclosure, the
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、制御信号に従って視覚的又は聴覚的な警報信号を発生する警報装置16をさらに備える。
The actuator driver according to one aspect of the present disclosure further includes an
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、コイル2への電流の供給を制御するスイッチ回路52をさらに備える。この場合、アクチュエータ駆動装置は、スイッチ回路52に一体化された電流検出器53を備える。
The actuator driving device according to one aspect of the present disclosure further includes a
本開示の一側面に係る電磁弁装置は、上述したアクチュエータ駆動装置と、アクチュエータ駆動装置の可動素子1Aによって開閉される管路21とを備える。
The solenoid valve device according to one aspect of the present disclosure includes the actuator drive device described above and a
本開示の一側面に係る電磁接触器は、上述したアクチュエータ駆動装置と、アクチュエータ駆動装置の可動素子1Bによって開閉される少なくとも一対の接点31,32とを備える。
An electromagnetic contactor according to one aspect of the present disclosure includes the actuator driving device described above and at least a pair of
本開示の一側面に係る電磁ブレーキ装置は、上述したアクチュエータ駆動装置と、アクチュエータ駆動装置の可動素子41によって駆動されるブレーキ装置とを備える。
An electromagnetic brake device according to one aspect of the present disclosure includes the actuator drive device described above and a brake device driven by a
本開示の一側面に係るアクチュエータ駆動装置は、アクチュエータ素子を備える任意の装置に適用可能である。アクチュエータ素子の劣化を判定して装置の劣化を判定することができ、機会損失を低減するという効用がある。 An actuator driving device according to one aspect of the present disclosure can be applied to any device equipped with an actuator element. It is possible to determine the deterioration of the device by determining the deterioration of the actuator element, which has the effect of reducing opportunity loss.
1,1A,1B 可動素子
2 コイル
3 バネ
4 筐体
10,10A,10B アクチュエータ素子
11 電流検出器
12 記憶装置
13 比較回路
14 制御回路
15,15A 駆動回路
16 警報装置
20 電磁弁装置
21 管路
22 壁
23 開口
24 流体
30 電磁接触器
31,32 接点
40 電磁ブレーキ装置
41 可動素子
42 コイル
43 バネ
44 回転軸
45 ブレーキディスク
46 受け板
47 コア
48 基板
49 ボルト
51 電源回路
52 スイッチ回路
53 電流検出器
Claims (7)
前記コイルに流れる電流の時間的変化を示す第1の電流波形信号を測定する電流検出器と、
前記アクチュエータ素子が正常に動作しているときに前記コイルに流れる電流の時間的変化を示す第2の電流波形信号を予め格納する記憶装置と、
前記可動素子が前記第1点に到達するはずの時刻の前記第1の電流波形信号の電流値及び前記可動素子が前記第1点に到達したときの前記第2の電流波形信号の電流値の差を計算する比較回路と、
前記可動素子が前記第1点又は前記第2点に固定されて、前記可動素子が前記第1点に到達するはずの時刻の前記第1の電流波形信号の電流値、及び前記可動素子が前記第1点に到達したときの前記第2の電流波形信号の電流値の差の絶対値が予め決められたしきい値を超えるとき、前記アクチュエータ素子が正常に動作していないことを示す制御信号を出力する制御回路とを備える、
制御装置。 A control device for an actuator element comprising a coil and a movable element, the actuator element moving the movable element between two predetermined points by a magnetic force generated by a current flowing through the coil, the two points including a first point and a second point, the movable element moving to the first point when a current flows through the coil, and the movable element moving to the second point when no current flows through the coil, the control device comprising:
a current detector that measures a first current waveform signal that indicates a change over time of a current flowing through the coil;
a storage device that prestores a second current waveform signal that indicates a change over time in a current flowing through the coil when the actuator element is operating normally;
a comparison circuit that calculates a difference between a current value of the first current waveform signal at a time when the movable element is supposed to reach the first point and a current value of the second current waveform signal when the movable element reaches the first point;
a control circuit which outputs a control signal indicating that the actuator element is not operating normally when the movable element is fixed at the first point or the second point and an absolute value of a difference between a current value of the first current waveform signal at a time when the movable element is supposed to reach the first point and a current value of the second current waveform signal when the movable element reaches the first point exceeds a predetermined threshold value.
Control device.
前記記憶装置は、前記アクチュエータ素子が正常に動作しているときに、前記コイルに印加される電圧がゼロ及び非ゼロ値の間で遷移する瞬間を含む前記予め決められた時間長にわたって測定された前記第2の電流波形信号を予め格納する、
請求項1記載の制御装置。 the current detector measures the first current waveform signal over a predetermined length of time that includes an instant at which a voltage applied to the coil transitions between zero and a non-zero value;
the memory device pre-stores the second current waveform signal measured over the predetermined length of time including an instant at which a voltage applied to the coil transitions between zero and a non-zero value when the actuator element is operating normally;
The control device according to claim 1.
請求項1又は2記載の制御装置。 and an alarm device that generates a visual or audio alarm signal in response to the control signal.
The control device according to claim 1 or 2.
前記電流検出器は前記スイッチ回路に一体化される、
請求項1~3のうちの1つに記載の制御装置。 The control device further includes a switch circuit that controls the supply of current to the coil,
The current detector is integrated into the switch circuit.
A control device according to one of claims 1 to 3.
請求項1~4のうちの1つに記載の制御装置と、
前記可動素子によって開閉される管路とを備える、
電磁弁装置。 an actuator element including a coil and a movable element, the actuator element moving the movable element between two predetermined points by a magnetic force generated by a current flowing through the coil;
A control device according to any one of claims 1 to 4;
A conduit that is opened and closed by the movable element.
Solenoid valve device.
請求項1~4のうちの1つに記載の制御装置と、
前記可動素子によって開閉される少なくとも一対の接点とを備える、
電磁接触器。 an actuator element including a coil and a movable element, the actuator element moving the movable element between two predetermined points by a magnetic force generated by a current flowing through the coil;
A control device according to any one of claims 1 to 4;
At least a pair of contacts opened and closed by the movable element.
Electromagnetic contactor.
請求項1~4のうちの1つに記載の制御装置と、
前記可動素子によって駆動されるブレーキ装置とを備える、
電磁ブレーキ装置。 an actuator element including a coil and a movable element, the actuator element moving the movable element between two predetermined points by a magnetic force generated by a current flowing through the coil;
A control device according to any one of claims 1 to 4;
a brake device actuated by the movable element.
Electromagnetic brake device.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021092455A JP7663026B2 (en) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device |
| TW111111218A TWI856302B (en) | 2021-06-01 | 2022-03-25 | Control devices, electromagnetic valve devices, electromagnetic contactors and electromagnetic brake devices |
| PCT/JP2022/015629 WO2022254929A1 (en) | 2021-06-01 | 2022-03-29 | Actuator drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021092455A JP7663026B2 (en) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022184535A JP2022184535A (en) | 2022-12-13 |
| JP2022184535A5 JP2022184535A5 (en) | 2024-03-27 |
| JP7663026B2 true JP7663026B2 (en) | 2025-04-16 |
Family
ID=84322973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021092455A Active JP7663026B2 (en) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7663026B2 (en) |
| TW (1) | TWI856302B (en) |
| WO (1) | WO2022254929A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089072A (en) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Ltd | Control device for electromagnetic load device |
| JP3166788U (en) | 2011-01-07 | 2011-03-24 | 株式会社 アイチメンテナンス | Elevator diagnostic device |
| US20140129159A1 (en) | 2012-11-05 | 2014-05-08 | Siemens Industry, Inc. | Solenoid status determination methods and systems |
| JP6368007B1 (en) | 2017-05-26 | 2018-08-01 | 東芝エレベータ株式会社 | Brake failure predictor |
| US20200072892A1 (en) | 2018-08-31 | 2020-03-05 | Eaton Intelligent Power Limited | System and method for spool fault detection of solenoid valves using electrical signature |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07194175A (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Nippondenso Co Ltd | Drive device of linear solenoid |
| DE102008029312B3 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Method for monitoring the effect of rail brakes |
-
2021
- 2021-06-01 JP JP2021092455A patent/JP7663026B2/en active Active
-
2022
- 2022-03-25 TW TW111111218A patent/TWI856302B/en active
- 2022-03-29 WO PCT/JP2022/015629 patent/WO2022254929A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089072A (en) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Ltd | Control device for electromagnetic load device |
| JP3166788U (en) | 2011-01-07 | 2011-03-24 | 株式会社 アイチメンテナンス | Elevator diagnostic device |
| US20140129159A1 (en) | 2012-11-05 | 2014-05-08 | Siemens Industry, Inc. | Solenoid status determination methods and systems |
| JP6368007B1 (en) | 2017-05-26 | 2018-08-01 | 東芝エレベータ株式会社 | Brake failure predictor |
| US20200072892A1 (en) | 2018-08-31 | 2020-03-05 | Eaton Intelligent Power Limited | System and method for spool fault detection of solenoid valves using electrical signature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202248111A (en) | 2022-12-16 |
| JP2022184535A (en) | 2022-12-13 |
| TWI856302B (en) | 2024-09-21 |
| WO2022254929A1 (en) | 2022-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102171954B1 (en) | Robot control device and robot equipped with the control device | |
| JP4685803B2 (en) | Elevator brake control device | |
| JP5661615B2 (en) | Control valve system for cycle monitoring, diagnosis and prediction of performance degradation | |
| US6017017A (en) | Process and apparatus for the recognition of the state of a solenoid valve | |
| EP3347782B1 (en) | Monitoring of valve controller and its components | |
| CN104837756B (en) | Drive the electromagnetism elevator brake for elevator device | |
| US10240687B2 (en) | Methods and apparatus of testing a solenoid valve of an emergency valve via a positioner | |
| EP3428936B1 (en) | Electromagnetically moving device | |
| WO2018075241A1 (en) | Methods and apparatus of stabilizing a valve positioner when testing a solenoid valve | |
| TW202118961A (en) | Piezo valve, fluid control device and piezo valve diagnosis method | |
| WO2018075321A1 (en) | Methods and apparatus of assessing a test of a solenoid valve via a positioner | |
| JP7663026B2 (en) | Actuator drive device, solenoid valve device, electromagnetic contactor, and electromagnetic brake device | |
| WO2012128039A1 (en) | Electromagnetic opening/closing device | |
| JP6600021B2 (en) | Load driving device and load driving method | |
| EP3312549B1 (en) | An electrical assembly | |
| KR102060097B1 (en) | Spring Return Throttle Actuators, Methods of Controlling Spring Return Throttle Actuators and Throttle Assemblies | |
| JPH04186705A (en) | Checking method for operation of solenoid | |
| US11499341B2 (en) | Electrical assembly | |
| JP2009212024A (en) | Switching device | |
| EP4480771A1 (en) | A method of estimating a functioning of a solenoid valve for an open-loop pneumatic brake arrangement for a vehicle, in particular utility vehicle, computer program, solenoid valve, pneumatic brake arrangement, and vehicle | |
| CN113202970A (en) | Diagnostics for pulsed solenoid I/P function | |
| US20240229968A9 (en) | Method for compensating for tolerances, play and elasticity in a motor-driven hydraulic valve | |
| JP6791038B2 (en) | Diagnostic system and diagnostic method for open / close valves for bell-shaped coating machines | |
| JPH0142388B2 (en) | ||
| JP4609647B2 (en) | Control device for fluid pressure actuator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240318 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240318 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241022 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250318 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7663026 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |