專利名稱：振動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如利用振動供給零件的振動裝置。
圖10示出現(xiàn)有例的自激振蕩型振動裝置，在圖中振動裝置作為整體用1表示，振動機械2例如是一個振動送料器，自激振蕩控制器4接收靠近振動機械的板簧配置的渦流式振動檢測器3的輸出，控制器4的輸出由功率放大器5放大，并向振動機械2的電磁鐵驅(qū)動部即振動驅(qū)動器6提供電力，使該振動機械2振動。振動機械2通過自激振蕩控制器4產(chǎn)生自激振蕩，但為了使其驅(qū)動停止，當在圖11中的時間t0給出一個停止信號時，例如通過切斷自激振蕩控制器4和功率放大器5之間的線路a、或功率放大器5和振動驅(qū)動器6之間的線路b，可使振動機械2停止，這時如圖11所示，該振動機械2的可動部即料斗的振幅從時間t0開始隨時間按指數(shù)函數(shù)衰減，(在時間t0之前以給定振幅振動)，該料斗的振幅衰減到零需要相當長的時間。
在該振動機械2的料斗內(nèi)部，如眾所周知，有螺旋形的料道，使零件沿著該料道定向排列供給外部，由于料斗的振幅在發(fā)出停止信號的時間t0之后需要相當長的時間才能衰減到零，所以與時間t0的同時并不停止向外部供給零件，在時間t0之后的一定時間仍向外部供給零件，視情況不同，有時這是極不適當?shù)摹?br> 在發(fā)出停止命令后，直到振動機械2完全停止之前的時間，通常由該振動機械2具有的衰減特性決定。即由與其可動部的速度成比例的阻力決定，如果增大其衰減系數(shù)則必須在諧振頻率上施加很大的力，因而將造成能量損失。
圖12示出所謂的強制振蕩型振動裝置，作為整體用1表示，來自工業(yè)電源7的電流通過控制器8供給振動機械即振動送料器的電磁鐵9的電磁線圈10，與在上述自激振蕩型中采用的振動機械2的結構相同，在圖12中具體地示出。圖中，工業(yè)電源7例如為50Hz，料斗11借助于通過控制器8供給的電流以給定的振幅振動，在這種強制振蕩型振動裝置中，在工業(yè)電源7和控制器8之間的線路c或控制器8和電磁線圈10之間的線路d中配置有圖中未示出的開關，通過關斷該開關即可停止料斗11的振動。即使在這種情況下，與自激振蕩型振動裝置1相同，也要進行圖11所示的過渡振蕩，直到完全停止需要相當長的時間。因此將產(chǎn)生與上述同樣的不適當?shù)那闆r。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種振動裝置，無須加大振動機械的衰減系數(shù)，而是在增大諧振倍率的同時，能夠急速地停止振動機械的可動部的振動。
為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置是一種自激振蕩型振動裝置，它由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動速度的振動速度檢測裝置、將該振動速度檢測裝置的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的振動驅(qū)動器，利用上述振動驅(qū)動器對上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，將上述振動速度檢測裝置的輸出作為負反饋信號，且用第2反饋增益加以放大并供給上述振動驅(qū)動器。
另外，為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置是一種自激振蕩型振動裝置，它由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動位移的振動位移檢測器、將該振動位移檢測器的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大并以積分環(huán)節(jié)或一階滯后環(huán)節(jié)控制相位滯后的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的振動驅(qū)動器，利用該振動驅(qū)動器對上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行微分，并作為負反饋信號且用第2反饋增益加以放大并供給上述振動驅(qū)動器。
另外，為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置是一種自激振蕩型振動裝置，它由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動位移的振動位移檢測器、將該振動位移檢測器的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的電磁鐵，利用流過該電磁鐵的線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力使上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行2次微分，在1次微分后超前90°相位并作為負反饋信號以第2反饋增益加以放大后供給上述電磁鐵的線圈。
另外，為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置的特征在于設有振動速度檢測裝置，用于檢測在由交流電源提供電力的振動驅(qū)動器的勵振力作用下而強制振蕩的振動機器的振動速度，在停止上述振動機器時，將上述振動驅(qū)動器與上述交流電源切斷，并將上述振動速度檢測裝置的輸出放大，作為負反饋信號供給上述振動驅(qū)動器。
另外，為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置的特征在于設有振動速度檢測裝置，用于檢測在由交流電源提供電力的振動驅(qū)動器的勵振力作用下而強制振蕩的振動機器的振動速度，在停止上述振動機器時，將上述振動速度檢測裝置的輸出作為負反饋信號并放大，而且以積分或一階滯后環(huán)節(jié)控制相位滯后，然后供給上述振動驅(qū)動器。
另外，為達到以上目的，本發(fā)明的振動裝置將來自電源的電能供給振動機器的勵振機構，使該振動機器的可動部振動，其特征在于振動速度檢測裝置靠近上述可動部或安裝在可動部上，當停止該可動部時，將上述電源與上述勵振機構切斷，同時將上述振動速度檢測裝置的輸出直接或放大后負反饋到上述勵振機構。
如按照權利要求1的發(fā)明，則在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，將上述振動速度檢測裝置的輸出作為負反饋信號，且用第2反饋增益加以放大后供給上述振動驅(qū)動器，對停止指令后的振動機器起到與振動速度反方向的作用，所以與以往的自然衰減相比，能夠強制性地使振動速度為零。能使振動機器的速度變?yōu)榱愕臅r間比以往大大縮短。
另外，如按照權利要求2的發(fā)明，則在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行微分，并作為負反饋信號用第2反饋增益加以放大后供給上述振動驅(qū)動器，所以同樣通過對振動位移檢測器的輸出進行微分而得到振動速度，仍然是作為負反饋信號供給上述振動驅(qū)動器。與上述情況相同作為制動力起到強制性的作用，因而可迅速地使振動機器的振幅變?yōu)榱恪?br> 如按照權利要求3的發(fā)明，則在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行2次微分，在1次微分后超前90°相位，并作為負反饋信號用第2反饋增益加以放大后供給上述電磁鐵的線圈，在閉合回路內(nèi)有電磁鐵，它延遲90°相位，所以通過對振動位移檢測器的輸出進行1次微分而得到振動速度，通過使電磁鐵延遲或超前，而將所得到的振動速度作為負反饋信號供給，與上述各發(fā)明的作用相同，可使振動機器的振幅急速地變?yōu)榱恪?br> 另外，如按照權利要求5的發(fā)明，則振動機器進行強制振動，在停止其振動時，將其振動驅(qū)動器與交流電源切斷，并將檢測其可動部振動速度的裝置的輸出放大后負反饋到振動驅(qū)動器，所以振動驅(qū)動器對可動部施加制動作用，可迅速地使其振動停止。
如按照權利要求6的發(fā)明，則振動機器進行強制振動，檢測其可動部的位移，在停止振動時將交流電源切斷，將該檢測裝置的輸出作為負反饋信號并用反饋增益放大而且以積分環(huán)節(jié)或一階滯后環(huán)節(jié)控制相位滯后，然后供給上述振動驅(qū)動器，所以此時的可動部受到反方向的力，與上述權利要求5的發(fā)明相同，被施加制動作用，可使其迅速停止。
如按照權利要求8的發(fā)明，則在將電源(工業(yè)頻率電源即可)的電能供給一般的振動機器勵振機構(例如，電磁鐵)而使其可動部振動的振動裝置中，設置檢測可動部振動速度的裝置(這時，也可檢測力并將其積分或檢測位移并將其微分)，當停止該可動部時，將電源切斷，并將檢測裝置的輸出直接或放大后加到勵振機構，所以通過施加與可動部的振動方向相反的力，可急速地使其可動部停止。
圖1是本發(fā)明第1實施例的振動裝置的框圖。
圖2是用于說明其動作的仿真曲線圖。
圖3是表示本發(fā)明的裝置的動作的振動位移隨時間變化的曲線圖。
圖4是本發(fā)明第2實施例的振動裝置的框圖。
圖5是本發(fā)明第3實施例的振動裝置的框圖。
圖6是表示本發(fā)明第4實施例主要部分的局部回路的框圖。
圖7是用于說明其動作的時間曲線圖。
圖8是用于進一步說明其動作的時間曲線圖。
圖9是本發(fā)明第5實施例的振動裝置的框圖。
圖10是現(xiàn)有例的自激振蕩型振動裝置的框圖。
圖11是表示用于說明其動作的振幅隨時間變化的時間曲線圖。
圖12是另一現(xiàn)有例的振動裝置的框圖。
符號說明37停止裝置40停止裝置70停止裝置S切換開關以下，參照


本發(fā)明的實施例。
圖1示出本發(fā)明第1實施例的振動裝置，圖中振動裝置作為整體用1A表示，振動機械2在本實施例中與現(xiàn)有例相同是一個振動送料器，與這種振動系統(tǒng)無關，一般用圖2所示的特性圖表示。即，以振動方程式mdx2/dt2＋cdx/dt＋kx＝Kdx/dt表示，對該方程，乘以1/m(m為可動部的質(zhì)量)得到dx2/dt2，乘以s(s為拉普拉斯變換算子)得到dx/dt即速度，dx/dt乘以衰減系數(shù)c，在該振系統(tǒng)中用作負反饋，再乘以1/s得到位移x，將x乘以彈簧系數(shù)k用作負反饋。
在這種振動系統(tǒng)中，速度dx/dt用振動速度檢測器21檢測。此外，也可以檢測加速度再積分1次，或檢測振幅再進行1次微分。振動速度檢測器21的輸出在振幅檢測電路22中被積分后供給振幅控制器23。自激振蕩控制器4與以往的結構相同，具有交流放大器28和飽和限幅器29。振動速度檢測器21的輸出通過線路24供給與本裝置有關的停止裝置26。按照本實施例，它由增益為Kv的功率放大器27構成。在停止裝置26和自激振蕩控制器4的輸出端上連接一個切換開關S，其動接點連接著振動驅(qū)動器6，按照本實施例，即連接電磁鐵的電磁線圈。
在振幅控制器23內(nèi)裝有比較器等，其一個輸入端用于設定給定的振幅，在另一個輸入端上接收振幅檢測電路22的輸出，根據(jù)其偏差控制自激振蕩控制器4的飽和限幅器29。此外，振動速度檢測器21的輸出被正反饋到自激振蕩控制器4，同時負反饋到停止裝置26。
本發(fā)明第1實施例的結構已如上所述，以下說明其動作。
當振動機械2被驅(qū)動時，切換開關S閉合在自激振蕩控制器4一側。因此振動速度檢測器21的輸出被正反饋到自激振蕩控制器4，所以振動機械2如眾所周知，進行自激振蕩。電磁鐵6具有90°的相位滯后，而振動機械2在諧振點振蕩，所以力與位移的相位差為90°的滯后，因此在自激振蕩控制器4中即使沒有相位超前或相位滯后，在該閉合回路中也能得到180°的相位差，能夠穩(wěn)定地進行自激振蕩。在振幅檢測電路22中，不斷地檢測該振動機械2的振幅，并控制自激振蕩控制器4的飽和限幅器29的電平，使振動機械2的振幅與在振幅控制器23內(nèi)設定的振幅相等，因此振動機械2能以給定的振幅振動。
當為了停止該振動機械2而將切換開關S切換到停止裝置26一例時，振動速度檢測器21的輸出被供給到停止裝置26，該輸出被負反饋并用增益Kv放大后供給振動驅(qū)動器6。因該作用力與振動機械2的振動方向相反，所以與以往的自然衰減相比，振動機械2可以非?？斓赝Ｖ?。圖2和圖3是用仿真表示的上述的動作效果，圖2示出以往的振動波形，在0毫秒時刻開始自激振蕩，如圖所示，振幅增大并達到給定的振幅，在500毫秒時刻給出停止振動指令，振動位移如圖所示變化，可以看到在可動部停止之前大約需要1～2秒(此時的衰減比為0,005。而諧振倍率為100。)。圖3所示為本發(fā)明的實施例的效果，進行同樣的自激振蕩，如在500毫秒時刻給出停止振動指令，則在0.12秒內(nèi)即停止。即，從給出停止振動指令到可動部的振幅變?yōu)榱愕臅r間約能縮短到1/10，因此幾乎能使振動送料器的零件供給在瞬時停止。
圖4示出本發(fā)明第2實施例的振動裝置，整體用1B表示，與第1實施例對應的部分標以相同符號，其詳細說明省略。
即在本實施例中，振動機械2的振動位移用振動位移檢測器31檢測，由振幅檢測電路32適當放大后，供給振幅控制器23。也可將振動位移檢測器31的輸出以一定的增益進一步放大后，通過線路35負反饋到自激振蕩控制器34。此外，還作為負反饋信號被供給到與本發(fā)明有關的停止裝置37，在本實施例中被供給到具有一階超前環(huán)節(jié)s乘以增益KD功能的交流放大裝置38。在自激振蕩控制器34中，交流放大器28′包含積分環(huán)節(jié)1/s。在本實施例中振動驅(qū)動器6不產(chǎn)生相位滯后。
本發(fā)明第2實施例的結構已如上所述，以下說明其動作。
當自激振蕩時，切換開關S閉合在自激振蕩控制器34一側。因此振動位移檢測器31的輸出被作為負反饋信號供給，而且其被積分后相位被延遲90°，所以當振動機械2在諧振點振動時，在閉合回路中具有180°的相位差，因而能夠穩(wěn)定地進行自激振蕩。當為了停止振動機械2而將切換開關S切換到停止裝置37一側時，振動位移檢測器31的輸出被負反饋，通過將其微分而使相位超前90°，以增益KD放大后供給振動驅(qū)動器6′。因此，與將振動速度負反饋的情況一樣，即相位超前90°與進行微分是等效的，所以能使該振動機械2的振動與第1實施例同樣迅速地趨向于零。
圖5示出本發(fā)明第3實施例的振動裝置，作為整體用1C表示，與上述實施例對應的部分標以相同符號，其詳細說明省略。
在本實施例中，振動位移檢測器31的輸出也是負反饋到自激振蕩控制器4，但另外還負反饋到由具有s2的超前特性且增益為KDD的交流放大器42構成的停止裝置40。即振動位移檢測器31的輸出可在1次微分后超前90°相位，也可進行2次微分。而振動驅(qū)動器41與第1實施例相同，驅(qū)動器為電磁鐵，但具有1/(s＋a)的相位滯后環(huán)節(jié)。
本發(fā)明第3實施例的結構已如上所述，以下說明其作用。
當切換開關S連接在自激振蕩控制器4一側時，振動機械2與上述實施例同樣地進行自激振蕩。為將其停止而將切換開關S切換到停止裝置40一側時，振動位移檢測器31的輸出被負反饋，通過2次微分，或在1次微分后超前90°相位，速度信號與第1實施例相同被超前90°后供給振動驅(qū)動器41。因此，能在閉合回路內(nèi)構成180°的相位差，同時振動機械2的可動部受到與其振動方向相反的力的作用，因負反饋而使其振動迅速停止。
圖6至圖8示出本發(fā)明的第4實施例，本實施例是在第1實施例中增加圖6所示的局部回路。即，振動驅(qū)動器與第1實施例相同是電磁鐵51，但它具有(1/R)×〔1/(1＋as)的滯后環(huán)節(jié)，其輸出即電流i通過線路58由增益為Ki的電流檢測器59檢測，再由電流局部反饋增益60以增益K2放大后，負反饋到比較器53。另一方面，如上所述，振動速度信號負反饋到比較器54，其輸出作為比較器53的指令值且以電壓形式供給，該比較器53的輸出供給具有電流局部反饋增益K1的放大器56及增益為K0的功率放大器57，放大器57的輸出供給電磁鐵51。通過增加這樣的局部回路，電磁鐵51如圖8所示呈過激磁狀態(tài)，如發(fā)出停止指令，電壓急劇上升隨時間如圖所示變化，因此與不采用局部回路的情況相比上升加快，能夠迅速地使振動機械2停止。圖7為不采用電流局部反饋控制的情況，作為指令值的電壓e以階躍形式輸入，這時的電流i慢慢地增加，因而停止將被延遲。
圖9示出本發(fā)明第5實施例的振動裝置，作為整體用1D表示，是強制振蕩型，振動機械2的速度dx/dt被負反饋到比較器72，由增益為Kv的放大器71放大后加到振動機械2的電磁鐵上。如上所述，電磁鐵具有90°的相位滯后，現(xiàn)如果以接近諧振點的頻率驅(qū)動，則就象施加與振動速度正好相反的力一樣對可動部施加制動力，振動迅速停止。
如在諧振點上下有較大偏差時，在停止裝置70中增加相位超前環(huán)節(jié)即可。
以上，說明了本發(fā)明的各實施例，當然，本發(fā)明不限于此，以本發(fā)明的技術思想為基礎可以作出各種各樣的變形。
例如，在以上的實施例中，停止裝置具有如上所述的相位超前特性，但也可變更為一般的具有(1＋aTs)/〔Kv×(1＋Ts)〕的相位滯后，并使該a對應于驅(qū)動器的相位滯后。
另外，在以上的實施例中，僅說明了以電磁鐵作為驅(qū)動器的情況，但顯然也可以采用其他的導電式或壓電式的振動驅(qū)動器。
此外，圖6的實施例適用于第1實施例，但當然也能適用于其他實施例。這時，在圖9的實施例中放大器71為功率放大器。但也可以改換為將功率放大器設置在切換開關S與振動機械2之間。
在形態(tài)上也不限于以上實施例，無論是一般的自激振蕩型還是強制振蕩型的振動機器的勵振機構，電磁鐵也好，導電式、壓電式也好，對所有機構均能適用，在對其施加電能而產(chǎn)生勵振力的機器中，當停止其可動部的振動時，通過將靠近該可動部安裝或安裝在其上的振動速度檢測裝置(也可檢測加速度再進行積分，或檢測振動位移再進行微分)的輸出直接或放大后負反饋到勵振機構，使其受到與當前振動方向相反的作用力的作用，因而能迅速地使其可動部停止。
如上所述，如按照本發(fā)明的振動裝置，則能在發(fā)出停止命令的同時使振動急速地停止，例如在振動送料器的情況下，能夠立即停止向下一個工段供給零件。
權利要求
1.一種振動裝置，它是一種自激振蕩型振動裝置，由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動速度的振動速度檢測裝置、將該振動速度檢測裝置的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的振動驅(qū)動器，利用上述振動驅(qū)動器對上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，將上述振動速度檢測裝置的輸出作為負反饋信號，以第2反饋增益加以放大后供給上述振動驅(qū)動器。
2.一種振動裝置，它是一種自激振蕩型振動裝置，由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動位移的振動位移檢測器、將該振動位移檢測器的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大并以積分環(huán)節(jié)或一階滯后環(huán)節(jié)控制相位滯后的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的振動驅(qū)動器，利用該振動驅(qū)動器對上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行微分，并作為負反饋信號以第2反饋增益加以放大后供給上述振動驅(qū)動器。
3.一種振動裝置，它是一種自激振蕩型振動裝置，由以下各部分形成閉合回路，即用于檢測振動機器振動位移的振動位移檢測器、將該振動位移檢測器的輸出作為正反饋信號且用第1反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的電磁鐵，利用流過該電磁鐵的線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該振動裝置的特征在于在停止上述振動機器時將閉合回路斷開，對上述振動位移檢測器的輸出進行2次微分，在1次微分后超前90°相位并作為負反饋信號以第2反饋增益加以放大后供給上述電磁鐵的線圈。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的振動裝置，其特征在于通過使補償上述振動驅(qū)動器滯后用的相位超前，將上述負反饋信號供給上述振動驅(qū)動器。
5.一種振動裝置，其特征在于設有振動速度檢測裝置，用于檢測在由交流電源提供電力的振動驅(qū)動器的勵振力作用下而強制振蕩的振動機器的振動速度，在停止上述振動機器時，將上述振動驅(qū)動器與上述交流電源切斷，并將上述振動速度檢測裝置的輸出放大，作為負反饋信號供給上述振動驅(qū)動器。
6.一種振動裝置，其特征在于設有振動速度檢測裝置，用于檢測在由交流電源提供電力的振動驅(qū)動器的勵振力作用下而強制振蕩的振動機器的振動速度，在停止上述振動機器時，將上述振動速度檢測裝置的輸出作為負反饋信號并放大，而且以積分或一階滯后環(huán)節(jié)控制相位滯后，然后供給上述振動驅(qū)動器。
7.根據(jù)權利要求1～6中任何一項所述的振動裝置，其特征在于設有檢測上述振動驅(qū)動器的驅(qū)動電流或磁通的裝置，將該裝置的輸出放大后負反饋到上述功率放大器。
8.一種振動裝置，將來自電源的電能供給振動機器的勵振機構使該振動機器的可動部振動，其特征在于振動速度檢測裝置靠近上述可動部安裝或安裝在可動部上，當停止該可動部時，將上述電源與上述勵振機構切斷，同時將上述振動速度檢測裝置的輸出直接或放大后負反饋到上述勵振機構。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種當發(fā)出自動停止指令時能夠立即使振動機械停止的振動裝置。振動機械2的振動速度信號被負反饋到停止裝置，在發(fā)出停止命令的同時，通過將切換開關S切換到停止裝置側，對振動機械2的可動部施加與其振動方向相反的力，能使其振動迅速停止。
文檔編號B65G27/10GK1134907SQ96102970
公開日1996年11月6日 申請日期1996年3月28日 優(yōu)先權日1995年3月31日
發(fā)明者栗田裕, 村岸恭次, 安田均 申請人:神鋼電機株式會社