(57)【要約】【課題】複数のソレノイド駆動装置を製造する場合や負荷又は自己保持型ソレノイドを変更・交換する場合でも、ソレノイド駆動装置の回路構成を変えることなく、自己保持型ソレノイドの駆動を制御する。【解決手段】パルス幅変調信号のデューティ比を第１のデューティ比から徐々に大きくさせているときにおいて、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったときのパルス幅変調信号のデューティ比を第１の設定値とし、パルス幅変調信号のデューティ比を第２のデューティ比から徐々に小さくさせているときにおいて、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったときのパルス幅変調信号のデューティ比を第２の設定値とし、第１の設定値と第２の設定値との間の第３の設定値を用いて自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作から復帰動作に切り替えさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるパルス幅変調信号のデューティ比に応じて自己保持型ソレノイドに吸引動作又は復帰動作を行わせる駆動部と、
前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知する検知部と、
記憶部と、
前記パルス幅変調信号を前記駆動部に出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１のデューティ比から徐々に大きくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを前記検知部が検知したときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１の設定値として前記記憶部に記憶し、前記パルス幅変調信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比から徐々に小さくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを前記検知部が検知したときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第２の設定値として前記記憶部に記憶し、前記第１の設定値と前記第２の設定値との間のデューティ比を第３の設定値として前記記憶部に記憶し、前記自己保持型ソレノイドの動作を吸引動作から復帰動作に切り替えさせる際、前記記憶部に記憶されている前記第３の設定値のパルス幅変調信号を前記駆動部に出力する
ことを特徴とするソレノイド駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイド駆動装置であって、
前記制御部は、前記第１の設定値と前記第２の設定値との加算値を２で除算した結果のデューティ比を前記第３の設定値として前記記憶部に記憶する
ことを特徴とするソレノイド駆動装置。
【請求項３】
駆動部に入力されるパルス幅変調信号のデューティ比に応じて自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作又は復帰動作に切り替わるソレノイド駆動装置のソレノイド駆動方法であって、
前記ソレノイド駆動装置が、
前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１のデューティ比から徐々に大きくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドが吸引動作から復帰動作に切り替わったときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１の設定値として記憶部に記憶し、
前記パルス幅変調信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比から徐々に小さくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドが吸引動作から復帰動作に切り替わったときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第２の設定値として前記記憶部に記憶し、
前記第１の設定値と前記第２の設定値との間のデューティ比を第３の設定値として前記記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている前記第３の設定値のパルス幅変調信号を前記駆動部に出力することにより、前記自己保持型ソレノイドの動作を吸引動作から復帰動作に切り替える
ことを特徴とするソレノイド駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載のソレノイド駆動方法であって、
前記ソレノイド駆動装置が、
前記第１の設定値と前記第２の設定値との加算値を２で除算した結果のデューティ比を前記第３の設定値として前記記憶部に記憶する
ことを特徴とするソレノイド駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己保持型ソレノイドを駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己保持型ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置として、例えば、Ｈブリッジ接続された４つのトランジスタなどによって自己保持型ソレノイドに流れる電流の向きを変え、自己保持型ソレノイドに吸引動作又は復帰動作を行わせるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９７６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自己保持型ソレノイドに流す電流で、特に復帰動作の時はソレノイド内部の永久磁石の磁力をちょうど打ち消す電流が必要になるが、その電流は、自己保持型ソレノイドにかかる負荷の差異や自己保持型ソレノイドの仕様に応じて変化するため、負荷毎又は自己保持型ソレノイド毎にソレノイド駆動装置の回路構成を変更することで設定される。また、負荷のバラツキやソレノイド自体の製造バラツキもあるため、同一の回路構成の場合、装置の動作マージンが減少してしまう可能性がある。
そのため、複数のソレノイド駆動装置を製造する場合や負荷又は自己保持型ソレノイドを変更・交換する場合、ソレノイド駆動装置の回路構成を変えずに、自己保持型ソレノイドの駆動を制御することが難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、複数のソレノイド駆動装置を製造する場合や負荷又は自己保持型ソレノイドを変更・交換する場合でも、ソレノイド駆動装置の回路構成を変えることなく、自己保持型ソレノイドの駆動を制御することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施の形態のソレノイド駆動装置は、駆動部と、検知部と、記憶部と、制御部とを備える。
前記駆動部は、入力されるパルス幅変調信号のデューティに応じて自己保持型ソレノイドに吸引動作又は復帰動作を行わせる。
【０００７】
前記検知部は、前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知する。
前記制御部は、前記パルス幅変調信号を前記駆動部に出力する。
【０００８】
また、前記制御部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１のデューティ比から徐々に大きくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを前記検知部が検知したときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第１の設定値として前記記憶部に記憶し、前記パルス幅変調信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比から徐々に小さくさせているときにおいて、前記自己保持型ソレノイドの動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを前記検知部が検知したときの前記パルス幅変調信号のデューティ比を第２の設定値として前記記憶部に記憶し、前記第１の設定値と前記第２の設定値との間のデューティ比を第３の設定値として前記記憶部に記憶する。
【０００９】
そして、前記制御部は、前記自己保持型ソレノイドの動作を吸引動作から復帰動作に切り替えさせる際、前記記憶部に記憶されている前記第３の設定値のパルス幅変調信号を前記駆動部に出力する。
【発明の効果】
【００１０】
実施の形態によれば、複数のソレノイド駆動装置を製造する場合や負荷又は自己保持型ソレノイドを変更・交換する場合でも、ソレノイド駆動装置の回路構成を変えることなく、自己保持型ソレノイドの駆動を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のソレノイド駆動装置の一例を示す図である。
【図２】負荷の一例を示す図である。
【図３】制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、実施形態のソレノイド駆動装置の一例を示す図である。
図１に示すソレノイド駆動装置１は、自己保持型ソレノイド２と、入力されるＰＷＭ（pulse width modulation）信号（パルス幅変調信号）のデューティ比（ＰＷＭ信号の１周期に対するハイレベルのパルス幅の割合）に応じて自己保持型ソレノイド２に吸引動作又は復帰動作を行わせる駆動部３と、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知する検知部４と、記憶部５と、ＰＷＭ信号を駆動部３に出力する制御部６とを備える。なお、検知部４は、自己保持型ソレノイド２の内部に備えられてもよい。また、自己保持型ソレノイド２は、ソレノイド駆動装置１の外部に備えられてもよい。ソレノイド駆動装置１の一例としては、紙葉類取扱装置や現金自動取引装置などが挙げられる。
【００１３】
自己保持型ソレノイド２は、ソレノイド７と、ソレノイド７の内部に設けられる永久磁石８と、ソレノイド７及び永久磁石８の内部をスライドするプランジャー９とを備える。なお、プランジャー９には、常時、自己保持型ソレノイド２の外側方向（図１に示す矢印方向）へ引っ張られる力（負荷）がかかっているものとする。例えば、ソレノイド７に電流が流れたときにソレノイド７の周囲に発生するＳ極の磁界の磁力がＮ極の永久磁石８の磁力よりも大きいとき、そのＳ極の磁界の磁力により金属製のプランジャー９がソレノイド７及び永久磁石８の内部方向へ引っ張られる。このとき、プランジャー９をソレノイド７及び永久磁石８の内部方向へ引っ張る力が、プランジャー９を自己保持型ソレノイド２の外側方向へ引っ張る力よりも大きいと、プランジャー９がソレノイド７及び永久磁石８の内部に引き寄せられる。すなわち、自己保持型ソレノイド２が吸引動作を行っている状態になる。次に、ソレノイド７に流れていた電流を止めてソレノイド７の周囲に発生していた磁界を無くすと、プランジャー９をソレノイド７及び永久磁石８の内部方向へ引っ張る力が永久磁石８の磁力のみになる。このとき、プランジャー９を自己保持型ソレノイド２の外側方向へ引っ張る力よりも永久磁石８の磁力が大きいと、プランジャー９はソレノイド７及び永久磁石８の内部に保持されたままになる。次に、再び、ソレノイド７に電流が流れ、ソレノイド７の周囲に発生するＳ極の磁界の磁力によってＮ極の永久磁石８の磁力が打ち消されると、プランジャー９をソレノイド７及び永久磁石８の内部方向へ引っ張る力が無くなり、プランジャー９を自己保持型ソレノイド２の外側方向へ引っ張る力のみになる。すなわち、プランジャー９が自己保持型ソレノイド２の外側に引き寄せられ、自己保持型ソレノイド２が復帰動作を行っている状態になる。なお、ソレノイド７に流れる電流に応じて、自己保持型ソレノイド２に吸引動作や復帰動作を行わせることが可能であれば、自己保持型ソレノイド２内部の機構は限定されない。
【００１４】
駆動部３は、ソレノイド７と接続される抵抗１０と、抵抗１０とグランドとの間に設けられ、制御部６から出力されるＰＷＭ信号によってオン、オフするＮチャネルのＦＥＴ（Field effect transistor）１１とを備える。なお、抵抗１０はソレノイド７や電源Ｖｄｄによっては無い場合もある。例えば、ＦＥＴ１１がオンすると、電源Ｖｄｄからソレノイド７及び抵抗１０を介してＦＥＴ１１に電流が流れる。ＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなるほど、ＦＥＴ１１に流れる電流が多くなる。そのため、ソレノイド７に流れる電流も多くなり、ソレノイド７により発生する磁界の磁力が大きくなる。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなるほど、ＦＥＴ１１に流れる電流が少なくなる。そのため、ソレノイド７に流れる電流も少なくなり、ソレノイド７により発生する磁界の磁力が小さくなる。なお、ＦＥＴ１１の代わりにバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの他のトランジスタを採用してもよい。
【００１５】
検知部４は、例えば、フォトインタラプタなどとする。例えば、プランジャー９がソレノイド７及び永久磁石８の内部に引き寄せられる際、フォトインタラプタの発光部から受光部へ出力される光がプランジャー９によって遮られると、フォトインタラプタは、自己保持型ソレノイド２が吸引動作を行っていることを検知して、その旨を制御部６に伝える。次に、プランジャー９が自己保持型ソレノイド２の外側に引き寄せられる際、プランジャー９によって光が遮られなくなりフォトインタラプタの発光部からの光を受光部が受けると、フォトインタラプタは、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知して、その旨を制御部６に伝える。つまり、検知部４は、自己保持型ソレノイド２のプランジャー９が吸引動作により保持状態のポジションか、復帰動作によりプランジャー９がリリースされたポジションか、を検知する。
【００１６】
記憶部５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などとする。
【００１７】
制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）とする。また、制御部６は、駆動部３にＰＷＭ信号を入力することでＦＥＴ１１をオン、オフさせてソレノイド７に流れる電流を調節しソレノイド７の周囲に発生する磁界の磁力を変化させることにより、自己保持型ソレノイド２に吸引動作又は復帰動作を行わせる。これにより、自己保持型ソレノイド２が動作することにより生じる力を、自己保持型ソレノイド２に接続される負荷へ伝えることができる。
【００１８】
図２は、自己保持型ソレノイド２に接続される負荷の一例を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
【００１９】
図２に示す負荷は、例えば、紙幣収容部が紙幣搬送装置本体から外れないようにするためのロック機構であって、紙幣搬送装置側に設けられる回転部材２１と、回転部材２１の一方端とプランジャー９とをつなぐ接続部材２２と、回転部材２１の他方端と紙幣搬送装置側とをつなぐばね２３と、紙幣収容部側に設けられる固定部材２４とを備える。
【００２０】
例えば、自己保持型ソレノイド２が復帰動作しているとき、図２（ａ）に示すように、ばね２３が元の長さに縮もうとするときの弾性力が回転部材２１及び接続部材２２を介してプランジャー９に伝わり、プランジャー９がソレノイド駆動装置１の外側方向（図２（ａ）に示す矢印方向）へ引っ張られている。このとき、回転部材２１の一方端に設けられている凸部が固定部材２４に設けられている凹部から外れてロック状態になっていないため、紙幣収容部を紙幣搬送装置から取り外すことができる。次に、自己保持型ソレノイド２の動作が復帰動作から吸引動作に切り替わると、図２（ｂ）に示すように、プランジャー９がソレノイド駆動装置１の内部方向へ引っ張られる。これにより、接続部材２２がソレノイド駆動装置１側へ引っ張られて回転部材２１が回転する。すると、回転部材２１の一方端に設けられている凸部が固定部材２４に設けられている凹部に嵌りロック状態になるため、紙幣収容部が紙幣搬送装置から取り外すことができなくなる。
【００２１】
図２に示すような負荷では、ばね２３の弾性力のバラツキや回転部材２１の取り付け位置などの構造的なバラツキによってプランジャー９にかかる力が変化するため、同じ構成の負荷であっても負荷毎にプランジャー９にかかる力にバラツキが生じるおそれがある。実施形態のソレノイド駆動装置１では、このようなプランジャー９にかかる力のバラツキや自己保持型ソレノイド２自体の製造バラツキなどを考慮して、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わる際の適正なＰＷＭ信号のデューティ比を予め設定しておき、その後、自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作から復帰動作に切り替えさせる際、その設定しておいたデューティ比のＰＷＭ信号を駆動部３に出力する。
【００２２】
図３は、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わる際の適正なＰＷＭ信号のデューティ比を予め設定するための制御部６の動作を示すフローチャートである。なお、図３に示す動作を行う前、自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作にさせておく。
【００２３】
まず、制御部６は、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する（Ｓ１）。これにより、ソレノイド７に発生する磁界が無くなり、プランジャー９が永久磁石８の磁力のみでソレノイド７及び永久磁石８の内部に保持される。
【００２４】
次に、制御部６は、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１のデューティ比（例えば、１０％）に設定する（Ｓ２）。
【００２５】
次に、制御部６は、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知するまでＰＷＭ信号のデューティ比を第１の一定デューティ比（例えば、５％）ずつ大きくさせる（Ｓ３：Ｎｏ、Ｓ４）。このとき、ＰＷＭ信号のデューティ比が第１の閾値（例えば、９０％）以上になった場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、動作エラーが発生した（自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わらなかった）と判断して（Ｓ６）、ＰＷ信号のデューティ比設定処理を終了する。なお、制御部６は、動作エラーの判断時、その旨をディスプレイなどに表示させてユーザに動作エラーが発生したことを伝えるように構成してもよい。
【００２６】
次に、制御部６は、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、このとき設定したＰＷＭ信号のデューティ比を第１の設定値として記憶部５に記憶する（Ｓ７）。
【００２７】
次に、制御部６は、ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定するなどして自己保持型ソレノイド２を再び吸引動作させた後（Ｓ８）、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比（例えば、９０％）に設定する（Ｓ９）。
【００２８】
次に、制御部６は、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知するまでＰＷＭ信号のデューティ比を第２の一定デューティ比（例えば、５％）ずつ小さくさせる（Ｓ１０：Ｎｏ、Ｓ１１）。このとき、ＰＷＭ信号が第１の閾値よりも小さい第２の閾値（例えば、１０％）以下になった場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、動作エラーが発生したと判断して（Ｓ１４）、ＰＷＭ信号のデューティ比設定処理を終了する。なお、制御部６は、動作エラーの判断時、その旨をディスプレイなどに表示させてユーザに動作エラーが発生したことを伝えるように構成してもよい。また、第１の一定デューティ比と第２の一定デューティ比は互いに同じ値でも異なる値でもよい。また、第１のデューティ比と第２の閾値は互いに同じ値でも異なる値でもよい。また、第２のデューティ比と第１の閾値は互いに同じ値でも異なる値でもよい。
【００２９】
次に、制御部６は、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知すると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、このとき設定したＰＷＭ信号のデューティ比を第２の設定値として記憶部５に記憶する（Ｓ１５）。
【００３０】
次に、制御部６は、記憶部５に記憶されている第１の設定値と第２の設定値との加算結果を２で除算した値を第３の設定値として記憶部５に記憶する（Ｓ１６）。そして、制御部６は、自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作から復帰動作に切り替える際、記憶部５に記憶されている第３の設定値のＰＷＭ信号を駆動部３に出力する。なお、第１の設定値から第２の設定値までの間のデューティ比であれば、自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作から復帰動作に切り替えることができる。そこで、制御部６は、記憶部５に記憶されている第１の設定値と第２の設定値との間のデューティ比を第３の設定値として記憶部５に記憶するように構成してもよい。
【００３１】
このように、実施形態のソレノイド駆動装置１は、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１のデューティ比から第１の一定デューティ比ずつ大きくさせているときにおいて、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知したときのＰＷＭ信号のデューティ比を第１の設定値として記憶部５に記憶し、ＰＷＭ信号のデューティ比を第２のデューティ比から第２の一定デューティ比ずつ小さくさせているときにおいて、自己保持型ソレノイド２の動作が吸引動作から復帰動作に切り替わったことを検知部４が検知したときのＰＷＭ信号のデューティ比を第２の設定値として記憶部５に記憶し、自己保持型ソレノイド２の動作を吸引動作から復帰動作に切り替えさせる際、第１の設定値と第２の設定値との間のデューティ比、例えば、第１の設定値と第２の設定値との加算結果を２で除算した値を第３の設定値とし、その第３の設定値のＰＷＭ信号を駆動部３に出力している。これにより、自己保持型ソレノイド２の初期設定時、制御部６において第３の設定値を自動的に設定させることができるため、自己保持型ソレノイド２にかかる負荷のバラツキや自己保持型ソレノイド２自体の製造バラツキがあっても、ソレノイド駆動装置１の回路構成を変えることなく、自己保持型ソレノイド２の駆動を制御することができる。そのため、複数のソレノイド駆動装置１を製造する場合や負荷又は自己保持型ソレノイド２を変更・交換する場合でも、ソレノイド駆動装置１の回路構成を変えることなく、自己保持型ソレノイド２の駆動を制御することができる。すなわち、ソレノイド駆動装置１を共通化して製造することができる。
【００３２】
また、実施形態のソレノイド駆動装置１は、負荷のバラツキや自己保持型ソレノイド２自体の製造バラツキを吸収して自己保持型ソレノイド２を駆動制御することができるため、精度良く自己保持型ソレノイド２を駆動制御することができソレノイド駆動装置１の品質を向上させることができる。
【００３３】
また、実施形態のソレノイド駆動装置１は、第３の設定値を定期的に更新することにより、環境の変化や経年劣化により負荷が変動する場合であっても、精度良く自己保持型ソレノイド２を駆動制御することができる。
【００３４】
また、実施形態のソレノイド駆動装置１は、１つのトランジスタを用いて駆動部３を構成しているため、Ｈブリッジ接続される４つのトランジスタを用いて駆動部３を構成する場合に比べて、回路規模を小さくすることができコストを低減することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ソレノイド駆動装置
２  自己保持型ソレノイド
３  駆動部
４  検知部
５  記憶部
６  制御部
７  ソレノイド
８  永久磁石
９  プランジャー
１０  抵抗
１１  ＦＥＴ
２１  回転部材
２２  接続部材
２３  ばね
２４  固定部材
【図１】
2014183202.tif 000003
【図２】
2014183202.tif 000004
【図３】
2014183202.tif 000005