(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、水平方向に加振する第１加振力によって前記水平方向に振動し、かつ垂直方向に加振する第２加振力により、前記水平方向の振動と所定の位相差を有して、前記垂直方向に振動することにより楕円振動を行う可動部を有する楕円振動機と、少なくとも増幅部を有する第１コントローラと、該第１コントローラの出力を電力増幅する第１電力増幅器と、該第１電力増幅器の出力を受け前記第１加振力を発生させる第１振動駆動源と、該第１振動駆動源の前記第１加振力を受けて前記水平方向に振動する前記楕円振動機の第１振動系と、少なくとも増幅部を有する第２コントローラと、該第２コントローラの出力を電力増幅する第２電力増幅器と、該第２電力増幅器の出力を受け前記第２加振力を発生させる第２振動駆動源と、該第２振動駆動源の前記第２加振力を受けて前記垂直方向に振動する前記楕円振動機の第２振動系とを有した楕円振動装置において、
前記可動部の前記水平方向の振動変位を検出する第１振動変位検出手段を設け、該第１振動変位検出手段によって検出された前記水平方向の振動変位を、第１の所定ゲインで増幅し、これを前記第１コントローラと前記第１振動駆動源との間に帰還させて、第１の閉ループを形成することにより、前記第１振動系は、当該第１振動系の固有周波数付近の周波数を有する前記第２振動系の振動を外乱とみなして、前記第１振動系の疑似ばね定数を変え、該第１振動系の共振周波数を該第１振動系の前記固有周波数から高周波側または低周波側へずらすことによって、前記第１振動系の伝達率を小さくする
及び／又は前記可動部の前記垂直方向の振動変位を検出する第２振動変位検出手段を設け、該第２振動変位検出手段によって検出された前記垂直方向の振動変位を、第２の所定ゲインで増幅し、これを前記第２コントローラと前記第２振動駆動源との間に帰還させて、第２の閉ループを形成することにより、前記第２振動系は、当該第２振動系の固有周波数付近の周波数を有する前記第１振動系の振動を外乱とみなして、前記第２振動系の疑似ばね定数を変えて、該第２振動系の共振周波数を該第２振動系の前記固有周波数から高周波側または低周波側へずらすことによって、前記第２振動系の伝達率を小さくすることを特徴とする楕円振動装置。
【請求項２】
前記第１振動駆動源が位相遅れを有しており、該位相遅れを補償する位相調節器が、前記第１の閉ループの途中に設けられている及び／又は前記第２振動駆動源が位相遅れを有しており、該位相遅れを補償する位相調節器が、前記第２の閉ループの途中に設けられている請求項１に記載の楕円振動装置。
【請求項３】
前記第１振動系が共振振動をしており、前記第２振動系の前記伝達率を小さくした請求項１又は請求項２に記載の楕円振動装置。
【請求項４】
少なくとも前記第１振動系が自励振動をしている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の楕円振動装置。
【請求項５】
前記疑似ばね定数を変化させても、前記第１の振動系及び／又は前記第２の振動系に、位相遅れが生じないように、前記第１の振動系及び／又は前記第２の振動系が設定されている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の楕円振動装置。
【請求項６】
前記疑似ばね定数を変化させたことにより、前記第１の振動系及び／又は前記第２の振動系に、位相遅れが生じた場合には、該位相遅れを補償するようにした請求項１乃至請求項４の何れかに記載の楕円振動装置。
【請求項７】
作用する前記外乱の周波数における伝達率が常に１以上の範囲にある請求項１乃至請求項６の何れかに記載の楕円振動装置。
【請求項８】
前記所定の位相差が６０度となるような位相差に設定されている請求項１乃至請求項７の何れかに記載の楕円振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば振動により部品を供給する楕円振動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１において、楕円振動装置である楕円振動パーツフィーダは全体として１で示され、楕円振動が行われるボウル２を備えている。ボウル２の内周面にはスパイラル状のトラックが形成され、この下流側の適所にワイパーが設けられている。このワイパーはすでに周知であるので図を省略するが、平板を折り曲げて成り、その下端とトラックの移送面との距離は整送すべき部品ｍ（平板状とする）の厚さよりは大きいが、この倍よりは小さい。トラックの排出端には姿勢保持手段が設けられ、ここを通って所望の姿勢の部品（例えば長辺を移送方向に向けた部品ｍ）が図示しない直線式振動フィーダに供給される。
【０００３】
ボウル２は図１２に明示される十字状の上側可動フレーム７に固定されており、この上側可動フレーム７に、図１３に明示されるやはり十字状の下側可動フレーム８が直立した４組の重ね板ばね９により結合されている。すなわち、上側可動フレーム７の４つの端部７ａに重ね板ばね９の上端部がボルトにより固定され、下側可動フレーム８の４つの端部８ａに重ね板ばね９の下端がボルトにより固定されている。なお、端部７ａ、８ａは上下方向に整列している。
【０００４】
上側可動フレーム７の下面には水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂに対向して水平可動コア１６ａ、１６ｂが固定されている。更に、上側可動フレーム７の下面の中央部には、垂直可動コア１３が固定されており、これに対向して固定フレーム１０の中央部には垂直駆動電磁石１１が固定されている。なお、図において１２は、垂直駆動電磁石１１に巻装されているコイルである。また、固定フレーム１０の相対向する側壁部には垂直駆動電磁石１１を挟んで対照的に一対の水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂが固定され、これら電磁石１４ａ、１４ｂにはそれぞれコイル１５ａ、１５ｂが巻装されている。
【０００５】
固定フレーム１０にはこれと一体的に４個の脚部１７が形成され、これら脚部１７が防振ゴム１８を介して基台上に支持されている。脚部１７には横方向に延在するばね取付部１７ａが一体的に形成され、これらばね取付部１７ａに図１３に示されるように垂直駆動用の重ね板ばね１９が両端部で４組、ボルトにより固定されている。重ね板ばね１９は図に示されるようにスペーサ２０を介して重ねられ、これらの中央部分が下側可動フレーム８にボルトにより固定されている。
【０００６】
以上の構成において、水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂは、水平方向の加振力を発生させる第１振動駆動源であり、これによって駆動される第１の振動系はボウル２、重ね板ばね９、水平可動コア１６ａ、１６ｂなどから成る。すなわち、電流が供給されると水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂが、磁気吸引力を発生し、これにより水平可動コア１６ａ、１６ｂが吸引されること、及びこのとき引っ張られる重ね板ばね９の復元力により、上側可動フレーム７は、水平方向に振動する。また、垂直駆動電磁石１１は、垂直方向の加振力を発生させる第２振動駆動源であり、これによって駆動される第２の振動系はボウル２、重ね板ばね１９、垂直可動コア１３などから成る。すなわち、垂直駆動電磁石１１が、供給される電流によって、磁気吸引力を発生し、上側可動フレーム７の垂直可動コア１３が吸引され、及びこのとき重ね板ばね１９の下側可動フレーム８（これは上側可動フレーム７と重ね板ばね９を介して取り付けられている）に接続されている部分が下方に引っ張られるので、この重ね板ばね１９の復元力により上側可動フレーム７は、垂直方向に振動する。すなわち、水平方向と垂直方向とを独立に振動させ、その振動の間に位相差を持たせることにより、上側可動フレーム７及びこれに一体的に形成されたボウル２は、楕円振動を行わせている。
【０００７】
なお、この楕円振動において、重ね板ばね１９の結合による水平方向の剛性が強いために下側可動フレーム８は、水平方向にほとんど動かないが、固定されてはいないので、例えば、上側可動フレーム７が水平方向の振動を受けると、下側可動フレーム８は、その反力を受ける。そのため、例えば、水平方向に振動を発生しようとすると、その重ね板ばね９や下側可動フレーム８によって、その反力が垂直方向に作用し、垂直方向の振動をも発生する。
【０００８】
特に、楕円振動機械では、効率を向上させるという面から、一般に、水平方向の固有振動数と垂直方向の固有振動数とを近接するように（例えば、水平方向の固有振動数より垂直方向の固有振動数より数パーセント高くなるように）設定し、また垂直方向よりも振幅を大きくしている水平方向の固有周波数に駆動周波数を一致させている。そのため、水平方向を振動したことにより、上述のように垂直方向の振動がわずかでも発生すると、この振動は、増幅されて大きな加振力となり、垂直方向を振動させてしまう。すなわち、水平方向の振動が垂直方向の振動に対して大きな外乱として作用するので、垂直方向の振幅制御や位相差制御（通常、水平方向と垂直方向との位相差は６０度近辺で最適条件、すなわちボウル２内のトラック上の部品を最大の搬送速度で搬送できることが判明している。）に悪影響が生じ、所望の制御ができなくなるという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、例えば、水平方向の振動系（第１振動系）又は垂直方向の振動系（第２振動系）を加振している加振力が、他方の振動系に作用する場合など、一方の振動系の固有周波数付近の周波数を有する他方の振動系の振動を外乱とみなす場合の楕円振動装置における他方の振動（外乱）の影響を少なくし、楕円振動装置の制御を従来よりも確実に行え得る楕円振動装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも、水平方向に加振する第１加振力によって前記水平方向に振動し、かつ垂直方向に加振する第２加振力により、前記水平方向の振動と所定の位相差を有して、前記垂直方向に振動することにより楕円振動を行う可動部を有する楕円振動機（例えば、実施例の２６、３１、６１；以下、同様）と、少なくとも増幅部（４３）を有する第１コントローラ（３９、６３）と、該第１コントローラ（３９、６３）の出力を電力増幅する第１電力増幅器（４０、６４）と、該第１電力増幅器（４０、６４）の出力を受け前記第１加振力を発生させる第１振動駆動源（４１、６５）と、該第１振動駆動源（４１、６５）の前記第１加振力を受けて前記水平方向に振動する前記楕円振動機（２６、３１、６１）の第１振動系（３２、６６）と、少なくとも増幅部を有する第２コントローラ（３４、６８）と、該第２コントローラ（３４、６８）の出力を電力増幅する第２電力増幅器（３５、６９）と、該第２電力増幅器（３５、６９）の出力を受け前記第２加振力を発生させる第２振動駆動源（３６、７０）と、該第２振動駆動源（３６、７０）の前記第２加振力を受けて前記垂直方向に振動する前記楕円振動機の第２振動系（３７、７１）とを有した楕円振動装置において、前記可動部の前記水平方向の振動変位を検出する第１振動変位検出手段を設け、該第１振動変位検出手段によって検出された前記水平方向の振動変位を、第１の所定ゲインで増幅し、これを前記第１コントローラと前記第１振動駆動源との間に帰還させて、第１の閉ループを形成することにより、前記第１振動系は、当該第１振動系の固有周波数付近の周波数を有する前記第２振動系の振動を外乱（Ｄ2）とみなして、前記第１振動系の疑似ばね定数を変え、該第１振動系の共振周波数を該第１振動系の前記固有周波数から高周波側または低周波側へずらすことによって、前記第１振動系の伝達率を小さくする及び／又は前記可動部の前記垂直方向の振動変位（Ｙ）を検出する第２振動変位検出手段（３８、７２）を設け、該第２振動変位検出手段（３８、７２）によって検出された前記垂直方向の振動変位（Ｙ）を、第２の所定ゲイン（Ｋk ）で増幅し、これを前記第２コントローラ（３４、６８）と前記第２振動駆動源（３６、７０）との間に帰還させて、第２の閉ループを形成することにより、前記第２振動系は、当該第２振動系（３７、７１）の固有周波数付近の周波数を有する前記第１振動系の振動を外乱（Ｄ1 ）とみなして、前記第２振動系の疑似ばね定数を変えて、該第２振動系の共振周波数を該第２振動系の前記固有周波数から高周波側または低周波側へずらすことによって、前記第２振動系の伝達率（Ｙ／ｒ2 ）を小さくすることを特徴とする楕円振動装置、によって解決される。
【００１１】
このような構成によって、第１振動系及び第２振動系のうちどちらか一方の振動系又は両方の振動系に、その固有周波数付近での周波数を有する他方の振動系の振動を外乱とみなして（以降、外乱とする）、その外乱が生じた振動系の振動変位を検出し、この振動変位を、（第１又は第２の）所定ゲインで増幅し、これを、コントローラからの指令信号が振動駆動源に伝達される間に帰還させ、その外乱が生じた振動系の疑似ばね定数（これは、振動系を制御する制御系を含めた振動系全体のばね定数であり、振動系が有する固有のばね定数と区別するためこのような用語を用いている）を変える。この疑似ばね定数を変えたことにより、第１振動系及び／又は第２振動系の共振周波数が固有周波数から大きくずらして、第１振動系の固有周波数付近及び／又は第２振動系の固有周波数付近の伝達率を小さくし、外乱の影響を小さくして、所望の制御を確実に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００１３】
本発明の楕円振動装置は、少なくとも、水平方向に加振する第１加振力によって前記水平方向に振動し、かつ垂直方向に加振する第２加振力により、水平方向の振動と所定の位相差を有して、垂直方向に振動することにより楕円振動を行う可動部を有する楕円振動機と、少なくとも増幅部を有する第１コントローラと、この第１コントローラの出力を電力増幅する第１電力増幅器と、この第１電力増幅器の出力を受け第１加振力を発生させる第１振動駆動源と、この第１振動駆動源の第１加振力を受けて水平方向に振動する楕円振動機の第１振動系と、少なくとも増幅部を有する第２コントローラと、この第２コントローラの出力を電力増幅する第２電力増幅器と、この第２電力増幅器の出力を受け第２加振力を発生させる第２振動駆動源と、この第２振動駆動源の前記第２加振力を受けて垂直方向に振動する楕円振動機の第２振動系とを有した楕円振動装置において、可動部の水平方向の振動変位を検出する第１振動変位検出手段を設け、この第１振動変位検出手段によって検出された水平方向の振動変位を、第１の所定ゲインで増幅し、これを第１コントローラと第１振動駆動源との間に負帰還させ又は正帰還させて、第１の閉ループを形成することにより、第１振動系に、この振動系の固有周波数付近の周波数を有する外乱が作用するときには、第１振動系の疑似ばね定数を変え、第１振動系の伝達率を小さくする及び／又は可動部の垂直方向の振動変位を検出する第２振動変位検出手段を設け、この第２振動変位検出手段によって検出された垂直方向の振動変位を、第２の所定ゲインで増幅し、これを第２コントローラと第２振動駆動源との間に負帰還させ又は正帰還させて、第２の閉ループを形成することにより、第２振動系に、この振動系の固有周波数付近の周波数を有する外乱が作用するときには、第２振動系の疑似ばね定数を変えて、第２振動系の伝達率を小さくする。
【００１４】
すなわち、第１振動系及び／又は第２振動系に、それぞれの固有周波数付近の周波数を有する外乱が作用するときには、図７に示すように、その外乱Ｄが作用する機械振動系２１の変位Ａ（これは実際には振幅値を意味する）を振動変位検出手段２２で検出し、これを所定のゲイン（このときのフィードバックゲインは図においてｋf として示している）で増幅し、すなわち変位の大きさに基づいてフィードバックされる量を変え、コントローラからの指令信号ｒが振動駆動源２３に伝達されるまでの間に、Ｒで示すように帰還させて、閉ループを形成する。これにより、その機械振動系２１の疑似ばね定数が変わり、みかけの共振周波数が変わる。なお、第１の所定ゲイン及び／又は第２の所定ゲインは、外乱となる振動系の固有周波数付近の周波数での伝達率を小さくし、その外乱が充分に抑制できるような値に設定する。
【００１５】
すなわち、図８は、図７の詳細なブロック図を示しているが、機械振動系２１の変位Ａを、コントローラと振動駆動源との間に帰還しない場合には、その機械振動系２１の疑似ばね定数（すなわち制御系を含めて、１つの機械振動系を表したときのばね定数である）は、その機械振動系２１の固有のばね定数ｋであり、このときの伝達率（すなわち指令信号ｒ＝ｒ0 ・ｓｉｎ（ωｔ）としたときの信号ｒ0 によって生じる静的変位Ｅと、指令信号ｒ（＝ｒ0 ・ｓｉｎ（ωｔ））によって生じる変位Ａとの比）は、図９（縦軸に伝達率、横軸に周波数をとっており、この系の固有周波数のｆn において、伝達率は最大値となっている）に、実線で示されるような形状となる特性を有する。なお、このときの伝達率Ａ／Ｅは、公知のように次の式（１）で表せる。
【００１６】
【数１】
0004041857.tif 000002
【００１７】
しかしながら、機械振動系２１の振動変位Ａを上述のようにフィードバックゲインｋf で増幅し、正帰還又は負帰還させることによって、この閉ループは、図８に点線で示されているように、機械振動系２１にゲインｋ”を付加したのと同じ効果となる。ただし、このゲインｋ”は、閉ループのフィードバックゲインｋf を、駆動振動源２３が有するゲインＩで割った値、すなわちｋ”＝ｋf ／Ｉである。すなわち、このときの振動系２１の全体のばね定数（すなわち疑似ばね定数）は、固有のばね定数率ｋと、閉ループを形成したために付加されたばね定数率ｋ”との和になる。なお、このときの伝達率Ａ／Ｅは次の式（２）で表せる。
【００１８】
【数２】
0004041857.tif 000003
【００１９】
そのため、例えば検出した変位を所定のゲインで増幅して負帰還させることにより、疑似ばね定数が大きくなると、振動機械系２１の共振周波数ｆn ’は、図９に一点鎖線で示すように、高くなる。また、例えば検出した変位を所定のゲインで増幅して正帰還させることにより、疑似ばね定数が小さくなると、図９に二点鎖線で示すように、低くなる。従って、振動系の固有周波数付近の周波数での伝達率が小さくなるようにフィードバックゲインを定めれば、固有周波数付近の周波数を有する外乱が生じた場合であっても、その外乱が大きく増幅されて、その振動系に大きな影響を及ぼすことはない。そのため、所望の制御を、従来よりも確実に行うことができる。なお、固有周波数付近の周波数での伝達率が大きくならない範囲であれば、同時に、質量や減衰率を変化させてもよい。
【００２０】
また、振動駆動源が電磁石である場合など、振動駆動源が遅れ要素を含む場合には、図１０に示すように、外乱が生じた振動系に形成される閉ループの途中に、振動駆動源の位相遅れを補償する位相調節器２４を設けるようにする。これにより、帰還された値に位相遅れが生じることなく、伝達率を小さくすることができ、外乱の影響を小さくすることができる。従って、所望の制御を確実に行うことができる。
【００２１】
更に、一般の楕円振動装置では、水平方向の振幅が、垂直方向の振幅より大きくなるように加振している。共振振動を用いれば、効率よく大きな振幅を得ることができる。従って、水平方向の振動は共振振動によって得るとよい。また、水平方向の振幅が垂直方向の振幅より大きいため、水平方向を加振するための加振力は垂直方向を加振するための加振力より大きく、そのため垂直方向に作用する外乱は、水平方向に作用する外乱よりも大きい。そこで、垂直方向に振動される機械振動系に閉ループを形成し、その疑似ばね定数を変えて、共振周波数をずらすことにより、固有周波数付近での外乱を小さくすれば、より効果的に所望の制御を行い得る。
【００２２】
また、固有周波数付近での外乱が作用するときに、機械振動系の疑似ばね定数を変えて、共振周波数を変えても、その疑似ばね定数を変える前と何ら位相が変化しないように、機械振動系を設計するのが好ましい。なお、機械振動系の疑似ばね定数を変えて、共振周波数を変えた際に、その機械振動系に位相遅れが生じるような機械振動系とした場合には、その位相遅れを補償するような構成、例えば、位相遅れが生じたときに作動して、その位相遅れを補償するような位相調節器を設けるようにする。このようにすれば、第１振動系及び第２振動系の位相遅れが防止できるので、常に水平方向と垂直方向の振動系との間の位相差を所定の値に保つことができる。
【００２３】
また、第１振動系及び／又は第２振動系の伝達率を小さくする場合であっても、外乱が作用する周波数における伝達率は、常に、１以上になるように、第１の所定ゲイン及び／又は第２の所定ゲインを定めれば、すなわち指令信号より得られる静的変位よりも出力変位の大きさが常に大きくなるようにすれば、指令信号を与えても、その信号が小さ過ぎて振動しないという現象が起こることはない。なお、楕円振動機の可動部を楕円振動させるために、水平方向の振動変位と垂直方向の振動変位との位相差が約６０度となるようにするのがよい。この位相差にすると、可動部のトラック上の部品を最大の搬送速度で搬送できる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の各実施例について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施例による楕円振動装置（例えばこれは、従来例で示した楕円振動パーツフィーダである）のブロック図を示すが、全体として、２６で示されている。水平方向の振動系、すなわち第１機械振動系３２の変位Ｘが水平振動変位検出器３３で検出されている。この水平振動変位検出器３３の出力は、水平方向の振動を制御する第１コントローラ３９及び垂直方向の振動を制御する第２コントローラ３４に供給されている。第１コントローラ３９の出力は、第１電力増幅器４０を介して第１振動駆動源４１に供給され、ここで水平方向に加振力が発生して、楕円振動装置２６の水平方向の振動系、すなわち第１機械振動系３２に供給される。すなわち、水平方向の制御系は、全体として閉ループを形成している。他方、第２コントローラ３４の出力は、第２電力増幅器３５を介して、第２振動駆動源３６に供給され、ここで垂直方向に加振力が発生して、楕円振動装置２６の垂直方向の振動系、すなわち第２機械振動系３７に供給される。更に、この第２機械振動系３７の垂直方向の振動変位Ｙが、垂直振動変位検出器３８で検出され、これが第２コントローラ３４の出力にフィードバックされている。
【００２６】
図２は、本実施例の図１を更に詳細に示すブロック図である。すなわち、本実施例における第１コントローラ３９は、例えば位相器４２、ハイゲインアンプ４３及び振幅調整リミッタ（飽和要素）４４からなっている。そして、この第１コントローラ３９の出力が、ゲインＫa1を有する第１電力増幅器４０に供給され、この出力は第１振動駆動源４１である電磁石に供給される。電磁石は電圧と力に位相差があり、１／（ｓ＋ａ1 ）（ｓはラプラス変換子（以下同様）であり、ａ1 は定数である）なる遅れ要素を有している。これにより水平方向の第１機械振動系３２が加振される。第１機械振動系３２では、その質量ｍ’、すなわち可動部の質量ｍ’が加速度ｄ2 Ｘ／ｄｔ2 で振動しているとき、１／ｓの積分要素を介すると、速度ｄＸ／ｄｔとなり、これに第１機械振動系３２の減衰率ｃ1 をかけたものが減衰率として質量ｍ’に作用する。また、速度ｄＸ／ｄｔが積分要素を介すると変位Ｘとなり、これに第１機械振動系３２のばね定数ｋ1 をかけたものが復元力として作用する。この水平方向の振動変位は水平振動変位検出器３３で検出され、これが第１コントローラ３９及び第２コントローラ３４に供給される。すなわち、第１機械振動系３２は共振振動が行われているので、力と変位の位相差は９０度であり、水平方向の電磁石４１の位相遅れも９０度であるので、第１コントローラ３４の入力から第１機械振動系３２の変位Ｘとの位相差は、１８０度であり、この水平方向の制御系は、自励振動を行わせているので、第１コントローラ３９の位相調節器４２の設定位相差αは零である。
【００２７】
他方、第１機械振動系３２の変位Ｘが供給された第２コントローラ３４は、第１コントローラ３９と同様に、位相器４５、ハイゲインアンプ４６及び振幅調整リミッタ（飽和要素）４７からなっており、この出力は、ゲインＫa2を有する第２電力増幅器３５に供給され、この第２電力増幅器３５の出力が第２振動駆動源３６である電磁石に供給される。この第２振動駆動源３６も、１／（ｓ＋ａ2 ）なる遅れ要素を有し、第１振動駆動源４１と同様に、９０度の位相遅れを生じる。これにより楕円振動機械２６の垂直方向の第２機械振動系３７が加振される。この第２機械振動系３７も、第１機械振動系３２と同様に、その質量ｍ’が加速度ｄ2 Ｙ／ｄｔ2 で振動しているとき、１／ｓの積分要素を介すると、速度ｄＹ／ｄｔとなり、これに第２機械振動系３７の減衰率ｃ2 をかけたものが振動減衰率として質量ｍ’に作用し、また、速度ｄＹ／ｄｔが積分要素を介すると変位Ｙとなり、これに第２機械振動系３７のばね定数ｋ2 をかけたものが復元力として作用する。なお、このときの第２機械振動系３７は、その固有周波数よりも数パーセント低い周波数で強制振動されるので、力と変位の位相差は、０度であり、第２コントローラ３４の位相器４５の設定位相差は、３０度の位相進みに設定されている。
【００２８】
更に、本実施例では、第２機械振動系３７の振動変位をフィードバックした閉ループ中は、第２振動駆動源３６の位相遅れを補償している。すなわち位相調節器２７は、γ＝９０度の進み要素を有している位相調節器２７（なお、これは微分器であってもよい）及びゲインＫk を介して、第２コントローラ３４の出力に供給されている。このゲインＫk は、例えば、本実施例では、第２機械振動系３７のばね定数ｋの数倍程度の値に設定されている。
【００２９】
なお、振幅調節リミッタ４４には、図示せずとも水平方向の水平振動変位検出器３３の出力を受ける振幅コントローラが、振幅調節リミッタ４７には、図示せずとも垂直方向の振動変位の出力を受ける振幅コントローラがそれぞれ接続されている。これらの振幅コントローラは同じ構造をしており、これは比較器を有しているが、この一方の入力端子には所望の振幅が設定されており、他方の入力には水平振動変位検出器３３の出力又は垂直振動変位検出器３８の出力が供給されて、その偏差に応じて振幅調節リミッタ４４、４７を自動的に調節して、一定の長軸、短軸を持った一定方向の楕円振動をボウルに行なわせるようにしている。
【００３０】
本実施例の楕円振動装置２６は以上のように構成されるが、次に、この作用について説明する。
【００３１】
すなわち、第１電力増幅器４０及び第２電力増幅器３５は図示せずともスイッチを介して直流電源が接続されており、このスイッチを閉じることにより作動状態となる。水平方向の第１機械振動系３２は、共振周波数で振動を行うので、第１コントローラ３９の入力と、第１機械振動系３２の出力とは、１８０度の位相差を有して自励振動を行う。この第１機械振動系３２の変位Ｘ、すなわち振動変位検出器３３の出力は、第１コントローラ３９に供給されるだけでなく、第２コントローラ３４にも供給され、第２電力増幅器３５を介して、第２振動駆動源３６の電磁石が励磁されて、その共振周波数から数パーセント低い周波数で強制振動が行われる。また、共振振動状態にある水平方向の振動系の力と変位との位相差は９０度に安定に保持されており、またこれから強制振動においては共振周波数が若干変化しても、その位相差がほとんど変化しないことにより、水平方向の変位と垂直方向の変位は６０度に保たれ、最適な楕円振動条件を得ている。
【００３２】
このように第１機械振動系３２及び第２機械振動系３７を駆動すると、第１振動駆動源４１の加振力の反力が、図２の一点鎖線で示すように、第２機械振動系３７を加振し、第２振動駆動源３６の加振力の反力も、図の二点鎖線で示すように、第１機械振動系３２を加振する。すなわち、第１振動駆動源４１の加振力が第２機械振動系３７に外乱Ｄ1 として作用し、第２振動駆動源３６の加振力が第１機械振動系３２に外乱Ｄ2 として作用する。ただし、本実施例では、上述したように水平方向に大きな加振力を与えているので、その反対側、すなわち楕円振動装置２６の垂直方向を振動させている第２機械振動系３７に作用する外乱Ｄ1 のほうが、第１機械振動系３２に作用する外乱Ｄ2 よりも大きくなっている。そこで、本実施例では、この第２機械振動系３７の振動変位を検出し、これをフィードバックゲインＫk で増幅し、これを第２コントローラ３４の出力ｒ2 に負帰還して、閉ループを構成する。
【００３３】
出力ｒ2 を負帰還させると、疑似ばね定数が大きくなり、共振周波数が高くなる。そのため、垂直方向の伝達率、すなわち第２コントローラからの出力ｒ2 ＝ｒ2 ’・ｓｉｎ（ωｔ）としたときの信号ｒ2 ’によって生じる静的変位Ｅ2 と、出力ｒ2 によって生じる第２機械振動系３７の出力変位Ｙとの比（すなわち伝達率＝Ｙ／Ｅ2 である）の特性曲線は、図３の実線Ｌ2 ’で示されるような形状となる。なお、このときの共振周波数はｆ2 ’で示されている。また、ｆ2 は垂直方向の振動系、すなわち第２機械振動系３７の固有周波数であり、一点鎖線Ｌ2 は、振動変位検出器３８からの出力を第２コントローラ３４に負帰還させなかったとき、すなわち、閉ループを構成しなかったときの垂直方向の伝達率の特性曲線である。すなわち、楕円振動装置２６の駆動周波数における水平方向の伝達率は、検出された変位を所定のゲインで増幅した後、負帰還するような閉ループを設けたことにより、ｔ2 からｔ1 へと低下する。従って、第２機械振動系３７に作用した、第２機械振動系３７の固有周波数付近の外乱Ｄ1 の増幅率（伝達率）は、従来よりも小さくなり、その外乱Ｄ1 を抑えることができる。なお、このとき、伝達率を低下させることで、第２コントローラ３４からの指令信号の伝達率も小さくなるため、閉ループのフィードバックゲインＫk は、指令信号ｒ2 により所望の振動が生じないということがなく、かつ充分に外乱が抑制できるような伝達率となるように、定めている。なおまた、図３において、ｆ1 は水平方向の振動系、すなわち第１機械振動系３２の固有周波数（これは駆動周波数とほぼ一致している）であり、二点鎖線で示されているＬ1 は水平方向の伝達率、すなわち第１コントローラからの出力ｒ1 ＝ｒ1 ’・ｓｉｎ（ωｔ）としたときの信号ｒ1 ’によって生じる静的変位Ｅ1 と、出力ｒ1 によって生じる第１機械振動系３７の出力変位Ｘとの比（すなわち伝達率＝Ｘ／Ｅ1 である）の特性曲線である。
【００３４】
本実施例では、このように大きな外乱Ｄ1 が発生する第２機械振動系３７に、この第２機械振動系３７の変位を検出し、この検出された値をゲインＫk で増幅し、第２コントローラ３４から第２振動駆動源３６までの間に負帰還させて、閉ループを形成し、第２機械振動系３７の疑似ばね定数を大きくして、垂直方向の伝達率（これは伝達率＝Ｙ／Ｅ2 を示す）を小さくしている。そのため、第１機械振動系３２を加振する第１振動駆動源４１による外乱Ｄ1 の影響を低く抑えることができ、所望の制御を、従来よりも確実に行うことができる。なお、本実施例では、第２機械振動系３７の検出された変位を、ゲインＫk で増幅し、これを負帰還させたので、疑似ばね定数は大きくなり、第２機械振動系３７の共振周波数が高くなる。本実施例では、第２機械振動系３７の力と変位の位相差が零であるとして設定されているため、この場合には、この位相差は変わらない。
【００３５】
なおまた、図３の点線で示されるＬ2 ”は垂直振動変位検出器３８からの出力を第２コントローラに正帰還させたときの伝達率（これは、伝達率＝Ｙ／Ｅ2 を示す）の特性曲線であり、ｆ2 ”は、このときの共振周波数であるが、この場合には、楕円振動装置２６の駆動周波数における垂直方向の伝達率は、検出された変位を所定のゲインで増幅した後、正帰還する閉ループを設けたことにより、ｔ2 からｔ0 へと低下する。このように正帰還させて伝達率を低下させて、外乱の影響を低減させてもよい。しかし、この場合には、この第２機械振動系３７の共振周波数から高い周波数で共振振動が行われる（駆動周波数は第１機械振動系３２の固有周波数ｆ1 とほぼ同じである）ため、第２機械振動系３７の力と変位の位相差をー１８０度となる。本実施例では、第２機械振動系３７の力と変位の位相差が０度に設定しているので、疑似ばね定数を減少させたことで変化した位相差を補うための位相調節器を、この場合には設ける必要がある。
【００３６】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２実施例による楕円振動装置を示すが、上記実施例と同様な部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４は、本発明の第２実施例による楕円振動装置のブロック図を示すが、全体として、３１で示されている。本実施例では、楕円振動装置３１の水平方向の振動系、すなわち第１機械振動系３２の出力変位Ｘを検出している水平振動変位検出器３３の出力は、垂直方向の振動を制御する第２コントローラ３４にのみ供給され、第２電力増幅器３５、第２振動駆動源３６を介して、楕円振動装置３１の垂直方向の振動系、すなわち第２機械振動系３７に供給されている。そして、第２機械振動系３７の垂直方向の振動変位Ｙが、垂直振動変位検出器３８で検出され、水平方向用の第１コントローラ３９に供給され、第１電力増幅器４０、第１振動駆動源４１を介して水平方向の第１機械振動系３２に供給されている。なお、水平振動変位検出器３３の出力はそのまま第２コントローラ３４に供給されるが、垂直振動変位検出器３８の出力は第１コントローラ３９に負帰還信号として供給される。
【００３８】
本実施例の第１機械振動系３７は、共振振動をしており、そのため力と変位との位相差は９０度であるが、第２機械振動系３７は、固有周波数より数パーセント低い周波数で駆動されているので、力と変位との位相差は０度である。また、上述したように第１振動駆動源４１及び第２振動駆動源３６は電磁石であるので、その位相遅れは９０度であり、従って、本実施例では第１コントローラ３９の位相器４２により位相αは６０度進められ、また第２コントローラ３４の位相器４５により位相差βは３０度位相が進められる。そのため、水平方向を制御する第１コントローラ３９の位相器４２の入力と、水平方向の振動系である第１機械振動系３２の出力との間には、合計で１２０度の位相差があり、また水平振動変位検出器３３の出力、すなわち垂直方向を制御する第２コントローラ３４の位相器４５の入力と、垂直方向の振動系である第２機械振動系３７の出力との間には、合計で６０度の位相差がある。従って、第１コントローラ３９の入力側と、垂直振動変位検出器３８の出力側とを遮断した場合及びは第２コントローラ３４の入力側と水平振動変位検出器３３の出力側とを遮断した場合には、いずれの場合にも、この間に１８０度の位相差があり、第１機械振動系３２及び第２機械振動系３７は自励振動を行う。
【００３９】
本発明の第２実施例の楕円振動装置３１は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【００４０】
やはり図示しないスイッチを介して、直流電源を第１電力増幅器４０及び第２電力増幅器３５に接続すると、水平方向の振動系は自励振動で共振振動を行ない、垂直方向の振動系は自励振動で強制振動を行う。なお、水平方向の第１機械振動系３２は共振振動であるので、常に力と変位との位相差が９０度に維持され、また、電磁石４１の位相遅れは９０度で一定であるので、水平方向の振動と垂直方向の振動との位相差は、６０度に安定に保持される。従って最適条件で可動部は楕円振動を行ない、部品はその内部に形成されたトラック上を最大の搬送速度で搬送される。また、電源の変動やボウル内の部品の負荷の変動が生じても、自励振動により常に水平方向の振動系は共振振動を行って、力と変位との位相差を９０度に維持し、上記の最適条件を安定に続行する。
【００４１】
本実施例でも、楕円振動を行うと、上記実施例と同様に、第１振動駆動源４１の加振力が第２機械振動系３７に外乱Ｄ1 として作用し、第２振動駆動源３６の加振力が第１機械振動系３２に外乱Ｄ2 として作用するが、本実施例でも、水平方向に大きな加振力を与えているので、その反対側、すなわち楕円振動装置２６の垂直方向を振動している第２機械振動系３７の外乱Ｄ1 のほうが、第１機械振動系３２に加わる外乱Ｄ2 よりも大きくなっている。そこで、本実施例では、この第２機械振動系３７の振動変位Ｙを検出し、これをゲインＫk で増幅して、第２コントローラ３４からの出力（すなわち指令信号）に負帰還している。そのため、その第２機械振動系３７の共振周波数は高くなる。本実施例では、第２電力増幅器３５のゲインＫa1、第２振動駆動源３６のゲイン、第２機械振動系３７のばね定数ｋ1 及び質量ｍ’は、一定（正確には第２機械振動系３７の質量ｍ’は少し変動する）であるので、第２コントローラ３４からの出力ｒ2 に対する第２機械振動系３７の出力変位Ｙ、すなわち固有振動数付近での伝達率は確実に低下する。すなわち、垂直方向の振動系に外乱Ｄ2 として作用する水平方向の加振力の周波数（これは第２機械振動系３７の固有周波数の近傍の周波数である）における第２機械振動系３７の伝達率は、従来よりもはるかに低下する。従って、第２機械振動系３７の固有周波数の近傍の周波数を有する外乱Ｄ1 の、第２機械振動系３７への影響を抑えることができる。
【００４２】
本実施例でも、上記実施例と同様に、第１機械振動系３２を加振する第１振動駆動源４１による外乱の影響が抑えられるので、所望の制御を、従来より確実に行うことができる。
【００４３】
図６は、本発明の第３実施例による楕円振動装置のブロック図を示すが、全体として６１で示されている。可変周波数電源６２の出力は第１コントローラ６３に供給され、この出力は第１電力増幅器６４で増幅されて、第１振動駆動源６５である圧電型のアクチュエータに供給される。これにより上記実施例と同様に水平方向の第１機械振動系６６が加振され、この水平方向の振動変位Ｘが水平振動変位検出器６７で検出されて、これが垂直方向の加振力を発生するための指令を出力する第２コントローラ６８に供給される。この第２コントローラ６８の制御出力が第２電力増幅器６９を介して垂直方向の第２振動駆動源７０である圧電型のアクチュエータに供給され、第２機械振動系７１を加振する。なお、第２コントローラ６８の設定位相差は６０度とされている。ここにおいて、第１機械振動系６６は可変周波数電源６２の調節により、共振振動が行なわれるが、この振動に対して正確に６０度の位相差を持って、第２機械振動系７１は垂直方向に加振される。更に、第２機械振動系の振動変位Ｙは、垂直振動変位検出器７２によって検出され、この検出された出力が、上記第１実施例と同様に、第２コントローラの出力へと負帰還されている。
【００４４】
なお、本実施例の第１コントローラ６３は、上記第１実施例及び第２実施例とは異なり飽和要素を有しないが、水平振動変位検出器６７からの出力を図示しない振幅コントローラに供給し、この内部で所定の振幅と比較してその偏差を第１コントローラ６３に供給することにより、定振幅の閉ループを形成して、水平方向の振動を常に一定としてもよい。また、第２コントローラ６８の構成もこの第１コントローラ６３と同様にしてもよい。
【００４５】
本実施例は、このような制御系を有する楕円振動装置６１であるが、本実施例でも、上記第１実施例と同様な効果を奏することができる。すなわち、第２機械振動系７１の変位を所定のゲインで増幅した後、これを第２コントローラ６８の出力に負帰還するので、疑似ばね定数が大きくなり、共振周波数が高くなるため、第２機械振動系７１の固有周波数付近での伝達率が小さくなる。従って、第２機械振動系７１の固有周波数付近での外乱、例えば第１振動駆動源による水平方向を加振力のよる反力などの外乱の影響を従来よりも少なくすることができる。従って、所望の制御を、従来よりも確実に行うことができる。
【００４６】
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、以上の実施例では第１振動駆動源４１及び第２振動駆動源３６は、９０度の位相遅れを有する電磁石を用いたが、上記第３実施例で示したような圧電型や動電型のように、位相遅れのないものを用いてもよい。この場合には、当然、閉ループ中に位相遅れを補償する位相調節器は不要である。また、楕円振動を行う楕円振動機の水平方向の出力変位Ｘ及び垂直方向の出力変位Ｙを制御する方法としては、他の構造でもよく、例えば、水平方向の出力変位Ｘを水平方向を制御する第１コントローラや垂直方向を制御する第２コントローラに供給せずに、各振幅を制御するような、すなわち水平方向及び垂直方向を開ループで制御するような楕円振動装置でも、本発明は、適用可能である。
【００４８】
また、上記第２実施例及び第３実施例では、垂直方向の第２機械振動系３７、７１の検出された変位は、第２コントローラ３４、６８の出力に負帰還させて、疑似ばね定数を大きくし、共振周波数が高くなるようにしたが、上記第１実施例で述べたように正帰還させて、共振周波数を低くし、固有周波数付近の外乱を低減させるようにしてもよい。要は、ばね定数を変えて、固有周波数と共振周波数とを遠ざけて、外乱の伝達率を小さくしている。ただし、この場合には、上記実施例では、第２機械振動系３７、７１の力と変位の位相差は０度と設定されているので、位相調節を行う必要がある。又は、上記実施例では、第２機械振動系３７、７１の固有周波数を、駆動周波数より数パーセント低くし、力と変位の位相差をー１８０度と設定しておけば、垂直方向の第２機械振動系３７、７１の検出された変位を第２コントローラ３４、６８の出力に正帰還させて、疑似ばね定数を小さくしても、第２機械振動系３７、７１の位相差は変わらない。この場合には、位相調節を行う必要はない。
【００４９】
更に、上記実施例では、垂直方向の第２機械振動系３７、７１の検出された変位は、第２コントローラ３４、６８の出力に負帰還させるようにしたが、第２機械振動系３７、７１に与える指令信号の大きさが決まった後で、第２機械振動系３７、７１に加振力を与える第２振動駆動源７０の直前であれば、すなわち、第２コントローラ３４、６８と第２機械振動系３７、７１の間に、正帰還又は負帰還させるようにすればよい。従って、例えば、第２コントローラ３４、６８の出力に正帰還又は負帰還させるのではなく、第２電力増幅器３５、６９の出力に正帰還又は負帰還させてもよい。
【００５０】
また、上記実施例では、垂直方向の第２機械振動系３７、７１の振動変位Ｙを、垂直方向を制御する第２コントローラ３４、６８の出力に正帰還又は負帰還させて、閉ループを形成し、第２機械振動系３７の疑似ばね定数を変えて、共振周波数を固有周波数から遠ざけて、垂直方向の伝達率を小さくした。しかしながら、第１機械振動系３２、６６の固有周波数付近の周波数を有する外乱が第１機械振動系３２、６６に大きく作用する場合には、水平方向の第１機械振動系３２、６６の振動変位Ｙを、水平方向を制御する第１コントローラ３９、６３の出力に帰還させて、閉ループを形成し、第１機械振動系３７の疑似ばね定数を変えて、水平方向の伝達率を小さくしてもよい。また、第１機械振動系３２、６６の固有周波数付近の周波数を有する外乱が第１機械振動系３２、６６に大きく作用し、かつ第２機械振動系３７、７１の固有周波数付近の周波数を有する外乱が第２機械振動系３７、７１に大きく作用する場合には、それぞれの変位をフィードバックして、水平方向の伝達率及び垂直方向の伝達率を小さくして、両方の振動系において、外乱の影響を抑えるようにしてもよい。
【００５１】
なお、以上の実施例では、水平方向と垂直方向との位相差角度が６０度で最適としたが、楕円振動の搬送理論によれば、長軸の振巾に応じて若干これが変更されるので、６０度でなくともよく、例えば４５度乃至７５度の範囲で可変とするように位相差α、βを変えるようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明の楕円振動装置によれば、例えば、第１振動系を加振する際の第１振動駆動源から第２振動系が受ける反力又は第２振動系を加振する際の第２振動駆動源から第１振動系が受ける反力など、第１振動系及び／又は第２振動系の固有周波数付近の周波数を有する外乱が、第１振動系及び／又は第２振動系に作用しても、その外乱の影響を抑えることができるので、所望の制御を、従来よりも確実に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による楕円振動装置のブロック図である。
【図２】同装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施例による駆動周波数と伝達率との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例による楕円振動装置のブロック図である。
【図５】同装置の詳細を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施例による楕円振動装置のブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態における主要部の構成を示す図である。
【図８】同装置の詳細を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態における主要の周波数と伝達率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における、振動駆動源が位相遅れを有する主要部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の従来例における楕円振動パーツフィーダの部分断面図である。
【図１２】図１１における［１２］ー［１２］線方向の平面図である。
【図１３】図１１の楕円振動パーツフィーダの底面図である。
【符号の説明】
２１    機械振動系
２２    振動変位検出手段
２３    振動駆動源
２４    位相調節器
２６    楕円振動装置
２７    位相調節器
３１    楕円振動装置
３２    第１機械振動系
３３    水平振動変位検出器
３４    第２コントローラ
３５    第２電力増幅器
３６    第２振動駆動源
３７    第２機械振動系
３８    垂直振動変位検出器
３９    第１コントローラ
４０    第１電力増幅器
４１    第１振動駆動源
６１    楕円振動装置
６３    第１コントローラ
６４    第１電力増幅器
６５    第１振動駆動源
６６    第１機械振動系
６７    振動変位検出器
６８    第２コントローラ
６９    第２電力増幅器
７０    第２振動駆動源
７１    第２機械振動系
７２    垂直振動変位検出器
Ａ      変位
Ｄ      外乱
Ｄ1     外乱
Ｄ2     外乱
ｆ1     第１機械振動系の固有周波数
ｆ2     第２機械振動系の固有周波数
ｆ2 ’  第２機械振動系の共振周波数
ｆ2 ”  第２機械振動系の共振周波数
ｆn     固有周波数
ｆn ’  （疑似ばね定数を大きくしたときの）共振周波数
ｆn ”  （疑似ばね定数を小さくしたときの）共振周波数
Ｉ      振動駆動源のゲイン
Ｋk     フィードバックゲイン
ｋ      ばね定数
ｋ”    ばね定数
ｋf     ばね定数
ｒ      指令信号
ｒ1     指令信号
ｒ2     指令信号
ｔ0     伝達率
ｔ1     伝達率
ｔ2     伝達率
Ｘ      （水平方向の）変位
Ｙ      （垂直方向の）変位
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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