JP3885253B2

JP3885253B2 - 楕円振動装置

Info

Publication number: JP3885253B2
Application number: JP21681896A
Authority: JP
Inventors: 一路加藤; 恭次村岸; 裕栗田
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH1045232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば振動により部品を供給する楕円振動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０において、楕円振動パーツフィーダは全体として１で示され、公知のボウル２を備えている。ボウル２の内周面にはスパイラル状のトラックが形成され、この下流側の適所にワイパーが設けられている。このワイパーはすでに周知であるので図を省略するが、平板を折り曲げてなり、その下端とトラックの移送面との距離は整送すべき部品ｍ（平板状とする）の厚さよりは大きいが、この倍よりは小さい。トラックの排出端には姿勢保持手段が設けられ、ここを通って所望の姿勢の部品（例えば長辺を移送方向に向けた部品ｍ）が図示しない直線式振動フィーダに供給される。
【０００３】
ボウル２は図１１に明示される十字状の上側可動フレーム７に固定されており、この上側の可動フレーム７に図１２に明示されるやはり十字状の下側可動フレーム８に直立した４組の重ね板ばね９により結合されている。すなわち、上側可動フレーム７の４つの端部７ａに重ね板ばね９の上端部がボルトにより固定され、下側可動フレーム８の４つの端部８ａに重ね板ばね９の下端がボルトにより固定されている。端部７ａ、８ａは上下方向に整列している。
【０００４】
固定フレーム１０の中央には、上側可動フレーム７の中央部に対向して垂直駆動電磁石１１が固定され、この垂直駆動電磁石１１に対向して上側可動フレーム７の下面には垂直可動コア１３が固定されている。また固定フレーム１０の相対向する側壁部には垂直駆動電磁石１１を挟んで対照的に一対の水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂが固定され、これら電磁石１４ａ、１４ｂにはそれぞれコイル１５ａ、１５ｂが巻装されている。上側可動フレーム７の下面には水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂに対向して水平可動コア１６ａ、１６ｂが固定されている。
【０００５】
固定フレーム１０にはこれと一体的に４個の脚部１７が形成され、これら脚部１７が防振ゴム１８を介して基台上に支持されている。脚部１７には横方向に延在するばね取付部１７ａが一体的に形成され、これらばね取付部１７ａに図１２に示されるように垂直駆動用の重ね板ばね１９が両端部で４組、ボルトにより固定されている。重ね板ばね１９は図１０に示されるようにスペーサ２０を介して重ねられ、これらの中央部分が下側可動フレーム８にボルトにより固定されている。
【０００６】
以上の構成において、水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂは、水平方向の加振力を発生させる第１の振動駆動子であり、またこれによって駆動される第１の振動系はボウル２、板ばね９、可動コア１６ａ、１６ｂなどからなり、また電磁石１１は垂直方向の加振力を発生させる第２の振動駆動子であり、ボウル２、板ばね１９、可動コア１３などにより第２の振動系が構成される。
【０００７】
一般に、水平方向の第１振動系の共振周波数と同じかほぼ等しい周波数の駆動電流がそれぞれ電磁石１４ａ、１４ｂ、１１に供給されるのであるが、これによりボウル２は、水平方向には共振状態またはこれに近い状態の周波数ｆ₀ で振動し、また垂直方向には通常、数パーセント共振周波数をより高くしており、よって図１３で示すように水平方向には振動工学上明らかに、力と変位との位相差が９０度遅れで振動し、また垂直方向にはこれとは異なる位相差で振動し、これら位相差により楕円振動を行なうのであるが、この位相差は６０度で最適条件、すなわちボウル２内のトラック上の部品を最大の搬送速度で搬送できることが判明してので、従って水平方向の加振力と垂直方向の加振力との位相差が１５０度遅れと設定されている。すなわち、図１３から明らかなように垂直方向の共振周波数はより高くｆ₁ であることにより、水平と垂直の振動変位は６０度の位相遅れで振動する。
【０００８】
然るに振動工学上明らかなように、共振周波数で振動系を駆動した場合には、電源のわずかな変動やボウル２内の部品の負荷のわずかな変化により共振周波数が変動する。これにより、部品を貯蔵していない空の状態で、水平方向の共振周波数がｆ₀ であって力と変位との位相差が９０度であっても、このような変動により大きく位相差が変わり、よって、強制振動で駆動されている垂直方向においては位相差がそれほど変動せずとも、水平方向において大きく変動するために、結局これらの位相差は６０度とは異なったものとなる。これにより、ボウルに対する最適振動条件が得られなくなる。また、垂直方向の振動系はその固有振動数より数％低い周波数で駆動されるので、所定の振巾を保持するのに大きいエネルギを必要とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、電源に多少の変動があったり、ばね乗数に経時変化があったり、ボウル内の部品の負荷が変わっても、水平方向も垂直方向も共振周波数又はその近傍で振動させつゝ位相差角を最適な値に保持し得、かつ又加振エネルギを少なくする楕円振動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも第１比較部及びゲインＫ₁の第１増巾部を有する第１コントローラと、該第１コントローラの出力を電力増巾するゲインＫ₀の第１電力増巾器と、該第１電力増巾器の出力を受け水平方向の加振力を発生させる第１振動駆動子と、該第１振動駆動子の前記水平方向の加振力を受ける楕円振動機の水平振動系と、該楕円振動機の可動部の前記水平方向の振動速度を検出する第１振動速度検出手段と、少なくとも第２比較部、ゲインＫ₁の第２増巾部を有する第２コントローラと、該第２コントローラの出力を電力増巾するゲインＫ₀の第２電力増巾器と、該第２電力増巾器の出力を受け垂直な方向の加振力を発生させる第２振動駆動子と、該第２振動駆動子の前記垂直方向の加振力を受ける前記楕円振動機の垂直振動系と、該楕円振動機の可動部の前記垂直方向の振動速度を検出する第２振動速度検出手段と、前記第１コントローラの第１比較部に接続される信号発生器と、該信号発生器と前記第２コントローラの第２比較部との間に接続される位相調節器とから成り、前記第１、第２比較部に前記第１、第２速度検出手段の出力を、それぞれ前記信号発生器の出力に対し所定のゲインＫ₂で負帰還させるようにし、前記Ｋ₀、Ｋ₁、Ｋ₂により制御上の振動の減衰係数を設定し、前記位相調節器により、前記第１、第２比較部に供給される前記信号発生器からの入力間に楕円振動による最大搬送速度を得るための位相差６０度を設定させるようにし、
ここで、非制御の減衰係数＝ｃ
可動部Ｍに対する制御による減衰係数＝ｃ_S
速度フィードバックゲイン＝ｃ’としたとき、
ｃ’＝ｃ_S−ｃ＝Ｋ₁ ×Ｋ₂ ×Ｋ₀ となるようにする
前記Ｋ₁ 、Ｋ₂ 、Ｋ₀の選択により、角周波数と振動伝達特性及び角周波数と位相差特性で共振周波数の前後で、それぞれ振巾及び位相差が緩やかに変化させるようにしたことを特徴とする楕円振動装置によって解決される。
【００１１】
第１、第２の振動系は同一の固有振動数又はその近傍で加振される。信号発生器からの出力は第１振動系に対しては第１コントローラの第１比較部にそのまま供給され、第２振動系に対しては第２コントローラの第２比較部に位相調節器を介して供給される。水平と垂直との最適な位相差角は楕円振動においては理論的に６０度であるので６０度に設定される。第１振動系と第２振動系とは固有振動数で位相調節器によって調節された位相差角６０度で固有振動する。第１、第２振動系の可動部の何らかの原因による全質量のあるいはばね常数の経時的変化があっても、従来のようにその振巾及び位相差角は殆ど変動することはない。すなわち位相調節器で設定された位相差角を、それぞれの固有振動数又はこれに近い駆動周波数で保持されて常に安定した振動を行い、加振エネルギーを殆ど最小として最適の楕円振動を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、本実施の形態による楕円振動装置は全体として３０で示され、信号源である信号発生器３１の出力は第１コントローラ３２ａに供給される。この出力は第１電力増巾器３３ａ、更にこの増巾出力が第１振動駆動子３４ａに供給され、この振動駆動子３４ａにより第１の機械振動系、例えば従来例における垂直方向の振動系が駆動される。この垂直方向の可動部の振動速度は第１振動速度検出器３６ａにより検出され、これが図２にその回路が明示される第１コントローラ３２ａの比較部に信号発生器３１の出力に対し負帰還される。
【００１４】
信号発生器３１は更に位相調節器４０を介して第２のコントローラ３２ｂに接続され、この出力が第２電力増巾器３３ｂに供給され、更にこの増巾出力が第２の振動駆動子３４ｂに供給される。この振動駆動子３４ｂにより水平方向の振動系３５ｂが加振される。上記可動部の水平方向の振動速度は振動速度検出器３６ｂにより検出され、この出力はやはり図２にその詳細が示される第２コントローラ３２ｂの比較部に位相調節器４２の出力に対し負帰還される。
【００１５】
図２は、図１における第１、第２コントローラ３２ａ、３２ｂの詳細及び第１、第２機械振動系３５ａ、３５ｂの数学的モデルを表す。第１コントローラ３２ａは機械振動系３５ａの振動速度検出手段４１を備え、これはＫ₂ のゲインを有し電圧で第１比較部４２に負帰還される。この一端には上述したように信号発生器３１の出力ｒが供給される。第１比較部４２の差出力はＫ₁ なるゲインを有する増巾部４３で増巾されて、この出力ｘｃが第１の電力増巾器３３ａに供給される。このゲインはＫ₀ である。なお、第１、第２コントローラ３２ａ、３２ｂは同一の構成を有するので、一方の３２ａについてのみ説明する。
【００１６】
電力増巾器３３ａの出力は第１の振動駆動子３４ａに供給される。この加振力が第１振動系３５ａの可動部Ｍに与えられる。可動部Ｍの質量はｍであり、この加速度を積分して得られる速度要素が４６であり、更に積分して得られる積分要素４７の出力が振巾ｘとなる。振巾ｘはこの機械振動系３５ａのばね乗数をＫとすれば、比較部としての可動部ＭにはゲインＫで振巾ｘが負帰還される。更に積分要素４６の出力は速度になるが、この速度に粘性係数Ｃに対応するゲインＣを乗じた力も負帰還される。
【００１７】
以上は、振動系３５ａの運動の微分方程式、ｍ（ｄ² ｘ／ｄｔ² ）＋ｃ（ｄｘ／ｄｔ）＋Ｋｘ＝加振力の方程式から導き出されるのであるが、本発明によれば積分要素４６の出力、すなわちこの機械振動系３５ａの可動部Ｍの振動速度が振動検出手段４１により検出され、ゲインＫ₂ で第１コントローラ３２ａにおける第１比較部４２に負帰還される。これには信号発生器３１の所定の出力ｒが供給されており、この差分が第１増巾部４３でゲイン（Ｋ₁ ）で増巾された後、パワーアンプである電力増巾器３３ａに供給される。
【００１８】
次に本発明の実施の形態の作用につき、従来と比較しながら説明する。
【００１９】
信号発生器３１の出力ｒと振動系３５ａの振巾出力ｘとの比については、従来の場合には伝達函数で表すと（１）式の通りとなる。
【００２０】
【数１】

【００２１】
（１）式において、ｓは複素周波数ｊωを表すが、ｓにｊωを代入すると、（２）式が得られる。
【００２２】
【数２】

【００２３】
（２）式から実角周波数に対する入力ｒと振巾出力ｘの比｜ｘ（ｊω）／ｒ（ｊω）｜は（３）式のようになる。
【００２４】
【数３】

【００２５】
（３）式にｍ＝１、ｃ＝０．０１、Ｋ＝１、Ｋ₀ ＝１を代入すると、（４）式となる。
【００２６】
【数４】

【００２７】
（４）式をプロットすると、図３に示すようなグラフが得られる。次に、本発明に係る速度フィードバックコントローラ３２ａを使用した場合には（５）式が得られる。
【００２８】
【数５】

【００２９】
ｓにｊωを代入すると（６）式が得られる。
【００３０】
【数６】

【００３１】
（６）式から実角周波数ωに対する入力と出力の振巾比｜ｘ（ｊω）／ｒ（ｊω）｜は（７）式のように表せる。
【００３２】
【数７】

【００３３】
（７）式にｍ＝１、ｃ＝０．０１、Ｋ＝１、Ｋ₀ ＝１、Ｋ₁ ＝２０、Ｋ₂ ＝０．１９／２０を代入すると（８）式が得られる。
【００３４】
【数８】

【００３５】
（８）式を角周波数ωに関してプロットすると図４のグラフが得られる。
【００３６】
以上のように、従来の速度フィードバックコントローラ３２ａを用いない場合と、本発明のように速度フィードバックコントローラ３２ａを用いた場合とではωと振巾比との関係は図３及び図４のように大きく異なるものである。つまり、従来においては、ω＝１、すなわち共振状態においては振巾比は１００に対してωが充分に小さく、すなわち共振点から大きく離れている場合には１となる。すなわち共振倍率は１００倍であるのに対して、本発明においては図４で示すようにω＝１では従来と同様に振巾比は１００であるが、角周波数ωが１より充分に小さい場合、すなわち共振点から遠く離れた場合には２０となる。従って共振倍率は５である。然しながら角周波数ωが１の近傍では、図３と図４と比較して分かるように、従来では僅かにωが変化するだけで大きく変動しているのに対し、本願発明では僅かしか変動しない。すなわち第１の機械振動系３５ａが使用開始時から何らかの経時変化、例えば振動パーツフィーダである場合にはワークを含むボウルの全質量やボウルとベースブロックとを結合する板ばねの全ばね常数の変化により固有振動数が僅かでも変化すると大きく変動するに対し、本願発明では僅かしか変動しない。
【００３７】
なお、以上の実施の形態において、増巾部４３のゲインＫ₁ 及び速度フィードバックゲインＫ₂ は以下のようにして定められる。すなわち、固有振動数付近での振巾比ｘ／ｒの変化、位相の変化をゆるやかにしたい場合には振動系の減衰係数を大きくすればよいのだが、本実施の形態では、非制御の減衰係数ｃ＝０．０１としている。これに対し、制御によって系の減衰係数ｃ_S ＝０．２としている。すなわち、可動部Ｍに対する制御による減衰係数ｃ_S ＝０．２としたいので速度フィードバックゲインｃ’＝ｃ_S −ｃ＝０．２−０．０１＝０．１９とすればよい。すなわち図２において、ｃ’＝Ｋ₁ ×Ｋ₂ ×Ｋ₀ （Ｋ₀ ＝１ではｃ’＝Ｋ₁ ×Ｋ₂ ）。また共振倍率＝１／２ζ_s ＝１／ｃ_s ／（ｍＫの平方根）＝１／０．２＝５（ここでｍ＝１、Ｋ＝１）。
【００３８】
固有振動数において、振巾１の入力に対し非制御時と同じ振巾１００の出力を得るには入力に２０倍のゲインをかける必要がある。よって増巾部４３のゲインＫ₁ ＝２０と設定する。この時、Ｋ₂ はｃ’＝Ｋ₂ ×Ｋ₁ より０．１９＝Ｋ₂ ×２０。よって、Ｋ₂ ＝０．１９／２０となる。これが上記のゲインＫ₁ ＝２０、Ｋ₂ ＝０．１９／２０である。
【００３９】
本発明の実施の形態は以上のように構成され作用するのであるが、次に他の実施の形態について説明する。
【００４０】
図７はその楕円振動装置の全体５０を示すが、上記実施の形態に対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。すなわち本実施の形態によれば第１振動駆動子５１には電磁石が用いられる。電磁石は公知のように、鉄心にコイルを巻装させ、これに交流を通電することにより空隙をおいて対向している可動コアとの間に交番磁気吸引力を発生し機械振動系の可動部を振動させるものであるが、このようなアクチュエータにおいては、（１／Ｒ）×（１／１＋Ｔｓ）なる遅れ要素がある。このために振動系から振動速度をフィードバックしても振動系に制御力として加わる場合には、この遅れ分を補償しなければ上述のような作用を行なうことができない。（以上では遅れ要素を無視するか、遅れ要素のない振動駆動子を用いるものとしている。）従って、本実施の形態においてはアクチュエータである電磁石５１の電流成分ｉを電流検出し、これを電圧に変換して第３の比較部５２に負帰還させている。すなわち、本実施の形態におけるコントローラ５３ａは電流検出ゲインＫｉ及び電流フィードバックゲインＫ₄ を備えており、この電流フィードバックゲインＫ₄ の出力、すなわち電圧値として第３の比較部５２に負帰還される。アクチュエータ５１への入力ｅと出力ｉの間には（１／Ｒ）×（１／１＋Ｔｓ）なる遅れ要素があるが、このマイナーループによるフィードバックにより、いわば過励磁として電力増巾器３３ａの出力ｅがアクチュエータ５１を通ることによる遅れを補償するようにしている。これによって上述のような作用、効果を確実に得ることができる。
【００４１】
従来の速度フィードバックコントローラがない場合の位相特性は（９）式によって示される。
【００４２】
【数９】

【００４３】
（９）式において、ｍ＝１、ｃ＝０．０１、Ｋ＝１とおくと（１０）式が得られる。
【００４４】
【数１０】

【００４５】
また、本発明の速度フィードバックコントローラを用いた場合には（１１）式によってその位相特性が表される。
【００４６】
【数１１】

【００４７】
同様にｍ＝１、ｃ＝０．０１、Ｋ＝１、Ｋ₀ ＝１、Ｋ₁ ＝２０、Ｋ₂ ＝０．１９／２０を代入すると（１２）式が得られる。
【００４８】
【数１２】

【００４９】
（１０）式、（１２）式に関し、それぞれ横軸に角周波数ωをとってプロットしたものが図５及び図６によって示されるが、図５から明らかな様に、従来では角周波数ωが１、すなわち共振点では位相差角Ｇは−９０度であるが、これが僅かでも変化すると０度から１８０度の間で急激に変化する。従って従来では、最初、水平振動系及び垂直振動系がそれぞれ固有周波数で駆動されていて力と変位との位相差が−９０度であっても質量又はばね常数に経時変化があれば、図５に示すように位相差は急激に−９０度から変化する。これにより最初は水平方向の振動と垂直方向の振動との間に位相調節器４０により調節された６０度で最適の楕円振動をしていたとしても、この様な変化により、この６０度を保つことができず振巾も大きく変動して楕円振動の形状が異なるものとなり、最適楕円振動から程遠いものとなる。
【００５０】
図６は、本発明に関し角周波数ωに対して位相差をプロットしたものであるが、図から明らかなように共振周波数、すなわちω＝１においては位相差は−９０度であるが、質量及びばね常数が何らかの理由で経時変化をしたとしても、従来と比べるとその変化率は小さく、従って位相調節器４０により最適位相差を保つべく調節されていれば、これを再調整することなく水平振動と垂直振動との間の位相差を６０度近くとすることにより最適な楕円振動を得ることができる。
【００５１】
次に、従来と本発明とで固有振動数が変化した時にどの様な楕円振動の形状変化があるかを図８及び図９に示す。図８は従来技術を示すものであるが、水平成分の固有振動数ωｎｘが１．００である場合には、図８においてＡ、Ｂ、Ｃで示す様に垂直方向の固有振動数ωｎｙが、０．９９、１．００、１．０１と変化すると共に長軸の方向も変わり水平方向に対して逆方向、またωｎｙ＝１．０１ではωｎｙ＝１．００と同じ方向である。水平方向の大きさは同一であるが、垂直方向の大きさはωｎｙ＝１．００で最大である。また、ωｎｘが１％増減した場合、すなわち０．９９及び１．０１ではωｎｙが０．９９、１．００、１．０１と変化するにつれて図示するような楕円形状を示すが、ωｎｘ＝０．９９においては、やはり図Ａ、Ｂ、Ｃにおいて示すようにωｎｙ＝１．００では垂直方向の大きさが最大であるが、水平方向の大きさは他と余り変わらない。またωｎｙ＝０．９９及び１．０１ではほゞ同一の楕円形状を呈している。またωｎｘ＝１．０１ではωｎｙ＝１．００で垂直方向の大きさは最大であり、水平方向の大きさは余り変わらない。しかし、何れにしても楕円の形状は大きく異なる。図９は本発明の実施の形態でのωｎｘが０．９９、１．００及び１．０１、ωｎｙが０．９９、１．００及び１．０１と変化した場合に図Ａ、Ｂ、Ｃに示すように変化するのであるが、図から明らかなようにその楕円形状は殆ど変化しない。従って上述したように、本発明においては固有振動数が経時変化したとしても常に最適な楕円振動を行なうことは明らかである。また水平方向と垂直方向の振動の位相差は従来では６０度に最初に設定しても、固有振動数が±１％増減すると±６０度も変動するのに対し、本発明においては±６度程度である。よって位相差角を常に６０度又はこの近辺に保持することができ、常に最適の楕円振動を得ることが出来るのは明らかである。
【００５２】
従来技術において、水平方向の固有振動数ωｎｘが変化した場合には、水平方向の振巾が大きく変わる。ωｎｘ＝１．００、ωｎｙ＝１．００の場合には水平、垂直振巾共に１００となっているが、ωｎｙ＝１．００でωｎｘ＝０．９９、あるいはωｎｘ＝１．０１の場合には、Ｂ図で示すように垂直振巾は１００のままであるが、水平振巾はそれぞれ４５程度となっていることが分かる。同様のことがωｎｙ＝０．９９及び１．０１では、図８のＡ図及びＣ図で明らかである。何れにしてもωｎｘ、ωｎｙが共に１．００から変化した場合には水平、垂直振巾共に大きく変化していることがわかる。然るに本願発明では、図９から明らかなようにωｎｘ、ωｎｙが１．００から０．９９又は１．０１に変化したとしても垂直方向及び水平方向の振巾は殆ど変化しない。
【００５３】
なお力と変位の位相差については（１０）式及び（１２）式から明らかなように、またこれをプロットした図５及び図６から明らかな様に、垂直方向においても水平方向においても固有振動数が±１％の増減では本発明では殆ど９０度から変化せず、上述したように水平方向と垂直方向との間の振動の位相差は６０度±６度とすることができる。よって最適な楕円振動を得ることができる。他方、従来では９０度から大きく変化して垂直と水平とで振動の位相差は６０度±約６０度であり、最適楕円振動を得ることができない。
【００５４】
なお、以上においては、第１機械振動系３５ａ、すなわち水平振動系について説明したが、勿論垂直振動系においても同様のことが言え、従って位相特性やゲイン特性を表すグラフは水平方向にも垂直方向にも共通である。
【００５５】
なお、図８で示す従来の速度フィードバックを使用しない楕円振動では、ωｎｘ及びωｎｙが固有振動周波数より±１％増減すると、その形状及び垂直方向、水平方向の振巾も大きく変動するのであるが、更に、その楕円の回転方向、すなわち時計方向にループが回転するか反時計方向にループが回転するか、という違いもでてくる。場合によってはこれによって、トラック上の部品の移送方向を逆方向にする場合もあり、もちろん最適な楕円振動における搬送速度よりは大幅に小となる。これに対して図９で示す本願の速度フィードバックをかける場合には、ωｎｘ及びωｎｙが固有周波数の１から±１％増減して、それぞれ０．９９、１．０１になったとしても、上述したように垂直方向、水平方向の振巾は殆ど変化しないのみならず、楕円の回転方向も一定である。従って、従来のように搬送速度を大幅に減少したり搬送方向が逆になったりすることはない。
【００５６】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が明らかである。
【００５７】
例えば以上の実施の形態では、第１の機械振動系３５ａを水平方向の振動系、第２の機械振動系３５ｂを垂直方向の振動系としたがこれを逆としてもよい。
【００５８】
また以上の実施の形態では、第１、第２振動速度検出器３６ａ、３６ｂにより第１、第２機械振動系３５ａ、３５ｂの可動部の振動速度を検出するようにしたが、この振動速度検出器３６ａ、３６ｂに対してそれぞれ振巾検出器と微分器を用いてこの微分器の出力を第１、第２コントローラ３２ａ、３２ｂの比較部に負帰還するようにしてもよい。更に第１、第２振動速度検出器３６ａ、３６ｂに代えて加速度検出器と積分器とを用いてこの積分器の出力を第１、第２コントローラ３２ａ、３２ｂの比較部に負帰還させるようにしてもよい。また以上の実施の形態では第１、第２の振動駆動子３４ａ、３４ｂは第２の実施の形態においては電磁石としたが、その他の駆動子、例えばボイスコイルや圧電素子を用いてもよい。それぞれに位相遅れがあればその分補償するような進み要素をコントローラに内在させるようにすればよい。
【００５９】
なお又、以上の実施の形態では速度フィードバックゲインの大きさを制御系の減数係数ｃ_S を０．２として算出したが、勿論これに限定されることなく、機械振動系の特性に応じて固有振動数が更に大きく変動する場合、あるいは±１％も変動しないような場合には、０．２を更に小さく、例えば０．１、あるいは更に大きく０．３としてもよい。この場合には実際の機械振動系における可動部の速度に比例する力の比例係数は、上記実施の形態では０．０１としたが、勿論、これより大なる場合も小なる場合もあるのでこれに応じて制御を行なって減数係数ｃ_S を定めるようにしてもよい。フィードバックゲインＫ₁ 、Ｋ₂ もこれに応じて変更される。
【００６０】
また、本発明の実施の形態によれば、垂直方向と水平方向の振動の位相差が最適楕円振動では６０度であるが、従来においては機械振動系の固有振動数が垂直方向又は水平方向に僅か変化しただけで位相角は９０度から大きく変化する。この変化量が水平方向、垂直方向に全く同一であれば６０度を保つことができるが、逆方向では倍となり大きな差となる。すなわち図８の楕円振動の説明において、６０度±６０度と変化し最大の６０度の変動においては楕円振動の回転方向が変わるのみならず、水平方向と垂直方向の振動の位相差が１２０度となり、その搬送速度が最適条件における場合より遥かに小さくなる。
【００６１】
なお、垂直方向と水平方向の振動の位相差角の最適位置を６０度としたが、これは実際に各種振動機器において可動部を楕円振動させる場合の通常の振巾において算出されたものであり、更にこれより振巾が大きくなったり小さくなったりする場合には、この最適角６０度から若干変動する。このような場合には上記実施例における位相調節器４０の調節により、例えば振動パーツフィーダの場合にはボウル内のトラックの上の部品の移送速度を観測しながら実測の最適位置を定めるようにしてもよい。
【００６２】
なお、本実施の形態によれば、第１、第２コントローラの比較部にそれぞれ機械振動系の振動速度を負帰還でフィードバックさせているので、上述のような作用、効果を奏するのであるが、更にこのような機械振動系を駆動開始する、すなわち振巾ｒの入力供給を開始する、あるいは振巾指令を０とした場合には、振巾が定常状態になるまでの時間を従来より大幅に短縮することができるのみならず、更に振巾指令を０としてから振巾が０になるまでの時間を従来より大幅に小とすることができるという効果も奏するものである。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の楕円振動装置によれば、垂直振動系も水平振動系も固有振動数又はその近傍で安定に所定の位相差をもって駆動することができる。すなわち常に最適な楕円振動を得ることができ、従って例えば振動機器が楕円振動パーツフィーダであれば、最大の搬送速度で部品を次工程に供給することができる。また、水平、垂直方向共に固有振動数又はその近傍で駆動できるので消費エネルギーを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による楕円振動装置のブロック図である。
【図２】同要部のブロック図である。
【図３】従来の角周波数と振動伝達特性を示すチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における角周波数と振動伝達特性を示すチャートである。
【図５】従来の角周波数と位相角との関係を示すチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における角周波数と位相差との関係を示すチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態の楕円振動装置のブロック図である。
【図８】従来例の固有振動数が±１％増大した場合の楕円振動の形状を示すチャートである。
【図９】従来例の振動パーツフィーダの楕円振動の形状を示すチャートである。
【図１０】従来例の振動パーツフィーダの部分破断側面図である。
【図１１】図１０における［１１］−［１１］線方向の断面図である。
【図１２】同振動パーツフィーダの背面図である。
【図１３】従来例の作用を示す周波数と位相関係を示すチャートである。
【符号の説明】
３０楕円振動装置
３１信号発生器
３２ａ第１コントローラ
３２ｂ第２コントローラ
３３ａ第１電力増巾器
３３ｂ第２電力増巾器
３４ａ振動駆動子
３４ｂ振動駆動子
３５ａ第１機械振動系
３５ｂ第２機械振動系
３６ａ機械振動検出器
３６ｂ機械振動検出器
５０楕円振動装置

Claims

少なくとも第１比較部及びゲインＫ₁の第１増巾部を有する第１コントローラと、該第１コントローラの出力を電力増巾するゲインＫ₀の第１電力増巾器と、該第１電力増巾器の出力を受け水平方向の加振力を発生させる第１振動駆動子と、該第１振動駆動子の前記水平方向の加振力を受ける楕円振動機の水平振動系と、該楕円振動機の可動部の前記水平方向の振動速度を検出する第１振動速度検出手段と、少なくとも第２比較部、ゲインＫ₁の第２増巾部を有する第２コントローラと、該第２コントローラの出力を電力増巾するゲインＫ₀の第２電力増巾器と、該第２電力増巾器の出力を受け垂直な方向の加振力を発生させる第２振動駆動子と、該第２振動駆動子の前記垂直方向の加振力を受ける前記楕円振動機の垂直振動系と、該楕円振動機の可動部の前記垂直方向の振動速度を検出する第２振動速度検出手段と、前記第１コントローラの第１比較部に接続される信号発生器と、該信号発生器と前記第２コントローラの第２比較部との間に接続される位相調節器とから成り、前記第１、第２比較部に前記第１、第２速度検出手段の出力を、それぞれ前記信号発生器の出力に対し所定のゲインＫ₂で負帰還させるようにし、前記Ｋ₀、Ｋ₁、Ｋ₂により制御上の振動の減衰係数を設定し、前記位相調節器により、前記第１、第２比較部に供給される前記信号発生器からの入力間に楕円振動による最大搬送速度を得るための位相差６０度を設定させるようにし、
ここで、非制御の減衰係数＝ｃ
可動部Ｍに対する制御による減衰係数＝ｃ_S
速度フィードバックゲイン＝ｃ’としたとき、
ｃ’＝ｃ_S−ｃ＝Ｋ₁ ×Ｋ₂ ×Ｋ₀ となるようにする
前記Ｋ₁ 、Ｋ₂ 、Ｋ₀の選択により、角周波数と振動伝達特性及び角周波数と位相差特性で共振周波数の前後で、それぞれ振巾及び位相差が緩やかに変化させるようにしたことを特徴とする楕円振動装置。
前記第１、第２コントローラは各々更に前記第１、第２振動駆動子の遅れ要素を補償するための位相進み要素を備えている請求項１に記載の楕円振動装置。
前記第１、第２コントローラは各々更に前記第１、第２増巾部の出力を受ける第３、第４の比較部及び前記第１、第２振動駆動子の第３、第４電流検出部を有し、該第３、第４電流検出部の電流ゲインＫｉ及び電流フィードバックゲインＫ₄の出力を電圧値として前記第１、第２増巾部の出力に対し、前記第３、第４の比較部に負帰還させるようにした請求項２に記載の楕円振動装置。