KR960004937B1 - 전자진동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

전자진동장치

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 본 발명의 실시예를 나타낸 일부절결측면도.

제 2 도는 제 1 도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 있어서의 복합단면도.

제 3 도는 본 발명의 진동장치의 부착상태를 나타낸 측면도.

제 4 도는 본 발명의 진동모양을 나타낸 파형도.

제 5 도는 진동계의 개략도.

제 6 도는 제어회로의 실시예의 구성을 나타낸 회로도.

제 7 도는 제로크로스 컴퍼레이터를 구성하는 IC의 예를 나타낸 회로도.

제 8 도는 그 동작을 나타낸 동작파형도.

제 9 도는 위상제어부를 구성하는 IC의 예를 나타낸 회로도.

제10도는 그 동작파형도.

제11도는 플립플롭의 동작파형도.

제12도는 코일에 흐르는 전압과 전류의 파형도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 전자 피더, 전자 스크린등의 진동시키고자 하는 대상에 진동력을 부여하는 전자(電磁)진동장치에 관한 것이다.

[배경기술]

재료의 반송에 사용하는 전자 피더, 혹은 재료의 체분할에 사용하는 전자스크린은 통(桶)이나 체망을 전자석의 교류 여자(勵磁)에 의해 진동하는 것이다.

즉, 이들 전자진동장치는 두 질량을 탄성체로 결합하고, 전원주파수 부근에 공진주파수를 설정하여 작은 전자력을 크게 확대함으로써 통이나 체망에 큰 진동을 준다.

종래의 전자 피더는 상업용 전원인 50Hz 또는 60Hz의 가청주파수의 진동수로 여자되기 때문에, 대형이 되면 진동소음이 심하고 불쾌음을 내어 환경상 문제가 있었다. 또한 종래의 전자 피더는 진동력으로 발생흡인력의 반정도밖에 이용할 수 없고, 전자 피더의 효율은 극히 불량하며, 소형인 경우에는 그다지 문제가 되지 않으나, 대형이 되면 대전류가 흘러 커다란 에너지 손실이 된다.

[발명의 개시]

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 소음의 경감 및 효율의 향상을 꾀하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자진동장치는 탄성체로 결합된 2질량의 한쪽 질량에 고정된 가동철심과, 다른 질량에, 상기 가동철심의 양측에 위치하도록 고정된 2개의 고정철심과, 이들 2개의 고정철심에 감긴 2개의 여자코일과, 이들 2개의 여자코일에 교호로 위상제어된 전류를 인가하는 제어회로를 구비하며, 상기 가동철심이 고정된 질량을 진동시키고자 하는 대상물에 연결하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 가동철심의 진동주파수는 전원주파수의 절반으로 되고, 25∼30Hz의 저주파이므로 진동에 의한 불쾌음을 대폭 낮출 수가 있다.

또한 강성을 종래의 것과 비교하여 낮게 할 수가 있기 때문에 경량화를 꾀할 수가 있다. 더우기 전자석부(電磁石部)를 약 절반으로 할 수가 있기 때문에 소형화를 꾀할 수가 있고, 또한 전류를 약 절반으로 낮출수가 있기 때문에 에너지 절약이 된다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 도면에 나타난 실시예에 입각하여 구체적으로 설명한다.

제 1 도 및 제 2 도에 있어서, 4는 진동장치본체의 프레임 케이스로, 내부에 고정철심 13,13'과 가동철심 12 및 코일스프링 5이 수납된다.

코일스프링 5은 가동철심 12과 통부착금구 10를 연결하는 스프링지지구 7의 외주의 플랜지 7a의 양쪽에 배치되며, 스프링수납링 11을 볼트로 케이스 4에 단단히 조름으로써 고정된다. 이 경우, 코일스프링 5는 압축하여 조여져, 그 압착력으로 케이스 4와 스프링지지구 7에 고정된 통부착금구 10와 통 1이 어긋나거나 구부러져 관계위치가 변하지 않도록 유지된다.

고정철심 13 및 13'는 스터드 14에 스프링수납링 11에 고정된다.

가동철심 12는 고정철심 13 및 13'의 중간에 서로 대등한 규정의 갭이 되도록 스터드 14 및 16에 의해 용이하게 조정할 수 있다. 고정철심 13 및 13'에는 여자코일 15 및 15'가 합성수지에 의해 고정되어 있다. 8은 고무벨로즈이고, 스프링지지구 7와 부착금 9구와의 사이에 2개의 누름금수 17에 의해 볼트로 고정되어 밀폐구조로 되어있다.

도면중 6은 스프링수납부, 18은 커버, 20은 터미널, 21은 보조웨이트, 22는 혹, 23은 케이블 인출금구이다.

이상과 같은 구성의 진동장치본체 2는 제 3 도에 나타낸 바와 같이 통부착금구 10에 의해 통 1에 고정되고, 또한 현가스프링3으로 하중을 지탱함과 동시에 진동이 자유롭게 생기도록 설치된다.

제 4(a)도는 전원전압, 제 4(b)는 위상제어된 전류를 나타낸다. 코일 15,15'에는 제어에 의해 교호로 전류를 흐르게 하고 있기 때문에, 코일 15에 전류가 흘렀을 때에는 가동철심 12을 코일 15쪽으로 흡인한다. 다음에, 코일 15'에 전류가 흘러 가동철심 12를 코일 15'방향으로 흡인한다. 그결과, 흡인력은 제 4(c)도와같이 되며, 주기는 전원주기의 2배가 된다. 즉, 진동주파수는 전원주파수의 1/2이 된다.

제 4(d)도는 종래의 코일 1개인 경우의 흡인력 변화를 나타낸다. 진동주파수는 전원주파수와 같다.

제 4(c)도에 나타난 본 발명의 실시예에 의한 흡인력은

제 4(d)도에 나타난 종래예의 흡인력은

이 된다. 단, ω=2πf, f : 전원주파수이다.

(1)식에 있어서, 공진주파수를 ω/2의 1.05∼1.1배로 취하기 때문에 F₂이하는 무시할 수 있다. 따라서,

(2)식에 있어서, 공진주파수를 ω의 1.05∼1.1배로 취하기 때문에, F₂' 이하는 무시할 수 있다. 또한 F₀는 고정철심을 코일측에 변위시키는 힘으로 진동을 일으키는 힘이 되지 않기 때문에,

가 된다.

제 5 도에 있어서, 가동철심이 고정된 통측의 중량을 W₁이라 하고, 코일이 감긴 고정철심이 고정된 프레임측 중량을 W₂라 하며, 이 사이에 고정된 공진코일스프링의 스프링정수를 K라 하면 W₁, W₂에 작용하는 진동력은 절대치가 같고 방향이 반대이다. 따라서 다음식이 성립한다.

단, x₁, x₂는 W₁, W₂가 정지하는 위치로부터의 변위량을 나타낸다. (5)식과 (6)식의 좌변, 우변을 더하면 다음식이 된다.

이 식을 적분하면 다음식이 된다.

초기조건 t=0에 있어서 dx₁/dt=0, dX₂/dt=0이므로 C₁=0가 된다.

더 적분하면 다음식이 된다.

초기조건 t=0에 있어서 x₁=0, x₂=0 이므로, C₂=0이 된다. 그러므로 상기 식은 다음과 같이 된다.

W₁x₁+W₂x₂=0

이에 따라 X₂는 다음식과 같이 표시된다.

이것을 (5)식에 대입하면 다음식이 된다.

이 적분방정식을 풀면 다음식이 된다.

진폭을 a₁이라 하면 x₁=a₁sin t₀, 따라서, a₁은 다음식으로 표시된다.

공진주파수를 ω₀라고 하면, 상기 식의 분모는 0이 되므로 다음식이 성립한다.

따라서 다음식이 성립된다.

수송속도는 a₁ω에 비례한다. 가속도 α는 α=a₁ω²이므로 a₁ω=α/ω이다. 수송속도 일정, 즉, a₁ω=일정하게 하고 ω가 1/2이면, 가속도 α도 1/2로 해도 좋다. 즉 진동주파수가 1/2이 되면, 힘도 1/2로 해도 된다. 이것은 각부 기계의 강도를 낮추어도 좋다는 것이되며, 경량이 되어 경제적이다.

수송속도는 본 발명의 것과 종래품을 같게하려면 가속도를 1/2로 하면 된다. 또한 (3), (4)식에 의해 최대 흡인력을 종래품의 1/2로 해도 괜찮으므로 전자석의 유효흡인면적은 1/2×1/2=1/4라도 된다.

코일의 권수를 n이라 하면

로 계산할 수 있다. 여기서, f는 전원주파수, S는 전자석의 유효면적, C₁은 계수, B는 자속밀도이다.

상기식에 있어서, S가 1/4이 되므로 코일권수는 4배가 된다. 따라서 N=4n이 된다.

공극의 자속밀도 B₉를 일정하게 하여 공극에 필요한 기자력

(단, g는 종래의 갭, C₂는 계수, μ는 공기의 투자율)이 된다. g는 공간 갭으로 종래품의 2배가 된다. 즉, aω=일정, ω가 1/2이 되면, 진폭 a는 2배가 되므로 공간갭도 2배가 된다. 따라서, G=2g가 된다.

철심에서 소비되는 AT (암페어 턴)는 적기 때문에 공극의 AT로 계산하면 최대전류는 다음식으로 표현된다.

전자석은 유효면적이 1/4이 되면, 고정철심이 2개라도 가동철심이 1개이므로 전체적으로는 1/2 이하가 되어 소형화 할 수 있다.

제 6 도는 본 발명에 관한 전자진동장치의 제어회로의 실시예를 나타낸 것으로 , 이하 그 동작을 설명한다.

제로크로스 컴퍼레이터 30은 제 7 도에 나타낸 바와 같이 입력이 부(負)에서 정(正)으로 향하여 OV를 통과하는 순간에 로우 레벨, 정에서 부로 향하여 통과하는 순간에 하이 레벨이 되는 출력단자 5와, 이와 반대 신호를 발생하는 출력단자 6의 두개의 출력단자를 가지고 있다. 제 8 도에 나타낸 바와 같이, 전원전압이 정(正)의 반사이클 사이는 단자 5의 출력전압이 로우레벨로, 단지 6의 출력전압이 하이 레벨, 또 부의 반사이클에서는 그 역이 된다. 각각의 출력을 미분회로 31,32를 통과시킴으로써 부의 펄스를 만들고(제 8(d)도, 제 8(e)도 참조), 출력단자 5로부터의 펄스를 위상제어부 33의 트리거신호로 하며, 출력단자 6으로부터 펄스를 리세트신호로 이용한다.

한편, 제 6 도로 나타내어진 가감산회로 34에서는 기준전압에서 전폭조정을 신호를 차감하여, 거기에 전압 변동신호를 가한 결과가 출력된다. 진폭조정신호가 작을 때에는 출력전압이 높고, 클때에는 출력전압이 낮아진다. 또한 전원전압이 높은 경우에는 출력전압은 올라가고, 낮은 경우에는 출력전압이 내려간다. 이는 전자 피더의 진폭이 전원전압의 변동에 따라 변동하는 것을 경감하기 때문이다.

위상제어부 33는 타이머용 IC가 이용되고, 트리거 신호가 입력됨과 동시에 하이레벨신호를 출력한다. 출력의 하강은 리세트신호가 입력되었을 때나, 또는 가감산회로의 전압에 의해 전원주기의 정의 반사이클 기간내에서 임의의 시기에 컨트롤 할 수가 있다.

위상제어부 33는 제 9 도에 나타낸 TA7555P의 IC를 이용할 수가 있으며, 단자 7은 내부에서 어스되어 있는 상태로, 단자 2에 트리거신호가 입력된 순간 제10(e)도로 나타낸 바와 같이 단자 3은 하이레벨이 되며, 동시에 단자 7은 하이임피던스가 되므로, Vcc에서 저항 R을 통하여 컨덴서 C에 충전이 개시된다.

단자 6의 전압치가 단자 5의 전압치와 일치할 때, 단자 7이 내부에서 어스되기 때무에 단자 7을 통해서 컨덴서 C의 전하는 방전된다. 그 순간, 단자 3의 출력전압은 제10(e)도에 나타난 바와 같이 로우 레벨로 떨어진다. 신호가 입력되어 단자 3이 로우레벨이 될때까지의 시간은 가감산회로 33의 출력전압에 의해 자유로 제어할 수가 있다. 단자 5의 입력전압이 높을 때, 단자 3의 출력전압의 하이레벨의 시간은 길고 전자피더의 진폭은 작다. 단자 5의 입력전압이 낮을 때, 단자 3의 출력전압의 하이레벨의 시간은 짧고 전자피더의 진폭은 크다.

그리고, 컨덴서 C의 충전전압이 전원의 정의 반사이클의 기간내에 단자 5의 전압치에 도달하지 않은 경우에는 정에서 부로 변화하는 순간에 리세트신호가 단자 4에 입력되므로, 단자 7은 내부에서 어스되고, 컨덴서 C의 전하는 충전됨과 동시에 단자 3은 로우레벨로 떨어진다.

제 6 도에 나타나 있는 파형정형부 35는 약 12V의 전단에서의 신호를 다음단의 플립플롭 36으로 전달하기 위한 전압레벨을 맞춤과 동시에 파형을 조정하는 부분에서 74LS14의 IC내의 인버터를 2개 직렬로 사용하고 있다.

플립플롭 36은 1입력 2출력의 토글동작을 하는 것으로, 제11도에 나타난 바와 같이 입력의 하강때마다 2 출력은 서로 반대 동작을 한다.

따라서 각각의 출력주파수는 입력주파수의 1/2, 주기는 2배가 된다.

미분회로 37, 38에서는 플립플롭 36에서 출력되는 구형파의 동작개시 부분을 날카로운 펄스로 변환하여, 다음단의 게이트 구동부 39, 40로 보낸다.

게이트구동부 39, 40는 트랜지스터와 펄스트랜스(둘다 도시하고 있지 않다)로 이루어지며, 앞단에서의 펄스를 중폭하고, 펄스트랜스의 2차측에 펄스상의 전압을 유발시켜 각각의 사이리스터 Thh, Th'의 게이트에 전류를 흐르게 하며, 시이리스터 Th, Th'를 ON한다.

이상에 따라 제12도에 나타낸 바와 같이, 사이리스티 Th, Th'는 전원주파수의 1/2주파수로, 더우기 교호로 ON, OFF를 반복하여 코일 15, 15'에 전류를 흐르게 한다.

가동철심 12는 고정철심 15 또는 15'의 어느것인가의 코일에 전류가 흐른쪽으로 흡인되므로, 전원 2주기에 1회의 왕복운동을 반복하게 된다.

가동철심에 직결된 통의 진폭조정은 조작신호전압에 의해 α를 변화시킴으로써 사이리스터의 도통각을 제어하며, 코일의 전류를 변화시킴으로써 수행한다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명에 관한 전자전동장치는 재료의 반송에 사용하는 전자피더 혹은 재료의 체분할에 사용하는 전자스크린등에 이용할 수가 있다.

Claims (1)

1. 탄성체로 결합된 2질량의 한쪽의 질량에 고정된 하나의 가동철심과, 다른 쪽의 질량에 상기 가동철심의 양쪽에 위치하도록 고정된 2개의 고정철심과, 이들 2개의 고정철심에 감긴 2개의 여자코일과, 이들 2개의 여자코일에 교호로 위상제어된 전류를 인가하는 제어회로를 구비하며, 상기 가동철심이 고정된 질량을 진동시키고자 하는 대상물에 연결하는 것을 특징으로 하는 전자진동장치.