(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、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける振動駆動子とを有し、該振動駆動子により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記ゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置。
【請求項２】
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出器、該振動変位検出器の出力を負帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とし、かつ積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御をする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける振動駆動子とを有し、該振動駆動子により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記フィードバックゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置。
【請求項３】
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出器、該振動変位検出器の出力を負帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける電磁石と、該電磁石のコイルに流れる電流で発生する磁気吸引力により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記フィードバックゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自励振動型振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
一般に、自励共振型振動制御装置は、共振点を自動的に追尾する利点を持つが、振巾を有限に保つための何らかの制御を必要とする。コントローラや電力増巾器の飽和特性で振巾を一定にしようとすると電力増巾器の出力は矩形波となり、高調波成分を多く含む。
【０００３】
これに鑑みて特願昭６１−１５４５９９号では、図３に示すような自励振動型振動制御装置を開示している。又、図３の働きの一部を伝達関数で表したブロック線図を図４に示す。すなわち、図４において、振動機械は全体として１で示され、図示するような特性方程式を示す。これに振巾検出器２が近接して配設されており（例えば振動パーツフィーダにおいては、そのボウルとベースとを結合する板ばねに近接して配設された、うず型電流型のセンサ）その出力が振巾コントローラ３に供給され、この出力が電力増巾器４に供給されている。他方、振動機械の出力ｘは、自励発振コントローラ７に供給されているが、これが加算器６において、負帰還されており、今、自励振動であるので、一方の入力はゼロで、これは更に一次遅れ要素５に供給され、その出力が上述の電力増巾器４に供給されている。
【０００４】
振動機械１は質量ｍが加速度ｄ2ｘ ／ｄｔ2 で振動している時、１／ｓ（ｓはラプラス変換子−以下同様）の遅れ要素を介すると、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に作用し、又、更にｄｘ／ｄｔが遅れ要素１／ｓを介すると、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１は、このような閉ループで概念的に示されるが、共振周波数では９０度位相が遅れる。自励発振コントローラ７における一次遅れ要素５において９０度遅延させることにより、開ループにおいて１８０度の位相差が生じ、よって自励発振可能としている。電力増巾器４のゲインＫ0 が安定限界以上で、このシステムが発振するのであるが、振巾コントローラ３においては、その時の振巾と所定の振巾との差が検出され、これにより、電力増巾器４のゲインＫ0 を制御している。すなわち、目標振巾との偏差が大きい時には、このゲインＫ0 を大きくし、目標振巾に達した時に安定限界に戻すようにしている。然るに、図５に示すように、振巾偏差Δｒと電力増巾器のゲインＫとはリニアな関係にあり、今、自励振動の立ち上がり特性を良くしようとするためには、振巾偏差Δｒが大きいので電力増巾器４のゲインＫを充分に大きくする必要があるが、このようにすると振巾検出器２が高周波成分、すなわち、リップルをその波形に備えているが、これを大きく増巾してしまい、電力増巾器４の出力を変動させて、振動機械に安定な自励振動を起こさせなくする。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、自励振動の立ち上がり特性を良好にしながら、振巾検出手段のリップルによるゲインの変動を抑えることのできる自励振動型振動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
以上の目的は、振動機器の振動速度を検出する振動速度検出手段、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける振動駆動子とを有し、該振動駆動子により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記ゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置、によって達成される。
【０００７】
又、以上の目的は、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出器、該振動変位検出器の出力を負帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とし、かつ積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御をする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける振動駆動子とを有し、該振動駆動子により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記フィードバックゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置、によって達成される。
【０００８】
又、以上の目的は、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出器、該振動変位検出器の出力を負帰還信号として受け、該信号を増巾する交流増巾器のゲインＫを前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、所定の関数とする自励発振コントローラと、該コントローラの出力を電力増巾する電力増巾器と、該電力増巾器の出力を受ける電磁石と、該電磁石のコイルに流れる電流で発生する磁気吸引力により前記振動機器を加振するようにした自励振動型振動制御装置において、前記フィードバックゲインＫの値をその時の前記振動機器の振巾と所定の振巾との差である振巾偏差Δｒに関し、Ｋ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 （Δｒ）3＋Ｋcr（但し、Ｋ1 、Ｋ3 は定数で、Ｋcrは安定限界ゲインであり０でない有限値）の関係で変化させるようにして、前記振動機器が前記所定の振巾で安定に自励振動するように制御するようにしたことを特徴とする自励振動型振動制御装置、によって達成される。
【０００９】
【作用】
フィードバックゲインＫ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 Δｒ3＋Ｋcr である。Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 Δｒ3 ＋Ｋcrは奇関数であり、Δｒが大きい時には、３乗特性であるから、そのΔｒ3 が非常に大きくなり、これによりフィードバックゲインＫを大きくして自励振動を起こしやすくすると共に、振巾偏差Δｒが小さくなると、急激に小さくなり、偏差ΔｒがゼロではＫcr、すなわち、安定限界ゲインとなり、以後、振動機械は安定に自励振動し、一定振巾を持続する。なお、振動装置の振動速度を検出する場合にも、変位を検出する場合と同様であり、振動変位を検出する場合には、位相を９０度ずらせることにより、自励発振を可能とし、又、振動駆動子が電磁石駆動部の場合には、この振動変位を検出する場合においては、電磁石自体に９０度の位相遅れがあるので、位相遅れ手段を必要とせず、自励発振を迅速に、かつ安定に、この振動を続けさせる。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は本発明の実施例の自励振動型振動制御装置を示すものであるが、図において、振動機械１１としては、本実施例では振動パーツフィーダに限らず、一般の振動機械とするが、これに加振力を与える振動駆動子１７は電磁石方式加振機構ではなくて、圧電型、又は動電型であるとする。従って、これの入力端子に接続される電力増巾器１６の出力と振動駆動子１７の出力（加振力）との間には位相差はないものとする。なお、振動速度検出器１２の検知部は振動機械１１の可動部に取り付けられているか、近接して配設されているが、振動変位検出器と微分器からなるか、振動加速度検出器と積分器からなっている。振巾検出器１３は振動速度検出器１２の出力を積分することにより、振巾を検出し、該出力を振巾コントローラ１４に供給する。振巾コントローラ１４は比較器を含み、この一方の入力端子には目標とする振巾値が設定され、他入力端子には振巾検出器１３の出力が供給されて、振巾偏差Δｒを自励発振コントローラ１５に供給する。自励発振コントローラ１５は交流増巾器を含み、ＤＣ成分をカットして交流分を増巾するようにしているのであるが、このフィードバックゲインＫの大きさは振巾コントローラ１４の出力によって制御されるように構成されている。この振巾偏差Δｒと、フィードバックゲインＫとの関係は図２に示すように構成されている。すなわち、このゲイン曲線はフィードバックゲインＫ＝Ｋ1 Δｒ＋Ｋ3 Δｒ3 ＋Ｋcr（ここでＫ1 、Ｋ3 は定数、Ｋcrは安定限界ゲインである）に従って変化し、いわゆる３次曲線であるが、振巾偏差Δｒが大きい時には、かなり大きな値をとることがわかる。
【００１２】
本発明の実施例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。
【００１３】
図示せずとも、電力増巾器１６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１１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巾器１６を作動状態におく。その他、自励発振コントローラ１５、振巾コントローラ１４なども同様に作動状態に置かれる。振巾コントローラ１４においては最初振動機械１１の可動部の振巾がゼロであることにより、振巾偏差Δｒは最大である。すなわち、振巾偏差Δｒの初期値は（目標振巾−ゼロ）であるが、従来は図５に示すようにリニアな関係にあるので、すなわち、振巾偏差Δｒの直流増巾、或いはＰＩＤ増巾により、Ｋ＝ＫP Δｒの関係でフィードバックゲインＫ0 をリニアに増大させていた。従って自励振動の立ち上がり特性をよくするために振巾偏差Δｒの初期値においては、フィードバックゲインＫ0 は、この系においては最大の値となるが、更に立ち上がりを良くするためには大きくすると、この場合には上述したように振巾検出器１３の出力に重畳されているリップルまで増巾されてしまい、フィードバックゲインＫ0 を安定限界に一定に保つことができず、大きく変動する。従って電力増巾器１６の出力も変動する。
【００１４】
然るに本発明はフィードバックゲインＫが上式のような非線形演算出力で与えられるから振巾偏差Δｒの初期値においてはフィードバックゲインＫを決めるのは主に上記式における第２項Ｋ3 （Δｒ）3 であり、自励発振を迅速に行い、又、安定限界付近の挙動を定めるゲインＫは図２に示すように小さくできるので、リップルの影響を小さくすることができる。
【００１５】
図６は従来例のフィードバックゲインの時間的な変化を示すものであるが、スイッチオン後、９００ｍｓｅｃ〜９１０ｍｓｅｃにおける拡大図も示しているが、ゲインＫは正弦的に大きく変化している。一方、図７は本発明によるゲインＫの時間的変化を示すものであるが、同９００ｍｓｅｃ〜９１０ｍｓｅｃにおいて、安定限界ゲインは、ほとんど変化していない。これは振動検出器１３のリップルの影響が小さいことを示している。
【００１６】
以上、本発明の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。
【００１７】
例えば以上の実施例では、振動機械１１の振動速度を検出することにより、これを正帰還し、閉ループを形成し、自励振動を行わせるようにしたが、振動速度を検出する代わりに、振動変位を検出して、この検出信号を自励発振コントローラ１５に負帰還すると共に、その位相を遅らせて上述のフィードバックゲインＫを変更するようにしてもよい。自励振動の原理から明らかなように振動変位は共振点においては、力との位相差がπ／２であるので、更にπ／２の位相を遅らせるためにπ／２位相の遅延要素を用いるようにしてもよい。
【００１８】
又、振動変位検出手段を用いるが、振動駆動子が電磁石加振機構の場合には、この機構が９０度位相を遅らせるので、何ら位相を遅らせる手段を用いることなく、本発明の効果を得ることができる。
【００１９】
【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制御装置によれば、自励発振の立ち上がりを良くしながら安定に、この振動を持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例による自励振動型振動制御装置のブロック図である。
【図２】  同作用を説明するチャートである。
【図３】  従来例の自励振動型振動制御装置のブロック図である。
【図４】  同装置の働きの一部を伝達関数で表したブロック線図である。
【図５】  同作用を説明するチャートである。
【図６】  従来例のフィードバックゲインの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図７】  本発明によるフィードバックゲインの時間的変化を示すチャートである。
【符号の説明】
１１  振動機械
１２  振動速度検出器
１３  振巾検出器
１４  振巾コントローラ
１５  自励発振コントローラ
【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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