CN1117011A - 自激振动部件馈送器之驱动控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

用于自激振荡部件馈送器的驱动控制方法，所述馈送器包括一部件馈送器单元和一驱动电源，所述电源向电磁型振动发生单元提供具有所需频率的电源，从而使部件馈送器单元产生振动，所述方法包括的步骤是：在预定频率范围内进行驱动电源的电压扫描，当驱动电源电压进行扫描时检测流过电磁型振动发生单元励磁线圈之电流变化的最大值，以产生所述最大值的频率来驱动部件馈送器；比较在预定频率范围内变化的电流与预定电流；控制驱动电源的驱动电流，从而使变化的电流与预定电流相等，由此控制振幅。总是以共振频率、使用恒定的振幅来驱动部件馈送器，无需安装在部件馈送器壳体上的检测器，亦无需在制造部件馈送器时预置固有振动频率。

Description

自激振动部件馈送器之驱动 控制方法及其装置

本发明涉及控制部件馈送器之驱动的方法及装置，它使用电磁振动或压电振动、通过对部件馈送器单元进行振动从而使众多的部件沿着部件馈送轨道依次传送。本发明尤其涉及用于自激振动部件馈送器的控制方法及装置，它无需使用安装在部件馈送器单元上的专门的检测装置，而能以共振频率的控制方式驱动部件馈送单元。

现对使用电磁振动型部件馈送器的一实例进行描述，它包括带有一螺旋形部件馈送轨道的盆体。简单地说，螺旋形部件馈送轨道位于盆体侧壁的内表面，且盆体上带有联接在盆体底壁下方的吸附部件。吸附部件被支撑在多个弹簧部件上端，弹簧部件的下端被固定在基座上，每一弹簧部件与基座间有一预定角度。基座上表面支承有一电磁铁，它对吸附部件断续地进行拉或吸引，从而使盆体进行振动。通过一适宜的支撑部件将基座固定在底面上，所述支撑部件带有缓冲或减震功能，它可以例如是橡胶。

另一方面，使用压电振动型部件馈送器的实例包括一盆体，所述盆体的结构与上述盆体相同，且多对弹簧组件与压电元件直接连接在一起。所述弹簧组件对及压电元件的上端及下端分别联接在盆体及基座上，每一弹簧组件对及压电元件与基座间形成一角度。

当使用具有恒定频率(驱动频率)的电源使电磁或压电元件进行振动时，上述部件馈送器被驱动，为了提高驱动效率，将机械系统设计为使其固有振动频率与驱动频率发生共振。然而，在部件馈送器中，固有振动频率及机械系统的振动幅度在很大程度上受各种因素例如：盆体、弹性部件，基座及支撑部件的影响。此外，部件馈送器本身带有许多不定的因素，因此难以确定部件馈送器的固有振荡频率。此外，固有振荡频率随着将被馈送之部件的重量的变化及环境温度的变化而波动。在这些情况下，随着时间的推移，固有振动频率偏离了驱动频率。即，由于上述原因几乎不可能使部件馈送器处于具有稳定振荡幅度的共振状态。

固有振荡频率和机械系统振动幅度的变化对部件的输送产生了干扰，且有时减慢或中断了对部件的输送。所述对部件输送的中断减少了由部件馈送器进行馈送的部件量，增加了部件馈送器的停工时间，并在相当大的程度上减慢了部件馈送器的工作速率。为了避免这一问题，工作人员必须在一天内多次对部件馈送器进行费时的调整，力图流畅地传送提供部件。另一方面，电源电压的波动不可忽略，它对盆体的振动具有轻微的影响。

为了克服上述问题，例如在日本公开专利第Sho 57—27808号中揭示了这样一种部件馈送器。这种已公开的部件馈送器试图对部件馈送器的驱动进行控制，从而使电磁铁的振动幅度保持恒定，因而无论在电源电压波动或盆体中所有的部件数量发生变化时，均能以稳定的方式馈送部件。为此，所述部件馈送控制器包括一光电变换器，它由相互间排成一直线的光投射器和感光检测器所组成，使由光投射器发射向感光检测器的光线穿过一气隙，所述气隙位于电磁铁的定铁芯和动铁芯之间。光电变换器将穿过气隙的光通量的变化转换为电流值以检测电磁铁的振动幅度。代表了所检测得的振动幅度的信号电流反馈至振动幅度控制电路，从而通过对流过电磁铁的电流大小进行相位控制来使得电磁铁的振动幅度始终保持为常数。

作为一实例，在日本公开专利Sho 52—40118号中揭示了另一种部件馈送控制器，它包括联接在支撑着部件馈送器单元的弹性支架上的振动条件检测器，所述检测器对由于盆体振动而引起的弹性支架的变形进行电气检测。来自检测器的信号被反馈至驱动单元的功率放大器以引起自激振荡从而使驱动频率与机械系统的固有振荡频率相同。为了使振动幅度保持为常数，来自检测器的信号亦被用于改变流过驱动线圈之电流的脉冲周期以控制驱动力。

上述部件馈送控制器均带有一检测器，所述检测器安装在部件馈送器的壳体上，它仅用于检测振动条件。这样配置的检测器将遭受损害，它可能受所使用方式下环境条件下的影响，且通常要求高的安装精度。

为了清除这些有害影响，尤其考虑到共振频率，现在常规的做法是在制造部件馈送器时预先设定一个机械系统的固有振动频率。但是，由于固有振动频率易受上述多种因素的影响且会随着时间的推移而改变，因此预置固有振动频率并不能解决多少问题。

因此，本发明的目的在于提供一种控制自激振动部件馈送器之驱动的方法和装置，它通过在装置中进行跟踪控制使得部件馈送器能够总是在共振频率并以恒定的振幅被驱动，而无需使用安装在部件馈送器壳体上的专用检测器，并无需在制造部件馈送器时预置一固有振动频率。

通过多次的实际研究和实验，本发明的发明者发现，当加在电磁振动部件馈送器上的正弦波交流(AC)电压的频率改变时，在共振频率附近电流值呈现一局部变化，且电流值随盆体中所有的机件或部件的数量、依电流值和部件重量间所设立的一特定关系而变化。进一步的研究证实了在三次频率分量时，上述现象尤为明显，所述三次频率分量的功率谱比所加电压的基波频率的功率谱大三倍。

本发明人充分自信地得出结论：对上述现象加以适当的应用能够实现一种新颖的方法及装置，它能在共振频率下以恒定的振幅对部件馈送器的驱动进行控制，而无需使用安装在部件馈送器壳体上的专门的检测器。

本发明的一个方面提供了一种方法，它对自激振动部件馈送器的驱动进行控制，所述部件馈送器包括部件馈送器单元和一驱动电源，所述驱动电源用来向一振动发生部件提供具有所需频率的电源，从而使部件馈送器单元振动，所述方法包括以下步骤：使驱动电源的电压在一预定频段内扫描；在驱动电源电压扫描时，检测流过振动发生部件之电流变化的最大值；以产生所述最大值的频率驱动部件馈送器。所述方法还可包括下述步骤：将预定频段内的电流变化与预定电流相比较，以及控制驱动电源的驱动电流从而使变化电流与预定电流相同，由此控制部件馈送器的振幅。

振动发生单元可以是一电磁驱动单元，它包括铁芯线圈和电枢，或振动发生单元可以是一压电驱动单元，它包括压电元件。一种较佳的情况下，从中测得最大值的电流是由于部件馈送器之机械系统的振动而产生的谐波分量。

本发明的另一方面提供了一种对电磁振动部件馈部器的驱动进行控制的装置，所述这种型式的部件馈送器包括一部件馈送单元、一电磁驱动单元，所述电磁驱动单元带有一铁芯线圈和电枢，所述电磁驱动单元使部件馈送单元进行振动。驱动电源用来向电磁驱动单元提供所需频率的电源，所述装置包括：检测流过铁芯线圈之电流的电流检测装置，使驱动电源的电压在一预定频率范围扫描的驱动信号发生装置，在对驱动电源的电压进行扫描的同时检测流过铁芯线圈的电流的变化，确定对应于电流变化之最大值的频率，并以由此确定的频率驱动所述驱动电源。

本发明的再一方面提供了一种对共振频率下压电振动部件馈送器的驱动进行控制的装置，这种型式的装置包括一部件馈送器单元，一压电驱动单元和向压电驱动单元提供所需频率下的电源的驱动电源，所述压电驱动单元带有使部件馈送单元振动的压电元件，所述装置包括：检测流过压电元件之电流的电流检测装置；使驱动电源的电压在一预定频率范围上扫描的驱动信号发生装置，在对驱动电源的电压进行扫描的同时检测流过压电元件之电流的变化，确定相对应于电流变化之最大值的频率，以这样确定的频率驱动所述驱动电源。

上述本发明的两个方案中均可还包括用来进行计算的振荡电流计算装置，它通过比较由电流检测装置检测得的电流值与预先设定的、用以产生一预定幅度的预置电流信号值间的差别，并使用根据计算结果对驱动电源的驱动电流进行控制的激磁电流驱动装置，从而使所测得电流值与预置电流信号值一致。

作为一种较佳的方案，该装置还可包括一谐波分析装置，它设置在电流检测装置和驱动信号发生装置之间，用来将由电流检测装置检测得的电流分为具有不同频率的分量并将一电流信号输入驱动信号发生装置，所述电流信号包括由于部件馈送器的振动而产生的谐波分量。

该装置还可包括一采样装置，它设置在电流检测装置与谐波分析装置之间，用来以预定的时间间隔对由电流检测装置检测得的电流进行采样并将其输入谐波分析装置。

下面将使用具体数据对上述的现象作进一步的描述。还将使用一模型，就该现象的理论依据进行分析。

现参照图5、6和10，先对电源电压的频率从43变为63HZ时所发现的电流中的变化进行描述。图5和6分别示出了电磁振动部件馈送器的电流—频率特性曲线及振幅—频率特性曲线。由图5可以理解，电流有效值，基于电源电压产生的一次电流及基于部件馈送器的振动而产生的三次电流均显示出随频率的上升而减小的趋势。所述一次和三次电流值相当于使用FET(快速傅里叶变换分析仪)对实际电流值进行频率分析处理所得到的值。一次电流的功率频谱为上述频率的一倍或与它相同，且三次电流的功率频谱比上述频率大三倍。图10示出了压电振动部件馈送器的二次电流—频率特性曲线。由图10可以清楚地看到，二次电流显示出随着频率的上升而逐渐增大的趋势。

图5中，仔细观察有效值后可以发现当频率在59HZ附近时电流值略有上升。现在参看一次和三次电流值，可以确认在频率约为59HZ时上述电流有大的局部变化。三次电流中出现的局部变化尤为显著。虽然未对这一现象进行理论上的分析，可以假设当加到部件馈送器上的电源电压与部件馈电器的固有振动频率频率相同时，出现了仅由于部件馈送器的振动而产生的电流分量，它与由于使用电源电压而产生的电流相互间是分离的；将振动—感应电流分量加在对应于所加电源电压的电流分量上，当产生共振时，电流值变化很大，如图5所示。

图6示出了随着频率而变化的振幅有效值。由图6可以清楚地得知，当频率约为59HZ时，振幅为最大值。这意味着电流为最大值时的频率为共振点或共振频率。

正如由图10的特性曲线所能看到的那样，这一现象同样出现在压电振动部件馈送器中。由图10可以理解，当频率上升时，二次电流除了在频率约为145HZ处急剧上升外，逐渐呈线性地上升，虽然未在图上示出，但对与图6同样的方式所作的实验证明，当频率约为145HZ时具有最大振幅值，且电流为最大值时的频率为共振点或共振频率。

由上述实验结果我们可以理解，可通过找出对电源电压的频率进行扫描时出现的电流变化，尤其找出在扫描时电流的三次分量为最大值时的点来确定部件馈送器的共振频率，而无需在制造部件馈送器时预置固有振动频率。

接下来，参照图7—9及图11对部件重量与幅度有效值的相互关系、部件重量与电流的相互关系及当部件的重量变化时，幅度与所观察到的电流的相互关系进行描述。图7—9示出了电磁型振动部件馈送器的振动特性，图11示出了压电型振动部件馈送器的振动特性。

如图7所示，以有效值(mV)表示的振幅随着部件重量(g)的增大而急剧减小。图8表明电流(mA)随部件重量(g)的增大而逐渐减小。电流的三次分量逐渐减少的速率小于有效值及电流一次分量减小的速度，当部件重量增大时，三次电流分量的特性曲线为一直线。这些数据可用来制出图9所示的电流—振幅曲线。所述曲线表示了当部件重量发生变化时电流与所观察到的振幅间的关系。如图9所示，三次电流分量基本上呈线性地以大于电流有效值及一次电流分量的速率进行变化。对于图11所示的压电型振动部件馈送器也同样是如此。这意味着如果检测电流并根据所测得电流进行自动反馈控制，则无论部件重量如何变化，总能以一稳定的振幅驱动部件馈送器。在这一实例中，所测得的电流为使用电磁铁时的三次电流，作为一种替换，当使用压电型元件时，所测得的电流是二次电流。

使用示于图12中的电磁型振动部件馈送器的电气和机械模型对振幅和电流的上述相关特性进行理论分析。图12中使用的参考特征值如下：

V(t)：所加电压，        K：弹簧常数

i(t)：电流，            C：阻尼常数

R：线圈电阻，           S₁，S₂：横截面积，

N：线圈匝数，           l₁，l₂：磁路长度，

m：盆体重量             μ₁，μ₂：相应导磁率

δ：气隙，

假设部件馈送器壳体的重量比盆体重量大得多，下述分析系考虑对单自由度系统的强迫振动进行分析。(I)气隙δ的大小与自感L间的关系

鉴于气隙δ的大小及自感是可变的，由此开始进行分析。

在图12所示的磁路中，磁阻(线圈电阻)R可由下式表示： $R=\frac{2\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_2}+\frac{l_1}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_1}+\frac{l_2}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_2}-----\left(1\right)$

另一方面，

         NФ＝Li(t)    ……(2)

(其中Ф为磁通，L为自感)

         Ni(t)＝ФR    ……(3)

由上述关系，可将自感L表示为： $L=\frac{N^2}{R}=\frac{N^2}{\frac{2\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_2}+\frac{l_1}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_1}+\frac{l_2}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_2}}----\left(4\right)$ (II)对全波型部件馈送器的分析

现在，当加上正弦波V(t)＝E_oSinωt时，电流i(t)可表示为： $i\left(t\right)=\frac{E_0}{\sqrt{R^2+{\mathrm{\ω}}^2{L}^2}}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_1)----\left(5\right)$ (其中Ф₁：相对于电压的相位滞后角)如果R＜＜ωL，可将等式(5)写成： $i\left(t\right)=\frac{E_0}{\mathrm{\ωL}}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_1)----\left(5\right)$

将等式(4)中的L代入等式(5′)并对代入后的结果进行整理，可得出： $i\left(t\right)=(\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_2}+\frac{l_1}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_1}+\frac{l_2}{{\mathrm{\μ}}_1{\mathrm{\μ}}_2{S}_2})\×\frac{E_0}{\mathrm{\ω}{N}^2}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_1)--\left(6\right)$

假设机械系统的振动仅有一个频率，可考虑将气隙δ表示为：

    δ＝δ₀＋δ₁Sin(2ωt＋Ф₂)    ……(7)

等式(7)中的频率为基频的两倍，因为，不论电流方向为正或为负电磁铁均起吸引作用。这可用事实证明，在以60HZ市电源对全波型部件馈送器进行激励时，它以120HZ的频率进行振荡或振动。Ф₂是对应于励磁力F＝F₀Sinωt的相位滞存。众所周知相位滞存的特性如图13中所示。

振幅δ₁的大小可表示如下： ${\mathrm{\δ}}_1=\frac{F_{\text{0}}/m}{\sqrt{{(\frac{K^2}{m^2}-4{\mathrm{\ω}}^2)}^2+\frac{4C^2{\mathrm{\ω}}^2}{m^2}}}----\left(8\right)$

在部件馈送器中，一般情况下，振幅δ₁的特性曲线如图14所示。

将等式(7)代入等式(6)并对其结果进行整理后得到： $i\left(t\right)=(\frac{{\mathrm{\δ}}_0}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_2}+\frac{l_1}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_1{S}_1}+\frac{l_2}{{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_2{S}_2})\×\frac{E_0}{\mathrm{\ω}{N}^2}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_1)$ $+\frac{{\mathrm{\δ}}_1\mathrm{Sin}(2\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_2)}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_2}\×\frac{E_0}{\mathrm{\ω}{N}^2}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_1)---\left(9\right)$

应予以说明的是，等式(9)的第一项表示的电流与振动无关，第二项表示的电流与振动有关。

令与振动有关的电流为id(t)，可将等式(9)的第二项变形为： $\mathrm{id}\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\δ}}_1{E}_0}{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_2\mathrm{\ω}{N}^2}\left\{\cos \right(\mathrm{\ωt}-{\mathrm{\Φ}}_1+{\mathrm{\Φ}}_2\left)\right\}$

       —cos(3ωt＋Ф₁＋Ф₂)}    ……(10)

由等式(10)可以清楚地看出，在全波型部件馈送器中，电流以分别为基频的一倍和三倍的两个不同频率流过，且电流与振幅呈正比。一倍频率(一次频率)的电流分量由流过线圈的电流吸收，而三倍频率(三次频率)的电流分量显示出相应于振幅变化的较大变化。这一分析结果与前文所述的实验结果相一致。

对半波型部件馈送器所作的分析显示了与上述相同的结果，其区别在于，电流以两倍于基频的频率流过，且该电流正比于振幅。这一分析结果与实验结果一致。

通过对详细描述及附图的引证，以图解实例示出了结合本发明原理的较佳结构实施例，本领域内的技术人员将明了本发明的上述及其它目的、特征及优点。

图1是具有根据本发明之控制器的电磁型振动部件馈送器之透视图的部分分解图；

图1B是带有所述控制器的压电型部件馈送器的透视图；

图2是装在控制器壳体上的控制电路的方框图；

图3示出了由本发明的电源电路产生的、用来驱动部件馈送器的驱动电压之波形的一种实例；

图4示出了由控制器以共振频率、用恒定振幅对部件馈送器进行驱动的控制流程的流程图；

图5系示出流过电磁型振动部件馈送器的电流与频率间关系的特性曲线图；

图6系示出振幅与频率间关系的特性曲线图；

图7系示出振幅和将被传送之部件的重量间关系的特性曲线图；

图8系示出电流和部件重量间关系的特性曲线图；

图9系示出电流的振幅间关系的特性曲线图；

图10系示出流过压电型振动部件馈送器的电流与频率间关系的特性曲线图；

图11系示出电流和部件重量间关系的特性曲线图；

图12系示出电磁型振动部件馈送器之一种模型的示意图；

图13系示出相应于励磁力的振幅相位滞后的频率特性曲线图；

图14系示出振幅的频率特性曲线的示意图。

以下将参照附图更为详尽地描述本发明的一种较佳实施例，其中，在所有的几幅图中，用一参考标号表明相同或相应的部件。图1A示出了带有根据本发明的控制器10的电磁型振动部件馈送器的一个实例，该部件馈电器的结构与常规的部件馈送器大体相同。简单地说：所述部件馈送器包括部件馈送单元1，它由带有螺旋形部件输送轨道和联接在盆体下侧的可吸引部件2组成。用多个片簧通过可吸引组件2来支撑部件馈送器单元1，从而在部件馈送单元1和每一片簧3之间形成一预定角。片簧3的上端固定在可吸引部件2上，各片簧3的下端被固定于基座部分4，从而使基座部分4和每一片簧间以与上述相等的角相联接。基座部分4的上表面上支撑有电磁驱动单元，所述电磁驱动单元由带有铁芯线圈和一电枢的电磁铁5构成。电磁铁5形成一振动发生单元。当由电源产生的电能间歇性地加至电磁铁时，电磁铁5即断续地吸附或拉引部件2，这样便使部件馈送单元1振动。通过一例如用橡胶做的缓冲垫或阻尼部件6将基座部分4固定安装在地面上。

图1B示出了带有根据本发明的控制器10的压电振动型部件馈送器的一般结构。所述部件馈送器包括一部件馈送器单元1，它由带有螺旋形部件输送轨道的盆体与多个片簧3构成，所述片簧3的上端与部件馈送器单元的下侧间呈一预定角度进行联接。各片簧3的下端直接连接至相应压电元件5′的上端。压电元件5′的下端以与其上端相同的角度固定在基座部分4上。当来自电源的电能间歇性地加到压电元件5′上时，压电元件5′发生振动，压电元件5′的振荡或振动通过片簧3传至部件馈送单元1。借助缓冲垫或阻尼组件6将基座部分4固定安装在地面上。压电元件5′连接形成压电驱动元件，它构成了振动发生单元的主要部分。

根据本发明的控制器10具有这样的结构，它以一共振频率可控制地驱动部件馈送器，并同时将振幅控制在一常值上。然而，本发明的主要控制目标是频率，因此，可使用任何其它适宜的装置来完成对振幅的控制。

如图2中所示，图1A中所示的控制器包括激励电磁铁(图1A中表示为5)的电源电路(驱动电源)11；检测流过电磁铁励磁线圈之电流的检测器12；检测加在部件馈送器上的电压的电压检测装置或检测器13；一对采样测量装置或器件14，14用来以相等的时间间隔分别采样测量电流和电压；分析电流或将其分离为不同频率成分的第一频率分析装置或分析器15；分析电压或将其分离为不同频率成分的第二频率分析装置或分析器16；振荡电流计算装置或单元17，它将每一所加电压的谐波分量与由频率分析器15，16分解得的电流相比较，从而由机械系统的振动而产生的电流中提取出谐波成分；幅度设置器18，它带有对应于部件馈送器适宜振幅的预置电流值；驱动信号发生装置或发生器19，它基于在进行频率扫描时出现的谐波分量最大值来找出或确定共振频率，且它将由振荡电流计算器17抽取出的电流的谐波分量与由振幅设置器18设置的预置电流值相比较，从而根据前文所述的比较来控制驱动电流。

在压电型振动部件馈送器中，用适于与压电元件一同使用的另一电源电路代替电源电路11。此外，用一能够检测加在压电元件上之电流的电流检测器来代替电流检测器12。其它的详细结构与图2中所示的的大致相同。

下文的描述基本上是针对图1A所示的电磁振动部件馈送器。

如图2中所示，电源电路11具有一主体部分，它由正/负值流外加电压发生电路11a构成，它将市电交流电源中的交流电压转换为正和负直流电压；第一功率晶体管11b，它的集电极与正/负值流外加电压产生电路11a的正电压输出端相连接；及第二功率晶体管11c，它的发射极与正/负直流外加电压产生电路11a的负电压输出端相连接。第一功率晶体管11b的发射极及第二功率晶体管11c的集电极被连接到部件馈送器励磁线圈的输入端。第一和第二功率晶晶体管11b、11c的基极分别通过一对功率晶体管驱动电路11d和11e连接至驱动信号发生器19的正及负输入端。功率晶体管11b、11c构成了励磁电流驱动装置。

正/负直流外加电压发生电路11a的工作目的是将来自交流电源的交流电压加至部件馈送器，它首先将交流电压转换为正及负直流电压，随后将直流电压分别加至第一和第二功率晶体管11b、11c。第一和第二功率晶体管11b、11c施加电压输出的两个波形被组合在一起，所得到的合成波形输出至部件馈送器的励磁线圈，如图3所示。所述合成波形是一交流方波，它具有恒定的峰—峰值及预定的周期t₁和脉宽t₂。因此，在本实施例中，市电交流电源被转换为直流电，随后由逆变器将直流电转换为具有方波波形的交流电。采用这种设计是为了便于进行信号分析及精确地进行控制。方波并不比正弦波优越，但是，要实现纯粹的正弦波会带来很大困难且会使费用显著增大。图3所示波形是全波驱动型式。在使用半波驱动型式的波形时，略去图3中间影部分所表示的波形部分。

电流检测器12检测流过励磁线圈的电流，它可以是已知的具有极小阻抗的检测电路。电压检测器13检测部件馈送器上所加的电压，该电压的波形形状如上文所述。电压检测器13可以是一已知的检测电路。

采样测量装置14通过相等时间间隔采样处理，将由电流检测器12和电压检测器13所测得的模拟信号变换成数字信号。这样变换得到的数字信号被输入频率分析器15、16。

频率分析器15，16使用傅里叶变换分别将电压和电流分为谐波成分，并基于频率对谐波成分进行分析。通常，外加电压本身含有一谐波成分，因而电流受到谐波成分的影响。不能够仅通过分离电流中的谐波成分来消除所加电压产生的影响。考虑到这一困难，根据图示的实施例，对每一频率成分的电压和电流进行分析，从而提取出仅由机械系统产生的谐波分量。使用这种提取法，能够除去由谐波成分造成的影响。通过对由于部件馈送器的振动而产生的三次电流成分进行分析，可得出所加电压的谐波成分。然后，振荡电流计算器17从三次电流分量中减去或除去所加电压的谐波成分，由此得出由于部件馈送器的振动而产生的谐波成分。

驱动信号发生器19带有一工作电路(未示出)，它将由振荡电流计算器17提出的电流的谐波成分与振幅设置器18中所设置的电流值相比较，从而根据比较结果来控制驱动电流。驱动信号发生器19还包括一扫描电压发生电路20′，当所加电压的频率在预定范围内变化时，所述扫描电压发生电路测量此时激励电流中的变化，所述驱动信号发生器19还包括一频率变换电路20，它在扫描时找出所测得的电流变化或波动的最大值，从而以相对应于最大值的频率来驱动部件馈送器。

下面将参照图4所示的流程图描述控制器10的工作，所述控制器10用来确定部件馈送器的共振频率。用功率电路11来驱动部件馈送器。这时，振荡电流计算器17的扫描信号发生电路20′在预定范围内改变频率，在此期间，对由于机械系统的振动而产生的从频率分析器15，16中分离出的高次电流的变化进行测量(步骤400)，从而找出电流变化的最大值(步骤401)。当找到电流变化的最大值时，一指令信号被馈送至频率变换器20，从而以相应于最大值的频率来驱动部件馈送器(步骤402)。一旦接收到指令信号，频率变换器20就输出一指令信号至电源电路11从而以上文所述的频率来驱动部件馈送器。由于该频率与部件馈送器的固有振动频率大致相同，这就意味着此后将以共振频率来驱动部件馈送器。

在图示的实施例中，用振荡电流计算器17对相当于部件馈送器的振动而产生的高次电流成分的信号进行计算并随后将其送至上述的驱动信号发生器19。驱动信号发生器19还接收来自振幅设置器18的设置信号，该设置信号与获得一预定振幅所必需的三次电流值相对应。将高次电流成分信号(振荡电流值)与设置信号(设置电流值)相比较，从而判断这两个电流值是否相等(步骤403)。为了达到这个目的，驱动信号发生器19带有一已知的比较器电路。如果振荡电流值和设置电流值相同，部件馈送器的驱动继续进行。相反地，如果振荡电流值与设置电流值不相同，通过功率晶体管驱动电路11d、11e对所加电压的频率和幅度进行控制直至上述两电流值变为相等(步骤404和405)。

为此，每个功率晶体管驱动电路11d、11e包括一驱动电流控制电路(未示出)。在图示实施例中，通过改变图3所示的周期t1对所加电压的频率进行控制，而通过改变脉宽(时间长度)t2对所加电压的幅度进行控制。为了使幅度保持为恒定值，根据由驱动信号发生器得到的比较结果来驱动各功率晶体管驱动电路11d、11e中的驱动电流控制电路，从而控制加在功率晶体管11b、11c上的基极电流的导通时间。如图3中所示，由于加至部件馈送器的励磁电流的波高为常数，可以容易地通过控制宽度t1来得到预定的励磁电流。在所述类型的部件馈送器中，如上文所述，高次电流成分和幅度之间呈线性关系，这意味着可通过控制励磁电流来得到所需的幅度。

在前文所述的实施例中，在反馈控制的作用下，以共振频率、使用恒定的振幅来驱动部件馈送器。根据该实施例，以这样一种方式来提供共振频率，即以恒定周期t1来驱动部件馈送器，只要电压波形的脉宽t2不大于周期t1的一半；如果脉宽t2超过了周期t1的一半，重新进行频率扫描从而用一新的周期t1来驱动部件馈电器。

使用下文所述的方法来控制共振频率。由电源电路11驱动部件馈送器。与此同时，使用振荡电流计算器17的扫描信号发生电路，在一预定范围内改变频率，并测量由于机械系统的振动而产生的、从每一频率分析器15、16中输出的高次电流中的变化，用以找出电流变化的最大点或最大值。找到电流变化的最大值时，将一指令信号馈至驱动信号发生器19，从而以相应于最大值的频率驱动部件馈送器。一旦接收到指令信号，驱动信号发生器19便启动其频率变换电路，以上述频率驱动功率晶体管11b、11c。这一频率是部件馈电器所专有的固有振动频率的近似值。相应地，此后以共振频率来驱动部件馈送器。

由上文的描述可清楚地看到，根据本发明的驱动控制方法及装置，对部件馈送器之驱动电源的频率进行扫描，并检测在扫描期间出现的电流中变化的最大值。随后以相应于所测得最大值的频率来驱动部件馈送器。因此，制造部件馈送器时不再需要预置一固有振动频率。此外，电流，尤其是由于部件馈送器机械系统的振动而产生的电流谐波分量与幅度间的关系被用在反馈控制中，通过驱动控制装置中的电子电路来完成所述反馈控制，从而无需使用联接在部件馈送器上的单独的检测器，便能高度精确地随着部件重量的变化控制振幅。此外，驱动控制装置受环境温度的影响不大，运行高度可靠，它与部件馈送器的老化损坏适配，并可显著减少部件馈送器的制造成本。

显然，根据上文的描述能对本发明进行各种微小的改变及修改。因此可以理解，除非另有专门描述，本发明可在所附权力要求范围内实施。

Claims (13)

1.一种对自激振荡部件馈送器的驱动进行控制的方法，所述馈送器包括部件馈送器单元和驱动电源，所述电源向振动发生单元提供具有所需频率的电源从而使部件馈送器单元振动，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)在预定频率范围内进行驱动电源的电压扫描；

(b)进行驱动电源的电压扫描时检测流过振动发生单元之电流中变化的最大值；且

(c)以产生所述最大值的频率驱动部件馈送器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：将所述预定频率范围内变化的电流与预定电流进行比较；控制驱动电源的驱动电流从而使所述变化的电流与所述预定电流相等，由此控制部件馈送器的振幅。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，振动发生单元包括带有铁芯线圈和电枢的电磁型驱动单元。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，振动发生单元包括一带有压电元件的压电型驱动单元。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从中测得所述最大值的电流是由于部件馈送器机械系统的振动而产生的谐波成分。

6.一种对电磁型振动部件馈送器的驱动进行控制的装置，所述馈送器包括一部件馈送单元，带有铁芯线圈和电枢的电磁型驱动单元及驱动电源，所述驱动单元使所述部件馈送单元进行振动，所述驱动电源向所述电磁型驱动单元提供具有所需频率的电源，其特征在于，所述装置包括：

(a)检测流过所述铁芯线圈之电流的电流检测装置；及

(b)驱动信号发生装置，它在预定频率范围内进行所述驱动电源的电压的扫描，当所述驱动电源的电压进行扫描时检测流过铁芯线圈之电流的变化，确定对应于电流变化之最大值的频率，并以由此确定的频率来驱动所述驱动电源。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括振荡电流计算装置，它通过比较来计算由所述电流检测装置检测得的电流值与预置电流值之间的差，所述预置电流值是预先设置的，它用来产生一预定的振幅；所述装置还包括励磁电流驱动装置，它根据所述计算结果控制所述驱动电源的驱动电流，从而使所述检测得的电流值与所述预置电流信号相等。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括谐波分析装置，它设置在所述电流检测装置和所述驱动信号发生装置之间，用来将由所述电流检测装置检测得的电流分离为具有不同频率的分量，并将一电流信号输入所述驱动信号发生装置，所述电流信号包括由于部件馈送器的振动而产生的谐波分量。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括采样测量装置，它设置在所述电流检测装置与所述谐波分析装置之间，它以预定的时间间隔对由所述电流检测装置测得的电流进行采样，并输出采样电流至所述谐波分析装置。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括一采样测量装置，它设置在所述电流检测装置和所述谐波分析装置之间，它以预定的时间间隔对由所述电流检测得的电流进行采样，并将采样电流输送至所述谐波分析装置。

11.一种对处于共振频率的压电型振动部件馈送器的驱动进行控制的装置，其特征在于，该装置包括一部件馈电器单元，一压电型驱动单元及驱动电源，所述驱动单元带有使所述部件馈送器单元振动的压电元件，所述驱动电源向所述压电驱动单元提供具有所需频率的电源，所述装置包括：

(a)电流检测装置，它检测流过所述压电元件的电流；及

(b)驱动信号发生装置，它在预定频率范围内进行所述驱动电流之电压的扫描，当所述驱动电源的电压进行扫描时，检测流过所述压电元件之电流中的变化，确定相对应于电流变化之最大值的频率，并以如此确定的频率来驱动所述驱动电流。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括振荡电流计算装置，它通过比较来计算由所述电流检测装置检测得的电流值与预置电流信号值间的差，所述预置电流信号是预先设置用来产生一预定振幅的；该装置还包括励磁电流驱动装置，它根据所述计算结果来控制所述驱动电源的驱动电流，从而使测得的电流值与所述预置电流信号相等。

13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，还包括谐波分析装置，它设置于所述电流检测装置与所述驱动信号发生装置之间，用来将由所述电流检测装置测得的电流离析出具有不同频率的分量，并将一电流信号输入所述驱动信号发生装置，所述电流信号包括由于部件馈送器的振动而导致的谐波分量。

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