CN1378898A - 部件供给装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了部件供给装置及其控制方法,其中具有以规定的频率振动的振动元件16,设有振动元件16的振动装置14,驱动振动元件16的驱动电路20,向驱动电路20发送驱动信号并进行规定的驱动的控制部分22。在每个振动元件16所规定的动作周期,将振动元件16的驱动以暂时与通常的驱动频率不同的频率进行,同时,使控制部分22具有在该振动期间检测从振动元件16获得的信号波形的检测装置。控制部分22具有检测振动信号波形和驱动电路20的驱动信号波形的相位差的相位差检测装置及以所得到的相位差为基础控制振动元件16的振动的振动控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种部件供给装置及其控制方法，其通过电磁铁或压电振动器的振动使收纳了各种部件的碗状容器等产生振动并供给各种部件。
背景技术
以往，为了给生产线供给部件，采用了振动式部件供给装置。
作为振动式部件供给装置的一个例子，图5示出压电振动式部件供给装置。该压电振动式部件供给装置的结构具有：作为一边收纳所供给的部件并使其振动一边将该部件排出的部件排出部分的碗状容器2；具有以规定的频率驱动该碗状容器2的压电振动器的振动装置4；控制该振动装置4的动作的控制器5。
这种振动式部件供给装置，为了适当地控制碗状容器2的振动状态，在碗状容器2上设置光电转换元件或压电元件等振幅传感器6，用电气的方法检测碗状容器2的振幅。将该检测出的信号反馈给控制器5，由控制器5调整驱动碗状容器2的电流或电压，使碗状容器2以恒定的振幅驱动。
另外，也有如下情况(参照特开平7-60187号公报、特开平10-49237号公报等)，在控制器5等的驱动控制电路上设置电流检测器或电压检测器，对从中检测出的信号进行规定的运算或处理以掌握碗状容器2的振动状态，通过以此结果控制驱动装置4从而适当地控制碗状容器2的振动状态。这种结构无须在碗状容器2设置专门的振幅传感器。
然而，在应用上述振幅传感器的方式中，必须有检测碗状容器2的振幅的振幅传感器6，结构变得复杂，同时，部件数和电路构成变多故增加了成本。
此外，在上述基于驱动控制电路的信号处理等方式中，虽然也可不设置碗状容器2的振幅传感器，但是为了检测驱动控制用的信号等来控制振动装置4的振动，则额外地需要高速运算处理等，控制器5也变得复杂，成本也有所增加。
针对这样的问题，本申请的申请人提出如下改进方式，即暂时停止(停止驱动装置4的驱动)对碗状容器2的驱动，在碗状容器2在惯性的作用下持续振动期间，分析从用于驱动碗状容器2的压电振动器或电磁铁等输出的信号(通常是在驱动用的电气信号所接入的端子上产生的信号)，并根据该信号对驱动装置4进行驱动控制。
但是，在这样的暂时停止方式中，尤其当采用压电振动器时，由驱动装置4的输出变压器和压电振动器形成LC电路，在振动暂停时LC共振波形被加到振动信号上，从而可能导致控制精度的降低。为消除该共振波形，有必要进行将用于吸收LC共振能量的电阻串联到LC电路等的变更处理。而且，就一部分大的部件供给装置而言，存在所谓产生衰减音的问题。
另外，在上述暂时停止方式中采用电磁铁时，由于电磁铁的磁铁在停止状态中失去磁性，故为了通过惯性振动获得诱导电动势的信号，有必要向电磁铁施加直流信号，这于技术于成本均难以实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种部件供给装置及其控制方法，它构造简单并能进行正确的振动，且没有不需要的振动或衰减。
本发明的部件供给装置的特征是它是具有以下部分的部件供给装置10：使部件排出部分(12)振动的振动元件(16)，驱动上述振动元件(16)的驱动电路(20)，向上述驱动电路(20)发送规定的驱动频率的驱动信号并以上述驱动频率使上述振动元件(16)振动的控制部分(22)。
上述控制部分(22)通常将上述驱动频率设定为规定的通常频率，同时，在每个规定的动作周期，将上述驱动频率变更为与上述通常频率不同的暂时频率。
本发明的部件供给装置的控制方法的特征是它是用于具有如下部分的部件供给装置(10)的控制方法：使部件排出部分(12)振动的振动元件(16)，驱动上述振动元件(16)的驱动电路(20)，向上述驱动电路(20)发送规定的驱动频率的驱动信号并以上述驱动频率使上述振动元件(16)振动的控制部分(22)。
通常，将上述驱动频率设定为规定的通常频率，同时，在每个规定的动作周期，将上述驱动频率变更为与上述通常频率不同的暂时频率。
根据上述本发明，通常，将上述驱动频率设定为规定的通常频率，进行从部件排出部分供给部件的操作，同时，在每个规定的动作周期，将上述驱动频率变更为与上述通常频率不同的暂时频率，在该期间对部件排出部分的动作控制进行调整。即，与以往用暂时停止的方式停止驱动信号相比，本发明则输出不同频率的驱动信号。由此，基于因惯性使振动延续的部件排除部分，振动元件反而被驱动，响应部件排出部分的振动状态的信号被叠加到付与振动元件的暂时频率信号上。所以，例如，通过对该状态下振动元件中的信号进行频率解析，可分析各信号，并可识别基于因惯性延续振动的部件排除部分的信号和被付与的暂时频率信号，故可根据基于部件排除部分的信号对驱动控制进行调整。
就本发明的部件供给装置或其控制方法而言，希望在采用上述暂时频率的驱动期间，检测出从因惯性而持续振动的上述振动元件(16)输出的信号，将该检测出的信号与从上述控制部分(22)输出的驱动信号相比较，根据该比较结果控制上述振动元件(16)的振动。
就该比较而言，希望求出上述检测信号的波形与上述驱动信号的波形的相位差，控制上述振动元件(16)的振动，使该相位差变为规定的值。
例如，切换为暂时频率的驱动信号是通常频率的整数倍的频率，而且如果它与通常频率信号的相位一致，则可以通过与振动元件的输出信号之间的相位调整等调整振动状态。
作为具体的结构，上述控制部分(22)可包括如下等装置：检测从因惯性持续振动的上述振动元件(16)输出的信号的信号检测装置(31)；检测用上述信号检测装置获得的振动信号波形和来自上述驱动电路(20)的驱动信号波形的相位差的相位差检测装置(32)；以由上述相位差检测装置获得的相位差为基础控制上述振动元件(16)的振动的振动控制装置(33)。
作为暂时频率，希望是上述基准频率的整数倍或整数分之一的频率。
如果是这样的暂时频率，对于通常频率的信号可取得相位的一致，可进行振幅和相位的调整。
作为通常频率，希望是包含上述部件排除部分(12)及振动元件(16)的振动部分的共振频率或其整数倍的频率。
如果是这样的暂时频率，可有效地进行部件排除部分的振动驱动，同时，当切换为暂时频率时，基于部件排出部的惯性的振动长久持续，可确保处理时间从而使控制正确可靠。
就本发明的部件供给装置的调整而言，进行如下具体操作。事先测定好调整部件供给装置的共振频率。测定共振频率时，基于上述驱动电路驱动上述振动元件，将基于上述驱动电路的驱动在每一个规定的周期以与基于上述驱动电路的通常的驱动频率不同的频率进行驱动，将在该驱动期间从上述振动元件获得的信号进行傅立叶转换，从得到的解析数据中计算出上述碗状容器的振动信号的功率频谱和相位。然后，将所得的振动信号或其信号波形与上述驱动电路的驱动信号的相位差以及上述共振频率存储在存储元件中，上述振动装置驱动时以上述存储的共振频率驱动。此外，就上述振动元件的控制而言，进行这样的控制，即让所得到的上述信号波形与上述驱动电路的驱动信号的相位差变为上述存储的相位差。
另外，在本发明中，上述信号表示电压及电流，当信号为电压时，包括上述信号的用语变为电压波形、驱动电压、电压检测装置、驱动电压波形；当信号为电流时，用语变为电流波形、驱动电流、电流检测装置、驱动电流波形。
附图说明
图1是作为本发明一个实施方式的压电振动式部件供给装置的概要说明框图。
图2是表示上述实施方式中的控制内容的流程图。
图3是表示上述实施方式中部件供给装置的共振频率和振幅的关系的图形。
图4是表示上述实施方式中部件供给装置的驱动波形的图形；图4是表示通过傅立叶变换得到的振动信号的图形；图4是表示驱动信号的图形。
图5是表示以往的部件供给装置的控制方法的概略图。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的一个实施方式。
本实施方式的部件供给装置涉及压电振动式部件供给装置10，如图1所示，它具有收纳各种部件并使之振动且排出的碗状容器12和使碗状容器12振动的压电振动装置14。压电振动装置14具有支撑碗状容器12的未图示的弹性支撑体和作为通过该弹性支撑体使碗状容器12振动的振动元件的压电振动器16。为了驱动压电振动器16设有控制装置40。
控制装置40具有由与压电振动器16相连接的电力增幅器等组成的驱动电路20。驱动电路20与由发送压电振动器16的驱动信号的微机等组成的控制部分22的输出端相连接。另外，检测该电极所产生的电压的电压检测电路24与压电振动器16相连接，电压检测电路24的输出与控制部分22的A/D转换输入端相连接。
通过驱动电路20调整压电振动器16的振幅的振幅设定电路26与控制部分22相连接。将部件供给装置10的驱动方式在调整方式和运行方式之间切换的方式设定电路28与控制部分22相连接。而且，还具有非易指令性一存储器30，它是存储规定的电压值或相位差、频率等数据，在与控制部分22之间具有输出输入其数据的存储元件。
控制部分22设有如下装置：检测来自电压检测电路24的电压信号的信号检测装置31；检测由该信号检测装置31获得的振动信号波形与来自驱动电路20的驱动信号波形的相位差的相位差检测装置32；以由该相位差检测装置获得的相位差为基础控制振动元件16的振动的振动控制装置33。各装置，用微机系统构成控制部分22，通过在该系统上执行的程序可实现其软件功能。另一方面，也可用纯硬件电路实现。
图2至图4表示本实施方式的压电振动式部件供给装置10的驱动方法及控制方法。
运行部件供给装置10时，首先接通部件供给装置10的电源，然后通过方式设定电路28选择部件供给装置10的驱动方式。
通常，该压电振动式部件供给装置10出厂时，测定该压电振动式部件供给装置10的共振频率，并存储在非易失性存储器30中。另一方面，在替换碗状容器12时或交换其他部件，振动系统的固有振动数发生变化时，因为共振频率也发生变化，所以测定共振频率，并存入非易失性存储器30。进行这些处理时，使用调整方式。
在调整方式下，压电振动装置14，如图3所示，因为是在也包括碗状容器12的装置的共振频率下振幅变得最大，所以不通过驱动电路20改变驱动电压来扫描频率，检测出振幅变得最大的频率并使其为共振频率(图2的处理S1)。
然后，驱动电路20用设定的振幅及其共振频率与运行方式一样驱动压电振动器16(图2的处理S2)。
在此，当部件供给装置10从调整方式切换到运行方式时，部件供给装置10执行规定的调整处理，并切换为运行方式。
部件供给装置10，如图4(A)所示，在每一个规定周期，仅在规定的t期间，以通常驱动频率f的2倍的频率f2来驱动驱动电路20的驱动，用电压检测电路检测出在该t期间通过压电振动器16的压电效果获得的电压，将该电压信号输入到控制部分22的A/D转换输入端。在控制部分22，将输入的电压信号转换为数字信号，对该数字化的振动信号进行傅立叶变换和频率解析。本实施方案如图4(B)、(C)所示，经傅立叶变换的1次波形为压电振动装置14等的振动信号波形，2次波形变为从驱动电路20输出的驱动信号波形。然后计算出与所得的振动信号波形的振幅或驱动信号的相位差及共振频率(图2的处理S3)，并存入非易失性存储器30(图2的处理S4)。
上述的共振频率的测定动作(图2的处理S1)及相位差、振幅的测定动作(图2的处理S2-S4)是由预定的程序自动执行的。另外，在共振频率下驱动时的压电振动装置14的振幅是由振幅设定电路26设定的。
在上述调整之后，如果是在实际供给部件等状态下运行，则通过方式设定电路28将方式设定为运行方式。
在运行方式下，由驱动电路20以存储在非易失性存储器30中的共振频率和振幅，驱动压电振动器16(图2的处理S5)。
此时，在规定的周期，例如在每50个周期时，仅在如图4(A)所示的规定的t期间，以通常驱动频率f的2倍的频率f2来驱动驱动电路20的驱动。此时，通过压电振动器16的压电效果获得的电压在电压检测电路24被检测出来并输出到控制部分22。控制部分22对在t期间由电压检测电路24获得的电压波形进行A/D转换，且对该数字化的振动信号进行傅立叶变换，计算出由此得到的碗状容器12的振动信号(参照图4(B))和作为加振力的驱动驱动电路20的驱动信号的波形之间的相位差(图2的处理S6)。
因此，控制部分22控制压电振动器16的振动频率，使得从压电振动器16得到的振动信号波形与驱动电路20的驱动电压的驱动信号波形的相位差成为在调整方式时所存储的上述相位差(图2的处理S7)。
只要该压电振动式部件供给装置10在运行中(运行方式)，本控制就在规定的间隔持续。另一方面，如果部件供给装置10切换为调整方式，则执行上述处理的步骤S1-S4。
根据如上所述的本实施方式的压电振动式部件供给装置的控制方法及其装置，不用检测压电振动器16的机械振动、振幅的专用传感器，而是能由压电振动器16自身检测在驱动频率暂时变更期间检测出的信号，并向控制器22发送检测出的信号。并且，可通过傅立叶变换简单正确地求出振动信号，通过检测出正确的振幅及相位可进行正确的驱动控制。此外，因为将压电振动器16自身作为传感器，所以结构简单，检测出的信号也极其正确。再有，即使暂时改变压电的驱动频率，但因为碗状容器12和振动装置14在惯性作用下振动，所以，压电振动器16的驱动完全没有问题。
另外，可在调整方式和运行方式之间切换，通过调整方式可按照需要调整该部件供给装置10的最佳共振频率，可始终保持在适当状态下驱动。
在部件供给装置10处于自激振荡时，如果控制频率，使从压电振动器16得到的电压的相位与共振频率测定时的相位相同，则可进行正确的振动。此外，在他激型的情况下，虽然是由使用者来设定频率，但在这种情况下，依然可以通过压电振动器的振动电压和驱动电压的相位检测使得正确的共振频率控制成为可能。
本发明不限于上述实施方式，除采用压电元件的振动式部件供给装置之外，也可采用将电磁铁作为振动元件的电磁式振动部件供给装置。
虽然希望通常频率是包含容易实现有效的振动付与和在暂时停止振动付与期间也能继续振动的部件排出部分的振动部分的共振频率(固有振动数)或为其整数倍，但是，只要可以在上述振动付与停止期间获得振动，也可以是其他的频率。
暂时频率除了为通常频率的2倍以外，也可以是其他整数倍或整数分之一的频率。特别是，最好为偶数倍的频率或偶数分之一的频率。如此一来，除在基于通常频率的振动付与的停止期间也能容易地获得使包含部件排出部分的振动部分继续振动等效果之外，还能获得易于进行相位比较等效果。
此外，根据傅立叶变换，只要是能求出振动信号波形者即可，而无需考虑变更的频率。最好是，在通常频率高的情况下，将暂时频率设定为比通常频率低的频率，如果通常频率比较低可提高暂时频率。
另外，部件供给装置10的驱动方法可以有适当的设定。另外，除了检测基于压电振动器16的压电效果获得的电压或电磁铁的诱导电动势以外，还可以检测流入压电振动器或电磁铁的电流，进行傅立叶变换，求出振动频率，与上述同样进行控制。再有，其用途除了用于具有碗状容器的部件供给装置以外，也可全面应用到采用压电振动器或电磁铁的部件供给装置。
如上所述，本发明可不采用检测振动元件的振幅的专用振幅传感器，而将振动元件自身作为传感器进行正确的振动检测。而且，因为采用与暂时频率不同的频率驱动振动元件，对在此间的检测信号做出频率分析，求出实际的振动信号，进行驱动控制，所以可使控制内容极其简单。另外，一旦测定存储了该部件供给装置的共振频率，就会以该存储的共振频率及其他信号或相位差的数据为基础开始运行，故可以以最佳驱动条件驱动每个部件供给装置。此外，即使该部件供给装置的结构发生变化，还可再度测定修改共振频率，从而始终可以以适当的条件进行驱动。
Claims (10)
1.一种部件供给装置(10)，其特征在于：具有使部件排出部分(12)振动的振动元件(16)；驱动所述振动元件(16)的驱动电路(20)；向所述驱动电路(20)发送规定的驱动频率的驱动信号并以所述驱动频率使所述振动元件(16)振动的控制部分(22)，
所述控制部分(22)通常将所述驱动频率设定为规定的通常频率，在每个规定的动作周期，将所述驱动频率变更为与所述通常频率不同的暂时频率。
2.如权利要求1所述的部件供给装置，其特征在于：
所述控制部分(22)，在使用暂时频率进行驱动期间，检测出从由于惯性的作用持续振动的所述振动元件(16)输出的信号，将该检测出的信号与从所述控制部分(22)输出的驱动信号相比较，根据该比较结果控制所述振动元件(16)的振动。
3.如权利要求2所述的部件供给装置，其特征在于：
所述控制部分(22)具备：检测从基于惯性持续振动的所述振动元件(16)输出的信号的信号检测装置(31)；检测用所述信号检测装置获得的振动信号波形和来自所述驱动电路(20)的驱动信号波形的相位差的相位差检测装置(32)；以由所述相位差检测装置获得的相位差为基础控制所述振动元件(16)的振动的振动控制装置(33)。
4.如权利要求1所述的部件供给装置，其特征在于：
所述暂时频率为所述基准频率的整数倍或整数分之一的频率。
5.如权利要求1所述的部件供给装置的控制方法，其特征在于：
所述通常频率是包含所述部件排除部分(12)及振动元件(16)的振动部分的共振频率或其整数倍的频率。
6.一种部件供给装置(10)的控制方法，其特征在于：所述部件供给装置具有：使部件排出部分(12)振动的振动元件(16)；驱动所述振动元件(16)的驱动电路(20)；向所述驱动电路(20)发送规定的驱动频率的驱动信号并以所述驱动频率使所述振动元件(16)振动的控制部分(22)，
所述控制方法，通常，将所述驱动频率设定为规定的通常频率，同时，在每个规定的动作周期，将所述驱动频率变更为与所述通常频率不同的暂时频率。
7.如权利要求6所述的部件供给装置的控制方法，其特征在于：
在采用所述暂时频率进行驱动期间，检测出从基于惯性持续振动的所述振动元件(16)输出的信号，将该检测出的信号与从所述控制部分(22)输出的驱动信号相比较，根据该比较结果控制所述振动元件(16)的振动。
8.如权利要求7所述的部件供给装置的控制方法，其特征在于：
求出所述检测信号的波形与所述驱动信号的波形的相位差，控制所述振动元件(16)的振动，使该相位差变为规定的值。
9.如权利要求6所述的部件供给装置的控制方法，其特征在于：
所述暂时频率是所述基准频率的整数倍或整数分之一的频率。
10.如权利要求6所述的部件供给装置的控制方法，其特征在于：
所述通常频率是包含所述部件排除部分(12)及振动元件(16)的振动部分的共振频率或其整数倍的频率。
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