(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動機器の振動速度を検出する振動速度検出手段と、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号として増幅するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動速度検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備え、前記振動機器の起動時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器の停止時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置。
【請求項２】
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段の出力を負帰還信号として増幅し、積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動変位検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備え、前記振動機器の起動時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器の停止時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置。
【請求項３】
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段の出力を負帰還信号として増幅するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け、前記振動機器を加振するための磁気吸引力を発生する電磁石と、前記振動変位検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備え、前記振動機器の起動時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器の停止時に、前記電力増幅器の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置。
【請求項４】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、前記振動機器の振動開始時から所定時間が経過するまで、漸次、増加するようにした請求項１乃至請求項３の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項５】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、前記振動機器の振動開始時には、前記振動機器の振動振幅が立ち上がり始めるに充分な所定値になっている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項６】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、前記振動機器の振動開始時に、前記振動機器の振動振幅が立ち上がり始めるに充分な所定値になっており、前記振動機器の前記振動振幅が立ち上がり始めた後に前記飽和要素の値を一旦小さくし、その後、前記飽和要素の値を、漸次、増加するようにした請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項７】
前記所定値が、前記振動機器の定常振動時の飽和要素の値であることを請求項６に記載の自励振動型振動装置。
【請求項８】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、漸次、増加するときには、比例的に増加する請求項１乃至請求項７の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項９】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、前記振動機器の停止開始時から所定時間が経過するまで、漸次、減少する請求項１乃至請求項８の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項１０】
前記電力増幅器の前記飽和要素の値が、比例的に減少する請求項９に記載の自励振動型振動装置。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記振幅検出手段から検出された振幅と前記振幅指令値との差である振幅偏差に関して、所定の関数で変化するゲインを出力する可変ゲインで、前記振動速度検出手段の出力又は前記振動変位手段の出力を増幅しているコントローラである請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項１２】
前記コントローラが、前記振幅検出手段から検出された振幅と前記振幅指令値との差である振幅偏差に関して増幅率を変化させる飽和要素を有し、該飽和要素の値を変えることにより、前記振動速度検出手段の出力又は前記振動変位手段の出力を増幅しているコントローラである請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【請求項１３】
前記振幅指令値は、常に、一定の値である請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の自励振動型振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自励振動型振動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自励振動型振動装置は、共振点を自動的に追尾する利点を持つ。しかしながら、自励振動型振動装置では、発生する振動の振幅を一定に保つために何らかの制御を必要とする。例えば、コントローラあるいは電力増幅器に飽和要素を持たせ、この飽和要素の値を、検出された振動機器の実際の振幅と振幅指令値との偏差Δｒに応じて調節することにより、振動駆動源の出力に制限を加え、発生する振動の振幅を調節する方法や、検出された振動機器の実際の振幅と振幅指令値との偏差Δｒの大きさによって、フィードバックゲインを可変にすることにより、発生する振動の振幅を調節する方法がある。
【０００３】
自励振動型振動装置の一例として、図１４には、フィードバックゲインＫ0 の値を変えることにより振幅を一定に制御する振動パーツフィーダ２が示されている。また、図１５には、この自励振動型振動装置である振動パーツフィーダ２を伝達関数で表したブロック線図が示されている。振動パーツフィーダ２は、その可動部であるボウル１０が質量ｍをもち、加速度ｄ2 ｘ／ｄｔ2 で振動している時、１／ｓ（ｓはラプラス変換子−以下同様）の積分要素を介すると、速度ｄｘ／ｄｔとなり、これに振動パーツフィーダ２の粘性係数ｃをかけたものが振動減衰力として質量ｍに作用する。また、速度ｄｘ／ｄｔが積分要素１／ｓを介すると、変位ｘとなり、これに振動パーツフィーダ２のばね定数ｋをかけたものが復元力として質量ｍに作用する。なお、このボウル１０は、実際には、図１４で示すように、下方のベースブロック１１に、等角度間隔に配設された複数の傾斜板ばね１２により結合されている。ベースブロック１１上には固定電磁石１３が固定されており、これにコイル１４が巻装されている。また、傾斜板ばね１２の上端部に近接しうず電流型のセンサ１６が配設されていて、これはベースブロック１１上に支柱を介して支持されている。このセンサ１６は、ボウル１０の振動の変位ｘを検出している。
【０００４】
センサ１６により検出される変位ｘの出力信号は、図１４に示される電気回路４内のＤＣカットフィルタ（ハイパスフィルタ）８を介して、振幅検出器５と、自励発振コントローラ３とに供給される。振幅検出器５では、公知のように検出された変位ｘの絶対値Ａｂｓを取り、ローパスフィルタ５０で平滑化して、変位ｘからボウル１０の振幅ｘ’（これは、変位ｘの出力信号に相当する直流レベルである）を得ている。なお、この振幅検出器５は、半波整流型やｒｍｓ回路などであってもよい。そして、この振幅ｘ’を出力として、振幅コントローラ６に供給する。振幅コントローラ６は、振幅ｘ’と、目標振幅値である振幅指令値ｘｒとの偏差Δｒに基づいて定めた可変ゲインＫ0 の値を、図１４に示す自励発振コントローラ３の可変増幅器７が取り得るように、可変増幅器７の増幅率を変えるものである。他方、自励発振コントローラ３は、可変増幅器７の可変ゲインＫ0 の値で、フィードバックされた変位ｘの信号を増幅している。自励発振コントローラ３の出力は、電力増幅器９に供給されて、増幅される。なお、図１４に示される従来の電力増幅器９は、実際には無限大にならずある有限の一定値を有しているため、飽和要素を有するとして示されている。そして、これが固定電磁石１３のコイルに供給されて、振動パーツフィーダ２のボウル１０を加振する。
【０００５】
なお、振幅コントローラ６は、図１５に示すように、加減算器２４で振幅指令値ｘｒと振幅値ｘ’と偏差Δｒ（但し、これらは両方とも実効値に直して算出されている）が算出され（すなわち振幅指令値ｘｒから振幅値ｘ’が減算され）、この得られた偏差Δｒに基づいて、可変ゲインＫ0 を与えるゲインＫが算出されている。このゲインＫは、偏差Δｒを係数Ｋ1 で増幅している比例値算出部２５の出力と、乗算器１９で求められた（Δｒ）3 を係数Ｋ3 で増幅している３乗値算出部２６の出力と、偏差Δｒを係数Ｋs で増幅した後、積分要素１／ｓを介している積分値算出部２７からの出力とが、加算器２８において加算され、この値に、（例えば基準状態で取り得る安定限界ゲインなどの）設定されている安定限界ゲインＫcrを加算器２８に加えたものである。すなわち、振幅コントローラ６は、Ｋ＝Ｋ1 ・Δｒ＋Ｋ3 ・（Δｒ）3 ＋Ｋs ・∫Δｒｄｔ＋Ｋcrを計算し、ゲインＫを求めている。なお、図１５に示している振幅コントローラ６では、積分値算出部２７に入力される偏差△ｒを振動開始直後には入力せず（積分制御がＯＦＦである）、一定時間Ｔの経過後から△ｒを入力している。すなわち、積分値算出部２７は、スイッチ３２を有しており、スイッチ３２を介して、一定値０（零）又は偏差Δｒが供給されている。このスイッチ３２は、時計３３から１／Ｔの増幅率を有する増幅器３４を介して供給される切換信号Ｄが１となったときに切り換わり、偏差Δｒが供給される。従って、所定時間Ｔを経過した後に、積分要素たるＫs ・∫ΔｒｄｔがゲインＫに追加される。そして、ゲインＫは、ゲインリミッタ２９に供給され、ここにおいて、このゲインＫがプラスの値を有したときには、そのままの値を出力し、このゲインＫがマイナスの値を有したときには、零の値を出力する。すなわち、このとき、ゲインＫ＞０のときには可変ゲインＫ0 ＝ゲインＫであるが、ゲインＫ≦０のときには可変ゲインＫ0 ＝０としている。
【０００６】
図１４の振動パーツフィーダ２は、図１５に示すような閉ループで概念的に示されるが、ボウル１０の伝達関数において共振周波数では、力と変位との間で９０度（π／２）位相が遅れる。更に、振動駆動源として電磁石を用いたため、フィードバックゲインが９０度（π／２）遅延する。従って、開ループにおいて１８０度（π）の位相差が生じ、可変ゲインＫ0 が安定限界ゲインより大きいときに、この振動系が発振して、振幅が成長する。すなわち、検出された振幅が振幅指令値より小さいときには、この可変ゲインＫ0 を安定限界ゲインより大きくし、定常状態では、可変ゲインＫ0 を安定限界ゲインとして、振動を発振させ、振幅を一定値としている。
【０００７】
このような一般の自励振動型振動装置では、所望の振幅で安定して振動を行うために（所望の振幅になるべく早くなるようにするために）、振動振幅の立ち上がりに要する時間をなるべく短くする技術が行われている。この技術としては、例えば、本願出願人が先に出願した特願平７−９７７４０号公報や特願平９−１３２８４１号公報などがある。
【０００８】
しかしながら、立ち上がりに要する時間を必ず最短時間で行うのがよいとは限らない。例えば、振動パーツフィーダにツーリングが設けられている場合などには、その起動時に短時間で大きな振動を発生させると、このツーリング上にある部品が飛び跳ねて、反対向きの部品が次工程へ流れていってしまったり、又シュートの継ぎ目にぶつかって、騒音を発生したりそこに停滞するということが起こる。すなわち、振動パーツフィーダの部品選別を確実に行って、所定の姿勢で次工程へ搬送できないという問題が生じる。また、各振動機器の停止に要する最短時間は、それぞれの振動機器が有する質量、減衰率、ばね定数などにより定まっているため、振動機器ごとに、停止に要する最短時間が定まっている。そのため、複数の振動機器を用いて部品を搬送する場合には、それぞれの振動機器を最短時間で停止しようとすると、例えば、その中間にツーリング装置が配設される場合には、この装置のみが先に停止することも考えられ、この場合には、このツーリング装置の作用を全く受けずに、部品が、このツーリング装置の直下流に配設されている振動機器に搬送されてしまい、部品を所定の姿勢で確実に搬送できないという問題が生じることがある。この問題を解決するためには、各振動機器の停止時間が同じとなるようにそれぞれの停止時間を調節して、すべての振動機器を同時に停止させることが必要となる。すなわち、上述したような問題を防止するためには、振動機器の起動及び／及び停止を最短時間で行うのではなく、その立ち上がり速度又は／及び制動速度を任意に変えて、調節する必要があった。
【０００９】
そこで、図１６に示すように、振幅指令値をランプ形状として、すなわち時間が経過するにつれて振幅指令値がリニア的に増大して最終目標値に達するように（図１６では、最終目標値を１００とし、起動開始（これを０秒としている）から４００秒後にこの最終目標値に達するように）振幅指令値を与えている。なお、この場合の電力増幅器９の出力電圧の波形を図１７、このときに得られたボウル１０の振動の振幅波形（これは図１５のオシロスコープ２０に示される波形である）を図１８に示す。この場合、図１８に示すように、振動の振幅波形は、起動開始から約２７０秒程度から立ち上がり始め、約４２０秒程度で立ち上がりが完了する。ところで、図１９に示されるように振幅指令値を一定とした場合の電力増幅器９の出力電圧の波形を図２０、その振動の振幅波形を図２１に示す。図２１に示すように、この場合の振動の振幅波形は、起動開始の０秒から立ち上がり始め、約１４０秒程度で立ち上がりが完了している。図１８と図２１とから明らかなように、振幅指令値をランプ形状で入力した場合（すなわち４００秒かけて振幅指令値にリニア的に変化させた場合）と、振幅指令値を起動開始時から定常振幅の値で一定として入力した場合では、立ち上がり始めてから最終目標値に達するまでの時間は、ほとんど同じである。すなわち、ランプ形状の振幅指令値を入力しても、立ち上がり速度を変えることは、ほとんど変えることができなかった。
【００１０】
これは、通常、振幅を調節するために変えられる可変ゲインＫ0 は、ある１つの振幅指令値において最も立ち上がり特性がよくなるように設定されているため、すなわち、可変ゲインＫ0 を与える定数Ｋ1 、Ｋ3 、ＫS 、Ｋcrが、ある１つの振幅指令値において良好となるように設定されているため、その設定対象となった振幅指令値より小さい振幅指令値では、立ち上がりに時間がかかり、逆に、その設定対象となった振幅指令値より大きい振幅指令値では立ち上がりが短時間に起こるためである。なお、この振幅指令値が変わっても、立ち上がり時間を同じにする技術として、本願出願人は、与える振幅指令値に応じて、可変ゲインＫ0 を与える定数Ｋ1 、Ｋ3 、ＫS 、Ｋcrを定めるという特長を有する技術を開示している（特願平９−１３２８４２号）。この技術を用いれば、上述したようにランプ形状で振幅指令値を入力して、立ち上がり速度を変えることができる。しかしながら、この場合には、起動時に、時々刻々と変化する振幅指令値に応じて可変ゲインＫ0 を与える定数Ｋ1 、Ｋ3 、ＫS 、Ｋcrを変えなければならず、制御が容易ではない。
【００１１】
【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、振動パーツフィーダなどの振動機器の起動時の立ち上がり速度及び／又は停止時の制動速度を、容易に、任意の速度に変えることのできる、すなわち調節することのできる自励振動型振動装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、振動機器（例えば、実施例の２１；以下、同様）の振動速度を検出する振動速度検出手段（４２）と、該振動速度検出手段（４２）の出力を正帰還信号として増幅するコントローラ（３）と、可変の飽和要素を有し、該コントローラ（３）の出力を電力増幅する電力増幅器（３０）と、該電力増幅器（３０）の出力を受け前記振動機器（２１）を加振する振動駆動源（１７'）と、前記振動速度検出手段（４２）の出力から前記振動機器（２１）の振幅を検出する振幅検出手段（５）とを備え、前記振動機器（２１）の起動時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみ（Ｂ）を、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器（２１）の停止時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【００１３】
又、以上の課題は、振動機器（２１）の振動変位を検出する振動変位検出手段（２２）と、該振動変位検出手段（２２）の出力を負帰還信号として増幅し、積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御するコントローラ（３'）と、可変の飽和要素を有し、該コントローラ（３'）の出力を電力増幅する電力増幅器（３０）と、該電力増幅器（３０）の出力を受け前記振動機器（２１）を加振する振動駆動源（１７'）と、前記振動変位検出手段（２２）の出力から前記振動機器（２１）の振幅を検出する振幅検出手段（５）とを備え、前記振動機器（２１）の起動時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみ（Ｂ）を、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器（２１）の停止時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【００１４】
又、以上の課題は、振動機器（２１）の振動変位を検出する振動変位検出手段（２２）と、該振動変位検出手段（２２）の出力を負帰還信号として増幅するコントローラ（３、３"）と、可変の飽和要素を有し、該コントローラ（３、３"）の出力を電力増幅する電力増幅器（３０）と、該電力増幅器（３０）の出力を受け、前記振動機器（２１）を加振するための磁気吸引力を発生する電磁石（１７）と、前記振動変位検出手段（２２）の出力から前記振動機器（２１）の振幅を検出する振幅検出手段（５）とを備え、前記振動機器（２１）の起動時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみ（Ｂ）を、漸次、増加させるようにした及び／又は前記振動機器（２１）の停止時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要素の値のみを、漸次、減少させるようにしたことを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【００１５】
このような構成にすることにより、例えば振幅コントローラ内の可変ゲインを与える定数を変えずとも、すなわち容易に、振動機器の振動振幅の立ち上がり速度及び／又は制動速度を、任意の速度に変えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
自励振動型振動装置において、コントローラからの出力を電力増幅し、振動機器を加振するための振動駆動源又は電磁石に出力を与える電力増幅器の飽和要素の値（この値の絶対値より小さい入力値のときには、入力値に比例する出力を出すが、この値の絶対値を越えると一定値の値を出すというときの値を指す）を可変とし、振動機器の起動時に、この電力増幅器の飽和要素の値を、漸次、増加させるようにする及び／又は振動機器の停止時に、電力増巾器の飽和要素の値を、漸次、減少させるようにする。すなわち、電力増幅器から振動駆動源又は電磁石に与えられる供給エネルギーを、電力増幅器において、起動時には漸次、増加するように、制動時には漸次、減少させるように制御する。これにより、振動機器の振動振幅の立ち上がり速度及び又は制動速度を、容易に、任意の速度に変えることができる。
【００１７】
本発明において、増加させる電力増幅器の飽和要素の値は、起動開始時から所定時間が経過するまで、ずっと、漸次、増加させるようにしてもよい。このときには、起動開始時から振動機器がすぐに振動するということはないが、制御が容易である。また、起動開始時に、電力増幅器の飽和要素の値が、振動機器の振動が立ち上がり始めるに充分な所定値とすれば、起動開始時から時間遅れなく、振動機器がすぐに振動し始めるので、速度調節の幅を大きくすることができる。なお、この場合、起動開始時の電力増幅器の飽和要素の値は、振動振幅が立ち上がり始めるに充分な所定値であればよい。この所定値とは、例えば、図３に示すように、起動開始時から約４００秒後に定常振動時の値となるように設定された飽和要素の値を有する電力増幅器３０の場合では、次のような値である。電力増幅器３０の出力を受けた電磁石により振動される振動機器２１の振動は、図５に示すように、起動開始後ｔ’（ｔ’＝約８０秒）で立ち上がりが始まっている。この振動振幅が立ち上がったとき、すなわちここでは時刻ｔ’における電力増幅器３０の飽和要素の値Ｂt の値であれば、振動機器２１の振動振幅は立ち上がり始めるはずである。すなわち、この場合では、振動振幅が立ち上がり始めるに充分な所定値とは、Ｂt 以上の値を示す。すなわち、電力増幅器の飽和要素の値が、図３に一点鎖線で示すように増加させてもよい。また、起動開始時に、その振動が立ち上がり始めた後に、電力増幅器の飽和要素の値を一旦小さくし、その後、この飽和要素の値を、漸次、増加させるようにしてもよい。この場合には、起動開始時から時間遅れなく、振動機器がすぐに振動し始めるし、かつより長い時間をかけて振動振幅の立ち上がりを調節することができる（すなわち、調節の自由度が大きくなる）。
【００１８】
また、減少させる電力増幅器の飽和要素の値は、停止開始時から所定時間が経過するまで、ずっと、漸次、減少させるようにしてもよい。この場合には、制御が容易であるし、例えば、振幅指令値を一定とし、振動速度検出手段の出力を正帰還信号として増幅するコントローラに、振動速度検出手段の出力を負帰還したり、振動変位検出手段の出力を負帰還信号として増幅するコントローラに、振動変位検出手段の出力を正帰還したりして制動する場合には、停止開始時からすぐにその振動機器を停止することができる。
【００１９】
更に、振動機器の起動時に、電力増幅器の飽和要素の値を漸次、増加する際及び／又は停止時に、電力増幅器の飽和要素の値を、漸次、減少する際には、増加及び／又は減少はリニア的に変化するように設定すれば制御も容易であるが、例えば指数関数的に変化しても何ら問題はない。
【００２０】
なお、本発明の自励振動型振動装置は、振動機器の振動速度を検出する振動速度検出手段と、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号として増幅するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動速度検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備えているか、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段の出力を負帰還信号として増幅し、積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動変位検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備えているか、又は、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段の出力を負帰還信号として増幅するコントローラと、可変の飽和要素を有し、該コントローラの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け、前記振動機器を加振するための磁気吸引力を発生する電磁石と、前記振動変位検出手段の出力から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段とを備えているものである。
【００２１】
なおまた、本発明の自励振動型振動装置のコントローラは、従来のコントローラでよく、例えば、振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との差である振幅偏差に関して、所定の関数で変化するゲインを出力する可変ゲインで、振動速度検出手段の出力又は振動変位手段の出力を増幅するコントローラや、振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との差である振幅偏差に関して増幅率を変化させる飽和要素を有し、この飽和要素の値を変えることにより、振動速度検出手段の出力又は振動変位手段の出力を増幅するコントローラとすればよい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明するが、上記従来例と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例の自励振動型振動装置である振動機械２１のブロック図を示すものであるが、図において振動機械２１は、本実施例では振動パーツフィーダに限らず、一般の振動機器とする。なお、この振動機械２１は、従来例の振動パーツフィーダ２と同様に、質量ｍが加速度ｄ2 ｘ／ｄｔ2 で振動している時、１／ｓ（ｓはラプラス変換子−以下同様）の積分要素を介すると、速度ｄｘ／ｄｔとなり、これに粘性係数ｃをかけたものが振動減衰力として質量ｍに作用する。また、速度ｄｘ／ｄｔが積分要素１／ｓを介すると、変位ｘとなり、これにばね定数ｋをかけたものが復元力として質量ｍに作用する。振動機械２１の変位ｘは、上記従来例と同様に、センサから構成される振動変位検出器２２により検出される。この検出された変位ｘの出力信号は、振幅検出器５及び自励発振コントローラ３に供給される。振幅検出器５は、従来例と同様に、変位ｘの信号から振動機械２１の振幅を求めて、振幅コントローラ６に供給される。なお、本実施例では、振幅コントローラ６に供給される振幅指令値は、図１９で示されるように、振動開始時から１００の一定値である。
【００２４】
自励発振コントローラ３は、振幅コントローラ６が与える可変ゲインＫ0 を受け、可変増幅器７において、この可変ゲインＫ0 の増幅率で、フィードバックされた変位ｘの信号を増幅する。なお、自励発振コントローラ３に供給される変位ｘの信号には、ノイズｎが加わることがある。そして、更に、これが飽和要素を有する電力増幅器３０で増幅される。この電力増幅器３０の出力を、振動機械２１に加振力を与える振動駆動源１７に供給する。本実施例では、この振動駆動源１７は、電磁石であり、９０度（π／２）の位相遅れを有している。従って、開ループにおいて１８０度（π）の位相遅れが生じ、可変ゲインＫ0 が安定限界ゲインより大きければ、自励振動を生じて、振動が成長する。
【００２５】
次に、本発明に係る電力増幅器３０について、更に詳しく説明する。
【００２６】
本実施例の電力増幅器３０は、飽和要素設定部５１によって、飽和要素の値を図３の実線で示すように、可変とされる。図２に示されるように、飽和要素設定部５１は、スイッチ５２を有しており、このスイッチ５２は、時計５３から１／Ｔ’の増幅率を有する増幅器５４を介して供給される切換信号Ｅが１となったときに切り換わるものである。切換信号Ｅが０のときには、すなわち起動開始後、所定時間Ｔ’（本実施例ではＴ’＝４００秒）までは、ゲインＫB の増幅率を有する増幅器５５で増幅された値、いわばＫB ・ｔ（ｔは時間）で示される値（すなわち時間の経過によってのみに比例的にゲインＫB で増加する値）ＢB が、飽和要素設定部５１から出力Ｂとして出力される。そして、切換信号Ｅが１になった後には、すなわち、所定時間Ｔ’を経過した後には、定常振動時に与えられる電力増幅器３０の定常振動時の飽和要素の値Ｂr （これは図３において２として示されている）が出力Ｂとして出力される。この飽和要素設定部５１の出力に応じて、電力増幅器３０の飽和要素の値が設定される。なお、本実施例では、図３に示すように、切換信号Ｅが切り換わる直前の増幅器５５の出力は、値Ｂr と同じに設定されている。
【００２７】
本発明の実施例は上述のように構成されるが、次に、この作用について説明する。
【００２８】
図示せずとも、図１の電力増幅器３０には直流電源がスイッチを介して接続されており、振動機械２１の自励発振駆動にあたっては、このスイッチを閉じて電力増幅器３０を作動状態におく。その他、自励発振コントローラ３、振幅コントローラ６なども同様に作動状態に置かれる。振幅コントローラ６においては最初は、外部ノイズｎなどの微小な信号により振動が発振され、振動機械２１の可動部の振幅が零であることにより振幅偏差Δｒは最大となり、振幅偏差Δｒに応じて可変ゲインＫ0 が求まり、これは安定限界ゲインより大きいため、自励振動が発生しようとする。このとき、本実施例では、電力増幅器３０の飽和要素の値が図３に示すように変化する。また、この場合の電力増幅器３０の出力は図４に示すようになる。そして、この電力増幅器３０の出力により機械振動２１の振幅波形（これは上記従来例と同様に、図２のオシロスコープ２０に示される波形である）は図５に示すように変化することになる。
【００２９】
すなわち、本実施例では、図４に示されるように、起動開始後、約８０秒（＝ｔ’）から約３００秒までは、電力増幅器３０の飽和要素の値を変えたことにより、電力増幅器３０の出力は、リニア的に制限されている。これに伴って、本実施例の振動機械２１の振幅は、図５に示すように、起動開始後、約８０秒から立ち上がり始め、徐々に振幅が増加して、約３００秒過ぎで立ち上がりが完了している。すなわち、振動機械２１の振幅が零の状態から所定の振幅１００になるまでに約２００秒強程度の時間を要している。従って、本実施例の立ち上がり時間は、従来例として示した場合の約２倍の時間となっている（すなわち振動機械２１の振幅は従来の約１／２倍の速さによって所定の振幅（定常振幅値）となっている）。本実施例では、図３に示すように起動開始後４００秒で、電力増幅器３０の飽和要素の値を、定常振幅時の飽和要素の値（このときの飽和要素の値は最大値である）を取るようにしているが、その電力増幅器３０の飽和要素の値を、よりゆっくりと上昇させればその立ち上がりに要する時間は大きくなり、より早く上昇させればその立ち上がりに要する時間は小さくなることは明らかであり、この飽和要素の値の変化の状態を変えれば、振動機械２１の振動振幅の立ち上がり速度を、容易に、所望の速度に変えることが可能である。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例について図６乃至図９を参照して説明するが、本実施例は、電力増幅器３０の飽和要素の値を可変にする設定の仕方が異なるだけであり、すなわち図１及び図２に示される上記第１実施例の飽和要素設定部５１の代わりに、図６に示す飽和要素設定部５１’を設けたものである。他の部分は上記実施例と同様であるので、その部分についての図示及び説明は省略する。
【００３１】
本実施例の飽和要素設定部５１’は、図６に示されているように、時計５３からの出力が、増幅器５４、５４’、５５、５５’に供給されている。本実施例では、ゲインＫB を有する増幅器５５の出力は、スイッチ５２ではなくスイッチ５２’に供給されている。このスイッチ５２’は、その出力をスイッチ５２に供給しており、時計５３から１／Ｔ”の増幅率を有する増幅器５４’を介して供給される切換信号Ｆが１となったときに切り換わるものである。切換信号Ｆが０のときには、すなわち起動開始後、所定時間Ｔ”（本実施例ではＴ”＝４０秒）までは、加減算器５６の出力ＢF が出力ＢE として出力される。また、切換信号Ｆが１となったときには、すなわち、所定時間Ｔ”を経過した後には、ゲインＫB の増幅率を有する増幅器５５で増幅された、いわばＫB ・ｔ（ｔは時間）で示される値（すなわち時間の経過によってのみに比例的にゲインＫB で増加する値）ＢB が出力ＢE として出力される。なお、加減算器５６の出力は、本実施例では、定常振幅時の電力増幅器３０の飽和要素の値Ｂr から、増幅器５５の増幅率ＫB より大きい増幅率ＫF を有する増幅器５４の出力、すなわちＫE ・ｔで示される値を引いた値である。
【００３２】
すなわち、本実施例では、図７に示すように、電力増幅器３０の飽和要素の値は、起動時には、定常振幅時の飽和要素の値Ｂr 、すなわち最大値となっているが、起動開始直後から比例的に、かつ急激に（ゲインＫE の傾きで）減少し、起動開始後約４０秒後には、振動機械２１の定常状態時の飽和値の約１０％まで減少するように設定されている。更に、その後、電力増幅器３０の飽和要素の値は、上記第１実施例の起動開始後４００秒までの変化と同じ速度変化で比例的に（すなわちゲインＫB の傾きで）上昇し、起動開始後約４００秒で、振幅定常状態時に与えられる電力増幅器３０の飽和要素の値Ｂr （本実施例でも、図７において２として示されている）となる。なお、本実施例では、図７に示すように、所定時間Ｔ”における直前の信号ＢF の値は、所定時間Ｔ”における振動ＢB の値とほぼ同じに設定されている。
【００３３】
本実施例では、電力増幅器３０からの出力は、図８に示す状態となる。この電力増幅器３０の出力は、起動開始時から起動開始後４０秒までは、比例的に、かつ急激に減少し、４０秒後から約３００秒までは、徐々に、比例的に上昇している。これは、約３００秒まで電力増幅器３０の飽和要素値の変化に伴って変化している。更に、このときの振動機器２１の振動波形は、図９に示すような形状となる。すなわち、ほぼ起動開始時に振動振幅は立ち上がり始め、起動開始後約３０秒で、その立ち上がりが停滞するが、起動開始後約５０秒で再び、立ち上がり始め、起動開始後約３００秒後に所望の振幅値１００になっている。
【００３４】
すなわち、本実施例では、起動開始直後に振動振幅がすぐに生じ始め、また、立ち上がりに要する時間は約３００秒程度となっている。すなわち、本実施例においても、定常状態の飽和要素の値を変化させれば、振動機械２１の振動振幅の立ち上がり速度を、容易に、所望の速度に変えることが可能である。なお、本実施例では、起動時の飽和要素の値を漸次、増加させる時間的変化は、上記第１実施例の飽和要素の増加の変化とほぼ同じとして飽和要素の値を変えたが、上記第１実施例よりも、立ち上がり時間を遅くなっており、その速度調節の幅が大きくなる。
【００３５】
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いて種々の変形が可能である。
【００３６】
例えば、以上の実施例では、振動機械２１の振動変位を検出し、この検出信号を自励発振コントローラ３に負帰還し、振動駆動源として電圧と加振力との間に９０度（π／２）の位相遅れがある電磁石を用いた。しかしながら、振動駆動源として、電圧と加振力との間に位相遅れがない場合、図１０に示すように、例えば動電型や圧電型などの振動駆動源１７’を用いる場合には、９０度（π／２）の位相遅れ（図１０では一次遅れ要素で示されているが、積分要素でもよい）を生じさせるような位相コントローラ４１を具備した自励発振コントローラ３’を用いれば、本発明は適用可能である。なお、この位相遅れがない振動駆動源１７’を用いた自励振動型振動装置としては、例えば図１１に示す振動パーツフィーダ２’がある。これは、トラック１０ａ’が形成された可動部であるボウル１０’がベースブロック１１’と複数の等角度間隔で配設された傾斜板ばね１２’によって結合されている。ベースブロック１１’は床上に防振ゴム４３により支持されている。ボウル１０’とベースブロック１１’の間には公知の駆動質量体４４が配設され、これはベースブロック１１’とほぼ水平でかつ等角度間隔で配設された板ばね４５で結合されている。各板ばね１５の両面には、圧電素子４６ａ、４６ｂが貼着され、図示しない交流電圧が印加されている。従って、交流電圧の印加により、圧電素子が４６ａ、４６ｂが位相遅れなく、板ばね１５に曲げ振動は発生し、振動パーツフィーダが振動される。なお、図１０に示す自励発振コントローラ３’では、位相コントローラ４１は可変増幅器７の前に設けたが、可変増幅器７の後に設けてもよい。また、上記実施例では、振幅検出器として、全波整流型の検出器、すなわち絶対値変換とローパスフィルタとを使用したが、この他の方法によって、例えば、半波整流型の検出器、又はｒｍｓ回路を用いた検出器を使用してもよい。
【００３７】
また、図１２に示すように、振動機械２１の振動速度を検出し、これを正帰還し、振動速度から振幅を得る（例えば積分器を有する）振幅検出器からの出力を受ける振幅コントローラ６が与える可変ゲインＫ0 により増幅して、自励振動を発生させる自励振動型振動装置としてもよい。
【００３８】
更に、上記実施例では、自励発振コントローラ３”として、可変ゲインＫ0 によって増幅される自励振動型振動装置を示したが、可変ゲインＫ0 でフィードバックゲインを調節する可変増幅器７に変えて、図１３に示すように、自励発振コントローラ３”に、飽和要素を有する可変増幅器７’を設け、この可変増幅器７’の飽和要素により、振幅を一定に調節するようにしてもよい。なお、この場合には、自励発振コントローラ３”と、電力増幅器３０との２つの作用を兼ねることのできる装置を設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記実施例では、振動機械２１の起動時の振動振幅の立ち上げ時間を、任意に変えることのできる自励振動型振動装置である振動機械２１について説明したが、振動機械２１の停止時の制動時間（制動開始から完全に振動が停止するまでの時間）を、電力増幅器の飽和要素の値を、漸次、減少させれば、電力増幅器からの出力を受け、供給振動機械を振動させる振動駆動し又は電磁石に供給されるエネルギーが、漸次、減少させることができるので、振動機器の停止時の速度を、容易に、任意の速度に変えることができる。
【００４０】
更に、上記実施例では、電力増幅器３０の飽和要素の値を比例的に増加させるようにしたが、漸次、電力増幅器３０の飽和要素の値を増加又は減少させる際には、比例的に増加せずとも、例えば、指数関数的に増加又は減少させてもよいし、正弦波の一部の形状のようにして、増加又は減少させてもよい。なお、上記実施例では、電力増幅器３０の飽和要素の値を設定する飽和要素部５１、５１’を、上述のような構成としたが、勿論、他の構成、例えば、予め時間の経過に応じて飽和要素の値を定めた表を使用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による自励振動型振動装置によれば、その振動の起動時及び／又は制動時の時間、すなわち振動開始から所望の一定振幅で振動するまでに要する時間（立ち上がり時間）及び／又は一定振幅で振動している状態から完全に振動が停止するまでの時間を、容易に、任意の時間に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例によるシミュレーションを行なったモデルのブロック図である。
【図３】本発明の第１実施例による自励振動型振動装置の電力増幅器の飽和要素の値の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施例による自励振動型振動装置の電力増幅器の出力電圧の波形を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第１実施例による自励振動型振動装置の振動機械の振幅波形の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施例による電力増幅器に与える飽和要素設定部のモデルのブロック図である。
【図７】本発明の第２実施例による自励振動型振動装置の電力増幅器の飽和要素の値の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２実施例による自励振動型振動装置の電力増幅器の出力電圧の波形を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第２実施例による自励振動型振動装置の振動機械の振幅波形の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第１変形例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第１変形例が適用された振動パーツフィーダの斜視図である。
【図１２】本発明の第２変形例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図１３】本発明の第３変形例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図１４】従来例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図１５】従来例によるシミュレーションを行なったモデルのブロック図である。
【図１６】従来例において振幅指令値をランプ入力した場合の、自励振動型振動装置に与えた振幅指令値の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１７】従来例において振幅指令値をランプ入力した場合の、自励振動型振動装置の電力増幅器の出力電圧の波形を示すタイムチャートである。
【図１８】従来例において振幅指令値をランプ入力した場合の、自励振動型振動装置の振動機械の振幅波形の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１９】従来例において振幅指令値を一定値とした（ステップ入力した）場合の、自励振動型振動装置に与えた振幅指令値の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図２０】従来例において振幅指令値を一定値とした（ステップ入力した）場合の、自励振動型振動装置の電力増幅器の出力電圧の波形を示すタイムチャートである。
【図２１】従来例において振幅指令値を一定値とした（ステップ入力した）場合の、自励振動型振動装置の振動機械の振幅波形の時間的変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３    自励発振コントローラ
３’  自励発振コントローラ
３”  自励発振コントローラ
５    振幅検出器
６    振幅コントローラ
７    可変増幅器
７’  可変増幅器
１７    電磁石
１７’  振動駆動源
２１    振動機械
２２    振動変位検出器
３０    電力増幅器
４１    位相コントローラ
４２    振動速度検出器
５１    飽和要素設定部
５１’  飽和要素設定部
５２    スイッチ
５２’  スイッチ
５３    時計
５４    増幅器
５４’  増幅器
５５    増幅器
５５’  増幅器
Ｂ      出力
Ｂr     定常振幅時の飽和要素の値
Ｂt     値
Ｅ      切換信号
Ｆ      切換信号
Ｋ0     可変ゲイン
ｔ      時間
Ｔ’    所定時間
Ｔ”    所定時間
ｘ      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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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