CN107664530B - 激振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激振器(4)，其是振动传感器一体式的，具备框体(21)、激振器(22)、磁石(23)、卡箍(24)、振动传感器(25)、固定板(26)、移动板(27)、螺旋弹簧(28a)～(28d)、保持板(29)、以及十字板(30)。固定板(26)上固定有轴(31a)～(31d)。十字板(30)上固定有激振部(22)。十字板(30)上以从被固定的激振部(22)的激振轴为中心半径相同、且在圆周方向上以90°为间隔安装有4个防振橡胶(32a)～(32d)。十字板(30)隔着防振橡胶(32a)～(32d)被安装到保持板(29)上。由于从外部对振动传感器一体化激振器(4)的框体(21)施加的振动被防振橡胶(32a)～(32d)吸收，因此能够防止卡箍(24)因振动而产生的横向偏移。

Description

激振器

技术领域

本发明涉及具有振动传感器的激振器。

背景技术

判定由冲压成型等形成的钣金制作的面板(工件)是否为良品的面板检查装置(例如，参照国际公开公报WO2014/109365A1)被公知。国际公开公报WO2014/109365A1中记载的面板检查装置，利用振动传感器一体化激振器来进行检查，该振动传感器一体化激振器具备检测面板的共振振动的振动传感器、以及振动面板的激振器。

在国际公开公报WO2014/109365A1中记载的面板检查装置中，振动传感器一体化激振器具备：内部配置有激振器的框体，固定于框体内部的磁石，以及与激振器一体地形成、并且通过柔软的保持具被保持于框体的、通过卷绕的线圈与磁石共同工作从而发生振动的卡箍(振动产生部)。

在国际公开公报WO2014/109365A1中记载的面板检查装置中，磁石与振动产生部临近，当振动由外部施加于振动传感器一体化激振器时，振动产生部存在向横向方向偏移从而与磁石接触的问题。当振动产生部与磁石接触时，不能正确检测振动。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而作出的，目的在于提供一种能够防止振动产生部的横向偏移的激振器。

本发明的激振器的特征在于具备：框体；固定于所述框体内部的磁石；与工件接触对所述工件进行激振的激振部；与激振部形成为一体、且卷绕有线圈使得通过所述线圈与所述磁石的共同工作来产生振动的振动产生部；安装于所述激振部的激振轴线上并检测被激振的所述工件的共振振动的振动传感器；支承所述激振部的支承部件；以及，防振部件，该防振部件在自所述激振部的激振轴线沿径向是相同的距离且在周向上是规定间隔的至少3处以上的位置保持所述支承部件，并且该防振部件在保持所述支承部件的状态下被机械性地固定在所述框体上。

根据本发明的激振器，由于具备下述防振部件，所以由外部施加到框体上的振动能够被防振部件吸收，从而能够防止振动被传递至振动产生部。由此，能够防止振动致使振动产生部发生横向偏移。上述防振部件在自所述激振部的激振轴线沿径向是相同的距离且在周向上是规定间隔的至少3处以上的位置保持所述支承部件，并且该防振部件在保持所述支承部件的状态下被机械性地固定在所述框体上。

另外，所述激振部的与所述工件接触的顶端面优选形成为从所述顶端面到所述振动传感器为止的距离相同的球面。

通过该构成，即使工件倾斜，也能够将振动传感器到激振部的顶端面与工件的接触点之间的距离保持为相同距离。由此，与工件接触的面为直线型的激振部的情况相比,工件倾斜时的激振部与工件的接触位置的变化变小。而且，与工件接触的面为直线型的激振部的情况相比，激振部与工件的接触部分的摩擦力变小。

进一步地，优选具备将所述激振部向所述工件推压的推压手段，使得在由所述激振部进行激振时，使所述激振部不离开所述工件。

根据此构成，能够防止激振时激振部离开工件。

根据本发明，能够防止振动产生部因振动而在横向上偏移。

附图说明

图1是示出本发明的面板检查装置的构成的概略图。

图2是示出振动传感器一体化激振器的立体图。

图3是将振动传感器一体化激振器分解后进行表示的立体图。

图4是示出振动传感器一体化激振器的侧视图。

图5是示出振动传感器一体化激振器的截面图。

图6是示出检查面板时的处理流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，面板检查装置2具备：振动传感器一体化激振器4，其对作为检查对象的、例如通过冲压成型而形成的钣金制的面板3(工件)进行激振，从而检测出通过激振而产生的面板3的共振振动；以及控制装置5，其控制该振动传感器一体化激振器4。面板3例如为车辆的引擎盖。

面板3通过搬运机器人10被搬运。面板检查装置2以下述方式构成：在由搬运机器人10搬运面板3时，使振动传感器一体化激振器4与作为面板3的一部分的激振点3a接触，对面板3激振从而使面板3发生共振，并通过振动传感器一体化激振器4获取面板3的振动。

具体而言，控制装置5将电压波形输出至振动传感器一体化激振器4，由此激振器放大器(未图示)将电压转换为与电压成比例的电流，从而向振动传感器一体化激振器4输出转换得到的电流。通过该电流输出，振动传感器一体化激振器4对作为面板3的一个端部的激振点3a实施激振，使面板3产生共振。并且，振动传感器一体化激振器4检测包括激振点3a处的共振在内的合成振动，并输入至控制装置5。进一步，如后文详细描述那样，通过用控制装置5处理包括检测到的的共振振动在内的振动，抽取出面板3的共振频率，将面板3的共振频率与预先测定的良品面板的共振频率进行对比，从而能够判定面板3的品质是否良好。

搬运机器人10具备：吸附面板3的多个吸附部(图1中显示3个吸附部11～13)、保持振动传感器一体化激振器4的保持器具14、固定吸附部11～13和保持器具14的臂15、具有使臂15移动的电机等的移动部16、以及机器人控制装置17。臂15以能够移动的方式安装在轨道(未图示)上，通过驱动移动部16、臂15沿着轨道移动，由此对由吸附部11～13吸附的面板3进行搬运。移动部16通过机器人控制装置17来控制驱动。

吸附部11具备：例如由橡胶制成的形成为蛇腹状的主体部11a、和抽吸主体部11a内部的空气的抽吸部11b。在主体部11a的顶端面与面板3相抵接的状态下驱动抽吸部11b，从而抽吸主体部11a的内部的空气时，面板3被吸附。此外，停止驱动抽吸部11b时，面板3的吸附被解除。吸附部12,13与吸附部11同样具备主体部12a,13a以及抽吸部12b,13b。各抽吸部11b～13b通过机器人控制装置17来控制驱动。

[振动传感器一体化激振器4的构成]

如图2～图5所示，振动传感器一体化激振器4具备：由铁制的磁路构成的框体21、对面板3进行激振的激振部22、以及固定于框体21的上表面内壁的磁石23。此外，振动传感器一体化激振器4还具备卡箍(yoke)24(振动产生部)，其与激振部22一体地形成，并且通过卷绕的线圈(未图示)与磁石23共同工作从而产生振动。

激振部22的顶端面(图1～图5中的下端面)形成为球面状，球面的顶端面与面板3接触。激振部22的顶端面形成为下述一种球面：后述的振动传感器25至激振部22的顶端面的距离相同。因此，即使在面板3摇晃倾斜的情况(图5中以双点划线表示)下，也可以将振动传感器25至激振部22与面板3的接触点的距离保持为相同距离。由此，与接触面板3的面为直线状的激振部相比，能够减小面板3摇晃而倾斜的情况下的激振部22与面板3的接触位置的变化。而且，与接触面板3的面为直线形的激振部相比，还能够减小激振部22与面板3的接触部分的摩擦力。另外，激振部22的顶端面的形状可以适当进行改变。另外，上述“相同”还包括略微不同的情况。

振动传感器一体化激振器4具备振动传感器25。振动传感器25设置在卡箍24的内部，与激振部22一体地安装于激振部22的激振轴线上，并用于检测由经激振的面板3产生的共振振动。

此外，振动传感器一体化激振器4具备：固定于框体21的上端部外周的固定板26、移动板27、螺旋弹簧28a～28d(推压部件)、保持板29、以及固定激振部22的十字形的十字板30(支承构件)。另外，螺旋弹簧的数量可以适当改变。此外，也可以代替螺旋弹簧而使用板式弹簧等，进一步还可以通过空气推压机构等来进行推压。

固定板26被固定于框体21的上端部的外周，在四个角上固定有朝向下方延伸的轴31a～31d。轴31a～31d以能够使移动板27移动的方式支承该移动板27。

移动板27在与轴31a～31d相对应的四个角上形成有轴31a～31d能够穿透的穿孔27a～27d。移动板27上安装有安装板35(参照图1)，该安装板35被保持于搬运机器人10的保持器具14(参照图1)上。

插穿移动板27的穿孔27a～27d的轴31a～31d插入于螺旋弹簧28a～28d中，螺旋弹簧28a～28d的上表面与移动板27的下表面相抵接。

保持板29上形成有：让插入于螺旋弹簧28a～28d中的轴31a～31d插入并将其固定的插入孔29a～29d、和让卡箍24插穿的穿孔29e。螺旋弹簧28a～28d的下表面与保持板29的上表面相抵接。在保持板29被固定在轴31a～31d上的状态下，螺旋弹簧28a～28d被压缩而形成弹簧储能的状态。通过该螺旋弹簧28a～28d的弹簧力，对移动板27施加朝向上方的力，形成移动板27的上表面与固定板26的下表面相抵接的状态。

激振部22在激振部22的顶端部(图1～图5中的下端部)插穿于十字板30的状态下固定在十字板30上。十字板30上以从被固定的激振部22的激振轴线起在径向上距离相同且在圆周方向上为90°间隔地安装有4个防振橡胶32a～32d(防振构件)。防振橡胶32a～32d与保持板29的下表面相抵接。另外，图5中，未示出激振部22和磁石23的截面。

十字板30隔着防振橡胶32a～32d通过安装螺丝(未图示)被安装到保持板29上。激振部22通过螺旋弹簧28a～28d的弹簧力，形成隔着保持板29、防振橡胶32a～32d和十字板30被向下方施力的状态。另外，防振橡胶32a～32d可以配置于在激振轴线方向上不同的位置上。

本实施方式中，例如在将由振动传感器一体化激振器4进行激振时的由激振部22产生的激振力设定为7.5N、将因面板3搬运时的加速度而对振动传感器一体化激振器4产生的力设定为6.37N、并将面板3的摇动幅度设定为±2mm时，作为激振部22的压紧力，需要16.17N的力。本实施方式中，例如将螺旋弹簧28a～28d的弹簧常数设定为0.29N/mm、将安装于振动传感器一体化激振器4上时的螺旋弹簧28a～28d的初始压缩量设定为11mm、将吸附面板3时(检查开始时)的螺旋弹簧28a～28d的压缩量(在初始压缩量上增加的压缩量)设定为6mm，并将激振部22的压紧力设定为19.7N。另外，防振橡胶32a～32d的弹簧常数为49N/mm，即使对激振部22施加力，螺旋弹簧28a～28d也会被压缩。

作为比较例，例如在将螺旋弹簧28a～28d的弹簧常数设定为0.49N/mm、将安装于振动传感器一体化激振器4上时的螺旋弹簧28a～28d的初始压缩量设定为4mm、将检查开始时的螺旋弹簧28a～28d的压缩量设定为6mm时，激振部22的压紧力为19.6N。但是，在该比较例的情况中，弹簧常数与本实施方式(0.29N/mm)相比更大(0.49N/mm)。因此对激振部22施加力，螺旋弹簧28a～28d被压缩时的激振部22的压紧力的变化量比本实施方式更大。采用本实施方式时，能够使对激振部22施加力从而使螺旋弹簧28a～28d被压缩时的激振部22的压紧力的变化量与比较例相比更小。

在通过搬运机器人10搬运面板3的过程中等时，即使从外部对振动传感器一体化激振器4的框体21施加了振动的情况下，该振动也可以被防振橡胶32a～32d吸收而不传递至卡箍24上，也不会传递至安装在卡箍24内部的振动传感器25上。而且，由于振动被防振橡胶32a～32d吸收，因此卡箍24不会出现因振动而在横向上偏移。由此，可以防止卡箍24与框体21、磁石23相接触。

此外，十字板30隔着保持板29被螺旋弹簧28a～28d的弹簧力施加向下的力，与被固定在十字板30上的激振部22一体地形成的卡箍24也被施加向下的力。因此，即使从外部对振动传感器一体化激振器4的框体21施加振动时，卡箍24也不会向上偏移。由此，能够将卡箍24和磁石23保持在上下方向上的相同位置上，能够防止卡箍24与框体21的上表面内壁相接触。

振动传感器一体化激振器4以下述方式构成：通过激振部22在振动方向(图1～图5中的上下方向)振动而对面板3的激振点3a进行激振，振动传感器25检测因激振而在面板3上产生的共振振动。这里，激振部22的“激振轴线上”是指能够测定振动方向的振动的位置和朝向。在本实施方式中，振动传感器25被安装成激振部22的激振轴线与振动传感器25的轴线处于同轴线上，也即振动传感器25被安装在激振部22的激振轴线上。

这里，针对对振动传感器25安装于激振部22的激振轴线上的必要性进行说明。通过振动传感器25获取的共振振动波形根据设置有振动传感器25的部位被设置于检查对象物中怎样的位置而发生变化。在最坏的情况下，振动传感器的设置位置对应于共振振动的节点(node)位置时，则无法检测出振动。而无法测定振动的振动传感器的设置位置是根据振动频率和面板的状态而发生变化的，因此难以确定其具体的位置。如果将振动传感器安装在这样的位置上时，则存在如下风险：在工件不存在缺陷的情况下被误判为存在缺陷，或者在工件存在缺陷的情况下被误判为不存在缺陷。在共振波形的情况下，已知在激振点和作为开放端的工件端处必然会达到最大振幅，如果将振动传感器25配置于作为开放端的工件端上时，可以在振幅为最大幅度的位置处进行检测。但在，是形状较为复杂的面板时，很难辨别哪个部位是工件端。并且，即使是能够辨别工件端，但由于存在多个工件端，也需要配置相应数量的传感器。因此，优选在与激振点3a相接触的激振部22的激振轴线上安装振动传感器25。

激振部22以下述方式构成：通过对卷绕于一体成型的卡箍24上且未图示的线圈供应期望的电流波形，与磁石23共同工作而供应期望的电压波形，激振部22以与该电压波形对应的波形进行振动。具体而言，通过对卡箍24的线圈供应期望的电流波形，卡箍24带有磁力，卡箍24在可活动范围内与磁石23相吸或相斥，从而使与卡箍24一体成型的激振部22振动。通过激振部22振动，对与激振部22接触的面板3的激振点3a进行激振，施加于激振点3a的振动反射，从而使得面板3产生共振。

振动传感器25构成为能够对合成振动进行检测。该合成振动包括面板3的共振振动在内,面板3的共振振动是作为激振部22进行激振的响应。即，振动传感器25安装于激振部22的激振轴线上，因此振动传感器25除了检测共振振动之外，还检测包括作为激振部22的自身振动的激振振动在内的合成振动。振动传感器25优选使用小型且能够高精度地测量振动的加速度传感器。此外，振动传感器25优选使用在加速度传感器内部内藏有FET(FieldEffect Transistor)放大器的传感器，并采用绝缘体与激振部22的可活动轴电绝缘。激振部22使用磁力产生振动，因此振动传感器25为电荷型时，因磁力和振动会受到噪波的影响，但内藏有FET放大器的传感器能够将噪波影响抑制在最小限度。

[控制装置5的构成]

返回图1，控制装置5构成为除了具备进行各种运算处理的控制部、存储各种信息的存储部之外，还具备为了使操作者输入各种数据、指令而通过键盘等实现的输入部、以及将各种运算处理的结果显示成图像的由显示器等构成的显示部。这样的控制装置5安装有各种程序，控制部按照这些程序进行操作，从而发挥出本发明所特有的面板检查功能。另外，面板检查功能是指以下内容：测定并解析共振振动从而检查面板3的品质是否良好的功能，在控制部中，制作输出至振动传感器一体化激振器4的电压波形，或者从由振动传感器一体化激振器4输入的振动检测信号中抽取共振振动，对抽取的共振振动进行解析，从而检查面板3的品质是否良好。

控制装置5具备：激振指示部41、振动获取部42、频率解析部43、面板良否判定部44、和存储良品面板的共振频率的良品面板DB45。

激振指示部41生成期望的电压波形，将该电压波形输出至激振部22，使激振部22振动。

激振指示部41所输出的电压波形优选为正弦扫频波(swept sine)。关于该正弦扫频波(swept sine)以及进一步关于所生成的波形优选为正弦扫频波(swept sine)而非多正弦波(multi sine)的理由，详细记载于国际公开公报WO2014/109365A1中。

振动获取部42从振动传感器25获取激振振动与共振振动叠加而成合成振动。

频率解析部43将振动获取部42所获取的合成振动转换为频率波形，并从频率波形中仅抽取出共振频率。具体而言，通过振动获取部42转换而得的频率波形中，将表示超过规定阈值的振动强度的频率判断为面板3的共振频率并进行抽取。此外，频率转换可以应用高速傅立叶变换(fourier transform)或者最大熵(entropy)法，理想的是应用最大熵(entropy)法。关于该最大熵(entropy)法以及进一步关于通过最大熵(entropy)法进行频率转换是理想的理由，详细记载于国际公开公报WO2014/109365A1中。

面板良否判定部44通过将频率解析部43所抽取的共振频率与良品面板DB45中存储的良品面板的共振频率的范围进行对比，从而判断面板3是否为良品。

接着，参照图6中所示的流程图，针对通过面板检查装置1来检查面板3的流程进行说明。面板检查处理在搬运过程中进行。通过在搬运过程中进行面板检查处理，可以在不设置新的设备的情况下，仅在搬运机器人10上配置振动传感器一体化激振器4，便能够判断面板3是否良好。

步骤1中，由搬运机器人10吸附面板3。详细而言，由机器人控制装置17驱动移动部16，将搬运机器人10搬运至吸附面板3的位置。并且，由机器人控制装置17驱动各吸附部11～13的各抽吸部11b～13b。通过驱动各抽吸部11b～13b，面板3被吸附于各吸附部11～13上。在该状态下，螺旋弹簧28a～28d从初始状态(吸附面板3之前)起压缩了6mm。

步骤2中，激振指示部41生成对面板进行激振的正弦扫频波(swept sine)的波形。

步骤3-1中，激振指示部41以产生基于步骤2中生成的正弦扫频波(swept sine)的振动的方式对激振部22输出电压波形。

步骤3-2中，振动获取部42获取激振振动与共振振动的合成振动。

步骤4中，频率解析部43将步骤3-2中获取的合成振动转换为频率波形。

步骤5中，频率解析部43从步骤4中得到的频率波形中抽取出共振频率。

步骤6中，面板良否判定部44通过将步骤5中抽取出的共振频率与良品面板DB45中存储的良品面板的共振频率的范围进行对比，从而判断面板3是否为良品。

以上，针对本发明的实施方式进行了说明，但上述一系列处理可以通过硬件执行，也可以通过软件执行。换而言之，图1的功能性构成仅为例示，并不作出特别的限定。即，只要在计算机中具备能够在整体上执行上述一系列处理的功能即可，为了实现该功能而使用何种功能模块并不在图1的实例中作出特别限定。此外，1个功能模块可以由硬件单独构成，也可以由软件单独构成，也可以由它们的组合构成。

在由软件执行一系列处理的情况中，通过网络、记录介质将构成该软件的程序安装于计算机等中。计算机可以是组装有专用硬件的计算机。此外，计算机也可以是通过安装各种程序而能够执行各种功能的计算机、例如通用的个人电脑。

另外，上述实施方式中，使用了4个防振橡胶，但只要通过从激振部22的轴线起在径向上为相同的距离、且在圆周方向上为恒定间隔的至少3个部位以上的防振橡胶来保持十字板30，并且在保持的3个以上的部位处相对于框体21机械固定即可，可以以120°间隔设置3个防振橡胶，或者可以在环状的防振橡胶上至少在3个以上的部位对十字板30进行保持。

此外，可以去掉固定板26、移动板27、螺旋弹簧28a～28d和保持板29。在这种情况下，防振橡胶32a～32d直接安装于框体21上。

Claims (3)

1.一种激振器，其特征在于,具备：

框体；

磁石，其固定于所述框体内部；

激振部,其与工件接触而对所述工件进行激振；

振动产生部,其与所述激振部形成为一体且卷绕有线圈，使得通过所述线圈与所述磁石的共同工作来产生振动；

振动传感器，其安装于所述激振部的激振轴线上并检测被激振的所述工件的共振振动；

支承部件,其支承所述激振部；以及，

防振部件，其在自所述激振部的激振轴线沿径向是相同的距离且在周向上是规定间隔的至少3处以上的位置保持所述支承部件，并且该防振部件在保持所述支承部件的状态下被机械性地固定在所述框体上。

2.根据权利要求1所述的激振器，其特征在于，

所述激振部的与所述工件接触的顶端面形成为从所述顶端面到所述振动传感器为止的距离相同的球面。

3.根据权利要求1所述的激振器，其特征在于，

具备将所述激振部向所述工件推压的推压手段，使得在由所述激振部进行激振时，使所述激振部不离开所述工件。

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