专利名称：控制压电振动部件馈送器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制通过压电振动单元的振动馈送各种类型部件的压电振动部件馈送器的方法和装置。
背景技术：
如
图1所示，普通压电振动部件馈送器的典型例子包含适于容纳大量部件的碗状体2，用于在振动施加在碗状体上时提供并排出部件；设有压电振动元件的振动单元4，用于以预先设定的共振频率驱动碗状体2；以及压电驱动控制系统5，用于驱动振动单元4。这种压电振动部件馈送器适于利用诸如光电换能器和压电单元之类的振幅传感器电学检测碗状体2的振幅，将振幅反馈至压电驱动控制系统5，并且控制驱动碗状体2的电流或电压从而在任何时候都以恒定的振幅驱动碗状体。
由于该方法需要振幅传感器6来检测碗状体2的振动，所以系统结构变复杂，构件数量增多并且还提高了成本。
如日本专利申请KOKAI(早期公开)No.JP，7-60187，A和No.JP，10-49237，A所揭示的，提出了另一种系统，它根据从与驱动电路连接的电流检测器或电压检测器获得的信号完成预设操作或处理，从而无需利用特殊的振幅传感器就控制压电振动单元驱动电路的驱动信号。
虽然在这种方法下无需提供特殊的振幅传感器，但是它需要对额外的操作、处理等进行控制以检测驱动时的电流值等，从而控制振动单元4的振动。因此，控制系统随着装置尺寸的增大变得复杂并且成本也较高。
发明内容
因此本发明的目标是提供对结构简单并且精确振动的压电振动部件馈送器进行控制的方法和装置。
按照本发明的一个方面，提供了一种控制压电振动部件馈送器的方法，馈送器包括设有以预设频率振动的压电振动元件的压电振动单元、适于借助压电振动单元使其中部件排出的碗状体、驱动压电振动元件的驱动电路以及向驱动电路输出驱动信号以使其按预先设定驱动的控制单元。该方法包含在压电振动元件每预先设定的驱动周期上暂时使压电振动元件的驱动停顿并根据从上述压电振动元件获得的信号控制压电振动元件的振动，信号的获得通过停顿期间例如根据该信号波形与上述驱动电路驱动信号的相位差的压电效应获得。
在较佳实施例中，在控制之前先测量压电振动部件馈送器的共振频率。当测量共振频率时，压电振动元件由上述驱动电路驱动，在每预先设定的驱动周期上使驱动电路暂时停顿，并且在停顿期间测量从压电振动元件获得的压电效应引起的信号。信号最大处的频率假定为共振频率。随后压电振动元件在获得的共振频率下由驱动电路驱动，并且驱动电路的驱动在每预先设定的驱动周期上暂时停顿。在停顿期间，在存储单元内存储从压电振动元件获得的压电效应引起的信号、该信号波形与上述驱动电路驱动信号的相位差以及上述共振频率。当驱动压电振动单元时，它以存储的共振频率驱动。而且，压电振动元件的控制方式为使压电效应获得的信号波形与驱动电路的驱动信号之间的相位差等于存储的上述相位差。
按照本发明的第二方面，提供了一种控制压电振动部件馈送器的系统。该系统包括提供有以预设频率振动的压电振动元件的压电振动单元；适于借助压电振动单元使其中部件放电的碗状体；驱动压电振动元件的驱动电路；向驱动电路输出驱动信号以使其按预先设定驱动并在压电振动元件每预先设定的驱动周期上暂时使压电振动元件的驱动停顿的控制单元；在停顿期间检测从压电振动元件获得的由压电效应引起的信号波形的信号检测装置；检测信号检测装置获得的信号波形与驱动电路的驱动信号波形之间相位差的相位差检测装置；以及根据相位差检测装置获得的相位差控制压电振动元件振动的振动控制装置。
在本说明书中，上述信号表示电压或电流。当信号表示电压时，术语“信号”涉及电压波形、驱动电压、电压检测装置和驱动电压波形。当信号为电流时，它涉及电流波形、驱动电流、电流检测装置和驱动电流波形。
控制上述结构的压电振动部件馈送器的方法和装置能够通过利用压电振动元件本身作为传感器精确检测振动而无需利用检测压电振动单元振幅的特殊振幅传感器，因此其构造明显得到简化。而且，由于部件馈送器的共振频率一旦测定和存储并且根据存储的共振频率和其他信号或相位差数据操作部件馈送器，则可以各自的优化驱动条件来驱动部件馈送器。由于即使在改变部件馈送器的构造时也能再次测量共振频率，所以可以总是以合适的条件驱动部件馈送器。
附图简述通过以下结合附图对本发明的描述可以进一步理解本发明的其他目标、特征和优点，其中图1为控制普通部件馈送器的方法的示意图；图2为包含按照本发明的控制系统的普通压电振动部件馈送器的视图；图3为按照本发明一个实施例的压电振动部件馈送器控制系统的示意图框图；图4为按照上述实施例的压电振动部件馈送器控制序列的流程图；图5为按照上述实施例的压电振动部件馈送器的共振频率与振幅之间关系的曲线图；以及图6为按照上述实施例的压电振动部件馈送器的驱动波形的曲线图。
实施发明的较佳方式参见附图，图2示出了按照本发明设有控制装置40的压电振动部件馈送器10的实施例。部件馈送器的结构基本上与普通部件馈送器相同。简而言之，部件馈送器包含碗状体12，设有在向上倾斜形的内周边表面形成螺旋形部件馈送导轨13的侧壁；以及多个起弹性支撑装置作用并且上端部以预先设定的角度附属在碗状体12下侧面的多个盘簧15。各盘簧15的下端直接与相应的压电振动元件16的上端相连。压电振动元件16的下端以相同于上端的角度紧固在基座部分17。当从电源向压电振动单元间断地供电时，压电振动元件16振荡或振动。压电振动元件16的振荡或振动经盘簧15传递至部件馈送器10的碗状体12。基座部分17经垫子或阻尼部件18固定在地面上。压电振动元件16共同构成使碗状体12起振的压电振动单元14的主要部分。例如在1995年12月5日授权给Yagi等人的美国专利No.5,472,079中描述了部件馈送器的操作，该专利作为参考文献包含在本文中。
以下借助图3描述驱动压电振动元件16的控制装置40。每个压电振动元件16与包含电功率放大器等的驱动电路20相连，并且驱动电路20与包含输出压电振动元件16的驱动信号的微计算机的控制单元22相连。而且压电振动元件16与检测压电振动元件电极产生的电压的电压检测电路相连，并且电压检测电路24的输出端与控制单元22的A/D转换器的输入端相连。
借助驱动电路20调整压电振动元件16的振幅的振幅设定电路26与控制单元22相连。此外，使部件馈送器10的驱动模式从调整模式向操作模式转换或者相反转换的模式设定电路28与控制单元22相连。而且控制单元22设有诸如非易失存储器之类的存储单元30，用于存储诸如预设电压值、相位差和频率之类的数据并相对控制单元22输出、输入数据。
以下为该实施例的压电振动部件馈送器10的驱动方法和控制方法。首先，如图4-6所示，开启电源并且由模式设定电路28选择压电振动部件馈送器10的驱动模式。通常，在装运压电振动部件馈送器10时测量压电振动部件馈送器10的共振频率并存储其中。而且由于共振频率随振动系统自身频率的变化(因为碗状体12或其他部件的交换引起)而变化，所以在调整模式下测量共振频率并且存储其中。
由于在压电振动单元14内共振频率处振幅最大，因此如图5所示，频率被扫频而不改变驱动电源，并且将振幅最大处的频率假定为共振频率。在共振频率的测量中，压电振动元件16由驱动电路20驱动，驱动电路20的驱动在每个预设驱动周期处暂时停顿，并且在停顿期间测量压电振动元件16的压电效应获得的电压。电压最大处的频率被假定为共振频率。测量共振频率的操作按照预定程序自动完成。压电振动单元14在以共振频率驱动时的振幅由振幅设定电路26设定。
接着，由模式设定电路28将驱动模式切换至驱动模式。压电振动元件16由驱动电路20在设定的共振频率和振幅下驱动，并且如图6所示，驱动电路20的驱动在每预设周期(例如50个周期)上暂时停顿1或1.5个周期。从压电振动元件16获得的在停顿周期内压电效应引起的电压由电压检测电路24检测并且输出至控制单元22。在控制单元22，完成电压检测电路24获得的电压波形的A/D转换并且计算该电压波形与驱动驱动电路20并用作激发力的驱动信号波形的相位差。而且上述共振频率、该频率下的电压波形的波高以及上述相位差被存储在存储单元30内。
随后，在压电振动部件馈送器10的操作下，由模式设定电路28将模式设定为操作模式。在调整模式期间读取存储在存储单元30内的驱动电压的波高和共振频率并且控制单元22以这些值，借助驱动电路20驱动压电振动单元16。在该模式下，驱动电路20的驱动在每预设周期(例如50个周期)上暂时停顿1或1.5个周期。压电振动元件16产生在该停顿期间内由压电效应引起的电压并且该电压由电压检测电路24检测并输出至控制单元22。在控制单元22，完成电压检测电路24获得的电压波形的A/D转换并且计算该电压波形与驱动驱动电路20并用作激发力的驱动信号波形的相位差。压电振动元件16振动频率的控制方式为使压电振动元件16获得的电压波形与驱动电路20的驱动电压的相位差等于上述在调整模式期间存储的相位差。该控制在压电振动部件馈送器10操作期间延续。
按照本实施例控制压电振动部件馈送器的方法和装置，由于驱动电压的暂时停顿和转换为电学信号，所以由压电振动元件16本身检测其机械振动，并且检测信号送至控制单元22。因此可以精确地完成振幅检测和驱动控制而无需检测振幅的特殊传感器。而且由于压电振动元件16本身用作传感器，所以结构得到简化并且检测信号非常精确。而且由于即使暂时停顿压电振动元件16的驱动但因惯性而振动，所以不存在压电振动单元14的驱动问题。
而且由于调整模式与操作模式可以互换并且在调整模式下部件馈送器10可以调整为所需的优化共振频率。因此部件馈送器总是可以合适的状态驱动。
在部件馈送器是自激发振动类型的情况下，如果控制频率从而使压电振动元件16的电压相位与共振频率测量时的相等则可以获得精确的振动。在部件馈送器为分立激发振动类型的情况下，用户将频率设定为预定的值。在这种情况下，也可以通过检测压电振动元件的振动电压和驱动电压的相位完成共振频率的精确控制。
应该指出的是，本发明并不局限于上述实施例并且可以作出任何改进。例如，可以设定任何周期的操作停顿周期只要基本上不影响部件馈送器10的驱动。而且可以通过与上述检测压电振动元件16压电效应引起的电压相同的方法来检测电流以完成上述控制。本发明不仅可以应用于包含碗状体的部件馈送器，而且可以应用于任何利用压电振动元件馈送的装置。因此上述实施例仅仅是示意性质的而无限定性质，本发明的范围由权利要求限定而非前面描述限定，并且所有落在或等价于权利要求的变化都包含在其中。
权利要求
1.一种控制压电振动部件馈送器的方法，馈送器包括提供有以预设频率振动的压电振动元件的压电振动单元、驱动压电振动元件的驱动电路以及向驱动电路输出驱动信号以使其按预先设定驱动的控制单元，所述方法包含以下步骤在所述压电振动元件每预先设定的驱动周期上暂时使所述压电振动元件的驱动停顿；以及根据从所述压电振动元件获得的在所述停顿周期内压电效应引起的信号来控制所述压电振动元件的振动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于根据从上述压电振动元件获得的在所述停顿周期内压电效应引起的信号波形与所述驱动电路驱动信号的相位差控制所述压电振动元件的所述振动。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述控制完成如下预先测量所述压电振动部件馈送器的共振频率，由所述驱动电路在所述共振频率下驱动所述压电振动元件，在每预先设定的驱动周期暂时停顿驱动电路的驱动，将从所述压电振动元件获得的在所述停顿周期内压电效应引起的所述信号波形与所述驱动电路的驱动信号的相位差和所述共振频率存储在存储单元内，以及当被驱动时以存储的共振频率驱动所述压电振动单元。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述压电振动部件馈送器的所述共振频率的测量完成如下由所述驱动电路驱动所述压电振动元件，在每预先设定的驱动周期暂时停顿驱动电路的驱动，测量从所述压电振动元件获得的在所述停顿周期内压电效应引起的信号，以及将所述信号最大处的频率假定为所述共振频率。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述压电振动单元的控制方式为使从所述压电振动元件获得的在所述停顿周期内压电效应引起的所述信号波形与所述驱动电路的驱动信号的相位差等于存储的相位差。
6.如权利要求1、2、3或5所述的方法，其特征在于所述停顿周期为所述驱动周期的1或1.5倍。
7.一种控制压电振动部件馈送器的装置，其特征在于包括提供有以预设频率振动的压电振动元件的压电振动单元；适于借助压电振动单元使其中部件排出的碗状体；驱动压电振动元件的驱动电路；向驱动电路输出驱动信号以使其按预先设定驱动并在压电振动元件每预先设定的驱动周期上暂时使压电振动元件的驱动停顿的控制单元；在停顿期间检测从压电振动元件获得的由压电效应引起的信号波形的信号检测装置；检测信号检测装置获得的信号波形与驱动电路的驱动信号波形之间相位差的相位差检测装置；以及根据相位差检测装置获得的相位差控制压电振动元件振动的振动控制装置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述信号检测装置为电压检测电路。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于所述控制单元装备有振幅设定电路，用于通过所述驱动电路调整所述压电振动元件的振幅；模式设定电路，用于使所述部件馈送器的驱动模式从调整模式向操作模式转换或者相反转换；以及存储数据的非易失存储器。
全文摘要
一种控制压电振动部件馈送器(10)的装置,包括:提供有以预设频率振动的压电振动元件的压电振动单元(14);适于借助压电振动单元(14)使其中部件排出的碗状体(12);驱动压电振动元件(16)的驱动电路(20);以及向驱动电路(20)输出驱动信号以按预先设定驱动的控制单元(22)。控制完成方式为使压电振动元件(16)的振动在每个预设驱动周期上暂时停顿并且根据停顿周期内压电效应引起的信号控制压电振动元件(16)的振动。
文档编号B06B1/06GK1338668SQ01124969
公开日2002年3月6日 申请日期2001年8月10日 优先权日2000年8月11日
发明者屋木晋 申请人:Ykk株式会社