JPH11124216A

JPH11124216A - 自励振動型振動装置

Info

Publication number: JPH11124216A
Application number: JP30658797A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Murakishi; 恭次村岸
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-05-11
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JP4066481B2

Abstract

(57)【要約】【課題】起動時の、振動開始から所定の振幅で振動す
るまでの立ち上がり時間及び／又は停止時の、制動開始
から完全に振幅が停止するまでの制動時間を、容易に、
任意に変えることのできる自励振動型振動装置を提供す
ること。【解決手段】振動機械２１の振動変位ｘの出力信号を
自励発振コントローラ３に負帰還し、ここで可変ゲイン
Ｋ₀ によって増幅した後、可変の飽和要素を有した電力
増幅器３０によって増幅する。更に、これを電磁石の振
動駆動源１７に供給して、振動機械２１を振動させる。
この振動の起動時に、電力増幅器３０の飽和要素の値Ｂ
を、起動開始から所定時間Ｔ’となるまで、時間の経過
と共に、漸次、比例的に増加させる。

Description

【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Ａｂ
ｓ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２
６の出力と、偏差Δｒを係数Ｋ_s 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Ｋ_cr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 ＋Ｋ_s ・∫Δｒｄｔ＋Ｋ_cr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Ｏ
ＦＦ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Ｋ_s ・∫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１
０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１８
０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９−１
３２８４１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 、Ｋ
₃ 、Ｋ_S 、Ｋ_cr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 、Ｋ_S 、Ｋ_cr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 、Ｋ_S 、Ｋ_cr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（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（３
０）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（２
１）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（３
０）の前記飽和要素の値（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（２
１）の起動時に、前記電力増幅器（３０）の前記飽和要
素の値（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Ｂ_t 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、Ｂ_t 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１
７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Ｋ_B の増幅率を有する増幅
器５５で増幅された値、いわばＫ_B ・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Ｋ_B で増加する値）Ｂ_B が、飽和要素設定部５
１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Ｂ_r （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Ｂ_r 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２
００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Ｋ_B 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Ｂ_F が出力Ｂ_E
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Ｋ_B の増幅率を有する増幅器５５で増幅された、いわ
ばＫ_B ・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Ｋ_B で増加する値）
Ｂ_B が出力Ｂ_E 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Ｂ_r から、増幅器５５の増幅率Ｋ_Bより
大きい増幅率Ｋ_F を有する増幅器５４の出力、すなわち
Ｋ_E ・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Ｂ_r 、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Ｋ_E 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４
００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Ｋ_B 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Ｂ_r （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Ｂ_F の値は、
所定時間Ｔ”における振動Ｂ_B 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１
２’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１
０’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、４
６ｂ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４６
ａ、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１
３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Ｂ_r 定常振幅時の飽和要素の値Ｂ_t 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

Claims

【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。