(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波搬送を始めとして、位相検出を高い周波数領域で的確に行うために有用となる、新たな振動系の制御装置を提供する。【解決手段】共振周波数の異なる２つの振動系を共通の駆動指令を通じて駆動すべく、前記２つの振動系の位相差を検出する位相差検出部５と、前記振動系の何れか一方の駆動指令の位相を変更する位相調整部４とを具備するものであって、前記位相差検出部は、前記２つの振動系の各々から振動を検出する振動検出部５１，５２と、前記振動検出部で検出した信号同士を掛け合わせる乗算部と、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部と、取り出した直流分を前記２つの振動系の振動振幅で除して正規化する除算部とを備え、前記位相調整部は、前記除算部から出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記駆動指令の位相を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数の異なる２つの振動系を共通の駆動指令を通じて駆動すべく、前記２つの振動系の位相差を検出する位相差検出部と、前記振動系の何れか一方の駆動指令の位相を変更する位相調整部とを具備するものであって、
前記位相差検出部は、前記２つの振動系の各々から振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した信号同士を掛け合わせる乗算部と、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部と、取り出した直流分を前記２つの振動系の振動振幅で除して正規化する除算部とを備え、前記位相調整部は、前記除算部から出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記一方の駆動指令の位相を調節することを特徴とする振動系の制御装置。
【請求項２】
前記実位相差および前記目標位相差を表す値は、位相差の余弦値または正弦値であり、この余弦値または正弦値に基づき実位相差と目標位相差の偏差が０となるように、前記駆動指令の位相を増減何れかの方向に移相する請求項１に記載の振動系の制御装置。
【請求項３】
前記２つの振動系で検出した信号がともに変位信号同士、速度信号同士または加速度信号同士の何れかであって、前記位相調整部は目標位相差の余弦値または正弦値として０を与え、実位相差に係る余弦値または正弦値が０となるように、駆動指令の位相を調整する請求項１又は２に記載の振動系の制御装置。
【請求項４】
前記２つの振動系の振動が、９０°の位相差で振動することにより進行波を発生させてワークを搬送するための２つの定在波振動であり、進行方向に応じて、目標位相差の余弦値０に対して実位相差の余弦値を０にするための移相の方向を、＋９０°に収斂させるか−９０°に収斂させるかで切り替える請求項３に記載の振動系の制御装置。
【請求項５】
振動系を駆動指令を通じて駆動すべく、外部から周期信号として取得される参照信号に対して前記振動系の実際の振動位相の位相差を検出する位相差検出部と、前記参照信号に対する前記駆動指令の位相を変更する位相調整部とを具備するものであって、
前記位相差検出部は、前記振動系から振動を検出する振動検出部と、前記参照指令に係る信号に前記振動系の振動検出部で検出した信号を掛け合わせる乗算部と、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部と、取り出した直流分を前記振動系の振動振幅で除する除算部とを備え、前記位相調整部は、前記除算部から出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記駆動指令の位相を調節することを特徴とする振動系の制御装置。
【請求項６】
ワークを載置した状態で搬送する搬送部と、位相の異なる２つの定在波が合成されることにより前記搬送部をたわみ振動させるための進行波を発生させる進行波発生手段と、を備え、前記進行波発生手段の２つの定在波の生成に請求項１〜５の何れかに記載の振動系の制御装置が適用されることを特徴とするワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動系の位相を高周波領域においても適切に制御できるようにした振動系の制御装置およびワーク搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、進行波を利用してワークを搬送するワーク搬送装置が知られている（例えば特許文献１）。この種のワーク搬送装置は、図８に示すように搬送部ａに周回可能な振動部を持つ構造となっており、この周回経路に沿って波打つような定在波モード（振動モード）を有している。このうち、空間的に位相が９０°ずれた第1の振動部ｂ１および第２の振動部ｂ２に図９に示すような２つの定在波モード（０°モード、９０°モード）を、時間的に位相を９０°ずらして超音波領域で振動させるべく、それらの振動部ｂ１、ｂ２にそれぞれ圧電素子を用いた加振器ｃ１、ｃ２を設けて第１の振動系Ｄ１および第２の振動系Ｄ２を構成している。そして、駆動指令生成部ｅから正弦波をそれぞれアンプＡ１、Ａ２を介して第1、第２の振動系Ｄ１、Ｄ２に入力し、その際にいずれかの振動系（図示例では第２の振動系Ｄ２）に対して位相器ｇで移相を９０°ずらして駆動指令を入力することで、搬送部ａに進行波を発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなワーク搬送装置において、空間的に９０°位相がずれた２つの定在波モードの共振周波数は近い値ながらも一致しておらず、このため加振信号に対する応答の位相差（機械的位相差）にずれがある（図１０参照）。このずれがあるために、各モードへの加振信号の位相を９０°ずらしても、その応答として生じる各モードの振動の位相は必ずしも９０°とはならない。また、連続駆動時には温度変化などによって共振周波数が変化する現象があり、これに伴って各振動モードの位相関係にも変化が生じる。安定したワーク搬送のためには、このような位相のずれや変化に対応して、各モードの振動の位相差が９０°となるように加振信号の位相差を調節することが必要である。
【０００５】
しかし、従来においてはこのような調整はできておらず、適切な位相差とならずに進行波が悪化してワークを搬送できなくなる場合がある。この進行波の悪化は、進行波比の低下として捉えることができる。一般に進行波比は、どれだけ理想的な進行波に近いかを表す指標であって、以下の式で定義される。進行波比が１であれば完全な進行波、０であれば定在波、その間の値であれば進行波と定在波が混じった波であることを示す。
進行波比＝進行波経路上の最小振幅／進行波経路上の最大振幅
【０００６】
そこで、従来においては一定値に設定して与えていた図８の加振信号の位相差「９０°」を、位相検出を通じたフィードバック制御によって自動調整することで問題の解決を図ることが一つの手段として考えられる。
【０００７】
しかしながら、位相差を検出するための一般的手法であるゼロクロス検出をこのワーク搬送装置に採用することは難しい。ゼロクロス検出はサンプリング速度の問題があり、超音波領域になると高い分解能で位相差を検出することが困難になるためである。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、超音波搬送を始めとして、高い周波数領域で位相制御を行う必要がある場合に好適に適用できる、新たな振動系の制御装置およびワーク搬送装置を実現することを目的としている。
【０００９】
本発明は、これらの課題を有効に解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明に係る振動系の制御装置は、共振周波数の異なる２つの振動系を共通の駆動指令を通じて駆動すべく、前記２つの振動系の位相差を検出する位相差検出部と、前記振動系の何れか一方の駆動指令の位相を変更する位相調整部とを具備するものであって、前記位相差検出部は、前記２つの振動系の各々から振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した信号同士を掛け合わせる乗算部と、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部と、取り出した直流分を前記２つの振動系の振動振幅で除して正規化する除算部とを備え、前記位相調整部は、前記除算部から出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記駆動指令の位相を調節することを特徴とする。
【００１１】
ゼロクロス検出などの場合には、サンプリング速度の問題から高い分解能で位相差を検出することが困難であったが、このようにすれば位相差検出値を直流信号として取り出せるため、周波数が高くても高精度に位相差を検出することができる。しかも、位相差検出信号を正規化することで、制御の応答性等が振幅に依存することがなく、２つの振動系の位相差を高周波領域であっても安定して精度良く制御することが可能になる。
【００１２】
特に、前記実位相差および前記目標位相差を表す値は、位相差の余弦値または正弦値であり、この余弦値または正弦値に基づき実位相差と目標位相差の偏差が０となるように、前記駆動指令の位相を増減何れかの方向に移相することが好適である。
【００１３】
このようにすれば、目標位相差も設定し易く、かつ極めて単純な実位相差との比較で位相調整部における調整方向を決定することができる。
【００１４】
或いは、前記２つの振動系で検出した信号がともに変位信号同士、速度信号同士または加速度信号同士の何れかであって、前記位相調整部は目標位相差の余弦値または正弦値として０を与え、実位相差に係る余弦値または正弦値が０となるように、駆動指令の位相を調整することが好適である。
【００１５】
変位と速度では９０°位相が異なり、速度と加速度ではさらに９０°位相が異なるが、同じ信号同士であれば扱い易い。そして、目標位相差の余弦値または正弦値が０である場合には、出てくる直流成分だけで位相調整を行うことができる。
【００１６】
前記２つの振動系の振動が、９０°の位相差で振動することにより進行波を発生させてワークを搬送するための２つの定在波振動である場合には、進行方向に応じて、目標位相差の余弦値０に対して実位相差の余弦値を０にするための移相の方向を、＋９０°に収斂させるか−９０°に収斂させるかで切り替えることが望ましい。
【００１７】
第１、第２の定在波があるとして、第１の定在波に対して第２の定在波の位相はワークの搬送方向が正の場合に＋９０°、負の場合に−９０°になる。そして、目標値が９０°である場合、cosφは９０°を上回ると−に振れ、９０°を下回ると＋に振れる。一方、目標値が−９０°である場合、−９０°を上回ると＋に振れ。下回ると−に振れる。よって、進行方向に応じて移相の方向を切り替えるだけで、搬送方向に応じた制御を行うことが可能になる。
【００１８】
本発明の他の構成としては、振動系を駆動指令を通じて駆動すべく、外部から周期信号として取得される参照信号に対して前記振動系の実際の振動位相の位相差を検出する位相差検出部と、前記参照信号に対する前記駆動指令の位相を変更する位相調整部とを具備するものであって、前記位相差検出部は、前記振動系から振動を検出する振動検出部と、前記参照指令に係る信号に前記振動系の振動検出部で検出した信号を掛け合わせる乗算部と、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部と、取り出した直流分を前記振動系の振動振幅で除する除算部とを備え、前記位相調整部は、前記除算部から出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記駆動指令の位相を調節することを特徴とするものが挙げられる。
【００１９】
このようにすれば、１つの振動系の位相を目標位相に制御する場合であっても、上記に準じて適用することができる。
【００２０】
本発明の好適な適用例としては、ワークを載置した状態で搬送する搬送部と、位相の異なる２つの定在波が合成されることにより前記搬送部をたわみ振動させるための進行波を発生させる進行波発生手段と、を備え、前記進行波発生手段の２つの定在波の生成に上記振動系の制御装置が適用されることが望ましい。
【００２１】
このようなワーク搬送装置であれば、２つの定在波の位相差を正確に９０°に近づけて、進行波比の高い高効率の搬送を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
以上、説明した本発明によれば、超音波搬送を始めとして、高い周波数領域で位相制御を的確に行うことが要求される用途に適用して極めて有用となる、新たな振動系の制御装置およびワーク搬送装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動系の制御装置を示すブロック図。
【図２】図１の一部を具体的に示したブロック図。
【図３】同実施形態における実位相差を表す余弦値と位相差の関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態に係る制御装置の適用例であるワーク搬送装置としてのパーツフィーダを示す図。
【図５】同パーツフィーダを構成するボウルフィーダに対する制御ブロック図。
【図６】同パーツフィーダを構成するリニアフィーダに対する制御ブロック図。
【図７】本発明の変形例を示す図２に対応したブロック図。
【図８】本発明と対比される従来の制御装置を説明するための原理図。
【図９】従来の制御における０°モードと９０°モードの関係を示す図。
【図１０】同従来例における不具合を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本実施形態に係る振動系の制御装置Ｃをブロック図で示したものである。この制御装置Ｃは、第一、第二振動系１、２を持ち、各振動系１、２の共振周波数ｆ１、ｆ２が近い値にあるような振動部（１ｘ、２ｘ）を有する。このように共振周波数ｆ１、ｆ２が近い値にあるような振動系としては、例えば空間的位相差のある複数箇所を時間的位相差の下に複数の振動モードで加振することによって進行波を発生させるパーツフィーダ等の超音波振動系などが挙げられる。
【００２６】
この実施形態では、空間的位相が９０°ずれた二つの定在波モード（０°モード、９０°モード）を有する搬送部を駆動する場合を例に挙げている。
【００２７】
具体的には、第一、第二振動系１，２は、それぞれ０°モードを加振する第一加振器１１および９０°モードを加振する第二加振器２１によって加振される。
【００２８】
第一、第二加振器１１、２１へは、発信器等の駆動指令生成部３で生成される、周波数可変で正弦波や矩形波などの周期信号が第一、第二増幅器１２、２２で増幅されて入力される。第二加振器２１に関しては、第一加振器１１での加振を基準とした相対的な位相差を与えるべく、駆動指令生成部３からの周期信号を移相器４１において位相をずらして第二増幅器２２で増幅したものが入力される。この位相のずれ量は外部信号によって調節可能とされる。
【００２９】
すなわち、駆動指令生成部３からの周期信号は、第一増幅器１２に入力されるとともに、移相器２３によって位相をずらして第二増幅器２２に入力される。
【００３０】
ここで、安定したワーク搬送のためには、各モードの振動の位相差を９０°とすることが望ましい。そこで、２つの振動系の振動を検出して位相差が９０°となるように、一方の振動系の駆動指令の位相を変える必要がある。
【００３１】
しかしながら、前述したように位相差を検出するための一般的手法であるゼロクロス検出は、本実施形態のような用途に採用することが難しい。ゼロクロス検出はサンプリング速度の問題があり、超音波領域になると高い分解能で位相差を検出することが困難になるためである。
【００３２】
そこで本実施形態は、ゼロクロス以外の手法によって位相差を検出する構成を採用する。
【００３３】
具体的には、一方の振動系すなわち第二振動系２に入力される駆動指令の位相を前記移相器４１を通じて変更する位相調整部４と、２つの振動系すなわち第一、第二振動系１、２の位相差を検出して直流分として出力する位相差検出部５とを具備している。
【００３４】
位相差検出部５は、０°モード、９０°モードの振動波形を検出する第一、第二の振動検出器５１、５２と、第一、第二の振動検出器５１、５２の信号を入力し、それらの位相差に応じた信号を出力する位相差検出器５３とを含んで構成される。この実施形態において、第一、第二の振動検出器５１、５２が検出するのは、変位信号同士、速度信号同士または加速度信号同士の何れかとされる。
【００３５】
また、位相調整部４は、第一、第二振動系１、２の振動位相差に目標を設定し、それに応じた信号を出力する位相差設定器４２と、位相差検出器５３の出力信号と位相差設定器４２の出力信号を比較する比較器たる差分器４３と、この差分器４３における偏差が０となるような制御量を算出する制御量算出部たるＰＩ制御部４４と、ＰＩ制御部４４の出力信号によって移相量を操作する移相器４１とを含んで構成される。
【００３６】
位相差検出器５３は、より具体的には図２のように構成される。この位相差検出器５３は、第一振動検出器５１と第二振動検出器５２の信号を乗算する乗算部たる乗算器５３ａと、乗算器５３ａの出力信号から直流成分を取り出すフィルタ部たるローパスフィルタ５３ｂと、第一、第二振動検出器５１、５２の信号の振幅を検出する第一、第二振幅検出器５３ｃ、５３ｄと、ローパスフィルタ５３ｂを通過後の信号を、第一、第二振幅検出器５３ｃ、５３ｄの検出信号によって除算する除算部たる除算器５３ｅ、５３ｆとを備え、除算後の信号を位相差検出信号Ｓ１としてフィードバックしている。
【００３７】
この場合、０°モードと９０°モードの位相差をφ12とすると、位相差検出器５３の信号はcosφ12に比例した信号となる。したがって、０°モードと９０°モードの位相差が±９０°（φ12=±９０°）の場合、位相差検出器５３の信号の値はcos±９０°すなわち０となる。
【００３８】
０°モードと９０°モードの位相差を±９０°（φ12＝±９０°）とするために、位相差設定器４２の設定値を図２に示すように０とする。この場合は敢えて位相差設定器４２を設けずともよい。
【００３９】
このように構成した場合の作用は以下のようになる。
第一振動検出器５１の信号をv1cos(ωt+φ1)、第二振動検出器５２の信号をv2cos(ωt+φe+φ2)とする。φeは９０°モードの指令信号に対する応答の位相差である。また、v1、v2は０°モード、９０°モードの振幅に比例した値である。ここで、φe+φ2-φ1＝φ12とすると、第二振動検出器５２の信号はv2cos(ωt+φ1+φ12)となり、φ12は０°モードに対する９０°モードの振動の位相差を表す。第一振動検出器５１の信号と第二振動検出器５２の信号は、乗算器５３ａで乗算された後にローパスフィルタ５３ｂに通される。乗算された後の信号は以下のようになる。
【００４０】
v1cos(ωt+φ1)×v2cos(ωt+φ1+φ12)
=v1・v2{cos2(ωt+φ1)cosφ12-cos(ωt+φ1)sin(ωt+φ1)sinφ12}  …（１）
【００４１】
この信号をローパスフィルタ５３ｂに通すと、直流成分のみが取り出され、
(1/2)v1・v2cosφ12                                            …（２）
となる。
【００４２】
さらに、除算器５３ｅ、５３ｆでは、第一、第二振幅検出器５３ｃ、５３ｄで検出された振幅比例信号（v1、v2に比例した信号）によって除算を行う（正規化する）。これにより得られる信号は、振幅に依存せずcosφ12に比例した位相差検出信号Ｓ１となり、この位相差検出信号Ｓ１をフィードバックしてＰＩ制御部４４で制御を行う。
【００４３】
ここで、図３に示すように、φ12＝９０°のときcosφ12＝０であり、この付近ではφ12の増加に対してcosφ12は単調に減少する。また、φ12＝−９０°のときcosφ12＝０であり、この付近ではφ12の増加に対してcosφ12は単調に増加する。φ12（＝φe＋φ2−φ1）は移相量φeによって調節可能である。したがって、ＰＩ制御部４４において下記のような操作を行うことにより、０°モードと９０°モードの振動の位相差φ12を＋９０°又は−９０°に保つことができる。
【００４４】
＋９０°に収斂させる必要のある制御においては、cosφ12＜０の場合にはφeを減少させ、cosφ12＞０の場合にはφeを増加させる。
−９０°に収斂させる必要のある制御においては、cosφ12＜０の場合にはφeを増加させ、cosφ12＞０の場合にはφeを減少させる。
【００４５】
適用対象によって、＋９０°または−９０°の何れに収斂させればよいかは予め明らかであるため、このような制御によって、０°モードと９０°モードの特性の差や共振周波数の変化があったとしても、０°モードと９０°モードの振動の位相差が±９０°に保たれ、安定した進行波生成が可能となる。
【００４６】
図４は、本実施系に係る振動系の制御装置Ｃが適用される一例としてのワーク搬送装置たるパーツフィーダＰＦを示している。このパーツフィーダＰＦは、投入されるワークを螺旋搬送部Ｔ１に沿って登坂させるボウルフィーダＢｆと、このボウルフィーダＢｆから排出されるワークに対し整列搬送部ｔ１で整列や方向判別等を行って適正姿勢のワークのみを通過させるとともに不適切なワークをリターン搬送部ｔ２を通じてボウルフィーダＢｆにリターンさせるリニアフィーダＬｆとから構成される。
【００４７】
このうちボウルフィーダＢｆは、図５に示すように、フィーダ本体底面の円環状の振動領域のうち、第一領域にあって０°モードで振動する第一振動系１の振動部１ｘ、および第二領域にあって９０°モードで振動する第二振動系の振動部２ｘに対して、圧電素子を用いた第一加振器１１および第二加振器１２を通じて加振することで、位相の異なる定在波が合成されることにより前記搬送部Ｔ１をたわみ振動させるための進行波を発生させる進行波発生手段ＢＺが構成されている。そして、このボウルフィーダＢｆに上記制御装置Ｃを適用する場合、進行波発生手段ＢＺの第一、第二加振器１１、２１に図１及び図２に示した第一、第二増幅器１２、２２で増幅された周期信号が入力され、第一、第二振動系１（１ｘ）、２（２ｘ）の振動が第一、第二振動検出器５１、５２を通じて取り出されるように構成すればよい。図５において制御装置Ｃ（図１及び図２参照）の他の部分は省略してあり、構成及び制御方法は上記実施形態と同様である。
【００４８】
このようなパーツフィーダＰＦを駆動する場合、各加振部１ｘ、２ｘでの共振周波数はぼほ同じとみて駆動するのが通例であり、振動部１ｘ、２ｘの底面に圧電素子を貼り付けると圧電素子の発熱によって複数の加振点での共振周波数が数％変化し、定在波比が低下して搬送効率が著しく損なわれる可能性があったが、制御装置Ｃを通じた制御によって、かかる課題を有効に解決することが可能となる。
【００４９】
一方、図４のリニアフィーダＬｆは、図６に示すように、フィーダ本体底面の長円状の振動領域のうち、第一領域にあって０°モードで振動する第一振動系１の振動部１ｘ、および第二領域にあって９０°モードで振動する第二振動系の振動部２ｘに対して、圧電素子を用いた第一加振器１１および第二加振器１２を通じて加振することで、位相の異なる定在波が合成されることにより前記搬送部ｔ１、ｔ２をたわみ振動させるための進行波を発生させる進行波発生手段ＬＺが構成されている。そして、このリニアフィーダＬｆに上記制御装置Ｃを適用する場合も、進行波発生手段ＬＺに第一、第二加振器１１、２１に図１及び図２に示した第一、第二増幅器１２、２２で増幅された周期信号が入力され、第一、第二振動系１（１ｘ）、２（２ｘ）の振動が第一、第二振動検出器５１、５２を通じて取り出されるように構成すればよい。図６においても制御装置Ｃ（図１及び図２参照）の他の部分は省略してあり、構成及び制御方法は上記実施形態と同様である。
【００５０】
そして、ボウルフィーダＢｆやリニアフィーダＬｆでは、第１振動系１に対して第２振動系の位相差を±９０°で反転させれば搬送方向が逆向きになるため、このような制御を行うことはワーク詰まり等が発生した場合の対応措置となり得る。
【００５１】
そして、図３に基づいて説明したように、＋９０°に収斂させる制御においては、cosφ12＜０の場合にφeを減少させ、cosφ12＞０の場合にはφeを増加させる制御を行い、−９０°に収斂させる制御においては、cosφ12＜０の場合にはφeを増加させ、cosφ12＞０の場合にはφeを減少させる制御を行えばよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係る振動系の制御装置Ｃは、共振周波数がそれぞれｆ１、ｆ２と異なる第一、第二振動系１、２を共通の駆動指令を通じて駆動すべく、前記２つの振動系１、２の位相差φ12を検出する位相差検出部５と、第二振動系２の駆動指令の位相を変更する位相調整部４とを具備するものである。そして具体的に位相差検出部５は、第一、第二振動系１、２の各々から振動を検出する振動検出部たる第一振動検出器５１及び第二振動検出器５２と、これら両振動検出器５１、５２で検出した信号同士を掛け合わせる乗算部たる乗算器５３ａと、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差φ12に応じた直流分を取り出すフィルタ部たるローパスフィルタ５３ｂと、取り出した直流分を２つの振動系１、２の振動振幅ｖ１、ｖ２で除して正規化する除算部たる除算器５３ｅ、５３ｆとを備え、位相調整部４は、除算器５３ｅ、５３ｆから出力される実位相差を表す値を位相差設定器４２で設定される目標位相差を表す値と一致させるように第二振動系２への駆動指令の位相を移相器４１で調節するように構成されている．
【００５３】
ゼロクロス検出などの場合には、サンプリング速度の問題から高い分解能で位相差を検出することが困難であったが、このようにすれば位相差検出値を直流信号として取り出せるため、周波数が高くても高精度に位相差を検出することができる。しかも、取り出した直流信号を正規化して位相差検出信号Ｓ１とすることで、制御の応答性等が振幅に依存することがなく、２つの振動系１、２の位相差φ12を高周波領域であっても安定して精度良く制御することが可能になる。
【００５４】
特にこの実施形態において、実位相差および目標位相差を表す値は、位相差の余弦値すなわちcosφであり、この余弦値cosφに基づき実位相差と目標位相差の偏差が０となるように、駆動指令の位相を増減何れかの方向に移相するようにしている。このため、目標位相差も設定し易く、かつ極めて単純な実位相差との比較で位相調整部４における調整方向を決定することができる。
【００５５】
またこの実施形態では、第一、第二の振動系１、２で検出した信号はともに変位信号同士、速度信号同士または加速度信号同士の何れかであって、位相調整部４は目標位相差の余弦値または正弦値として０を与え、実位相差に係る余弦値または正弦値が０となるように、駆動指令の位相を調整するようにしている。すなわち、変位と速度では９０°位相が異なり、速度と加速度ではさらに９０°位相が異なるが、同じ信号同士であれば扱い易い。そのうえ、目標位相差の余弦値または正弦値を０としているため、出てくる直流成分だけで位相調整を行うことができる。
【００５６】
具体的には、この実施形態における第一、第二の振動系１、２が、９０°の位相差で振動することにより進行波を発生させてワークを搬送するための２つの定在波振動であり、進行方向に応じて、目標位相差の余弦値０に対して実位相差の余弦値を０にするための移相の方向を、＋９０°に収斂させるか−９０°に収斂させるかで切り替えるようにしている。すなわち、第１の定在波に対して第２の定在波の位相はワークの搬送方向が正の場合に＋９０°とすると、負の場合に−９０°になる。そして、目標値が９０°である場合、cosφは９０°を上回ると−に振れ、９０°を下回ると＋に振れる。一方、目標値が−９０°である場合、−９０°を上回ると＋に振れ。下回ると−に振れる。よって、進行方向に応じて移相の方向を切り替えるだけで、搬送方向に応じた制御を行うことが可能になる。
【００５７】
そして、この実施形態の適用対象であるワーク搬送装置たるパーツフィーダＰＦは、ワークを載置した状態で搬送する搬送部Ｔ１、ｔ１、ｔ２と、位相の異なる２つの定在波が合成されることにより搬送部Ｔ１、ｔ１、ｔ２をたわみ振動させるための進行波を発生させる進行波発生手段ＢＺ、ＬＺと、を備え、進行波発生手段ＢＺ、ＬＺの２つの定在波の生成に上記振動系の制御装置Ｃを適用して構成したものである。
【００５８】
このため、２つの定在波の位相差を正確に９０°に近づけて、進行波比の高い高効率の搬送装置として稼働させることが可能になる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００６０】
例えば、前記実施形態において制御量算出部４４はＰＩ制御を用いたが、これに限らず偏差を０にするような様々な制御方法を採用することができる。
【００６１】
また、上記実施形態において、振動検出器５１、５２によって検出するのは、振動変位同士、振動速度同士、振動加速度同士のいずれかであったが、第一、第二振動検出器の一方は振動変位を検出し、他方は振動加速度を検出してもよい。この場合も、２つの検出信号の位相差が９０°となるように制御を行う。また、第一、第二振動検出器５１、５２の一方は振動変位を検出し、他方は振動速度を検出してもよいし、一方は振動速度を検出し、他方は振動加速度を検出してもよい。この場合、２つの検出信号の位相差が０°（同相）または１８０°（逆相）となるように制御を行う。ただし、図２に示した位相差検出の方法は使用できないため、これに準ずる構成が採用される。
【００６２】
さらにまた、正規化に用いた振幅検出器５３ｃ、５３ｄの信号を利用して、振幅を一定に保つ制御（定振幅制御）を同時に行ってもよい。これにより、新たな検出器を設けることなく、より安定した駆動が可能となる。
【００６３】
また、図２に示した具体例では、位相差設定器の値を０としたが、図１に示した位相設定器４２で任意の値に設定できるようにしてもよい。これにより、第一、第二の振動検出器５１、５２の信号の位相差を±９０°以外の値に制御することができ、例えば振動検出器の検出信号に遅れが生じている場合にそのずれを補正するなどの調整を行うことが可能となる。
【００６４】
さらに、図２に示した具体例では、除算後の信号（cosφ12に比例した信号）をそのままフィードバックしたが、演算あるいはマッピングによって位相差φ12そのものの値（ラジアン値など）に変換してフィードバックしてもよい。このようにすると、演算あるいはマッピングの処理が余分に必要となるが、その後の処理内容が理解しやすく、容易になる。
【００６５】
また、以上は２つの振動系の位相差を所望の値に制御するために本発明を適用したものであるが、図７に示すように１つの振動系の位相制御のために本発明を適用することもできる。
例えば、制御対象ではないある振動系から取り出した振動信号に対して、制御対象である振動系を所定の位相差に制御したい場合や、外部から周期信号として与えられる振動系に起因しない基準信号に対して、制御対象である振動系を所定の位相差に制御したい場合などが適用例として挙げられる。
【００６６】
そして、そのための具体的な構成として、図７に示す振動系の制御装置は、上述したある振動系から取り出した振動信号や外部から周期信号として与えられる基準信号を「参照信号」とした場合に、振動系１０１を駆動指令を通じて駆動すべく、外部から周期信号として参照信号入力部１０３に取得される参照信号に対して振動系１０１の実際の振動位相との位相差を検出する位相差検出部１０５と、前記参照信号に対する前記駆動指令の位相を変更する位相調整部１０４とを具備するものであって、前記位相差検出部１０５は、前記振動系１０１から振動を検出する振動検出部１５１と、前記参照指令に係る信号と前記振動系１０１の振動検出部１０５で検出した信号とから位相差を検出する位相差検出器１５３とを備える。この位相差検出器１５３は、前記参照指令に係る信号と振動系１０１の振動検出部１０５で検出した信号とを掛け合わせる乗算部たる乗算器１５３ａと、掛け合わせた信号から掛け合わせ前の信号同士の位相差に応じた直流分を取り出すフィルタ部たるローパスフィルタ１５３ｂと、取り出した直流分を前記振動系１０１の振動振幅で除する除算部１５３ｅとを備え、前記位相調整部１０４は、前記除算部１５３ｅから出力される実位相差を表す値を予め設定した目標位相差を表す値に一致させるように前記駆動指令の位相を調節するように構成されている。
【００６７】
図７において、移相器１４１は前記実施形態の移相器４１に相当し、増幅器１１２は前記実施形態の第一増幅器１２に相当し、加振器１１１は前記実施形態の加振器１１に相当する。また、振幅検出器１５３ｄは前記実施形態の振幅検出器５３ｄに相当し、位相差設定器１４２は前記実施形態の位相差設定器４２に相当し、差分器１４３は前記実施形態の差分器４３に相当し、制御量算出部であるＰＩ制御部１４４は前記実施形態のＰＩ制御部４４に相当している。
【００６８】
このようにすれば、１つの振動系の位相を他の制御対象ではない振動系の振動信号や制御系に起因しない周期信号などの基準信号に基づき、制御対象を目標位相に制御する場合であっても、上記に準じて適用することで、高周波領域においても適切な位相差制御を実現することができる。
【００６９】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…第一振動系
２…第二振動系
４…位相調整部
５…位相差検出部
４１…移相器
４２…位相差設定器
４３…差分器
５１、５２…振動検出部
５３…位相差検出器
５３ａ…乗算部（乗算器）
５３ｂ…フィルタ部（ローパスフィルタ）
５３e、５３ｆ…除算部（除算器）
１０１…振動系
１０４…位相調整部
１０５…位相差検出部
１５１…振動検出部
１５３…位相差検出器
１５３ａ…乗算部（乗算器）
１５３ｂ…フィルタ部（ローパスフィルタ）
１５３ｅ…除算部（除算器）
ＢＺ、ＬＺ…進行波発生手段
Ｃ…振動系の制御装置
ｆ１、ｆ２…共振周波数
ＰＦ…ワーク搬送装置（パーツフィーダ）
Ｔ１、ｔ１、ｔ２…搬送部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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