专利名称：振动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如利用振动供给零件的振动装置。
图10示出现有例的自激振荡型振动装置，在图中振动装置作为整体用1表示，振动机械2例如是一个振动送料器，自激振荡控制器4接收靠近振动机械的板簧配置的涡流式振动检测器3的输出，控制器4的输出由功率放大器5放大，并向振动机械2的电磁铁驱动部即振动驱动器6提供电力，使该振动机械2振动。振动机械2通过自激振荡控制器4产生自激振荡，但为了使其驱动停止，当在图11中的时间t0给出一个停止信号时，例如通过切断自激振荡控制器4和功率放大器5之间的线路a、或功率放大器5和振动驱动器6之间的线路b，可使振动机械2停止，这时如图11所示，该振动机械2的可动部即料斗的振幅从时间t0开始随时间按指数函数衰减，(在时间t0之前以给定振幅振动)，该料斗的振幅衰减到零需要相当长的时间。
在该振动机械2的料斗内部，如众所周知，有螺旋形的料道，使零件沿着该料道定向排列供给外部，由于料斗的振幅在发出停止信号的时间t0之后需要相当长的时间才能衰减到零，所以与时间t0的同时并不停止向外部供给零件，在时间t0之后的一定时间仍向外部供给零件，视情况不同，有时这是极不适当的。
在发出停止命令后，直到振动机械2完全停止之前的时间，通常由该振动机械2具有的衰减特性决定。即由与其可动部的速度成比例的阻力决定，如果增大其衰减系数则必须在谐振频率上施加很大的力，因而将造成能量损失。
图12示出所谓的强制振荡型振动装置，作为整体用1表示，来自工业电源7的电流通过控制器8供给振动机械即振动送料器的电磁铁9的电磁线圈10，与在上述自激振荡型中采用的振动机械2的结构相同，在图12中具体地示出。图中，工业电源7例如为50Hz，料斗11借助于通过控制器8供给的电流以给定的振幅振动，在这种强制振荡型振动装置中，在工业电源7和控制器8之间的线路c或控制器8和电磁线圈10之间的线路d中配置有图中未示出的开关，通过关断该开关即可停止料斗11的振动。即使在这种情况下，与自激振荡型振动装置1相同，也要进行图11所示的过渡振荡，直到完全停止需要相当长的时间。因此将产生与上述同样的不适当的情况。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种振动装置，无须加大振动机械的衰减系数，而是在增大谐振倍率的同时，能够急速地停止振动机械的可动部的振动。
为达到以上目的，本发明的振动装置是一种自激振荡型振动装置，它由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动速度的振动速度检测装置、将该振动速度检测装置的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用上述振动驱动器对上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，将上述振动速度检测装置的输出作为负反馈信号，且用第2反馈增益加以放大并供给上述振动驱动器。
另外，为达到以上目的，本发明的振动装置是一种自激振荡型振动装置，它由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动位移的振动位移检测器、将该振动位移检测器的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大并以积分环节或一阶滞后环节控制相位滞后的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用该振动驱动器对上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行微分，并作为负反馈信号且用第2反馈增益加以放大并供给上述振动驱动器。
另外，为达到以上目的，本发明的振动装置是一种自激振荡型振动装置，它由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动位移的振动位移检测器、将该振动位移检测器的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的电磁铁，利用流过该电磁铁的线圈的电流产生的磁性吸引力使上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行2次微分，在1次微分后超前90°相位并作为负反馈信号以第2反馈增益加以放大后供给上述电磁铁的线圈。
另外，为达到以上目的，本发明的振动装置的特征在于设有振动速度检测装置，用于检测在由交流电源提供电力的振动驱动器的励振力作用下而强制振荡的振动机器的振动速度，在停止上述振动机器时，将上述振动驱动器与上述交流电源切断，并将上述振动速度检测装置的输出放大，作为负反馈信号供给上述振动驱动器。
另外，为达到以上目的，本发明的振动装置的特征在于设有振动速度检测装置，用于检测在由交流电源提供电力的振动驱动器的励振力作用下而强制振荡的振动机器的振动速度，在停止上述振动机器时，将上述振动速度检测装置的输出作为负反馈信号并放大，而且以积分或一阶滞后环节控制相位滞后，然后供给上述振动驱动器。
另外，为达到以上目的，本发明的振动装置将来自电源的电能供给振动机器的励振机构，使该振动机器的可动部振动，其特征在于振动速度检测装置靠近上述可动部或安装在可动部上，当停止该可动部时，将上述电源与上述励振机构切断，同时将上述振动速度检测装置的输出直接或放大后负反馈到上述励振机构。
如按照权利要求1的发明，则在停止上述振动机器时将闭合回路断开，将上述振动速度检测装置的输出作为负反馈信号，且用第2反馈增益加以放大后供给上述振动驱动器，对停止指令后的振动机器起到与振动速度反方向的作用，所以与以往的自然衰减相比，能够强制性地使振动速度为零。能使振动机器的速度变为零的时间比以往大大缩短。
另外，如按照权利要求2的发明，则在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行微分，并作为负反馈信号用第2反馈增益加以放大后供给上述振动驱动器，所以同样通过对振动位移检测器的输出进行微分而得到振动速度，仍然是作为负反馈信号供给上述振动驱动器。与上述情况相同作为制动力起到强制性的作用，因而可迅速地使振动机器的振幅变为零。
如按照权利要求3的发明，则在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行2次微分，在1次微分后超前90°相位，并作为负反馈信号用第2反馈增益加以放大后供给上述电磁铁的线圈，在闭合回路内有电磁铁，它延迟90°相位，所以通过对振动位移检测器的输出进行1次微分而得到振动速度，通过使电磁铁延迟或超前，而将所得到的振动速度作为负反馈信号供给，与上述各发明的作用相同，可使振动机器的振幅急速地变为零。
另外，如按照权利要求5的发明，则振动机器进行强制振动，在停止其振动时，将其振动驱动器与交流电源切断，并将检测其可动部振动速度的装置的输出放大后负反馈到振动驱动器，所以振动驱动器对可动部施加制动作用，可迅速地使其振动停止。
如按照权利要求6的发明，则振动机器进行强制振动，检测其可动部的位移，在停止振动时将交流电源切断，将该检测装置的输出作为负反馈信号并用反馈增益放大而且以积分环节或一阶滞后环节控制相位滞后，然后供给上述振动驱动器，所以此时的可动部受到反方向的力，与上述权利要求5的发明相同，被施加制动作用，可使其迅速停止。
如按照权利要求8的发明，则在将电源(工业频率电源即可)的电能供给一般的振动机器励振机构(例如，电磁铁)而使其可动部振动的振动装置中，设置检测可动部振动速度的装置(这时，也可检测力并将其积分或检测位移并将其微分)，当停止该可动部时，将电源切断，并将检测装置的输出直接或放大后加到励振机构，所以通过施加与可动部的振动方向相反的力，可急速地使其可动部停止。
图1是本发明第1实施例的振动装置的框图。
图2是用于说明其动作的仿真曲线图。
图3是表示本发明的装置的动作的振动位移随时间变化的曲线图。
图4是本发明第2实施例的振动装置的框图。
图5是本发明第3实施例的振动装置的框图。
图6是表示本发明第4实施例主要部分的局部回路的框图。
图7是用于说明其动作的时间曲线图。
图8是用于进一步说明其动作的时间曲线图。
图9是本发明第5实施例的振动装置的框图。
图10是现有例的自激振荡型振动装置的框图。
图11是表示用于说明其动作的振幅随时间变化的时间曲线图。
图12是另一现有例的振动装置的框图。
符号说明37停止装置40停止装置70停止装置S切换开关以下，参照
本发明的实施例。
图1示出本发明第1实施例的振动装置，图中振动装置作为整体用1A表示，振动机械2在本实施例中与现有例相同是一个振动送料器，与这种振动系统无关，一般用图2所示的特性图表示。即，以振动方程式mdx2/dt2＋cdx/dt＋kx＝Kdx/dt表示，对该方程，乘以1/m(m为可动部的质量)得到dx2/dt2，乘以s(s为拉普拉斯变换算子)得到dx/dt即速度，dx/dt乘以衰减系数c，在该振系统中用作负反馈，再乘以1/s得到位移x，将x乘以弹簧系数k用作负反馈。
在这种振动系统中，速度dx/dt用振动速度检测器21检测。此外，也可以检测加速度再积分1次，或检测振幅再进行1次微分。振动速度检测器21的输出在振幅检测电路22中被积分后供给振幅控制器23。自激振荡控制器4与以往的结构相同，具有交流放大器28和饱和限幅器29。振动速度检测器21的输出通过线路24供给与本装置有关的停止装置26。按照本实施例，它由增益为Kv的功率放大器27构成。在停止装置26和自激振荡控制器4的输出端上连接一个切换开关S，其动接点连接着振动驱动器6，按照本实施例，即连接电磁铁的电磁线圈。
在振幅控制器23内装有比较器等，其一个输入端用于设定给定的振幅，在另一个输入端上接收振幅检测电路22的输出，根据其偏差控制自激振荡控制器4的饱和限幅器29。此外，振动速度检测器21的输出被正反馈到自激振荡控制器4，同时负反馈到停止装置26。
本发明第1实施例的结构已如上所述，以下说明其动作。
当振动机械2被驱动时，切换开关S闭合在自激振荡控制器4一侧。因此振动速度检测器21的输出被正反馈到自激振荡控制器4，所以振动机械2如众所周知，进行自激振荡。电磁铁6具有90°的相位滞后，而振动机械2在谐振点振荡，所以力与位移的相位差为90°的滞后，因此在自激振荡控制器4中即使没有相位超前或相位滞后，在该闭合回路中也能得到180°的相位差，能够稳定地进行自激振荡。在振幅检测电路22中，不断地检测该振动机械2的振幅，并控制自激振荡控制器4的饱和限幅器29的电平，使振动机械2的振幅与在振幅控制器23内设定的振幅相等，因此振动机械2能以给定的振幅振动。
当为了停止该振动机械2而将切换开关S切换到停止装置26一例时，振动速度检测器21的输出被供给到停止装置26，该输出被负反馈并用增益Kv放大后供给振动驱动器6。因该作用力与振动机械2的振动方向相反，所以与以往的自然衰减相比，振动机械2可以非常快地停止。图2和图3是用仿真表示的上述的动作效果，图2示出以往的振动波形，在0毫秒时刻开始自激振荡，如图所示，振幅增大并达到给定的振幅，在500毫秒时刻给出停止振动指令，振动位移如图所示变化，可以看到在可动部停止之前大约需要1～2秒(此时的衰减比为0,005。而谐振倍率为100。)。图3所示为本发明的实施例的效果，进行同样的自激振荡，如在500毫秒时刻给出停止振动指令，则在0.12秒内即停止。即，从给出停止振动指令到可动部的振幅变为零的时间约能缩短到1/10，因此几乎能使振动送料器的零件供给在瞬时停止。
图4示出本发明第2实施例的振动装置，整体用1B表示，与第1实施例对应的部分标以相同符号，其详细说明省略。
即在本实施例中，振动机械2的振动位移用振动位移检测器31检测，由振幅检测电路32适当放大后，供给振幅控制器23。也可将振动位移检测器31的输出以一定的增益进一步放大后，通过线路35负反馈到自激振荡控制器34。此外，还作为负反馈信号被供给到与本发明有关的停止装置37，在本实施例中被供给到具有一阶超前环节s乘以增益KD功能的交流放大装置38。在自激振荡控制器34中，交流放大器28′包含积分环节1/s。在本实施例中振动驱动器6不产生相位滞后。
本发明第2实施例的结构已如上所述，以下说明其动作。
当自激振荡时，切换开关S闭合在自激振荡控制器34一侧。因此振动位移检测器31的输出被作为负反馈信号供给，而且其被积分后相位被延迟90°，所以当振动机械2在谐振点振动时，在闭合回路中具有180°的相位差，因而能够稳定地进行自激振荡。当为了停止振动机械2而将切换开关S切换到停止装置37一侧时，振动位移检测器31的输出被负反馈，通过将其微分而使相位超前90°，以增益KD放大后供给振动驱动器6′。因此，与将振动速度负反馈的情况一样，即相位超前90°与进行微分是等效的，所以能使该振动机械2的振动与第1实施例同样迅速地趋向于零。
图5示出本发明第3实施例的振动装置，作为整体用1C表示，与上述实施例对应的部分标以相同符号，其详细说明省略。
在本实施例中，振动位移检测器31的输出也是负反馈到自激振荡控制器4，但另外还负反馈到由具有s2的超前特性且增益为KDD的交流放大器42构成的停止装置40。即振动位移检测器31的输出可在1次微分后超前90°相位，也可进行2次微分。而振动驱动器41与第1实施例相同，驱动器为电磁铁，但具有1/(s＋a)的相位滞后环节。
本发明第3实施例的结构已如上所述，以下说明其作用。
当切换开关S连接在自激振荡控制器4一侧时，振动机械2与上述实施例同样地进行自激振荡。为将其停止而将切换开关S切换到停止装置40一侧时，振动位移检测器31的输出被负反馈，通过2次微分，或在1次微分后超前90°相位，速度信号与第1实施例相同被超前90°后供给振动驱动器41。因此，能在闭合回路内构成180°的相位差，同时振动机械2的可动部受到与其振动方向相反的力的作用，因负反馈而使其振动迅速停止。
图6至图8示出本发明的第4实施例，本实施例是在第1实施例中增加图6所示的局部回路。即，振动驱动器与第1实施例相同是电磁铁51，但它具有(1/R)×〔1/(1＋as)的滞后环节，其输出即电流i通过线路58由增益为Ki的电流检测器59检测，再由电流局部反馈增益60以增益K2放大后，负反馈到比较器53。另一方面，如上所述，振动速度信号负反馈到比较器54，其输出作为比较器53的指令值且以电压形式供给，该比较器53的输出供给具有电流局部反馈增益K1的放大器56及增益为K0的功率放大器57，放大器57的输出供给电磁铁51。通过增加这样的局部回路，电磁铁51如图8所示呈过激磁状态，如发出停止指令，电压急剧上升随时间如图所示变化，因此与不采用局部回路的情况相比上升加快，能够迅速地使振动机械2停止。图7为不采用电流局部反馈控制的情况，作为指令值的电压e以阶跃形式输入，这时的电流i慢慢地增加，因而停止将被延迟。
图9示出本发明第5实施例的振动装置，作为整体用1D表示，是强制振荡型，振动机械2的速度dx/dt被负反馈到比较器72，由增益为Kv的放大器71放大后加到振动机械2的电磁铁上。如上所述，电磁铁具有90°的相位滞后，现如果以接近谐振点的频率驱动，则就象施加与振动速度正好相反的力一样对可动部施加制动力，振动迅速停止。
如在谐振点上下有较大偏差时，在停止装置70中增加相位超前环节即可。
以上，说明了本发明的各实施例，当然，本发明不限于此，以本发明的技术思想为基础可以作出各种各样的变形。
例如，在以上的实施例中，停止装置具有如上所述的相位超前特性，但也可变更为一般的具有(1＋aTs)/〔Kv×(1＋Ts)〕的相位滞后，并使该a对应于驱动器的相位滞后。
另外，在以上的实施例中，仅说明了以电磁铁作为驱动器的情况，但显然也可以采用其他的导电式或压电式的振动驱动器。
此外，图6的实施例适用于第1实施例，但当然也能适用于其他实施例。这时，在图9的实施例中放大器71为功率放大器。但也可以改换为将功率放大器设置在切换开关S与振动机械2之间。
在形态上也不限于以上实施例，无论是一般的自激振荡型还是强制振荡型的振动机器的励振机构，电磁铁也好，导电式、压电式也好，对所有机构均能适用，在对其施加电能而产生励振力的机器中，当停止其可动部的振动时，通过将靠近该可动部安装或安装在其上的振动速度检测装置(也可检测加速度再进行积分，或检测振动位移再进行微分)的输出直接或放大后负反馈到励振机构，使其受到与当前振动方向相反的作用力的作用，因而能迅速地使其可动部停止。
如上所述，如按照本发明的振动装置，则能在发出停止命令的同时使振动急速地停止，例如在振动送料器的情况下，能够立即停止向下一个工段供给零件。
权利要求
1.一种振动装置，它是一种自激振荡型振动装置，由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动速度的振动速度检测装置、将该振动速度检测装置的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用上述振动驱动器对上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，将上述振动速度检测装置的输出作为负反馈信号，以第2反馈增益加以放大后供给上述振动驱动器。
2.一种振动装置，它是一种自激振荡型振动装置，由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动位移的振动位移检测器、将该振动位移检测器的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大并以积分环节或一阶滞后环节控制相位滞后的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用该振动驱动器对上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行微分，并作为负反馈信号以第2反馈增益加以放大后供给上述振动驱动器。
3.一种振动装置，它是一种自激振荡型振动装置，由以下各部分形成闭合回路，即用于检测振动机器振动位移的振动位移检测器、将该振动位移检测器的输出作为正反馈信号且用第1反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的电磁铁，利用流过该电磁铁的线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该振动装置的特征在于在停止上述振动机器时将闭合回路断开，对上述振动位移检测器的输出进行2次微分，在1次微分后超前90°相位并作为负反馈信号以第2反馈增益加以放大后供给上述电磁铁的线圈。
4.根据权利要求1或2所述的振动装置，其特征在于通过使补偿上述振动驱动器滞后用的相位超前，将上述负反馈信号供给上述振动驱动器。
5.一种振动装置，其特征在于设有振动速度检测装置，用于检测在由交流电源提供电力的振动驱动器的励振力作用下而强制振荡的振动机器的振动速度，在停止上述振动机器时，将上述振动驱动器与上述交流电源切断，并将上述振动速度检测装置的输出放大，作为负反馈信号供给上述振动驱动器。
6.一种振动装置，其特征在于设有振动速度检测装置，用于检测在由交流电源提供电力的振动驱动器的励振力作用下而强制振荡的振动机器的振动速度，在停止上述振动机器时，将上述振动速度检测装置的输出作为负反馈信号并放大，而且以积分或一阶滞后环节控制相位滞后，然后供给上述振动驱动器。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的振动装置，其特征在于设有检测上述振动驱动器的驱动电流或磁通的装置，将该装置的输出放大后负反馈到上述功率放大器。
8.一种振动装置，将来自电源的电能供给振动机器的励振机构使该振动机器的可动部振动，其特征在于振动速度检测装置靠近上述可动部安装或安装在可动部上，当停止该可动部时，将上述电源与上述励振机构切断，同时将上述振动速度检测装置的输出直接或放大后负反馈到上述励振机构。
全文摘要
本发明的目的是提供一种当发出自动停止指令时能够立即使振动机械停止的振动装置。振动机械2的振动速度信号被负反馈到停止装置，在发出停止命令的同时，通过将切换开关S切换到停止装置侧，对振动机械2的可动部施加与其振动方向相反的力，能使其振动迅速停止。
文档编号B65G27/10GK1134907SQ96102970
公开日1996年11月6日 申请日期1996年3月28日 优先权日1995年3月31日
发明者栗田裕, 村岸恭次, 安田均 申请人:神钢电机株式会社