特開 2024-98900 オンディレータイマー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098900

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】オンディレータイマー

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/28 20060101AFI20240717BHJP

   H01H 47/18 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

H03K17/28 F

H01H47/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002703

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110003041

【氏名又は名称】安田岡本弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 誠也

(72)【発明者】

【氏名】古谷 登

(72)【発明者】

【氏名】杉原 崇彦

【テーマコード（参考）】

5G057

5J055

【Ｆターム（参考）】

5G057AA13

5G057BC04

5G057BD03

5G057BD06

5G057RS01

5G057XX03

5G057YY02

5J055AX37

5J055AX55

5J055BX24

5J055CX00

5J055CX21

5J055EY01

5J055EY10

5J055EZ42

5J055FX27

5J055GX01

(57)【要約】

【課題】製鉄所のような過酷な環境下においても使用可能なオンディレータイマーを提供する。
【解決手段】本発明のオンディレータイマー１は、電源Ｖｃｃとグランド間に第一のリレーＲｙ１と抵抗Ｒ１とが直列に設けられ、電源Ｖｃｃとグランド間に第二のリレーＲｙ２とノーマルオープンスイッチ３とが直列に設けられ、第一のリレーＲｙ１と並列に設けられ、且つコンデンサＣと抵抗Ｒ２とからなるＣＲ並列回路２を備え、第一のリレーＲｙ１とＣＲ並列回路２とはノーマルクローズスイッチ４を介して接続されており、条件ＯＮにより、第一のリレーＲｙ１がコンデンサＣと抵抗Ｒ１とで決定される時定数で遅延してＯＮとなった際に、前記ノーマルクローズスイッチ４がＯＮとなって第一のリレーＲｙ１から前記ＣＲ並列回路２が分離され、且つ前記ノーマルオープンスイッチ３がＯＮとなって第二のリレーＲｙ２がＯＮとなるように構成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源（Ｖｃｃ）とグランド間に第一のリレー（Ｒｙ１）と抵抗（Ｒ１）とが直列に設けられ、
電源（Ｖｃｃ）とグランド間に第二のリレー（Ｒｙ２）とノーマルオープンスイッチとが直列に設けられ、
第一のリレー（Ｒｙ１）と並列に設けられ、且つコンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ２）とからなるＣＲ並列回路を備え、第一のリレー（Ｒｙ１）と前記ＣＲ並列回路とはノーマルクローズスイッチを介して接続されており、
条件ＯＮにより、第一のリレー（Ｒｙ１）がコンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ１）とで決定される時定数で遅延してＯＮとなった際に、前記ノーマルクローズスイッチがＯＮとなって第一のリレー（Ｒｙ１）から前記ＣＲ並列回路が分離され、且つ前記ノーマルオープンスイッチがＯＮとなって第二のリレー（Ｒｙ２）がＯＮとなるように構成されている
ことを特徴とするオンディレータイマー。

【請求項2】

第一のリレー（Ｒｙ１）から前記ＣＲ並列回路が分離された後、抵抗（Ｒ２）がコンデンサ（Ｃ）の電荷を消費するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のオンディレータイマー。

【請求項3】

第二のリレー（Ｒｙ２）をパワーリレーで構成していることを特徴とする請求項１に記載のオンディレータイマー。

【請求項4】

第一のリレー（Ｒｙ１）、第二のリレー（Ｒｙ２）、抵抗（Ｒ１）、及びコンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ２）からなるＣＲ並列回路が密閉容器内に収納されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のオンディレータイマー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製鉄所のような過酷な環境下においても使用可能なオンディレータイマーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、製鉄所内において使用される機器、特にクレーン（起重機）を制御する制御装置には数多くのタイマーが使用されている。制御用のタイマーとしては様々なものが開発されており、例えば、特許文献１に開示されたタイマーがある。

【0003】

特許文献１には、第１電位点と第２電位点との間に直列に接続された抵抗及びコンデンサからなる積分回路において、コンデンサに並列に接続され、導通のときコンデンサに蓄積された電荷を放電するとともに、非導通のときコンデンサに電荷を蓄積させる放電トランジスタが備えられ、この放電トランジスタのベースに接続され、放電トランジスタが非導通にされるとき放電トランジスタのベースに蓄積された電荷を吸込む電流吸込入手段を備えた構成を有するＣＲタイマー回路が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６０－２３７７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

製鉄所の鉄鋼プロセスでは「振動が激しい」「粉塵が多い」などの過酷な環境が多数存在し、このような環境下で使用可能なタイマーがなかなか入手できないのが実情である。この点に関し、詳細を述べる。

【0006】

まず、電気回路の理論をもとに、ある時定数（時限）後にＯＮさせる回路を構築することは可能である。同様に瞬時にＯＦＦさせる回路も構築可能である。しかしながら、鉄鋼プロセスにおける過酷な状況下に耐えうる電子回路（オンディレータイマーのような電子回路）を構築することは困難であった。

【0007】

市販品のタイマーを入手することも考えられるが、入手可能なタイマー（電子タイマー、ＣＲ式タイマー、消磁式タイマーなど）のそれぞれにおいて、鉄鋼プロセスにおける過酷な環境で使用するに際しての問題点が存在する。

【0008】

（１）電子タイマーの場合：電子タイマーは多機能なものが多く、クレーンで使用するタイマーとしては不要な機能が多数で、使い勝手が悪いといった難点がある。また、電子タイマーは、構成する電子部品が多く、振動による断線や破損が多発する虞がある。クレーン上では、走行レール繋ぎ目等の衝撃により振動が発生しているため、タイマーを構成する電子部品が折損し故障に至ることが多い。また、クレーンはＤＣ２００Ｖで制御され、制御で流れる電流も１Ａ程度と大きなものとなり、構成部品であるリレーの接点が溶着し、動作不良を起こすなどの不具合が発生する虞も否めない。

【0009】

（２）ＣＲ式タイマーの場合：オフディレーのタイマーは多数市販されているが、クレーンの制御で求められるオンディレータイマーはほとんど市販されていない。ＣＲ式タイマーの場合、コンデンサＣの放電時間を利用している為、オフディレータイマーを構築しやすいといった理由からである。また、ＣＲ回路に用いられているコンデンサ（電解コンデンサ）の寿命が短いといった問題もある。

【0010】

（３）消磁式タイマーの場合：接触器の可動コイルの鉄片に存在する残留磁力を利用しているタイマーのため、ディレー時間の変更は、可変抵抗器の調整にて行うことになるが、その際の温度環境や電圧によりディレー時間が変動しその調整が難しく、ディレー時間の設定や変更に手間を要するといった問題がある。また、消磁式タイマーは機械的摩耗が大きく、消磁式タイマーの可動鉄板とコイルで機械的に摩耗が発生して動作不良に繋がるといった問題もある。

【0011】

本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、製鉄所のような過酷な環境下においても使用可能なオンディレータイマー、特にクレーンの制御に好適なオンディレータイ
マー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】

【0012】

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。

【0013】

即ち、本発明にかかるオンディレータイマーは、電源Ｖｃｃとグランド間に第一のリレーＲｙ１と抵抗Ｒ１とが直列に設けられ、電源Ｖｃｃとグランド間に第二のリレーＲｙ２とノーマルオープンスイッチとが直列に設けられ、第一のリレーＲｙ１と並列に設けられ、且つコンデンサＣと抵抗Ｒ２とからなるＣＲ並列回路を備え、第一のリレーＲｙ１とＣＲ並列回路とはノーマルクローズスイッチを介して接続されており、条件ＯＮにより、第一のリレーＲｙ１がコンデンサＣと抵抗Ｒ１とで決定される時定数で遅延してＯＮとなった際に、前記ノーマルクローズスイッチがＯＮとなって第一のリレーＲｙ１から前記ＣＲ並列回路が分離され、且つ前記ノーマルオープンスイッチがＯＮとなって第二のリレーＲｙ２がＯＮとなるように構成されていることを特徴とする。

【0014】

好ましくは、第一のリレーＲｙ１から前記ＣＲ並列回路が分離された後、抵抗Ｒ２がコンデンサＣの電荷を消費するように構成されているとよい。

【0015】

好ましくは、第二のリレーＲｙ２をパワーリレーで構成しているとよい。

【0016】

好ましくは、第一のリレーＲｙ１、第二のリレーＲｙ２、抵抗Ｒ１、及びコンデンサＣと抵抗Ｒ２からなるＣＲ並列回路が密閉容器内に収納されているとよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明のオンディレータイマーは、製鉄所のような過酷な環境下においても使用可能なオンディレータイマー、特にクレーンの制御に好適なオンディレータイマーとなっている。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】従来のオンディレータイマーの回路図を示したものである。

【図2】従来のオフディレータイマーの回路図を示したものである。

【図3】本発明にかかるオンディレータイマーの回路図を示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明にかかるオンディレータイマー１の実施形態を、図を参照して説明する。

【0020】

まず、本発明のオンディレータイマー１を理解するために、前提として２つのディレータイマー１００，２００について説明を行う。

【0021】

図１には、従来からあるオンディレータイマー１００の回路図が示されている。このオンディレータイマー１００はＣＲ式のオンディレータイマーである。

【0022】

まず、図１に示されるように、オンディレータイマー１００の電源側とグランド側との間には、抵抗ＲとコンデンサＣが直列に繋がれたＣＲ直列回路が設けられており、電源側と抵抗Ｒとの間には、条件をＯＮにする（電源投入する）ためのスイッチが設けられている。ＣＲ直列回路を構成するコンデンサＣには、並列にリレーＲｙが接続されている。

【0023】

このオンディレータイマー１００の動作であるが、まず条件がＯＮ（電源投入）されると、ＣＲ回路の時限（一次遅れ系の時定数）に従いつつ、リレーＲｙに印加される電圧が徐々に上昇し、一定時間後にリレーＲｙがＯＮの状態となる。例えば、条件がＯＮされた後、３秒後にリレーＲｙを作動させるには、ＣＲ回路の理論に従うと、Ｒ×Ｃ＝４．２９２を満たすものとするとよい。条件がＯＮしている間は、常にコンデンサＣに電圧が印加されているので、コンデンサＣはフル充電状態を維持する。

【0024】

その後、条件がＯＦＦした際には、コンデンサＣに充電されている電荷をリレーＲｙの内部抵抗で消費することになるが、これも時間遅れの挙動を呈し、時限に従ったオフディレータイマーとして作動する。

【0025】

図２には、従来からあるオフディレータイマー２００の回路図が示されている。このオフディレータイマー２００は市場に多く出回っているものである。

【0026】

まず、図２に示されるように、オフディレータイマー２００の電源側とグランド側との間には、コンデンサＣが繋がれた回路となっており、このコンデンサＣに並列にリレーＲｙが接続されている。

【0027】

このオフディレータイマー２００の動作であるが、まず条件がＯＮになると、リレーＲ
ｙに印加される電圧は瞬時にＶｃｃまで上昇する。これにより、リレーＲｙは瞬時にＯＮすることになる。その後、条件をＯＦＦにすると、コンデンサＣに蓄積された電荷をリレーＲｙの内部抵抗で消費してゆき徐々に０Ｖに近づいてゆく。そして、リレーＲｙがＯＦＦする電圧を下回った段階でリレーＲｙがＯＦＦするが、それに至るまではある時限を持った挙動をとることになり、オフディレータイマーとして動作する。

【0028】

以上述べた従来のディレータイマーを念頭に置きつつ、本発明にかかるオンディレータイマー１の説明を行う。

【0029】

図３には、本発明にかかるオンディレータイマー１の回路図が示されている。

【0030】

図３に示されるように、電源Ｖｃｃとグランド間に抵抗Ｒ１と第一のリレーＲｙ１とが直列に設けられている。また、電源Ｖｃｃとグランド間に第二のリレーＲｙ２とノーマルオープンスイッチ３とが直列に設けられている。第一のリレーＲｙ１と第二のリレーＲｙ２とは並列に接続された構成となっている。

【0031】

第一のリレーＲｙ１には、ＣＲ並列回路２が並列に設けられており、このＣＲ並列回路２は、コンデンサＣと抵抗Ｒ２とが並列接続された回路で、第一のリレーＲｙ１とはノーマルクローズスイッチ４を介して接続されている。

【0032】

ノーマルオープンスイッチ３及びノーマルクローズスイッチ４は、第一のリレーＲｙ１の出力側（Ｒｙ１_ｏｕｔ）として動作する。それ故、条件ＯＮ（電源ＯＮ）により、第一のリレーＲｙ１がコンデンサＣと抵抗Ｒ１とで決定される時定数で遅延してＯＮとなった際に、ノーマルクローズスイッチ４がＯＮとなって第一のリレーＲｙ１からＣＲ並列回路２が分離され、あわせてノーマルオープンスイッチ３がＯＮとなって、第二のリレーＲｙ２がＯＮとなるようになる。

【0033】

なお、電源ＶｃｃにはＤＣ２４Ｖが供給されており、第一のリレーＲｙ１及び第二のリレーＲｙ２の入力側は、ＤＣ２４Ｖで駆動される。ところが、第二のリレーＲｙ２の出力側はクレーンを制御するためのスイッチであり、ＤＣ２００Ｖが流れる場合がほとんどである。このことを鑑み、第二のリレーＲｙ２をパワーリレーで構成している。

【0034】

さて、本発明のオンディレータイマー１は、鉄鋼プロセスで用いられるため、過酷な環境下（高温度、高湿度、高振動、粉塵が多い）で用いられることになる。そのため、本発明のオンディレータイマー１では、第一のリレーＲｙ１、第二のリレーＲｙ２、抵抗Ｒ１、ＣＲ並列回路２（コンデンサＣと抵抗Ｒ２）を密閉容器の内部に収納するようにしている。これにより防粉塵対策を強固なものとしている。

【0035】

加えて、本発明のオンディレータイマー１を構成する電子基板自体を振動ダンパーで支持するようにしている。オンディレータイマー１の少なくとも第一のリレーＲｙ１及び第二のリレーＲｙ２を振動ダンパーで支持するようにしても所定の防振効果を得ることができる。この振動ダンパー（防振手段）により、オンディレータイマー１の防振性を確実なものとしている。

【0036】

以上述べたオンディレータイマー１の動作であるが、条件がＯＮすると以下の動きとなる。動きの詳細を述べる。

【0037】

（１）抵抗Ｒ１とコンデンサＣの値により決定される時定数（時限）で第一のリレーＲｙ１の両端電圧が徐々に上昇する。

【0038】

（２）第一のリレーＲｙ１のＯＮ電圧まで上昇すると、第一のリレーＲｙ１がＯＮ状態となり、第一のリレーＲｙ１の出力であるノーマルクローズスイッチ４を動作させ、第一のリレーＲｙ１からＣＲ並列回路２（コンデンサＣと抵抗Ｒ２とで構成された回路）を切り離す。すなわち、条件がＯＮしてから時限後にＲｙ１がＯＮし、ＣＲ並列回路２が切り離される。

【0039】

（３）加えて、第一のリレーＲｙ１がＯＮ状態となると、第一のリレーＲｙ１の出力側（Ｒｙ１_ｏｕｔ）であるノーマルオープンスイッチ３を動作させ、第二のリレーＲｙ２をＯＮとし、第二のリレーＲｙ２の出力側に接続されるクレーンの制御を行う。

【0040】

（４）一方、第一のリレーＲｙ１からＣＲ並列回路２が切り離されたことにより、コンデンサＣの電荷が抵抗Ｒ２により消費されて消滅する。しかしながら、このＣＲ並列回路２は第一のリレーＲｙ１から切り離されているため、第一のリレーＲｙ１はＯＦＦ状態に
はならない。第一のリレーＲｙ１から切り離されたＣＲ並列回路２において、コンデンサＣの放電が確実に行われるため、このコンデンサＣの高寿命化などに資することができる。

【0041】

（５）本発明のオンディレータイマー１の条件をＯＦＦにすると、第一のリレーＲｙ１、第二のリレーＲｙ２は瞬時にＯＦＦ状態となる。

【0042】

以上述べたように、本発明のオンディレータイマー１は、コンデンサＣに蓄積された電荷を第一のリレーＲｙ１や第二のリレーＲｙ２の動作に影響を与えない部分で確実に消費して、条件ＯＦＦで瞬時にリレーをＯＦＦする回路となっている。

【0043】

また、古くから用いられている電子部品（抵抗、電解コンデンサ）などを最小限の部品点数にて使用することで、オンディレータイマー１を構成しているため、製鉄所のような過酷な環境（高粉塵、高振動）下においても使用可能なオンディレータイマー１となっている。なお、ソリッドステート電子部品は、製鉄所のような過酷な環境（高粉塵、高振動）に弱いことが実績として認識されているため、この観点からも、古くから用いられている電子部品（抵抗、電解コンデンサ）などを最小限の部品点数にて使用しオンディレータイマー１を構成することに大きなメリットがある。

【0044】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【符号の説明】

【0045】

１ オンディレータイマー
２ ＣＲ並列回路
３ ノーマルオープンスイッチ
４ ノーマルクローズスイッチ
Ｃ コンデンサ
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒｙ１ 第一のリレー
Ｒｙ２ 第二のリレー
Ｖｃｃ 電源
１００ オンディレータイマー（従来例）
２００ オフディレータイマー（従来例）

【図1】

【図2】

【図3】