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技術 楕円振動検出方法

出願人 シンフォニアテクノロジー株式会社
発明者 大木栄治
出願日 1997年10月27日 (22年6ヶ月経過) 出願番号 1997-311290
公開日 1999年5月21日 (20年11ヶ月経過) 公開番号 1999-132842
状態 特許登録済
技術分野 機械的振動・音波の測定 振動コンベヤ 機械的振動の発生装置 機械的変量の制御(その他)
主要キーワード 昇り傾斜面 導電コード 全目盛 突出ねじ 検出表示器 位相差制御回路 ケーシング面 垂直方向振動
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図面 (20)

課題

楕円振動の検出を楕円振動駆動制御に最適なように行なうこと。

解決手段

相互に直角な方向の振動を検出する第1、第2振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第1及び第2の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにした。

概要

背景

図14は振動電動機加振源とする共振型振動フィーダ1を示すものであるが、公知のようにトラフ2は一対のコイルスプリング4、5により建屋の一部6に懸吊されている。又このトラフ2の底壁部には一対の翼板3が取り付けられており、これの端部には一対の取付板7a、7bが固定されており、この内面側には一対の板ゴム8a、8bが固定されている。この板ゴム8a、8bの他面側は振動電動機のケーシング面に固定されている。ケーシング9は振動電動機を内蔵するがこの回転軸10の両端には半円形状のアンバランスウェイト11が固定されている。従来公知の共振型の振動電動機を加振源とする振動フィーダ1は以上のように構成されるのであるが、この振動電動機を駆動すると回転軸10の両端に固定されているアンバランスウェイト11の回転により遠心力が発生し、これは円形加振力であるが、これが板ゴム8a、8b及び取付板7a、7bを介してトラフ2に伝達されるのであるが、トラフ2や翼板3などでなる可動部の総質量mと一対の板ゴム8a、8bでなる弾性手段の総ばね定数のKより√K/√mで定まる共振周波数に近い周波数でこの振動電動機が駆動されるのでトラフ2が共振振動を行なうのであるが、このような振動力により、トラフ2は(誇張して示す)軌跡がVなる楕円振動を行なう。この楕円振動Vは図15に明示されるように板ゴム8a、8bの剪断方向にほぼ平行な軸X−Xに長軸Aを有し、これに垂直な方向に短軸Bを有する楕円形振動Vであり、その長軸方向における振Aの水平線x軸に対する傾斜角、すなわち振動角θは板ゴム8a、8bの取付角によってほぼ定まるのであるが、このような楕円振動Vの長軸における振巾A及び短軸における振巾Bを知りたい場合は、従来は図18に示すような振巾銘板21が用いられ、これは図示するように長方形状の紙22からなり、その裏面には接着剤が塗布されているが、その表面には一定の間隔で目盛線23がプリントされており、またこの中心軸c−cの両側に傾斜した表示線24a、24bがプリントされている。このような振巾銘板21で振動体の振巾を測定する場合には、その振動方向を目盛線23に合致するように調整して、振動体の表面に貼着される。今この振動体が直線振動を図19に示すようにaの方向に行なうのであれば、この方向に一対の表示線24a、24bがその振巾の巾で振動し、よって測定者網膜残像としてP及びQが観測され、これらの複合した部分が菱形形状を呈し、この先端Sにおける目盛23を観測し、これによってこの振動体の振巾を測定するのであるが、被測定振動体が直線振動を行なうのであれば、この振巾銘板21をその振動方向に目盛線23が合致するように貼着すれば正確に測定することができる。

しかしながら図14に示すような楕円振動Vを行なうトラフ2の長軸方向における振巾を測定する場合には、その長軸の方向に正確に合致させて振巾銘板21をトラフ2に貼着したとしても短軸方向における振動が加わるので全目盛線23も、ある巾の残像としての帯域が生じ、これらの複合した残像はかなり複雑なものとなり、直線振動の場合におけるような残像の交点Aを正確に求めることができない。又楕円振動Vの長軸方向に振巾銘板を合致さえることすら困難である。従来はこのような困難性があるにも拘らず測定者の経験により、この長軸方向における振巾をこのような銘板で測定するようにしていた。

然るに以上のようにして、長軸方向における振巾を測定したとしても、同じこの長軸方向の振巾及び、これに対する直角方向の振巾、すなわち短軸方向の振巾が同一であっても、この楕円振動の回転方向によって材料の移送速度が異なることが理論的にも実験的にも解明されている。すなわち、例えば図14においてトラフ2による材料の移送方向を右側にするようにして、トラフ2の側壁面を見た場合、この一点における楕円振動Vの回転方向が右回り、すなわち時計方向左回り、すなわち反時計方向の楕円振動より移送速度が大きい。

この楕円振動(通常1500〜1800r.p.m.の振動周波数)の回転方向は肉眼だけでは到底見ることが困難であり、従来はストロボフラッシュフラッシュイミングがこのトラフ2の振動の周波数に、ほぼ近い周波数にして、トラフ2の振動をストロボフラッシュの発光時における、ある点における軌跡を順次読み取ることにより、いまこのトラフ2の、ある一点は楕円振動を行なっているが、移送方向を一定方向にして(逆方向にして移送方向を見た場合には当然同じ楕円振動の方向は逆方向になる)、この楕円振動が時計方向か反時計方向かを認識するようにしていた。

然るにストロボフラッシュは常時設備し得るものとは限らず、例えば振動電動機の回転方向を指定することにより、トラフの楕円振動の方向をその移送速度がより大きい時計方向にするように設定していた。然しながら楕円振動理論から明らかなように、振動系が2質量系であっても3質量系であってもトラフに載荷している材料の重量によっては、その時の共振周波数のずれが大きくなったり、小さくなったりして逆転することがあり、必ずしもトラフの楕円振動の回転方向を測定し得るとは限らない。又、振動電動機のアンバランスウェイトを外部に露出しておくことは危険である。本出願人は、先に如何なる種類の駆動部を用いていても材料を移送する可動体の楕円振動の回転方向が移送速度を大にしている方向であるかどうかの測定を容易にすることができる楕円振動検出方法を提供することを目的として、第1の所定方向の振動を検出する第1の振動検出素子を被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第1の所定方向とは直角方向の第2の所定方向の振動を検出する第2の振動検出素子を前記被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第1の振動検出素子と前記第2の振動検出素子の検出出力位相差φから、前記被測定振動体の楕円振動の振動回転方向を得るようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法、によって達成される。又は少なくともマイコンと、電池と、前記マイコンの出力端子に接続される表示素子とを内蔵するケーシングの正面パネル部に前記表示素子の出力を受け、少なくとも楕円振動の回転方向を表示する表示部を設けた本体と、被測定振動体の一部に着脱自在な振動検出器と、該振動検出器の検出々力を導出し、前記本体のコネクタ部に接続される導電コードとから成り前記振動検出器は、第1の所定方向の振動を検出する第1の振動検出素子と前記第1の所定方向とは直角方向の第2の所定方向の振動を検出する第2の振動検出素子と、前記第1と第2の振動検出素子を支持する取付手段とを備え、該取付手段は前記被測定振動体の一部に着脱自在であり、かつ常に前記第1、第2の振動検出素子の検出方向に平行に前記一部に取付自在であり前記被測定振動体の一部に取り付けられた前記振動検出素子の検出々力の位相差φから前記マイコンの演算結果として前記被測定振動体の楕円振動の回転方向を前記表示部に表示させるようにしたことを特徴とする携帯型の楕円振動検出表示器を開発した(特開平4−297833号)。

然るに上記構成においては、振動検出器の第1の所定方向又は第2の所定方向を水平な振動フィーダのトラフ2の移送面も水平として考えており、確かにこれで上記構成により、楕円振動の回転方向や長軸方向の振巾及び短軸方向の振巾も測定することができるのであるが、振動パーツフィーダのようにボウルの内部にスパイラル状のトラックを形成させ、このトラックをリード角(トラックの部品の移送方向に向かう水平に対する昇り角)としている振動フィーダに振動検出器として取り付ける場合には、ボウルに対し、水平に取り付けたとしても、トラックに対してはある角度を有するために長軸の振動角は必ずしもトラックに対する振動角とはならない。

これではリード角にも種々の大きさを設定している楕円振動パーツフィーダではその性能を充分に発揮させる制御を行なうことが出来ない。

概要

楕円振動の検出を楕円振動駆動制御に最適なように行なうこと。

相互に直角な方向の振動を検出する第1、第2振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第1及び第2の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにした。

目的

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、リード角がいかなる大きさであっても、楕円振動パーツフィーダの振動、駆動制御を正確にかつ確実に行なうことができる楕円振動検出方法を提出することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

相互に直角な方向の振動を検出する第1、第2振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第1及び第2の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法。

請求項2

前記振動フィーダは楕円振動パーツフィーダであって、内部にスパイラル状の前記搬送トラックを形成させており、該搬送トラックは部品の搬送方向に、水平面に対し数度昇り傾斜面を有することを特徴とする請求項1に記載の楕円振動検出方法。

請求項3

前記振動フィーダの楕円振動の長軸方向の振短軸方向の振巾を各々、A、Bとし、前記第1、第2の振動検出素子の検出出力を各々、a、bとした場合、以下の式からA、B及び振動角θ演算で求めるようにした請求項1に記載の楕円振動検出方法。A2 =(a cosθ)2 +(b sinθ)2 +ab sin2θ・cosφ、B2 =(a sinθ)2 +(b cosθ)2 −ab sin2θ・cosφ、tan2θ=2ab cosφ/(a2−b2 )。

技術分野

0001

本発明は振動フィーダ楕円振動を検出する楕円振動検出方法に関する。

背景技術

0002

図14振動電動機加振源とする共振型の振動フィーダ1を示すものであるが、公知のようにトラフ2は一対のコイルスプリング4、5により建屋の一部6に懸吊されている。又このトラフ2の底壁部には一対の翼板3が取り付けられており、これの端部には一対の取付板7a、7bが固定されており、この内面側には一対の板ゴム8a、8bが固定されている。この板ゴム8a、8bの他面側は振動電動機のケーシング面に固定されている。ケーシング9は振動電動機を内蔵するがこの回転軸10の両端には半円形状のアンバランスウェイト11が固定されている。従来公知の共振型の振動電動機を加振源とする振動フィーダ1は以上のように構成されるのであるが、この振動電動機を駆動すると回転軸10の両端に固定されているアンバランスウェイト11の回転により遠心力が発生し、これは円形加振力であるが、これが板ゴム8a、8b及び取付板7a、7bを介してトラフ2に伝達されるのであるが、トラフ2や翼板3などでなる可動部の総質量mと一対の板ゴム8a、8bでなる弾性手段の総ばね定数のKより√K/√mで定まる共振周波数に近い周波数でこの振動電動機が駆動されるのでトラフ2が共振振動を行なうのであるが、このような振動力により、トラフ2は(誇張して示す)軌跡がVなる楕円振動を行なう。この楕円振動Vは図15に明示されるように板ゴム8a、8bの剪断方向にほぼ平行な軸X−Xに長軸Aを有し、これに垂直な方向に短軸Bを有する楕円形振動Vであり、その長軸方向における振Aの水平線x軸に対する傾斜角、すなわち振動角θは板ゴム8a、8bの取付角によってほぼ定まるのであるが、このような楕円振動Vの長軸における振巾A及び短軸における振巾Bを知りたい場合は、従来は図18に示すような振巾銘板21が用いられ、これは図示するように長方形状の紙22からなり、その裏面には接着剤が塗布されているが、その表面には一定の間隔で目盛線23がプリントされており、またこの中心軸c−cの両側に傾斜した表示線24a、24bがプリントされている。このような振巾銘板21で振動体の振巾を測定する場合には、その振動方向を目盛線23に合致するように調整して、振動体の表面に貼着される。今この振動体が直線振動図19に示すようにaの方向に行なうのであれば、この方向に一対の表示線24a、24bがその振巾の巾で振動し、よって測定者網膜残像としてP及びQが観測され、これらの複合した部分が菱形形状を呈し、この先端Sにおける目盛23を観測し、これによってこの振動体の振巾を測定するのであるが、被測定振動体が直線振動を行なうのであれば、この振巾銘板21をその振動方向に目盛線23が合致するように貼着すれば正確に測定することができる。

0003

しかしながら図14に示すような楕円振動Vを行なうトラフ2の長軸方向における振巾を測定する場合には、その長軸の方向に正確に合致させて振巾銘板21をトラフ2に貼着したとしても短軸方向における振動が加わるので全目盛線23も、ある巾の残像としての帯域が生じ、これらの複合した残像はかなり複雑なものとなり、直線振動の場合におけるような残像の交点Aを正確に求めることができない。又楕円振動Vの長軸方向に振巾銘板を合致さえることすら困難である。従来はこのような困難性があるにも拘らず測定者の経験により、この長軸方向における振巾をこのような銘板で測定するようにしていた。

0004

然るに以上のようにして、長軸方向における振巾を測定したとしても、同じこの長軸方向の振巾及び、これに対する直角方向の振巾、すなわち短軸方向の振巾が同一であっても、この楕円振動の回転方向によって材料の移送速度が異なることが理論的にも実験的にも解明されている。すなわち、例えば図14においてトラフ2による材料の移送方向を右側にするようにして、トラフ2の側壁面を見た場合、この一点における楕円振動Vの回転方向が右回り、すなわち時計方向左回り、すなわち反時計方向の楕円振動より移送速度が大きい。

0005

この楕円振動(通常1500〜1800r.p.m.の振動周波数)の回転方向は肉眼だけでは到底見ることが困難であり、従来はストロボフラッシュフラッシュイミングがこのトラフ2の振動の周波数に、ほぼ近い周波数にして、トラフ2の振動をストロボフラッシュの発光時における、ある点における軌跡を順次読み取ることにより、いまこのトラフ2の、ある一点は楕円振動を行なっているが、移送方向を一定方向にして(逆方向にして移送方向を見た場合には当然同じ楕円振動の方向は逆方向になる)、この楕円振動が時計方向か反時計方向かを認識するようにしていた。

0006

然るにストロボフラッシュは常時設備し得るものとは限らず、例えば振動電動機の回転方向を指定することにより、トラフの楕円振動の方向をその移送速度がより大きい時計方向にするように設定していた。然しながら楕円振動理論から明らかなように、振動系が2質量系であっても3質量系であってもトラフに載荷している材料の重量によっては、その時の共振周波数のずれが大きくなったり、小さくなったりして逆転することがあり、必ずしもトラフの楕円振動の回転方向を測定し得るとは限らない。又、振動電動機のアンバランスウェイトを外部に露出しておくことは危険である。本出願人は、先に如何なる種類の駆動部を用いていても材料を移送する可動体の楕円振動の回転方向が移送速度を大にしている方向であるかどうかの測定を容易にすることができる楕円振動検出方法を提供することを目的として、第1の所定方向の振動を検出する第1の振動検出素子を被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第1の所定方向とは直角方向の第2の所定方向の振動を検出する第2の振動検出素子を前記被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第1の振動検出素子と前記第2の振動検出素子の検出出力位相差φから、前記被測定振動体の楕円振動の振動回転方向を得るようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法、によって達成される。又は少なくともマイコンと、電池と、前記マイコンの出力端子に接続される表示素子とを内蔵するケーシングの正面パネル部に前記表示素子の出力を受け、少なくとも楕円振動の回転方向を表示する表示部を設けた本体と、被測定振動体の一部に着脱自在な振動検出器と、該振動検出器の検出々力を導出し、前記本体のコネクタ部に接続される導電コードとから成り前記振動検出器は、第1の所定方向の振動を検出する第1の振動検出素子と前記第1の所定方向とは直角方向の第2の所定方向の振動を検出する第2の振動検出素子と、前記第1と第2の振動検出素子を支持する取付手段とを備え、該取付手段は前記被測定振動体の一部に着脱自在であり、かつ常に前記第1、第2の振動検出素子の検出方向に平行に前記一部に取付自在であり前記被測定振動体の一部に取り付けられた前記振動検出素子の検出々力の位相差φから前記マイコンの演算結果として前記被測定振動体の楕円振動の回転方向を前記表示部に表示させるようにしたことを特徴とする携帯型の楕円振動検出表示器を開発した(特開平4−297833号)。

0007

然るに上記構成においては、振動検出器の第1の所定方向又は第2の所定方向を水平な振動フィーダのトラフ2の移送面も水平として考えており、確かにこれで上記構成により、楕円振動の回転方向や長軸方向の振巾及び短軸方向の振巾も測定することができるのであるが、振動パーツフィーダのようにボウルの内部にスパイラル状のトラックを形成させ、このトラックをリード角(トラックの部品の移送方向に向かう水平に対する昇り角)としている振動フィーダに振動検出器として取り付ける場合には、ボウルに対し、水平に取り付けたとしても、トラックに対してはある角度を有するために長軸の振動角は必ずしもトラックに対する振動角とはならない。

0008

これではリード角にも種々の大きさを設定している楕円振動パーツフィーダではその性能を充分に発揮させる制御を行なうことが出来ない。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、リード角がいかなる大きさであっても、楕円振動パーツフィーダの振動、駆動制御を正確にかつ確実に行なうことができる楕円振動検出方法を提出することを課題とする。

課題を解決するための手段

0010

以上の課題は、相互に直角な方向の振動を検出する第1、第2振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第1及び第2の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法に、よって解決される。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明の実施例による楕円振動検出方法を具体化した構成について図面を参照して説明する。

0012

まず、図1を参照してその検出のための電気回路について説明する。図1において振動検出器40は図10に示されるような形状を有し、これについては更に後述するが、検出素子40a、40bを内蔵し、これらの検出出力はそれぞれローパスフィルタ41a、41bに供給され、ここで雑音等のハイサイクルの信号成分は除去されてこの出力はアンプ42a、42bに供給される。ここで増巾された出力はA/Dコンバータ43a、43bに供給されアナログ値デジタル値に変換し、このデジタル値がマイコンもしくはコンピュータ45に供給される。コンピュータ45の入力端子側には更にローパスフィルタ41a、41bの出力を受ける位相差検出器44が接続されている。コンピュータ45ではA/Dコンバータ43a、43bからのデジタル出力及び位相差検出器44の出力を受けて所定の演算を行ない、この演算結果を液晶表示部46、47、48、49に供給するようにしている。

0013

すなわちコンピュータ45において後述するような演算式により楕円振動Vの長軸方向における振巾が長軸LCD表示部47に表示され、同楕円振動Vの短軸方向における振巾が短軸LCD表示部48に表示される。又振動角LCD表示部49には同じくコンピュータ45で演算された、ある軸に対する振動角、すなわち本実施例では水平方向に対する長軸の傾斜角θが表示されるように構成されている。更に液晶表示部46で楕円振動の回転方向が表示される。

0014

次に図10図11を参照して振動検出器40の詳細について説明する。これはほぼ円筒形状のケーシングを備えており、この内部に例えばジルコン酸鉛でなる第1、第2の力検出素子40a、40bが取付板に保持されている。取付板にはケーシングのフランジ部が例えばビス留めにより固定されるようになっている。又力検出素子40a、40bにはこれの検出出力が導線53a、53bにより導出されるようになっている。本発明の実施形態によれば第1、第2の力検出素子40a、40bの力検出方向は相互に直角である。又取付板の裏面には平板状のマグネットPが取り付けられているものとする。従ってこの振動検出器40の全体はマグネットPにより振動体に容易に着脱自在となっている。又、導線53a、53bはまとめてコード55とされる。

0015

更に本発明によればCPU45内ではA/Dコンバータ43a、43bの出力A及びB、及び位相差検出器44の出力から後述するような方法で長軸、短軸方向における振巾及び振動角、更に振動の回転方向が算出されるのであるが、これらはそれぞれ上述したように液晶表示部47、48、49にデジタル値で表示させるようにしている。又振動回転方向は振動回転方向表示部46に図形表示される。

0016

図15にはトラフ2の楕円振動Vが拡大して示されているが、上記の振動検出器40における検出素子40a、40bの各出力から本発明の方法により、この楕円振動Vの回転方向(材料の移送方向を右方にして)、長軸方向X−Xにおける振巾A及びこれに対して垂直の方向における振巾Bが演算される。楕円振動は既に理論的に解明されているように図15において本実施例では搬送方向であるx軸方向、これに対して垂直方向であるy方向に対し、それぞれこの楕円振動Vのx軸方向における振巾a及びy方向における振巾をbとすれば、これらはx=a sinωt及びy=b sin(ωt+φ)として表され、これらは検出素子a、bから得られる。このx軸方向における振動力とy軸方向における振動力との合成力により楕円振動力が得られ、これによりトラフ2は楕円振動Vを行なうのであるが、本実施例によれば検出素子40a及び40bの検出出力の位相差φが位相差検出器44で検出され、コンピュータ45に供給される。ここでy軸方向における振動力b sin(ωt+φ)とx軸方向における振動力x=asinωtとの位相差φと楕円振動のモードとの関係について説明するとφ=0度では図13のAで示すように直線的な振動を行なう。この振動角は図15においてθに相当するものであるが、これは例えば従来公知の電磁石駆動部によって簡単に得られる振動である。又これはx軸方向及びy軸方向における力の位相差によりモードが変わってくるのであるが、位相差φが0°<φ<90°の間ではBで示すように楕円振動であるが、その振動のプラス変位方向とマイナス変位方向において異なる軌跡でありプラス変位方向に対しては矢印で示すように軌跡の上方部分で振動し、又マイナス変位方向では下方部分の軌跡で振動する。すなわち時計方向まわりの軌跡を描いて振動を行なう。又図13のCで示すようにφ=90°では楕円の長軸の方向はx軸方向に平行にあり、従って、これに垂直な短軸の方向はy軸と平行になる。更にφが90°<φ<180°では楕円の長軸の方向はx軸に対し反転するが、振動の軌跡は矢印で示すように時計方向である。又図12のAで示すようにφ=180°であれば直線振動を行なうが直線振動の傾斜角は図13のAの直線振動とは反対方向の傾斜角になる。更にφが180°<φ<270°の間では楕円振動を行なうがその方向は図12のBとは反対方向になり、又振動の軌跡は反時計方向となる。更に図12のCで示すようにφ=270°では楕円振動を行なうがx軸方向に長軸が平行となる振動であり、振動の軌跡は矢印で示すように反時計方向となる。更にφが270°<φ<360°では図12のDで示すように長軸の方向は図12のBと同様であるが、その振動の軌跡は反時計方向となる。

0017

以上のようにしてx軸方向とy軸方向における振動力の位相差により振動モードが変化するのであるが、このようなφが図1における位相差検出器44により検出される。

0018

又A/Dコンバータ43a、43bからの出力はコンピュータ45で演算されるのであるが、この演算値をそれぞれa、bとすれば以下の数式1のような演算式により図8における長軸の振巾A、短軸の振巾Bが求められる。

0019

0020

上記数式1から長軸方向の振巾A及び短軸方向の振巾B、振動角θは以下の数式2で表されることになる。

0021

0022

以上のA、B及びθはCPU45内でデジタル値で演算されるのであるが、入力データとしてa、bは本実施例では以下のようにして従来より精度高く測定するようにしている。すなわち振動検出器40の各出力は全体としては正弦波形であるがノイズを含み、又なんらかの原因で大きなノイズが乗っていることが多く従来のようにこのような出力に対して2重積分を行なって振巾を算出する場合には2重積分により最高値と最低値とから振巾を測定するようにしているので大きなノイズが発生している場合には実際の振巾よりは大きく測定されることになる。このようなノイズがなく理想的な正弦波形であればなんら問題はなく正確に測定することができるのであるが、一般には大小さまざまなノイズが乗っていることが多いが、本実施例による方法によればこの影響をなくすことができる。

0023

すなわち測定すべきF1 方向振巾成分(F1 方向のみについて考えるが、F2方向についても同様である。)をAtとすれば各時間における変位xは下記の数式3となる。

0024

0025

本実施例ではこの加速度乗平均R.M.S.(Root Mean Square)をとり、すなわち実効値を計算する。すなわち各瞬間における加速度を時間的に積分して、この間の時間で割り、これの平均値をとると、下記の数式4となる。

0026

0027

よって上記数式4から振巾成分が下記の数式5の如く得られ、これが上記のaとして演算式に用いられる。

0028

0029

このすなわちxの2度微分値を各瞬間において測定し、これの時間的平均値をとることによって振巾成分Atを算定するようにしている。従って、ある時間における平均値をとることにより大きなノイズが短時間において発生していてもこの影響はほとんど無視することができる。

0030

F2 方向も同様に演算され、この方向の振巾成分が下記の数式6の如く得られ、これが上記のbである。

0031

0032

次に本発明の実施例による携帯型振動検出表示器について図16及び図17を参照して説明する。

0033

図16は本実施例の携帯型振動検出表示器の正面図を示すものであるが、図において本携帯型振動表示器は全体として60で示され、ほゞ直方形状のケーシング61を備えており、これには図17に示されるように液晶表示装置64や電池67を内蔵しており、電池67は取付部68を介して安定に支持されており、その他図示せずとも図1のマイコン45や上述の液晶表示装置64等はシャーシ63上にスペーサ66を介して取付ねじ65によりケーシング61内の所定位置に保持されている。正面パネル部62の左方部にはパワースイッチ69が設けられているが、これは公知のダブルプッシュスイッチであって一回押せば電池67が各部に電源を供給し、又更に押せば電源を遮断するようになっている。この右方にはパワースイッチ69のオンにより点灯するランプ70が設けられており、これがついているときには内蔵する電池67の電力が各部に供給されていることを表わす。又これらの下方に本発明に係る表示部71が設けられており、これは実施例では縦方向に並んで回転方向表示部46、長軸振巾表示部47、短軸振巾表示部48、振動角表示部49とからなり、これらは上述の液晶表示装置64の液晶部であって上述したように振動検出器40からの検出出力をマイコン45で演算し、その結果としてのデジタル値又は楕円振動の回転方向をマイコンの出力としてのドライバ出力で液晶表示装置64がドライブされて、この表示部47、48、49で長軸、短軸振巾振動角がデジタル値で例えば図示するように表示される。又、表示部46には図形表示で回転方向が示される。

0034

なお図17においてA/Dコンバータ43a、43bにトリマ抵抗調整器85、86からなるトリマ抵抗装置端子が接続されており、これによりA/Dコンバータ43a、43bにおけるアナログ入力の調整を行なっている。またアンプ42a、42bのゲインコントロール部ga、gbには、マイコン45がA/Dコンバータ43a、43bのデジタル出力を受けるのであるが、一定のビット数を有効に使うためにアンプ42a、42bのゲインを変えるためのゲインコントロール信号を受けるようになっている。

0035

図17において、100はコネクターであって、図10の振動検出器40からのコード55の端部に接続されているプラグをこれに差し込むようになっている。

0036

以上述べたように本実施例によれば、振動検出器40の振動体への取り付け位置は任意に行なっても楕円振動の長軸、短軸の振巾が正確に得られるが、長軸の振動角θは力検出素子40aの検出方向に対するものである。従って力検出素子40aの取付方向がトラフ2の底面に平行であれば、これに対する振動角となる。

0037

図2は本発明の第1の実施の形態による楕円振動パーツフィーダの全体を示すものであるが、10は内周壁部にスパイラル状のトラック11を形成させたボウルであり、後に詳述する駆動部にボルト12によりセンターで固定されている。

0038

図3はボウル10を取り外した状況を示し、楕円振動駆動部の斜視図であり固定フレーム1に後述するように垂直加振力用電磁石及び径方向に対向する一対の水平方向加振用電磁石が取り付けられており、ボウル10が取り付けられる上側側可動フレーム6の外周縁部には8つの径方向に伸びる突出部が設けられているが、この一つおきの突部6aに垂直に重ね板ばね5の上端部がボルトにより固定されている。

0039

また、図3、4に明示されるように垂直振動用板ばね15a、15b、15c、15dがその中央部に下側フレーム3のアーム部で固定されており、その両端部は固定フレーム1の板ばね取り付け部1aにボルトにより固定されている。図4で明示されるように上述の垂直加振力用の電磁石の可動コア31は上側可動フレーム6の下面に固定されており、これと空隙をおいて電磁石32が固定フレーム1の中央に固定されている。また、この固定フレーム1の径方向で一対の水平加振力用の電磁石が固定されているが、これは上側可動フレーム6に固定され、下方に垂下する可動コア21と電磁石22とからなっている。

0040

これら電磁石32、22に相互に所定の位相差を持って電圧が加えられると、垂直方向及び水平方向にこの位相差を持って電流が流れ、これにより、公知のようにボウルが楕円捩り振動を行なう。

0041

垂直に伸びる重ね板ばね5がボウル10の水平方向成分の共振周波数を決定し、また水平に配設された板ばね15a、15b、15c、15dによって垂直方向の共振周波数が決定される。一般に楕円振動においては水平方向の共振周波数にほゞ一致するように、水平方向加振力用電磁石22に電圧が加えられるのであるが、水平方向加振用の電磁石22には所定の位相差を持って同周波数の電圧が加えられ、かつ、また共振点からは、ずれた周波数で駆動されることになる。

0042

以上のようにしてボウル10は楕円振動を行なうのであるが、このボウル10の上側取付けフレームとしての上側可動フレーム6への取付けのために上述の板ばね5の上端部を取付けている突出部6aの間にそれぞれ同様な形状の突出部6cが4個形成されている。従ってこれら突出部6a、6c間は45度間隔に形成されており、また上側可動フレーム6の中央部に形成したねじ孔6bに対して径方向の長さはほゞ同一であり、これらにはボルト挿通孔hが形成されている。

0043

ボウル10はその中央でボルト12を上側可動フレームの中央部のねじ孔6bに螺着締めつけることにより、第1の取付けが行なわれ、更に本発明の実施の形態によれば、突出部6cの貫通孔hに下方からボルトを挿通させ、その突出ねじ部をボウル10の図示せずとも底面に形成されたねじ孔に螺着、締めつけることにより、ボウル10は上側可動フレームに固定されている。以上のようにして、ボウル10は可動フレーム6に固定されるのであるが、その慣性モーメントが大きくともその径外周部においてボウル可動フレーム6の突出部6cに固定されることにより、強固に固定されることができる。

0044

上述の構成の振動検出器40をボウル10の側面にトラック11のリード角と平行になるようにX又はY方向の振動検出素子を取り付けるためには例えばケース50の上面にX、Yの切り込み線図2に図示するように設け、又、ボウル10のトラック11のリード角をボウル10の側面に数センチ切り込んでおけば(鎖線で示すように)、これに平行になるように取り付けることにより、本発明による効果が得られる。或いは取り付け板Pが嵌め込まれるような凹所をあらかじめリード角と平行になるように形成しておけば、これに取り付けることにより、自動的にX方向又はY方向の振動検出素子がリード角と平行になるように振動検出器40を取り付けることができる。

0045

以上のような構成により、スパイラル状のトラック11のリード角αに沿って楕円振動を検出することができ、その長軸はトラック11の搬送面に対する振動角として測定することができ、またそのX方向又はY方向を制御の対象となる方向とすれば、トラック上での部品の移送に関して正確な部品の移送速度制御を行なうことができる。例えば、楕円振動の長軸の長さ及び短軸の長さに対し、振動角が何度の時に移送速度が最大になるかというデータを有しておれば、いかなるリード角の振動パーツフィーダにも最適な振動角を与えることができる。また、上述したように回転方向によっても、振動移送速度が異なるので、これを上述の方法で検出することができるので、トラックに対する面の移送方向に対して、移送速度の大きい方に設定することができる。又、この最適な位相差角部品詰まりが生じた時には水平又は垂直の方向における振動の変位を180度、進相、又は遅相させることにより、移送方向を逆転させることができるが、これにより、一定の短軸及び長軸に対する最適の振動角で移送されてきた部品が反転されることにより、更にリード角の下り傾斜角が付けられることにより、強力に逆方向の移送力を受けて効果的な詰まり解除作用を与えることができる。

0046

図6は楕円振動パーツフィーダの駆動制御回路を示すが、楕円振動パーツフィーダ自体は模式化して示されており、ボウル10は上述したように水平振動用板ばね9及び垂直振動用板ばね19により、地上に支持されており、また一対の水平方向用電磁石は代表的に一方の電磁コイル15aのみを示し、垂直用電磁コイル12も模式化して示されている。図3図5においては図示しなかったが、垂直振動用の板ばね19の何れか一つの一端部に近接して、垂直方向振動測定用ピックアップ58が設けられている。また垂直に配設された水平方向振動用板ばね9にも近接して、水平方向振動検出用のピックアップ40が配設されている。このピックアップ40は電線路W1 を介して水平用センサアンプ43に接続され、この出力は共振点追尾制御回路37及びA/D変換器51に接続されている。

0047

共振点追尾制御回路37の詳細は図7において示されるが、その出力はPWM制御回路54に供給され、更にその出力はパワーアンプ42で増巾されて、水平用の電磁コイル15aに供給される。本実施の形態では水平方向の振巾が定振巾制御され、この所望の水平振巾を指令する水平指令振巾回路52が設けられ、この出力はPI(Proportional Integral)制御回路比例積分制御回路)53に供給され、この出力は上述のPWM制御回路54に供給される。一方、垂直振動駆動用ブロックに属する位相差制御回路56には電線路W4 を介して、共振点制御回路37の出力が供給される。これには更に上述の垂直振動検出用ピックアップ58の出力が垂直用センサアンプ59を介して供給されており、またこのセンサアンプ59の出力はA/D変換器62を介して同じく垂直の振巾を定振巾制御するPI制御回路61に接続される。これには垂直振巾指令制御回路60が接続され、更にこの制御回路はPWM制御回路63に供給される。位相差制御回路56は垂直用コイル12に所定の位相差を持った電圧を供給するための回路である。つまり、位相差指令回路57の出力は位相差制御回路56に供給されており、垂直振動がピックアップ58により検出され、これが位相差制御回路56に供給されているのであるが、この機械的な振動と、共振点追尾制御回路37から供給される電圧との位相差が位相差指令回路57の出力と比較して機械的振動の所定の位相差角(例えば60度)を与えるような位相差の電圧をPWM制御回路63に供給している。この制御回路63の出力はパワーアンプ64を介して垂直用コイル12に供給される。

0048

図7図6における共振点追尾制御回路37の詳細を示すものであるが、主として可変周波数電源40、位相検出回路41およびメモリ45からなっている。可変周波数電源40には交流電源38にスイッチSを介して接続されており、この出力は増巾器42を介して電磁石の電磁コイル15aに接続されている。また図1におけるピックアップ40の出力は電線路W1 を介して増巾器43に接続される。この増巾出力は位相検出回路41に供給される。この位相検出回路41には、更に可変周波数電源40の出力が電線路W3 を介して供給されており、この位相検出出力が可変周波数電源40に接続されている。これは例えばインバータであってよい。

0049

また本発明の実施の形態による位相検出回路41は図9に示されるような方法で検出を行う。これは以下の作用において詳細を説明する。

0050

更に本発明の実施の形態によれば、可変周波数電源45は不揮発性のメモリ15に接続されている。

0051

以上、本発明の実施の形態の構成について説明したが、次にこの作用について説明する。

0052

スイッチSを閉じると交流電源38が可変周波数電源40に接続され、駆動状態となる。この出力電圧はPWM制御回路54及び増巾器42を介して電磁石の電磁コイル15aに供給される。これにより、本発明の楕円振動パーツフィーダのボウル2は水平方向の捩り振動力を与えられる。

0053

ピックアップ40はこの水平方向の振動変位を検出し、増巾器43により増巾されて、位相検出回路41に加えられる。他方、これにはこの時の電磁コイル15aに印加されている電圧が供給されている。

0054

図9Aにはこの印加電圧Vの時間的変化を示すものであるが、この電磁コイル15aにより、一時遅れが生じ、これに流れる電流Iは図9Bに示すように変化する。この電流により、電磁石コイル15aとボウル2との間に交番磁気吸引力が発生し、ボウル2は水平方向の捩り振動変位を与えられているのであるが、この振動変位が図4Cに示すように、コイル15aにかかる電圧Vと90度遅れている場合にはすなわちコイル電圧Vが正から負に変わるゼロクロスポイントにおいて振動変位S1 が正であれば図3に示すように、共振点ω0 (角周波数)では位相差φは90度であるので、ω0 よりは小さく周波数を上昇させるべきであると位相検出回路41で判断して可変周波数電源40の出力周波数を上昇させる。これがPWM制御回路54を介して増巾器12で増巾されて電磁石のコイル15aに流され、より周波数の高い電流でボウル2を振動させる。共振点ω0 に前回より近づいたことにより、振巾は上昇する。可変周波数電源40の出力周波数が更に高くなってついにω0 を越えて、これより高くなると図4A、Dに示すように振動変位S2 とコイル電圧Vとの関係は位相差で270度となる。

0055

図8の力の角周波数ωと振動変位の位相差φの関係から明らかなように共振点ω0 を通過したので可変周波数電源40の出力周波数を減少させる。なお、C1、C2 、C3 は板ばねの粘性係数であり、C3 >C2 >C1 である。

0056

なお、C1 、C2 、C3 は板ばねの粘性係数であり、これを係数として速度に比例した反力を加えるものであるが、更にボウルの空気中における振動であれば当然、小さいけれど空気の抵抗も加わる。図8では水平方向の振動系の共振周波数がω0 として力と振動変位の位相差が90度であることを示しているが、垂直振動系においてはその共振周波数がω0 ’であれば、周波数ω0 で駆動すると図8から明らかなように力と変位との位相差は30度になり、これでは水平振動系とは60度の位相差であるので、最適値とされるが、通常はこのような位相差になるとは限らず、この角周波数ω0 より更に小さい共振周波数になる場合もあれば、ω0 ’より更に高い周波数に共振点が置かれる場合もある。いずれにしても力は電流の位相と同じであり、電磁コイルは誘導負荷であるので電圧と電流の位相差は90度である。従って上述したように電圧と振動変位との位相差が180度となった場合に共振周波数で駆動されていることになるのであるが、電流と電圧とは90度位相差がずれているので水平振動系の共振点ω0 より更に離れた場合、更に低い場合には電圧が正から負、又は負から正へのゼロクロスポイントにおいて振動変位の極性が正から負に変わることは明らかである。本駆動制御方法では、このゼロクロスポイントにおいて、振動変位の正、負を検出して共振追尾をしているのである。

0057

以上のようにして可変周波数電源40の出力周波数の増減を行ってついにはこの振動パーツフィーダは水平方向に共振周波数で駆動するようになる。

0058

以上のようにして水平振動系は共振振動を行なうのであるが、共振点追尾制御回路37の出力は電線路W4 を介して位相差制御回路56に供給されており、ここでは垂直方向の振動を検出するピックアップ58の出力を受け、位相差指令回路57の指令に基づいてこの位相差を生じさせるような位相差θの電圧を発生し、PWM制御回路63に供給する。これには垂直振巾指令回路60及びPI制御回路61からの出力を受けて定振巾を与えるための電圧をパワーアンプ4で増巾された後、垂直用コイル12に供給する。よって垂直方向には位相差指令回路57で設定された位相差でボウル2を垂直方向で振動させる。よってボウル2は所望の楕円振動を行なうことができる。

0059

振動パーツフィーダのボウル10内のスパイラルトラックでは部品が所定の姿勢になるように部品整列手段により整列される。この姿勢で次工程に供給される。

0060

振動パーツフィーダの駆動を停止させるべくスイッチSを開くと可変周波数電源40からの出力はなくなり、ボウル2の駆動は停止する。この時、不揮発性のメモリ45にスイッチSを切るときの可変周波数電源40の出力周波数が記憶される。

0061

振動パーツフィーダを再び駆動開始させるべく、スイッチSを閉じるとメモリ45でこの時記憶されている共振周波数を出力すべく可変周波数電源40が駆動される。従って振動パーツフィーダのボウル2は最初から水平方向に共振周波数で駆動される。従って従来のように強制振動から共振周波数に移るときのショックがなくなり、また電源容量を小とすることができる。

0062

以下、駆動停止、駆動開始を繰り返すごとに、停止ごとにメモリ45の内容が書き換えられるのであるが、1か月単位、1年単位では振動パーツフィーダの共振周波数が変動する。したがってその部品共振周波数を追尾制御していたので強制振動から共振振動に移るために多くの電流を流さねばならないのであるが、年単位で強制振動に移る程、共振周波数の変動が大きくとも前回の共振周波数で駆動を開始することができるので、常に振動パーツフィーダをショックなく電源容量を小として駆動することができる。

0063

本発明の実施形態によれば、以上の構成において、位相差制御回路56では垂直用コイル12に所定の位相差を得るべく制御を比較的ゆっくりと行ない、また垂直振巾指令回路60からの指令による定振巾制御は比較的早く行なうようにしている。これによりこれまで位相差制御と定振巾制御を同等に行なった場合の振動の不安定な状態は解除され、安定に所定の振動変位に所定の位相差を確実に得ることができる。

0064

更に定常運転状態になると垂直加振力用の電圧の位相差をデジタル値で記憶しておく。これにより、次の駆動開始時には直ちに垂直振動を所定の位相差で行なわせることが出来る。

0065

以上、本発明の実施の形態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。

0066

例えば以上の第1の実施の形態では、ボウル10の側面に振動検出器40を取り付けるようにしたが、これに代えて可動フレーム6の周側面に固定させるようにしてもよい。

発明の効果

0067

以上述べたように本発明の楕円振動検出方法によれば、振動フィーダの本来の働きである搬送方向に関し、正確な情報を与えることができる。

図面の簡単な説明

0068

図1本発明の実施の形態に適用される振動検出回路のブロック図である。
図2同回路が適用される第1実施例の楕円振動パーツフィーダの斜視図である。
図3図2においてボウルを取り除いた楕円振動駆動部の斜視図である。
図4図3の部分破断斜視図である。
図5同底面図である。
図6第1の実施の形態に適用される駆動制御回路のブロック図である。
図7同回路における共振点追尾制御回路の詳細ブロック図である。
図8駆動制御回路の作用を示すチャートである。
図9同作用を示すチャートで、Aはコイル電圧の波形、Bはコイル電流の波形、Cは振動変位の波形、Dは他の振動変位の波形である。
図10本発明の実施の形態の振動検出器の平面図である。
図11振動検出装置内における第1、第2検出素子の配置を示す平面図である。
図12同作用を示すチャートで、Aは振動変位の位相が180度、Bは位相範囲が180度より大、270度より小で、Cは位相が270度、Dは位相範囲が270度より小、360度より小の場合である。
図13同様に作用を示す図でAは位相が0度、Bは位相範囲が0度より90度より小、Cは位相が90度、Dは位相範囲90度より大で、180度より小の場合のチャートである。
図14従来例の振動フィーダの構造を示す側面図である。
図15同振動フィーダの楕円振動を示すチャートである。
図16本発明の実施の形態に適用される携帯型の表示器の正面図である。
図17同側面図である。
図18従来例の振動表示器の正面図である。
図19同作用を示す正面図である。

--

0069

10ボウル
11トラック
40 振動検出器

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