CN1075210C - 一种产生椭圆振动的装置 - Google Patents

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Abstract

一种产生椭圆振动的装置，包括：第一控制器；第一功率放大器；第一振动激励器；第一振动系统；第一振动偏移检测器；第二控制器；第二功率放大器；第二振动激励器；第二振动系统；第二振动偏移检测器；由第一控制器，第一功率放大器、第一振动激励器、第一振动系统、第一振动偏移检测器、第二控制器、第二功率放大器、第二振动激励器、第二振动系统及第二振动偏移检测器组成的闭合回路。

Description

一种产生椭圆振动的装置
本发明涉及一个可用来输送如螺钉、螺母和晶体管等部件的产生椭圆振动的装置。
在图1中，一个产生椭圆振动的部件供给器通常用数码1表示。它有一个熟知的斗2。在斗2的壁上形成一螺旋形轨道。在该螺旋形轨道的下旋侧适当位置上安装了一个滑臂，作为部件定向器。该滑臂的详细情况是众所周知的，其详细图不再给出。将一平板弯曲形成滑臂。平板的下端与轨道间的距离大于在斗2中输送部件的厚度，但是小于该厚度的两倍。在螺旋轨道的出口部位安装了一个姿势保持器。通过姿势保持器，具有预定姿势的部件，供给一个图中未示出的，作为下一步工序的线性振动供给器。
如图2所示，斗2固定在上活动架7上。图3中清楚地给出了一个类似十字交叉形的下活动架8，通过4组垂直的片簧9与上活动架7结合。片簧9的上端固定在上活动架7的端部7a上。片簧9的下端固定在下活动架8的端部8a上，端部7a和8a在垂直方向相互成一直线。
垂直驱动电磁铁11固定在一不动架10的中部，面向上活动架7的中间部分。一个纵向可移动的铁芯13固定在上活动架7的下侧，面向垂直驱动电磁铁11。一对水平驱动电磁铁14a和14b在垂直驱动电磁铁11的两侧固定在不动架10的侧壁部分。电磁铁线圈15a和15b绕在电磁铁14a和14b上。水平方向可动铁芯16a和16b固定在上活动架7的下侧，分别面向水平驱动电磁铁14a和14b。
4个立柱17与不动架10整体形成。不动架10通过立柱17及在板面上的减振橡皮18支撑。如图3所示，弹簧固定部分17a与立柱17整体形成。片簧19以图3所示的方式固定在弹簧固定部分17a上。垂直驱动用的片簧两端由螺钉B固定在弹簧固定部分17a上。片簧19由两个片簧元件组成，它们之间经垫片20相互重迭。片簧19的中间部分由螺钉B′固定到下活动架8上。
在上述的结构中，水平方向驱动电磁铁14a和14b对应第一激振器，以产生水平方向激振力。由水平电磁铁14a和14b驱动的第一振动系统包括斗2、片簧9、可动铁芯16a和16b等。电磁铁11对应第二激振器，以产生垂直方向激振力。它包括斗2、片簧19及可动铁芯13等。
通常供给电磁铁14a、14b和11的驱动电流频率与第一(水平)振动系统的共振频率相同或接近于所述共振频率。因此，斗2在水平方向以共振频率或接近该频率f0的频率振动。在垂直方向的第二(垂直)振动系统的共振频率f1通常比水平方向共振频率f0高几个百分点。如图4所示，在水平方向上力和振动偏移之间的相位差等于90°。从振动技术来说这是清楚的。斗2在垂直方向在不同的相位差下振动。因此，斗2由这些相位差做椭圆振动。理论上说，在垂直和水平方向振动偏移间的最佳相位差为90°。在此情况下，被输送的元件可以在斗2的轨道中以最高传送速度输送。相应地，水平和垂直激励力之间的相位差设置在90°。换言之，如从图4中可清楚看到，在垂直方向共振频率等于f1，并且在落后垂直振动力150度相位下产生垂直振动。
振动技术清楚说明，当一个振动系统在共振频率下振动时，在斗2中部件负载的少许变化及动力源的少许波动会引起振动系统共振频率改变。相应地，甚至当斗在无载情况下，在水平共振频率f0及在力和偏移间相位差为90度下振动时，相位差随动力源及部件负载的波动而变化。相应地，虽然在垂直方向上相位差不变化，但在水平方向的变化却很大。其结果是，垂直和水平振动偏移之间的相位差不会等于60度。因此，斗2不能得到最佳振动条件。
本发明的目的是提供一个产生椭圆振动的装置，甚至在动力源波动和部件负载随时间变化的情况下，它也能可靠地保持水平和垂直方向之间最佳相位差。
根据本发明的一个方面，产生椭圆振动的装置包括：
(A)至少包括第一移相器、第一高增益放大器和第一饱和元件的第一控制器；
(B)用于放大所述第一控制器输出的第一功率放大器；
(C)接受所述第一功率放大器输出，用以在第一方向上产生第一振动力的第一激振器；
(D)接受所述第一振动力的产生椭圆振动的装置第一振动系统；
(E)用于检测所述产生椭圆振动的装置的活动部件在所述第一方向振动偏移的第一振动偏移检测器；
(F)至少包括第二移相器、第二高增益放大器和第二饱和元件的第二控制器；
(G)用于放大所述第二控制器输出的第二功率放大器；
(H)接受所述第二功率放大器输出，在与第一方向垂直的第二方向产生第二振动力的第二激振器；
(I)接受所述第二振动力的所述产生椭圆振动的装置第二振动系统；
(J)用于检测所述产生椭圆振动的装置的所述活动部件在所述第二方向的另一个振动偏移的第二振动偏移检测器；
(K)由所述第一控制器、所述第一功率放大器、所述第一激振器，所述第一振动系统、所述第一振动偏移检测器、所述第二控制器、所述第二功率放大器、所述第二激振器、所述第二振动系统及所述第二振动偏移检测器所组成的闭合回路。所述第二振动偏移检测器的输出负反馈到所述闭合回路中的所述第一控制器；其中，所述第一和第二移相器的移相角值，预先确定，使得所述第二振动偏移检测器的输出端与所述第一控制器的输入端相互断开时，在这二个端子之间有180度相位差。并且可以得到第一和第二振动系统所述振动偏移间预定相位差使所述产生椭圆振动的装置为最佳条件，所述第一振动系统以其共振频率自激振动，所述第二振动系统自激振动。
考虑下述本发明的所希望的实施例的详细叙述，并连系相应的图，可以更容易理解本发明的上述和其它的目标、特点和优点。
图1为现有技术振动型元件供给器的断面图。
图2为沿图1中的线Ⅱ一Ⅱ取的平面视图。
图3为上述现有技术的底视图。
图4为解释现有技术运行的流程框图。
图5为根据本发明的第一实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图6为第一实施例的详细方框图。
图7为根据本发明的第二实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图8为第二实施例的详细方框图。
图9为根据本发明的第三实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图10为根据本发明的第四实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图11为第四实施例的详细方框图。
图12为第四实施例中一个重要部件的方框图。
图13为根据本发明的第五实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图14为第五实施例的详细方框图。
图15为根据本发明的第六实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图16为根据本发明的第七实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图17为根据本发明的第八实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图18为根据本发明的第九实施例产生椭圆振动的装置的方框图。
图19为解释该第九实施例运行的流程框图。
图20为根据本发明第十实施例产生椭圆振动的装置中一个重要部件的方框图。
图21为第十实施例的详细方框图。
图22为解释该第十实施例运行的流程框图，A和B为水平和垂直振动信号的波形。C和D为A和B中波形经过整流后的波形。
图23为解释该第十实施例运行的流程框图。
下面将参照图来说明根据本发明实施例的产生椭圆振动的装置。
图5给出根据本发明第一实施例的产生椭圆振动的装置。用参考数字31做总体标识。水平振动系统或第一振动系统32的振动偏移用第一振动检测器33进行检测。第一振动检测器33的一个输出端经过一个垂直的或第二控制器34、第二功率放大器35及第二(垂直)激振器36，连接到垂直振动系统37。用第二振动检测器38检测垂直方向的振动偏移，并送到水平(第一)控制器39，然后经过第一功率放大器40及水平(第一)激振器41到水平振动系统32。第一振动检测器33的输出直接送到第二控制器34，同时该水平(第二)振动检测器38的输出负反馈到第一控制器39。
图6给出第一实施例的详细情况。用相同的参考数字表示与图5中相对应的各部件。
第一控制器39由第一移相器42、第一高增益放大器43及用于调节幅值的第一限幅器(饱和元件)44组成。第一控制器39的输出送到功率放大器40，放大了的输出送到电磁铁41，作为第一激振器41。电磁铁41中的电流和力的相位差等于对应滞后元件1/(s+a1)的角度(s为拉普拉斯算子，以下均如此，为方便计不再重叙)。第一振动系统由电磁铁41的输出驱使振动。第一振动系统用特征方程(m1s2+c1s+k1=0)表示，其中，m1表示斗的质量，c1表示粘滞系数，k1表示水平方向的弹性常数。
水平方向的振动偏移由水平振动检测器33进行检测，检测的输出送到第二控制器34、该控制器由第二移相器45、第二高增益放大器46及如在第一控制器39中用于调整幅值的第二限幅器(饱和限制器47)组成。第二控制器34的输出送到功率放大器35，放大了的输出送到垂直电磁铁36，做为第二激振器，它有一个滞后元件1/(s+a2)，与第一激振器或水平电磁铁41相同的方式产生90度的相位滞后。垂直振动系统37由电磁铁36驱使振动。振动系统37的振动偏移由振动检测器38检测，该输出送到第一控制器39，作为负反馈信号。
根据这个实施例，振动系统32和37中的一个以其共振频率振动，另一个以共振频率有一距离的频率振动。在共振振动中，力和偏移之间的相位差等于90度，垂直振动系统以与共振频率有一距离的频率上振动，相位差接近等于零。如上所述，作为激振器的电磁铁36和41有90度相位滞后。根据本实施例，在第一移相器42中，超前相位α等于60度。在第二移相器45中，超前相位β等于30度。第一移相器42的输入端和水平振动系统32的输出端之间有120度相位差。水平振动检测器33的输出端或第二移相器45的输入端与第二振动系统37的输出端之间有60度相位差。相应地，当第一控制器39的输入端与振动检测器38的输出端断开时，在这两端之间有180度相位差。因此，该振动系统可以自激振动。
已经介绍了本发明的第一实施例产生椭圆振动的装置的结构，下面将介绍其运行。
尽管没有图中画出，有一个直流电源经过电气开关连接到功率放大器35和40。合上电气开关，功率放大器35和40就进入运行状态。在如图6所示闭合回路中，垂直振动检测器38的输出负反馈到第一控制器39。当第一控制器39的输入端与垂直偏移检测器38的输出侧断开时，它们之间有180度的相位差。相应地，振动系统可以自激励振动。因此，水平振动系统以共振频率振动。水平振动偏移由振动检测器33检测。检测输出送到第二控制器34，并被第二放大器35放大。放大后的输出送到垂直电磁铁36。相应地，垂直振动系统37被自激励振动，但是其振动频率与水平共振频率有百分之几的距离。由于水平振动系统32以共振频率振动，在力和偏移之间的相位差保持为90度。此外，电磁铁41的相位滞后保持为90度。水平方向和垂直方向振动之间的相位差稳定地保持在60度。相应地，斗可以在最佳条件下做椭圆振动。所输送的部件可沿螺旋轨道以最大传输速度在斗中传输。甚至当商业电力供给的电压和频率波动，斗中部件的负载变化时，水平振动系统可以自激振动，或以共振频率振动。力和偏移之间的相位差为90度角。在现有技术中，甚至当振动系统的驱动频率有一小的移动，相位差明显偏离90度。但是根据本实施例，就没有变化。相应地，可以稳定地保持在最佳条件下。
尽管图中未示出，接受水平振动偏移检测器33的输出及垂直振动检测器38的输出的幅值控制器连接到限制幅器44和47上。未画出的幅值控制器分别包括比较器。预定的幅值电压供到比较器的一个输入端，振动偏移检测器33和38的输出连接到比较器的另一端。根据差值，幅值调整限制器44和47自动调整。相应地，水平方向和垂直方向的幅值可以分别保持为恒定值。其结果是，具有恒定长轴和恒定短轴的椭圆振动可以传递给该斗。
图7和图8给出根据本发明第二实施例的一个产生椭圆振动的装置。其总体标识为参考数字51。与上述实施例中相应的部分用与上述相同的参考数字表示，并省略其介绍。
根据这一实施例，仅在水平振动系统中形成闭合回路。水平振动检测器33的输出负反馈到第一控制器52，也送到第二(垂直)控制器53。
图8示出根据本实施例的产生椭圆振动的装置的详细情况。本实施例与上一实施例的区别在控制器52和53。控制器52和53分别由移相器55和58、高增益放大器56和59，及幅值调整限制器57和60组成。在第一移相器55中，相位差α给定值为零，而在第二移相器58中，相位差给定值β为30度。当水平振动检测器33从第一控制器52上断开时，在断开的端子之间有180度相位差。第二振动系统37的输出与第二控制器53之间的相位差等于60度角。
已经介绍了根据本发明第二实施例的产生椭圆振动的装置结构。下面介绍其运行。
在这个实施例中，仅在水平振动系统中形成闭合回路。在处于共振频率的水平振动系统32和第一控制器52之间有180度相位差。直流电源经过未示出的电气开关，连接到功率放大器35和40。水平振动系统32以共振频率自激振动。垂直振动系统37强迫振动。水平振动系统在共振条件下，力和偏移间的相位差可以保持在90度。甚至当强制振动的驱动频率有小的变化时，幅值和力之间的相位差也不会变化。相应地，垂直和水平振动之间的相位差可以保持在60度。因而可以得到最佳椭圆振动。
图9示出根据本发明第三实施例的产生椭圆振动的装置，其总体用一个参考数字61表示。变频电源62供给第一控制器63，输出经第一功率放大器放大，放大了的输出送到电磁铁65，作为电气激振器。因此，水平振动系统66以上述实施例同样的方式振动。振动系统66的水平振动偏移由振动检测器67检测，检测的输出送到第二控制器68做垂直振动。被控的输出经过第二功率放大器69，送到电磁铁70，做为激振器。因此，第二振动系统71振动。在第二控制器68中的移相角等于60度。相应地，尽管振动系统66是在变频电源62的调整下，以共振频率振动，振动系统71在具有60度相位差情况下做垂直振动。因此，当变频电源62准确调整时，水平振动系统66可保证以共振频率振动，并且可保证垂直和水平振动系统66和71之间的相位差准确地保持在60度。因而可以得到最佳的椭圆振动。
与第一和第二实施例不同，控制器63和68不包括任何饱和元件。振动检测器67的输出供送到一个图中未示出幅值限制器，该输出与在未示出的幅值限制器中的预定幅值比较。比较的结果送到控制器63，因此形成一个提供恒定幅值的闭合回路。水平方向的幅值可以是恒定的。在图9中，没有提供垂直振动检测器，但是可以安排使垂直方向得到预定幅值。
下面将参考图10到图12，介绍根据本发明第四实施例的产生椭圆振动的装置。
图10示出根据本发明第四实施例的产生椭圆振动的装置，总体用一参考数字131表示。水平振动系统132的振动偏移由振动检测器133检测，其输出经过第二控制器134、比较器200、第二功率放大器135和第二激振器136，送到第二垂直振动系统137。垂直振动系统137的振动偏移由振动检测器138检测，其输出供到第一水平控制器139，被控制的输出进而经过第一功率放大器140和第一激振器141，送到水平(第一)振动系统132。振动检测器133的输出直接送到第二控制器134，而振动检测器138的输出负反馈到第一控制器139。
根据这个实施例，垂直振动检测器138的输出还供给一个增益为ΔK2的放大器202，其输出经过相位补偿器201送到比较器200，做为负信号。放大器202的输出在相位补偿器201中，向前移动了对应激振器136的相位滞后值。ΔK2及相位补偿器201的相位比较将在下面详细说明。
图11示出本实施例的方框图。其中用相同的参考数字表示与图10中相对应的部分。
第一控制器139包括第一移相器142、第一高增益放大器143及第一幅值调整限制器144。后者是一饱和元件。第一控制器139的输出送到第一功率放大器140。放大器输出供给电磁铁141，做为激振器。在电磁铁141中，电流和力之间有90度相位差。它是一个具有1/(s+a1)特性的滞后元件。由电磁铁141的输出使水平振动系统132振动。第一振动系统132由特征方程(m1s2+c1s+k1=0)表示。其中，m表示斗的质量，c1为粘滞系数，k1为水平方向的弹簧常数。水平振动系统132的振动偏移由振动检测器133检测，其输出供到第二控制器134。第二控制器134包括移相器145、高增益放大器146及幅值调整限制器147。后者为一饱和元件，其输出送到比较器200，比较的结果送到功率放大器135。放大了的输出送到垂直电磁铁136。它对应于1/(s+a2)的滞后元件。在垂直电磁铁136中产生90度相位滞后。由垂直电磁铁136的输出使垂直振动系统137振动。垂直振动系统137的振动偏移由振动偏移检测器138检测，检测的输出又负反馈到第一控制器139。
根据本实施例，垂直振动偏移检测器138的输出也送到放大倍数为ΔK2的增益放大器202。垂直振动系统137由特征方程(m2s2+c2s+k2=0)表示。增益ΔK2的值设计得比弹簧常数k2大百分之几。下面将详细介绍垂直振动系统137的情况。
如图12所示，活动部件M是在振动元件供给器中的斗，其加速度d2x/dt2是由施加到活动部件M上的力除以活动部件M的质量m而得到的。用加速度d2x/dt2乘以拉普拉斯变换1/s，相应地得到速度“dx/dt”。粘滞系数c被dx/dt值乘。因此可以得到活动部件M的阻力，它负反馈到活动部件M上。用检测到的dx/dt以及偏移乘以拉普拉斯变换1/s，可以计算出X。用偏移X乘以弹簧常数K。由弹簧力提供的阻力kx负反馈到活动部件M。
振动技术清楚地表明，共振频率正比于
Figure C9610415700151
。根据这个实施例，k2值被电气转换。换言之，增益Δk2对应弹簧常数k2。相应地，垂直振动系统137的共振频率电气上提高了百分之几。电磁铁136造成相位滞后。相位超前元件(s+a2)/(s+b2),(b2＞a2)连接到补偿电磁铁136的相位滞后的回路，并且负反馈到比较器200。
根据这个实施例，振动系统132和137自激振动，其力和偏移之间的相位差等于90度。施加到垂直振动系统137的力比水平振动系统132滞后一个预定的相位角。如上所述，做为激振器的电磁铁136和141的相位滞后等于90度。在第一移相器142中，相位向前移60度，另外，在第二移相器145中，相位向前移30度。第一移相器142的输入和水平振动系统132的输出之间有120度相位差。在水平振动检测器133的输出或第二移相器145的输入与第二振动系统137的输出之间有60度相位差。相应地，当第一控制器139的输入及用于垂直振动系统的振动检测器138的输出断开时，在这二端之间有180度相位差。因此，水平和垂直振动系统132和137可以自激振动。
已经介绍了根据本发明第四实施例的产生椭圆振动的系统的结构，下面将介绍其运行。
尽管未示出，电气开关连接到功率放大器135和142。当电气开关闭合时，功率放大器135和142进入运行状态。在图11所示闭合回路中，垂直振动系统137的振动检测器138的输出负反馈到第一控制器139。相应地，当闭合回路打开时，在二个端子之间有180度相位差。因此，水平和垂直振动系统132的137可以共振频率自激振动。当水平振动系统132的振动偏移被振动检测器133检测，被检测出的输出经过第二控制器134、比较器200、功率放大器135送到垂直电磁铁136。垂直振动系统137由垂直电磁铁136的输出驱动。此外，水平振动系统以共振频率自激振动。相应地，力和偏移之间的相位差可以保持在90度。电磁铁141的相位滞后保持在90度。相应地，水平和垂直振动之间的相位差可以保持在60度。
根据本发明，垂直振动系统137的特征方程用式(m2s2+c2s+K2=0)表示在图11中。放大器202的增益ΔK2等于比垂直振动系统137中机械弹簧常数高百分之几的值。由振动偏移检测器138检测的输出被增益放大器202放大，并经过相位补偿器201送到比较器200。在针对对应垂直电磁铁136的相位滞后的分量的相位补偿器201中，相位滞后被补偿。因此，垂直振动系统137的机械共振频率不改变，但电气共振频率升高百分之几，为ΔK2。相应地，甚至当电源电压波动时，决定振动系统的机械共振频率的振动系统137的粘滞系数和弹簧常数K改变、垂直和水平偏移间的相位差不会改变。在现有技术中不提供负反馈回路时，力和偏移间的相位差会离开π/2的相位差值很多，并且水平和垂直振动之间的给定相位差也会从60度的设定值偏离很多。但是，根据本发明，由于电气(设想)共振频率比机械共振频率高百分之几，相位差不会变化。相应地，水平和垂直振动之间的相位差可以稳定地保持在60度角。因此，斗总可以在最佳条件下振动。
在斗的最佳条件下，被输送的元件可以沿斗的螺旋轨道，以最快的输送速度输送。甚至当电源波动或元件的负载变化时，水平振动系统可以总是以共振频率振动。力(电流)和偏移之间的相位差可以保持在90度。在现有技术中，甚至振动系统的驱动频率稍微偏离共振频率时，相位差会偏离90度很多。根据本实施例，垂直振动系统与水平振动系统以相同频率振动，并且，垂直振动系统的设想共振频率设计得比垂直振动系统的共振频率高百分之几。相应地，垂直和水平振动系统都可以以共振频率振动。甚至当电源波动及活动部件的负载变化，改变共振率时，水平和垂直振动之间的相位差可以保持为最佳条件下的值。
尽管图中没有示出，放大器、控制器连接到幅值调整限制器144和147上，并分别接受水平和垂直振动检测器133和138的输出。它们包括多个比较器。预定幅值送到比较器的一个输入端，振动检测器133和138的输出送到另一输入端。根据振动检测器133和138输出与预定幅值之间的差别，幅值调整限制器144和147自动调整，因此，垂直和水平振动的幅值可以分别保持在预定的幅值。从而，具有预定长轴和短轴的产生椭圆振动的可以被传递到斗。
图13和图14示出根据本发明第五实施例的产生椭圆振动的装置。总体用一参考数字151表示。对应上述实施例的部分用相同的参考数字表示，并将忽略其详细介绍。
根据本实施例，只在水平振动系统中形成自激的闭合回路，水平振动偏移检测器133的输出负反馈到第一控制器152。并进一步供到第二或垂直控制器153。在本实施例中，为检测垂直振动偏移的振动偏移检测器138的输出，还要为了上述目的，由具有增益ΔK2的放大器202进行放大。该输出通过移相器201送到比较器200。
图14示出第五实施例的详细情况。控制器152和153包括移相器155和158、高增益放大器156和159及幅值调整限制器157和160。在第一移相器155中整定相位差α，并等于零度。同时，在第二移相器158中，整定相位差β，并等于30度。相应地，当水平振动检测器133的输出与第一控制器152的输出相互断开时，它们之间有一个-180度的相位差。此外，在第二振动系统137的输出和第二控制器153的输入之间有-60度的相位差。
已经介绍了根据本发明第五实施例的产生椭圆振动的装置的结构，下面将介绍其运行。
在本实施例中，只有水平振动系统形成环。在水平振动系统132的输出和第一控制器152输出之间有180度相位差。尽管图中未示出，多个直流电源经过电气开关连接到功率放大器135和140。因此，水平振动系统132以共振频率自激振动，垂直振动系统137也可以共振频率振动。在水平和垂直系统中的力和偏移之间的相位差都可以得到90度。甚至当共振频率M在垂直振动系统中偏移和力之间的相位差偏离少许时，由增益放大器202的作用它也不改变。因此便可以得到水平和垂直方向间60度角的相位差。从而，可以得到最佳产生椭圆振动的条件。
图15示出根据本发明第六实施例的产生椭圆振动的装置。其总体用一参考数字61表示。变频电源162的输出送到第一控制器163。第一控制器163的输出被功率放大器164放大。被放大的输出供到做为激振器的电磁铁165。水平振动系统166被电磁铁165的输出激励。水平振动系统166的振动偏移由振动检测器167检测，检出的输出供到用于垂直振动的第二控制器168。被控制的输出供到比较器200的一个输入端，负反馈信号送到比较器200的另一输入端。由功率放大器169、激振器170、垂直振动系统171、振动偏移检测器138、增益放大器202及相位补偿器201组成闭合回路。移相器201的输出负反馈到比较器200。第二振动系统171由激振器170的输出驱动。在第二控制器168中，相位差整定为60度角。相应地，当水平振动系统166准确由变频电源162调整并共振振动时，水平和垂直振动之间的相位差可以准确地保持为60度角。如果变频电源162确地调整，相位差精确地保持在60度角，从而可以得到最佳产生椭圆振动的。
与上述实施例不同，控制器163和168没有任何饱和元件。尽管未在图中示出，有一个闭合回路用于恒定幅值。因此，水平振动的幅值可能保持恒定。垂直振动系统171以共振频率振动。垂直振动系统171的电气或设想共振频率比机械振动频率提高了百分之几。为此目的闭合回路由放大器169、激振器170、振动系统171、检测器138、增益ΔK2放大器组成。形成另一闭合回路用于恒定幅值。因此，水平振动的幅值保持恒定。垂直振动系统171也在共振振动。垂直系统171的电气或设想共振频率由闭合回路将其比机械共振频率提高百分之几。该闭合回路包括放大器102、移相器101等。甚至当活动部件的负载和电源电压波动时，相位差也不变化。
图16示出根据本发明第七实施例的产生椭圆振动的系统。总体用参考数字31′表示。对应上述实施例的部分用同样的参考数字表示。并忽略其详细介绍。
在第四实施例中提供的包括ΔK增益放大器202和移相器201的闭合回路在本实施例中省去。而一预滤波器300，连接在控制器134和功率放大器135之间。预滤波器300的特征方程用(m2s2+c2s+k2)/(m2s2+c2s+k2+Δk2)表示。式中，(m2s2+c2s+k2)为垂直振动系统的特征方程。该特征方程表示一个为阻断共振频率f0的陷波滤波器，如图19所示。弹簧常数包括机械常数K2和在其它特征方程中的设想弹簧常数ΔK2。相应地，设想共振频率f1比械机共振频率高ΔK2。因此，预滤波器300也起带通滤波器的作用，使频率比机械共振频率f0高百分之几的波形能通过。相应地，预滤波器300由阻断机械共振频率的陷波滤波器和可通过比机械共振频率高百分之几的频率的带通滤波器组成。由于有预滤波器300，垂直振动偏移指令由特征方程(m2s2+c2s+k2)给出。实际上，垂直振动系统是以共振频率振动。但是，当机械共振频率变化时，例如斗的负载变化，相位差的变化大。但在本实施例中，在将电气共振频率设计得比机械共振频率高，如上所述，在第一和第二相位控制器142和145中相位角被整定。水平振动偏移和垂直振动偏移之间的相位角保持在为60度角。因此，可以得到最佳产生椭圆振动的。本实施例的其它功能和作用与上述那些实施例相同。
图17示出根据本发明第八实施例的产生椭圆振动的装置51′。那些与上述实施例中对应部分用同样的参考数字表示，不再详细叙述。在本实施例中，取消了包括增益放大器202和移相器201的闭合回路。而像在第七实施例中那样，安排了预滤波器300。本实施例中的预滤波器300与在实施例七中有类似的功能和作用。
图18示出根据本发明第九实施例的产生椭圆振动的装置61′。与上述那些实施例中相对应的部分用相同的参考数字表示，并且不再详述。在本实施例中也取消了包括增益放大器202和移相器201的闭合回路。而如在第七和第八实施例中那样，提供了预滤波器300。其运行与作用与上述实施例中的相同，相应叙述也省略。
图20至图23示出根据本发明第十实施例的产生椭圆振动的装置。与上述那些实施例中相对应的部分用相同的参考数字表示，并且不再详述。
本实施例中，放大器202′的增益ΔK随垂直振动系统的振动偏移相位差而调整，如图21所示，水平方向的振动偏移信号X和垂直方向振动偏移信号Y送到增益为k的放大器303a和303b。放大后的输出送到分别有正和负饱和电平的限制器304a和304b。放大后的输出在限制器304a和304b中限制在预定的电平上。得到的矩形波在比较器305相比较，比较的结果送到绝对值回路306，其输出送到一低通滤波器307。绝对值回路306为一个整流回路。低通滤波器307的传递系数为{1/(1+T1S)}×{1/(1+T2S)}。其输出为一相位差输出Φ。在水平振动偏移信号X和垂直振动偏移信号Y之间的相位差如图22A和22B所示。这些信号由限制器304a和304b限制在预定的电平，在比较器305中，水平振动偏移信号X和垂直偏移信号Y之间进行相减，因此，得到如图22C所示的比较结果。该输出送到绝对值回路306。相应地，可以得到示于图22D的波形。进而它通过低通滤波器307。因此可以得到正比于水平和垂直振动偏移信号X和Y之差的直流输出。做为相位差输出Φ。
相位差与检测的输出Φ0之间的关系如图23所示。它在180度角的范围内为线性变化，并且在180度时为最大值。此后，它随角度变化而线性地降低。这样的输出供到相位差控制器301，并且控制器301也按相位差输出而被控制。因此，放大器202′的增益ΔK可以随相位差输出而调整。水平和垂直振动偏移之间的相角可以调整到最佳的60度角。在此实施例中，甚至当任何一个振动系统随电源而波动及活动部分负载变化时，垂直振动系统和水平振动系统也能以共振频率振动。相位差可以固定，稳定地保持在60度角。
尽管已介绍了最佳实施例，但对熟悉本技术领域的人来说，仍可以在本发明的概念范围内做出一些变化，这些将在下面的权利申请中叙述。
例如，在上述实施例中，用电磁铁作为激振器。它有90度相位滞后，而压电型或动圈型激振器没有相位滞后。相应地，当用它作为激振器时，采用α=-90度、β=-90度，而不采用上述实施例中的数值。因此，在这种情况下，也可以得到如上述实施例中相同的作用和运行。
当然，任何其它有一定相位滞后的激振器也可以用在本发明中。选择移相器的相角值，可以使负反馈回路中的相位差为180度。并可得到水平和垂直振动间的相位差为60度。
此外，在控制器39和34中的移相器42和45中，相位差角度的整定值恒定但它们也可以是变量，示于上述实施例的任何回路块的输出和/或输入间的相位差都可以检测，用于调整移相器42、45的相位差整定值。
此外，垂直和水平方向间最佳相位差等于60度。根据椭圆振动的传输理论，最佳相位差也可以根据产生椭圆振动器的长轴幅值相应变化。例如，它可以在45度角到75度角内变化。在此情况下，角度α和β可以根据最佳相位差的值而改变。
此外，第一(水平)方向和第二(垂直)方向可以互换。

Claims (3)

1．一种产生椭圆振动的装置，包括：
A．至少包括第一移相器、第一高增益放大器和第一饱和元件的第一控制器；
B．用于放大所述第一控制器输出的第一功率放大器；
C．接受所述第一功率放大器输出，在第一方向上产生第一振动力的第一激振器；
D．接受所述第一振动力的产生椭圆振动的装置第一振动系统；
E．用于检测所述产生椭圆振动的装置的可活动部件在所述第一方向振动偏移的第一振动偏移检测器；
F．至少包括第二移相器、第二高增益放大器和第二饱和元件的第二控制器；
G．用于放大所述第二控制器输出的第二功率放大器；
H．接受所述第二功率放大器输出，在与第一方向垂直的第二方向产生第二振动力的第二激振器；
I．接受所述第二振动力的所述产生椭圆振动的装置第二振动系统；
J．用于检测所述产生椭圆振动的装置的所述活动部件在所述第二方向的另一个振动偏移的第二振动偏移检测器；
K．由所述第一控制器、所述第一功率放大器、所述第一激振器，所述第一振动系统、所述第一振动偏移检测器、所述第二控制器、所述第二功率放大器、所述第二激振器、所述第二振动系统及所述第二振动偏移检测器组成的闭合回路，所述第二振动偏移检测器的输出负反馈到所述闭合回路中的所述第一控制器；其中，所述第一和第二移相器的移相角值预先整定，使得所述第二振动偏移检测器的输出端与所述第一控制器输入端相互断开时，在这二端之间有180度相位差，并且可以得到第一和第二振动系统的所述振动偏移之间预定相位差使所述产生椭圆振动的装置为最佳条件，所述第一振动系统以其共振频率自激振动，所述第二振动系统自激振动。
2．根据权利要求1的产生椭圆振动的装置，其中，为所述第一和第二振动偏移检测装置分别提供了幅值控制器，在所述幅值控制器中分别整定了预定幅值，所述预定幅值与在第一和第二方向的出现的振动偏移之间的差值，分别送到所述第一和第二控制器，使得在所述第一和第二方向的振动偏移幅值分别调整到等于各自预定幅值。
3．根据权利要求1或2的产生椭圆振动的装置，其中提供了相位差检测器和相位差控制器，所述第一和第二移相器的移相角根据所述相位差控制器输出而调整。
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