(57)【要約】振動システムの位相を監視するための位相角監視装置は、振動する二つの質量の振動運動間における進みまたは遅れを表す位相角制御信号を生成するコントローラを備えている。この位相角制御信号は、上記の振動する二つの質量のうちの少なくとも一つと結合され、この振動する質量の振動を調整し、たとえば１８０度のような所望の位相角を生成する。
2006504601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動システムの位相を監視するための位相監視装置であって、
振動運動を生成するように構成されている第一の振動装置と、
前記第一の振動装置の振動運動を検出し前記第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号を生成するように構成されているとともに前記第一の振動装置により支持されている第一の加速度計と、
振動運動を生成するように構成されている第二の振動装置と、
前記第二の振動装置の振動運動を検出し前記第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号を生成するように構成されているとともに前記第二の振動装置により支持されている第二の加速度計と、
前記第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号を受信するように構成されているとともに前記第一の加速度計に接続されていることに加えて、前記第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号を受信するように構成されているとともに前記第二の加速度計に接続されている位相角コントローラとを備えており、
前記位相角コントローラが、前記第一の信号と前記第二の信号との間の位相角を表す出力信号を生成するようにさらに構成されている、装置。
【請求項２】
前記第一の振動装置が前記振動運動を生成するための振動生成器をさらに備えており、該振動生成器が、前記第一の振動装置の振動運動を調整するために前記位相角コントローラからの信号を受信するように構成されているとともに前記位相角コントローラに接続されてなる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記振動生成器が、結果として得られる位相角が１８０°になるように前記第一の振動装置の振動運動を調整するように構成されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第一の振動装置が一質点系振動装置を含んでなる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第一の振動装置が二質点系振動装置を含んでなる、請求項１記載の装置。
【請求項６】
第一の振動運動を生成するように構成されている第一の振動装置と第二の振動運動を生成するように構成されている第二の振動装置とを有する振動システムにおいて用いられる位相角制御システムであって、
前記第一の振動運動を検出して該第一の振動運動を表す第一の信号を生成すべく前記第一の振動装置に作用可能に接続されている第一の加速度計と、
前記第二の振動運動を検出して該第二の振動運動を表す第二の信号を生成すべく前記第二の振動装置に作用可能に接続されている第二の加速度計と、
前記第一の振動運動を表す第一の信号を受信するように構成されているとともに前記第二の振動運動を表す第二の信号を受信するように構成されていることに加えて、前記第一の加速度計と前記第二の加速度計とに接続されている位相監視器とを備えており、
前記位相監視器が、前記第一の信号と前記第二の信号との間の位相角を表す出力信号を生成するように構成されている、装置。
【請求項７】
前記第一の振動装置が、前記振動運動を生成するための振動生成器をさらに備えており、前記位相監視器が、前記第一の振動装置の振動運動を調整すべく該振動生成器に作用可能に接続されてなる、請求項６記載の装置。
【請求項８】
位相監視装置を有する振動システムであって、
振動運動を生成するように構成されている第一の振動装置と、
前記第一の振動装置の振動運動を検出し当該第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号を生成するように構成されているとともに前記第一の振動装置に作用可能に接続されている第一の加速度計と、
前記第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号を受信し前記第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号の増幅信号を生成すべく前記第一の加速度計に接続されている第一の増幅器と、
振動運動を生成するように構成された第二の振動装置と、
前記第二の振動装置の振動運動を検出し当該第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号を生成するように構成されているとともに前記第二の振動装置に作用可能に接続されている第二の加速度計と、
前記第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号を受信し前記第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号の増幅信号を生成すべく前記第二の加速度計に接続されている第二の増幅器と、
前記第一の振動装置の振動運動を表す第一の信号の増幅信号を受信するように構成されているとともに前記第一の増幅器に接続されていることに加えて、前記第二の振動装置の振動運動を表す第二の信号の増幅信号を受信するように構成されているとともに前記第二の加速度計に接続されている位相角コントローラとを備えており、
前記位相角コントローラが、前記第一の信号の増幅信号と前記第二の信号の増幅信号との間の位相角を表す出力信号を生成するようにさらに構成されている、システム。
【請求項９】
前記第一の振動装置が前記振動運動を生成するための振動生成器をさらに備えており、前記位相監視器が、前記第一の振動装置の振動運動を調整するために、該振動生成器に作用可能に接続されてなる、請請求項８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に振動位相角を監視することに関するものであり、より詳細には複数の振動マシンの位相角を監視するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動マシンの正常動作中において、マシンおよび／または工場のコンクリート製の床の如き支持構造体に対して損傷を引き起こしうるような有害な振動が発生する恐れがあることが知られている。ほとんどの振動マシンの場合、これらの有害な振動は、損傷を引き起こす恐れのある振動への発達を回避すべく、周波数および振幅が制御される。さらに、これらのマシンは、いかなる振動であってもそれが有害なレベルにまで成長するまえに吸収してしまうための、当該通信技術分野において公知である振動減衰構造体を有しうる。
【０００３】
たとえば、米国特許第5,054,606には、振動装置を制御するためのこのようなシステムの一つが開示されている。ここに開示されているシステムでは、振動マシンの振動運動の加速度を検出ために加速度計が設けられている。加速度計により生成される信号を振動運動の振幅または周波数を変更することが可能な制御装置に伝送することによって振動マシンが調整される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近くに複数の振動マシンが存在するような場合、これらのマシンにより生成される振動は、自然発生的に同期化され有害な振動を形成する恐れがある。したがって、任意の個別のマシンにより生成される個別の振動を制御するような場合、位相を同じくする複数のマシンからの振動が重なった場合には、周囲領域に対して有害な振動が生成されることがある。したがって、振動を正しく同期させ周囲領域に対するネガティブな影響を回避するためにさまざまなマシンから生成される振動を監視することが望ましと考えられる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本明細書記載の例は、包括的であることを意図するものでもなければ開示された正確な形態に本発明の範疇を限定することを意図するものでもない。それよりも、以下の例示的な実施形態は、本発明の原理を最良に説明することにより他の当業者が本発明の教示を理解することができるように、選択、記載されている。
【０００６】
図１は、振動位相監視システム10の一例を示す概念図である。図示された振動位相監視システム10は、参照することによりすべての点においてここに援用される米国特許第5,054,606に開示されている一質点系振動装置の構成と同等である第一の振動装置12を備えている。たとえば、この第一の振動装置12は、隔離スプリング16上に設けられているトラフ14の形態を有した材料搬送部材を備えており、この隔離スプリング16は、トラフ14と基盤部16との間を延びている。振動生成装置20は、トラフ14に固定されているフレーム24に接続されている電気モータ22を備えている。この電気モータ22はシャフト26を備えており、このシャフト26は偏心おもり28を支持している。電気モータ22は、印加される周波数の電圧を調整することによりスピードを調整しうるかご型モータであってもよい。
【０００７】
上記の第一の振動装置12に固定されているのが、同第一の振動装置12の振動運動を検出しこの振動運動に応答して信号を生成することが可能な従来型の第一の加速度計30である。この第一の加速度計30は、たとえばトラフ14または基盤部18を含む第一の振動装置12上のいずれの部位に設けられてもよい。第一の加速度計30により生成される信号は、第一の振動装置12の振動運動により引き起こされる線形加速度を表している。この加速度は以下の式で定義される：
Ａ＝ｋ（ｆ）２Ｓ
この式において、Ａは加速度であり、ｋは第一の振動装置12とその上に支持される材料との重さに部分的に依存した定数であり、ｆは周波数であり、Ｓは第一の加速度計30により検出される振動運動の振幅である。第一の加速度計30により生成される信号は、たとえば、第一の振動装置12の検出加速度に応じて所定の範囲、たとえば０〜５ボルトの範囲で変化するアナログ信号であってもよい。
【０００８】
また、図示されている位相監視システム10は第二の振動装置32を備えている。この第二の振動装置32は、第一の振動装置12と同等であってもよい。いうまでもなく、第一の振動装置12および第二の振動装置32は、たとえば、シェイクアウト、コンベヤ、スクリーナ、砂再生マシン、送り装置、二質点系振動システムなどを含む、振動を生成するいかなるマシンであってもよい。さらに、第二の振動装置32が第一の振動装置12から分離した装置であるとして図示されているが、事実上は、たとえば細長形状の振動コンベヤのうちの異なる部分の如き同一マシンのうちの異なる振動部分であってもよい。
【０００９】
第二の振動装置32に固定されているのは第二の加速度計34であり、この加速度計34は第一の加速度計30と同等であってもよい。第二の加速度計34は、第二の振動装置32の振動運動を検出しこの振動運動に応答して信号を生成することが可能である。先に記載した第一の加速度計30と同様に、第二の加速度計34は、第二の振動装置32上のいずれの部位に設けられてもよいし、たとえば、第二の振動装置32の検出加速度に応じて所定の範囲で変化するアナログ信号でありうる信号を生成してもよい。
【００１０】
第一の加速度計30および第二の加速度計34は、それぞれ対応する回線38、40を介して、単一の位相角コントローラに接続されている。以下で説明するように、この位相角コントローラ36は、第一の振動装置12の振動と第二の振動装置32の振動との間の位相差を決定し、この位相差を表す出力信号を生成する。位相角コントローラ36は、振動生成装置20を制御するために、回線42を介して振動生成装置20に接続されている。好ましい実施例では、振動生成装置20は、二つの振動の間の位相角が確実に１８０°になるように制御される。
【００１１】
図２の図面には、位相角コントローラ36の実施形態が示されており、この位相角コントローラ36は、第一の増幅器44と、第二の増幅器46と、位相監視器48とを備えている。これらの増幅器44、46は、それぞれ対応する回線50、52を介して位相監視器に接続されている。図示されている実施例では、増幅器44、46は、たとえば米国メリーランド州のゲイサーズバーグにあるウィルコクスン研究所（Ｗｉｌｃｏｘｏｎ  Ｒｅｓｅａｃｈ、Ｉｎｃ．）により販売されているウィルコクスン増幅器モデルＰ７０２Ｂであってもよい。増幅器44、46は、加速度計30、32により生成される信号を増幅し、この増幅信号を位相監視器48に渡す。当業者にとって明らかなように、加速度計30、32により生成される信号の強度によってはおよび／または位相監視器48の感度によっては、増幅器44、46を必要としない場合もある。
【００１２】
位相監視器48は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）であってもよいしまたは位相監視プログラムを実行することが可能なその他のデバイスであってもよい。たとえば、位相監視器48は、システムインターコネクトによって一または複数のメモリデバイスと一または複数のインターフェイス回路とに電気的に接続されている一または複数の中央処理装置（ＣＰＵ）を備えてなしてあってもよい。図２に示された一例では、位相監視器48は、米国カリフォルニア州のコスタメサにあるローレル電子社（Ｌａｕｒｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．）により販売されているローレル電子位相計測器モデルＬ８００１０ＦＲである。
【００１３】
位相監視器48は、加速度計30、34により生成される二つの振動信号を受信し、これらの二つの信号を比較し、位相角おとび同位相角を表す出力信号を生成する。たとえば、位相監視器48は、二つの振動信号を受信し、位相角を算出する。この位相角とは、０°から３６０°までの範囲で表される、二つの受信信号の間における進みまたは遅れのことである。次いで、位相監視器48は、算出された位相角を表す出力信号をたとえば４〜２０ｍＡのような事前に選択された範囲内において生成する。たとえば、０°の位相角は４ｍＡの信号で表わされ、３６０°の位相角は２０ｍＡの信号で表わされ、残りの角度は４ｍＡから２０ｍＡの間でその角度に比例した信号の値を取る。
【００１４】
次いで、算出された位相角を表す出力信号は、回線42を介して振動生成装置20に供給される。公知のように、かご型ＡＣモータのスピードは、それに対して印加される電圧の周波数を変えることにより変更されうる。したがって、振動生成装置20は、電気モータ22に印加する上記電圧を変更して所望の位相角を達成するように出力信号を用いることにより、生成される出力信号に対して応答しうる。一例では、この所望の位相角は１８０°であるが、いうまでもなく、この所望の位相角は、所望の減衰効果に応じて０°〜１８０°までのいかなる角度であってもよい。さらに、この所望の位相角を、出力信号に対する振動生成装置20の応答を変更することにより、または、出力信号それ自体を変更することにより調整しうる。
【００１５】
さらに、いうまでもなく、振動生成装置20は、所望の位相角を達成するために、他にも多くの公知技術において出力信号を用いうる。たとえば、電流から圧力への変換を行うＩ／Ｐトランスデューサの制御を出力信号を用いて行うことにより、移動可能なモータのおもりを調整し振動生成装置20を変更してもよい。さらに、出力信号を、当該技術分野において公知であるように、ＰＩＤコントローラ、ＯＬＣコントローラ、またはその他の同等のコントローラに供給し振動生成装置20を制御してもよい。
【００１６】
図３を参照すると、第一の振動装置12および第二の振動装置32の振動応答の測定値と、これらの二つの振動マシンから得られた振動応答の測定値の合計とを時間に対してプロットしたグラフの一例が示されている。たとえば、時間に対して、第一の振動装置12は、第一の振動応答ライン100を生成し、第二の振動装置32は第二の振動応答ライン102を生成する。最終的に得られた振動応答の測定値の合計が、参考のため、ライン106として示されている。この合計は、第一の振動応答ライン100と第二の振動応答ライン102とを加算することにより算出されている。
【００１７】
図３に示されている一例では、位相角コントローラ36により、第一の振動応答（ライン100）と第二の振動応答（ライン102）とが受信され、その位相角104が３７°であると算出されている。位相角コントローラ36は、位相角の計算値に対応する出力信号（たとえば、５．６４ｍＡ）を生成し、この出力信号を、回線42を介して振動生成装置20に供給する。次いで、振動生成装置20は、電気モータ22に印加する電圧を変更し、位相角を上げる（または、下げる）ことにより所望の位相角、この例では１８０°を達成する。
【００１８】
ここで、図４を参照すると、振動生成装置20が電気モータ22に印加する電圧を変更することにより１８０°に相当する所望の位相角を達成したあとの、第一の振動装置12および第二の振動装置32の振動応答の測定値と、これらの二つの振動マシンから得られた振動応答の測定値の合計とを時間に対してプロットしたグラフの一例が示されている。詳細にいえば、図４のグラフでは、第二の振動応答ライン202と比較して位相が１８０°ずれている第一の振動応答ライン200が示されている。最終的に得られた振動応答の測定値の合計が、参考のため、ライン204として示されている。この合計は、第一の振動応答ライン200と第二の振動応答ライン202とを加算することにより算出された。
【００１９】
本明細書において、本発明の教示にかかる特定の例が開示、記載されてきたが、これらの例によって本特許により網羅される範疇が限定されるわけではない。それどころか、本特許は、文字通りにまたは均等論に従って添付クレームの範疇に正当に入る本発明の教示にかかる実施形態をすべて網羅する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１の位相角コントローラの一例を示すブロック線図である。
【図３】複数の振動マシンの振動応答の測定値とこれらの複数の振動マシンの振動応答の測定値の合計とを時間に対してプロットしたグラフである。
【図４】図１の装置による位相監視のあとの、図３の複数の振動マシンの振動応答の測定値とこれらの複数の振動マシンの振動応答の測定値の合計とを時間に対してプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
10  振動位相監視システム
12  第一の振動装置
14  トラフ
16  隔離スプリング
18  基盤部
20  振動生成装置
22  電気モータ
24  フレーム
26  シャフト
28  偏心おもり
30  第一の加速度計
32  第二の振動装置
34  第二の加速度計
36  位相角コントローラ
38、40  回線
42  回線
44  第一の増幅器
46  第二の増幅器
48  位相監視器
50、52  回線
100  第一の振動応答ライン
102  第二の振動応答ライン
104  位相角
200  第一の振動応答ライン
202  第二の振動応答ライン
【図１】
2006504601.tif 000003
【図２】
2006504601.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006504601.tif 000006
【国際調査報告】
2006504601.tif 000007
2006504601.tif 000008
2006504601.tif 000009