JP3612963B2

JP3612963B2 - 楕円振動検出方法

Info

Publication number: JP3612963B2
Application number: JP31129097A
Authority: JP
Inventors: 栄治大木
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-10-27
Also published as: JPH11132842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は楕円振動パーツフィーダの楕円振動を検出する楕円振動検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は振動電動機を加振源とする共振型の振動フィーダ１を示すものであるが、公知のようにトラフ２は一対のコイルスプリング４、５により建屋の一部６に懸吊されている。又このトラフ２の底壁部には一対の翼板３が取り付けられており、これの端部には一対の取付板７ａ、７ｂが固定されており、この内面側には一対の板ゴム８ａ、８ｂが固定されている。この板ゴム８ａ、８ｂの他面側は振動電動機のケーシング面に固定されている。ケーシング９は振動電動機を内蔵するがこの回転軸１０の両端には半円形状のアンバランスウェイト１１が固定されている。従来公知の共振型の振動電動機を加振源とする振動フィーダ１は以上のように構成されるのであるが、この振動電動機を駆動すると回転軸１０の両端に固定されているアンバランスウェイト１１の回転により遠心力が発生し、これは円形の加振力であるが、これが板ゴム８ａ、８ｂ及び取付板７ａ、７ｂを介してトラフ２に伝達されるのであるが、トラフ２や翼板３などでなる可動部の総質量ｍと一対の板ゴム８ａ、８ｂでなる弾性手段の総ばね定数のＫより√Ｋ／√ｍで定まる共振周波数に近い周波数でこの振動電動機が駆動されるのでトラフ２が共振振動を行なうのであるが、このような振動力により、トラフ２は（誇張して示す）軌跡がＶなる楕円振動を行なう。この楕円振動Ｖは図１５に明示されるように板ゴム８ａ、８ｂの剪断方向にほぼ平行な軸Ｘ−Ｘに長軸Ａを有し、これに垂直な方向に短軸Ｂを有する楕円形の振動Ｖであり、その長軸方向における振巾Ａの水平線ｘ軸に対する傾斜角、すなわち振動角θは板ゴム８ａ、８ｂの取付角によってほぼ定まるのであるが、このような楕円振動Ｖの長軸における振巾Ａ及び短軸における振巾Ｂを知りたい場合は、従来は図１８に示すような振巾銘板２１が用いられ、これは図示するように長方形状の紙２２からなり、その裏面には接着剤が塗布されているが、その表面には一定の間隔で目盛線２３がプリントされており、またこの中心軸ｃ−ｃの両側に傾斜した表示線２４ａ、２４ｂがプリントされている。このような振巾銘板２１で振動体の振巾を測定する場合には、その振動方向を目盛線２３に合致するように調整して、振動体の表面に貼着される。今この振動体が直線振動を図１９に示すようにａの方向に行なうのであれば、この方向に一対の表示線２４ａ、２４ｂがその振巾の巾で振動し、よって測定者の網膜に残像としてＰ及びＱが観測され、これらの複合した部分が菱形形状を呈し、この先端Ｓにおける目盛２３を観測し、これによってこの振動体の振巾を測定するのであるが、被測定振動体が直線振動を行なうのであれば、この振巾銘板２１をその振動方向に目盛線２３が合致するように貼着すれば正確に測定することができる。
【０００３】
しかしながら図１４に示すような楕円振動Ｖを行なうトラフ２の長軸方向における振巾を測定する場合には、その長軸の方向に正確に合致させて振巾銘板２１をトラフ２に貼着したとしても短軸方向における振動が加わるので全目盛線２３も、ある巾の残像としての帯域が生じ、これらの複合した残像はかなり複雑なものとなり、直線振動の場合におけるような残像の交点Ａを正確に求めることができない。又楕円振動Ｖの長軸方向に振巾銘板を合致さえることすら困難である。従来はこのような困難性があるにも拘らず測定者の経験により、この長軸方向における振巾をこのような銘板で測定するようにしていた。
【０００４】
然るに以上のようにして、長軸方向における振巾を測定したとしても、同じこの長軸方向の振巾及び、これに対する直角方向の振巾、すなわち短軸方向の振巾が同一であっても、この楕円振動の回転方向によって材料の移送速度が異なることが理論的にも実験的にも解明されている。すなわち、例えば図１４においてトラフ２による材料の移送方向を右側にするようにして、トラフ２の側壁面を見た場合、この一点における楕円振動Ｖの回転方向が右回り、すなわち時計方向が左回り、すなわち反時計方向の楕円振動より移送速度が大きい。
【０００５】
この楕円振動（通常１５００〜１８００ｒ．ｐ．ｍ．の振動周波数）の回転方向は肉眼だけでは到底見ることが困難であり、従来はストロボフラッシュのフラッシュタイミングがこのトラフ２の振動の周波数に、ほぼ近い周波数にして、トラフ２の振動をストロボフラッシュの発光時における、ある点における軌跡を順次読み取ることにより、いまこのトラフ２の、ある一点は楕円振動を行なっているが、移送方向を一定方向にして（逆方向にして移送方向を見た場合には当然同じ楕円振動の方向は逆方向になる）、この楕円振動が時計方向か反時計方向かを認識するようにしていた。
【０００６】
然るにストロボフラッシュは常時設備し得るものとは限らず、例えば振動電動機の回転方向を指定することにより、トラフの楕円振動の方向をその移送速度がより大きい時計方向にするように設定していた。然しながら楕円振動理論から明らかなように、振動系が２質量系であっても３質量系であってもトラフに載荷している材料の重量によっては、その時の共振周波数のずれが大きくなったり、小さくなったりして逆転することがあり、必ずしもトラフの楕円振動の回転方向を測定し得るとは限らない。又、振動電動機のアンバランスウェイトを外部に露出しておくことは危険である。本出願人は、先に如何なる種類の駆動部を用いていても材料を移送する可動体の楕円振動の回転方向が移送速度を大にしている方向であるかどうかの測定を容易にすることができる楕円振動検出方法を提供することを目的として、第１の所定方向の振動を検出する第１の振動検出素子を被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第１の所定方向とは直角方向の第２の所定方向の振動を検出する第２の振動検出素子を前記被測定振動体の振動方向に平行な面に取り付け、前記第１の振動検出素子と前記第２の振動検出素子の検出出力の位相差φから、前記被測定振動体の楕円振動の振動回転方向を得るようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法、によって達成される。又は少なくともマイコンと、電池と、前記マイコンの出力端子に接続される表示素子とを内蔵するケーシングの正面パネル部に前記表示素子の出力を受け、少なくとも楕円振動の回転方向を表示する表示部を設けた本体と、被測定振動体の一部に着脱自在な振動検出器と、該振動検出器の検出々力を導出し、前記本体のコネクタ部に接続される導電コードとから成り前記振動検出器は、第１の所定方向の振動を検出する第１の振動検出素子と前記第１の所定方向とは直角方向の第２の所定方向の振動を検出する第２の振動検出素子と、前記第１と第２の振動検出素子を支持する取付手段とを備え、該取付手段は前記被測定振動体の一部に着脱自在であり、かつ常に前記第１、第２の振動検出素子の検出方向に平行に前記一部に取付自在であり前記被測定振動体の一部に取り付けられた前記振動検出素子の検出々力の位相差φから前記マイコンの演算結果として前記被測定振動体の楕円振動の回転方向を前記表示部に表示させるようにしたことを特徴とする携帯型の楕円振動検出表示器を開発した（特開平４−２９７８３３号）。
【０００７】
然るに上記構成においては、振動検出器の第１の所定方向又は第２の所定方向を水平な振動フィーダのトラフ２の移送面も水平として考えており、確かにこれで上記構成により、楕円振動の回転方向や長軸方向の振巾及び短軸方向の振巾も測定することができるのであるが、振動パーツフィーダのようにボウルの内部にスパイラル状のトラックを形成させ、このトラックをリード角（トラックの部品の移送方向に向かう水平に対する昇り角）としている振動フィーダに振動検出器として取り付ける場合には、ボウルに対し、水平に取り付けたとしても、トラックに対してはある角度を有するために長軸の振動角は必ずしもトラックに対する振動角とはならない。
【０００８】
これではリード角にも種々の大きさを設定している楕円振動パーツフィーダではその性能を充分に発揮させる制御を行なうことが出来ない。
【０００９】
【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、リード角がいかなる大きさであっても、楕円振動パーツフィーダの振動、駆動制御を正確にかつ確実に行なうことができる楕円振動検出方法を提出することを課題とする。
【００１０】
以上の課題は、相互に直角な方向の振動を検出する第１、第２振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第１及び第２の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにし、
前記振動フィーダは楕円振動パーツフィーダであって、内部にスパイラル状の前記搬送トラックを形成させており、該搬送トラックは部品の搬送方向に、水平面に対しリード角が数度の昇り傾斜面を有し、
前記振動フィーダの楕円振動の長軸方向の振巾、短軸方向の振巾を各々、Ａ、Ｂとし、前記第１、第２の振動検出素子の検出出力を各々、ａ、ｂとし、かつ前記検出出力の位相差をφとした場合、以下の式からＡ、Ｂ及び振動角θを演算で求めるようにし、これらをデジタル表示させるようにし、かつ楕円振動の回転方向を図形表示させるようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法、によって解決される。
Ａ ² ＝（ａｃｏｓθ） ² ＋（ｂｓｉｎθ） ² ＋ａｂｓｉｎ２θ・ｃｏｓφ、Ｂ ²
＝（ａｓｉｎθ） ² ＋（ｂｃｏｓθ） ² −ａｂｓｉｎ２θ・ｃｏｓφ、ｔａｎ２θ
＝２ａｂｃｏｓφ／（ａ ² −ｂ ² ）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例による楕円振動検出方法を具体化した構成について図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、図１を参照してその検出のための電気回路について説明する。図１において振動検出器４０は図１０に示されるような形状を有し、これについては更に後述するが、検出素子４０ａ、４０ｂを内蔵し、これらの検出出力はそれぞれローパスフィルタ４１ａ、４１ｂに供給され、ここで雑音等のハイサイクルの信号成分は除去されてこの出力はアンプ４２ａ、４２ｂに供給される。ここで増巾された出力はＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂに供給されアナログ値をデジタル値に変換し、このデジタル値がマイコンもしくはコンピュータ４５に供給される。コンピュータ４５の入力端子側には更にローパスフィルタ４１ａ、４１ｂの出力を受ける位相差検出器４４が接続されている。コンピュータ４５ではＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂからのデジタル出力及び位相差検出器４４の出力を受けて所定の演算を行ない、この演算結果を液晶表示部４６、４７、４８、４９に供給するようにしている。
【００１３】
すなわちコンピュータ４５において後述するような演算式により楕円振動Ｖの長軸方向における振巾が長軸ＬＣＤ表示部４７に表示され、同楕円振動Ｖの短軸方向における振巾が短軸ＬＣＤ表示部４８に表示される。又振動角ＬＣＤ表示部４９には同じくコンピュータ４５で演算された、ある軸に対する振動角、すなわち本実施例ではトラックの搬送面に対する長軸の傾斜角θが表示されるように構成されている。更に液晶表示部４６で楕円振動の回転方向が表示される。
【００１４】
次に図１０、図１１を参照して振動検出器４０の詳細について説明する。これはほぼ円筒形状のケーシングを備えており、この内部に例えばジルコン酸鉛でなる第１、第２の力検出素子４０ａ、４０ｂが取付板に保持されている。取付板にはケーシングのフランジ部が例えばビス留めにより固定されるようになっている。又力検出素子４０ａ、４０ｂにはこれの検出出力が導線５３ａ、５３ｂにより導出されるようになっている。本発明の実施形態によれば第１、第２の力検出素子４０ａ、４０ｂの力検出方向は相互に直角である。又取付板の裏面には平板状のマグネットＰが取り付けられているものとする。従ってこの振動検出器４０の全体はマグネットＰにより振動体に容易に着脱自在となっている。又、導線５３ａ、５３ｂはまとめてコード５５とされる。
【００１５】
更に本発明によればＣＰＵ４５内ではＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂの出力Ａ及びＢ、及び位相差検出器４４の出力から後述するような方法で長軸、短軸方向における振巾及び振動角、更に振動の回転方向が算出されるのであるが、これらはそれぞれ上述したように液晶表示部４７、４８、４９にデジタル値で表示させるようにしている。又振動回転方向は振動回転方向表示部４６に図形表示される。
【００１６】
図１５にはトラフ２の楕円振動Ｖが拡大して示されているが、上記の振動検出器４０における検出素子４０ａ、４０ｂの各出力から本発明の方法により、この楕円振動Ｖの回転方向（材料の移送方向を右方にして）、長軸方向Ｘ−Ｘにおける振巾Ａ及びこれに対して垂直の方向における振巾Ｂが演算される。楕円振動は既に理論的に解明されているように図１５において本実施例では搬送方向であるｘ軸方向、これに対して垂直方向であるｙ方向に対し、それぞれこの楕円振動Ｖのｘ軸方向における振巾ａ及びｙ方向における振巾をｂとすれば、これらはｘ＝ａｓｉｎωｔ及びｙ＝ｂｓｉｎ（ωｔ＋φ）として表され、これらは検出素子ａ、ｂから得られる。このｘ軸方向における振動力とｙ軸方向における振動力との合成力により楕円振動力が得られ、これによりトラフ２は楕円振動Ｖを行なうのであるが、本実施例によれば検出素子４０ａ及び４０ｂの検出出力の位相差φが位相差検出器４４で検出され、コンピュータ４５に供給される。ここでｙ軸方向における振動力ｂｓｉｎ（ωｔ＋φ）とｘ軸方向における振動力ｘ＝ａｓｉｎωｔとの位相差φと楕円振動のモードとの関係について説明するとφ＝０度では図１３のＡで示すように直線的な振動を行なう。この振動角は図１５においてθに相当するものであるが、これは例えば従来公知の電磁石駆動部によって簡単に得られる振動である。又これはｘ軸方向及びｙ軸方向における力の位相差によりモードが変わってくるのであるが、位相差φが０°＜φ＜９０°の間ではＢで示すように楕円振動であるが、その振動のプラス変位方向とマイナス変位方向において異なる軌跡でありプラス変位方向に対しては矢印で示すように軌跡の上方部分で振動し、又マイナス変位方向では下方部分の軌跡で振動する。すなわち時計方向まわりの軌跡を描いて振動を行なう。又図１３のＣで示すようにφ＝９０°では楕円の長軸の方向はｘ軸方向に平行にあり、従って、これに垂直な短軸の方向はｙ軸と平行になる。更にφが９０°＜φ＜１８０°では楕円の長軸の方向はｘ軸に対し反転するが、振動の軌跡は矢印で示すように時計方向である。又図１２のＡで示すようにφ＝１８０°であれば直線振動を行なうが直線振動の傾斜角は図１３のＡの直線振動とは反対方向の傾斜角になる。更にφが１８０°＜φ＜２７０°の間では楕円振動を行なうがその方向は図１２のＢとは反対方向になり、又振動の軌跡は反時計方向となる。更に図１２のＣで示すようにφ＝２７０°では楕円振動を行なうがｘ軸方向に長軸が平行となる振動であり、振動の軌跡は矢印で示すように反時計方向となる。更にφが２７０°＜φ＜３６０°では図１２のＤで示すように長軸の方向は図１２のＢと同様であるが、その振動の軌跡は反時計方向となる。
【００１７】
以上のようにしてｘ軸方向とｙ軸方向における振動力の位相差により振動モードが変化するのであるが、このようなφが図１における位相差検出器４４により検出される。
【００１８】
又Ａ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂからの出力はコンピュータ４５で演算されるのであるが、この演算値をそれぞれａ、ｂとすれば以下の数式１のような演算式により図８における長軸の振巾Ａ、短軸の振巾Ｂが求められる。
【００１９】
【数１】

【数２】

【００２０】
上記数式１から長軸方向の振巾Ａ及び短軸方向の振巾Ｂ、振動角θは以下の数式２で表されることになる。
【００２１】
【数３】

【００２２】
以上のＡ、Ｂ及びθはＣＰＵ４５内でデジタル値で演算されるのであるが、入力データとしてａ、ｂは本実施例では以下のようにして従来より精度高く測定するようにしている。すなわち振動検出器４０の各出力は全体としては正弦波形であるがノイズを含み、又なんらかの原因で大きなノイズが乗っていることが多く従来のようにこのような出力に対して２重積分を行なって振巾を算出する場合には２重積分により最高値と最低値とから振巾を測定するようにしているので大きなノイズが発生している場合には実際の振巾よりは大きく測定されることになる。このようなノイズがなく理想的な正弦波形であればなんら問題はなく正確に測定することができるのであるが、一般には大小さまざまなノイズが乗っていることが多いが、本実施例による方法によればこの影響をなくすことができる。
【００２３】
すなわち測定すべきＦ_１方向振巾成分（Ｆ_１方向のみについて考えるが、Ｆ_２方向についても同様である。）をＡｔとすれば各時間における変位ｘは下記の数式３となる。
【００２４】
【数４】

【００２５】
本実施例ではこの加速度２乗平均Ｒ．Ｍ．Ｓ．（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）をとり、すなわち実効値を計算する。すなわち各瞬間における加速度を時間的に積分して、この間の時間で割り、これの平均値をとると、下記の数式４となる。
【００２６】
【数５】

【００２７】
よって上記数式４から振巾成分が下記の数式５の如く得られ、これが上記のａとして演算式に用いられる。
【００２８】
【数６】

【００２９】
このすなわちｘの２度微分値を各瞬間において測定し、これの時間的平均値をとることによって振巾成分Ａｔを算定するようにしている。従って、ある時間における平均値をとることにより大きなノイズが短時間において発生していてもこの影響はほとんど無視することができる。
【００３０】
Ｆ_２方向も同様に演算され、この方向の振巾成分が下記の数式６の如く得られ、これが上記のｂである。
【００３１】
【数７】

【００３２】
次に本発明の実施例による携帯型振動検出表示器について図１６及び図１７を参照して説明する。
【００３３】
図１６は本実施例の携帯型振動検出表示器の正面図を示すものであるが、図において本携帯型振動表示器は全体として６０で示され、ほゞ直方形状のケーシング６１を備えており、これには図１７に示されるように液晶表示装置６４や電池６７を内蔵しており、電池６７は取付部６８を介して安定に支持されており、その他図示せずとも図１のマイコン４５や上述の液晶表示装置６４等はシャーシ６３上にスペーサ６６を介して取付ねじ６５によりケーシング６１内の所定位置に保持されている。正面パネル部６２の左方部にはパワースイッチ６９が設けられているが、これは公知のダブルプッシュスイッチであって一回押せば電池６７が各部に電源を供給し、又更に押せば電源を遮断するようになっている。この右方にはパワースイッチ６９のオンにより点灯するランプ７０が設けられており、これがついているときには内蔵する電池６７の電力が各部に供給されていることを表わす。又これらの下方に本発明に係る表示部７１が設けられており、これは実施例では縦方向に並んで回転方向表示部４６、長軸振巾表示部４７、短軸振巾表示部４８、振動角表示部４９とからなり、これらは上述の液晶表示装置６４の液晶部であって上述したように振動検出器４０からの検出出力をマイコン４５で演算し、その結果としてのデジタル値又は楕円振動の回転方向をマイコンの出力としてのドライバ出力で液晶表示装置６４がドライブされて、この表示部４７、４８、４９で長軸、短軸振巾振動角がデジタル値で例えば図示するように表示される。又、表示部４６には図形表示で回転方向が示される。
【００３４】
なお図１７においてＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂにトリマ抵抗調整器８５、８６からなるトリマ抵抗装置の端子が接続されており、これによりＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂにおけるアナログ入力の調整を行なっている。またアンプ４２ａ、４２ｂのゲインコントロール部ｇａ、ｇｂには、マイコン４５がＡ／Ｄコンバータ４３ａ、４３ｂのデジタル出力を受けるのであるが、一定のビット数を有効に使うためにアンプ４２ａ、４２ｂのゲインを変えるためのゲインコントロール信号を受けるようになっている。
【００３５】
図１７において、１００はコネクターであって、図１０の振動検出器４０からのコード５５の端部に接続されているプラグをこれに差し込むようになっている。
【００３６】
以上述べたように本実施例によれば、振動検出器４０の振動体への取り付け位置は任意に行なっても楕円振動の長軸、短軸の振巾が正確に得られるが、長軸の振動角θは力検出素子４０ａの検出方向に対するものである。従って力検出素子４０ａの取付方向がトラフ１１の搬送面に平行であれば、これに対する振動角となる。
【００３７】
図２は本発明の第１の実施の形態による楕円振動パーツフィーダの全体を示すものであるが、１０は内周壁部にスパイラル状のトラック１１を形成させたボウルであり、後に詳述する駆動部にボルト１２によりセンターで固定されている。
【００３８】
図３はボウル１０を取り外した状況を示し、楕円振動駆動部の斜視図であり固定フレーム１に後述するように垂直加振力用電磁石及び径方向に対向する一対の水平方向加振用電磁石が取り付けられており、ボウル１０が取り付けられる上側側可動フレーム６の外周縁部には８つの径方向に伸びる突出部が設けられているが、この一つおきの突部６ａに垂直に重ね板ばね５の上端部がボルトにより固定されている。
【００３９】
また、図３、４に明示されるように垂直振動用板ばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄがその中央部に下側フレーム３のアーム部で固定されており、その両端部は固定フレーム１の板ばね取り付け部１ａにボルトにより固定されている。図４で明示されるように上述の垂直加振力用の電磁石の可動コア３１は上側可動フレーム６の下面に固定されており、これと空隙をおいて電磁石３２が固定フレーム１の中央に固定されている。また、この固定フレーム１の径方向で一対の水平加振力用の電磁石が固定されているが、これは上側可動フレーム６に固定され、下方に垂下する可動コア２１と電磁石２２とからなっている。
【００４０】
これら電磁石３２、２２に相互に所定の位相差を持って電圧が加えられると、垂直方向及び水平方向にこの位相差を持って電流が流れ、これにより、公知のようにボウルが楕円捩り振動を行なう。
【００４１】
垂直に伸びる重ね板ばね５がボウル１０の水平方向成分の共振周波数を決定し、また水平に配設された板ばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄによって垂直方向の共振周波数が決定される。一般に楕円振動においては水平方向の共振周波数にほゞ一致するように、水平方向加振力用電磁石２２に電圧が加えられるのであるが、水平方向加振用の電磁石２２には所定の位相差を持って同周波数の電圧が加えられ、かつ、また共振点からは、ずれた周波数で駆動されることになる。
【００４２】
以上のようにしてボウル１０は楕円振動を行なうのであるが、このボウル１０の上側取付けフレームとしての上側可動フレーム６への取付けのために上述の板ばね５の上端部を取付けている突出部６ａの間にそれぞれ同様な形状の突出部６ｃが４個形成されている。従ってこれら突出部６ａ、６ｃ間は４５度間隔に形成されており、また上側可動フレーム６の中央部に形成したねじ孔６ｂに対して径方向の長さはほゞ同一であり、これらにはボルト挿通孔ｈが形成されている。
【００４３】
ボウル１０はその中央でボルト１２を上側可動フレームの中央部のねじ孔６ｂに螺着、締めつけることにより、第１の取付けが行なわれ、更に本発明の実施の形態によれば、突出部６ｃの貫通孔ｈに下方からボルトを挿通させ、その突出ねじ部をボウル１０の図示せずとも底面に形成されたねじ孔に螺着、締めつけることにより、ボウル１０は上側可動フレームに固定されている。以上のようにして、ボウル１０は可動フレーム６に固定されるのであるが、その慣性モーメントが大きくともその径外周部においてボウル可動フレーム６の突出部６ｃに固定されることにより、強固に固定されることができる。
【００４４】
上述の構成の振動検出器４０をボウル１０の側面にトラック１１のリード角と平行になるようにＸ又はＹ方向の振動検出素子を取り付けるためには例えばケース５０の上面にＸ、Ｙの切り込み線を図２に図示するように設け、又、ボウル１０のトラック１１のリード角をボウル１０の側面に数センチ切り込んでおけば（鎖線で示すように）、これに平行になるように取り付けることにより、本発明による効果が得られる。或いは取り付け板Ｐが嵌め込まれるような凹所をあらかじめリード角と平行になるように形成しておけば、これに取り付けることにより、自動的にＸ方向又はＹ方向の振動検出素子がリード角と平行になるように振動検出器４０を取り付けることができる。
【００４５】
以上のような構成により、スパイラル状のトラック１１のリード角αに沿って楕円振動を検出することができ、その長軸はトラック１１の搬送面に対する振動角として測定することができ、またそのＸ方向又はＹ方向を制御の対象となる方向とすれば、トラック上での部品の移送に関して正確な部品の移送速度制御を行なうことができる。例えば、楕円振動の長軸の長さ及び短軸の長さに対し、振動角が何度の時に移送速度が最大になるかというデータを有しておれば、いかなるリード角の振動パーツフィーダにも最適な振動角を与えることができる。また、上述したように回転方向によっても、振動移送速度が異なるので、これを上述の方法で検出することができるので、トラックに対する面の移送方向に対して、移送速度の大きい方に設定することができる。又、この最適な位相差角で部品詰まりが生じた時には水平又は垂直の方向における振動の変位を１８０度、進相、又は遅相させることにより、移送方向を逆転させることができるが、これにより、一定の短軸及び長軸に対する最適の振動角で移送されてきた部品が反転されることにより、更にリード角の下り傾斜角が付けられることにより、強力に逆方向の移送力を受けて効果的な詰まり解除作用を与えることができる。
【００４６】
図６は楕円振動パーツフィーダの駆動制御回路を示すが、楕円振動パーツフィーダ自体は模式化して示されており、ボウル１０は上述したように水平振動用板ばね９及び垂直振動用板ばね１９により、地上に支持されており、また一対の水平方向用電磁石は代表的に一方の電磁コイル１５ａのみを示し、垂直用電磁コイル１２も模式化して示されている。図３〜図５においては図示しなかったが、垂直振動用の板ばね１９の何れか一つの一端部に近接して、垂直方向振動測定用のピックアップが設けられている。また垂直に配設された水平方向振動用板ばね９にも近接して、水平方向振動検出用のピックアップ４０’が配設されている。このピックアップ４０は電線路Ｗ₁ を介して水平用センサアンプ４３に接続され、この出力は共振点追尾制御回路３７及びＡ／Ｄ変換器５１に接続されている。
【００４７】
共振点追尾制御回路３７の詳細は図７において示されるが、その出力はＰＷＭ制御回路５４に供給され、更にその出力はパワーアンプ４２で増巾されて、水平用の電磁コイル１５ａに供給される。本実施の形態では水平方向の振巾が定振巾制御され、この所望の水平振巾を指令する水平指令振巾回路５２が設けられ、この出力はＰＩ（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｇｒａｌ）制御回路（比例積分制御回路）５３に供給され、この出力は上述のＰＷＭ制御回路５４に供給される。一方、垂直振動駆動用のブロックに属する位相差制御回路５６には電線路Ｗ_４を介して、共振点制御回路３７の出力が供給される。これには更に上述の垂直振動検出用ピックアップ５８の出力が垂直用センサアンプ５９を介して供給されており、またこのセンサアンプ５９の出力はＡ／Ｄ変換器６２を介して同じく垂直の振巾を定振巾制御するＰＩ制御回路６１に接続される。これには垂直振巾指令制御回路６０が接続され、更にこの制御回路はＰＷＭ制御回路６３に供給される。位相差制御回路５６は垂直用コイル１２に所定の位相差を持った電圧を供給するための回路である。つまり、位相差指令回路５７の出力は位相差制御回路５６に供給されており、垂直振動がピックアップ５８により検出され、これが位相差制御回路５６に供給されているのであるが、この機械的な振動と、共振点追尾制御回路３７から供給される電圧との位相差が位相差指令回路５７の出力と比較して機械的振動の所定の位相差角（例えば６０度）を与えるような位相差の電圧をＰＷＭ制御回路６３に供給している。この制御回路６３の出力はパワーアンプ６４を介して垂直用コイル１２に供給される。
【００４８】
図７は図６における共振点追尾制御回路３７の詳細を示すものであるが、主として可変周波数電源４０Ｑ、位相検出回路４１およびメモリ４５からなっている。可変周波数電源４０Ｑには交流電源３８にスイッチＳを介して接続されており、この出力は増巾器４２を介して電磁石の電磁コイル１５ａに接続されている。また図１におけるピックアップ４０の出力は電線路Ｗ₁ を介して増巾器４３に接続される。この増巾出力は位相検出回路４１に供給される。この位相検出回路４１には、更に可変周波数電源４０Ｑの出力が電線路Ｗ₃ を介して供給されており、この位相検出出力が可変周波数電源４０Ｑに接続されている。これは例えばインバータであってよい。
【００４９】
また本発明の実施の形態による位相検出回路４１は図９に示されるような方法で検出を行う。これは以下の作用において詳細を説明する。
【００５０】
更に本発明の実施の形態によれば、可変周波数電源４０Ｑは不揮発性のメモリ４５に接続されている。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態の構成について説明したが、次にこの作用について説明する。
【００５２】
スイッチＳを閉じると交流電源３８が可変周波数電源４０Ｑに接続され、駆動状態となる。この出力電圧はＰＷＭ制御回路５４及び増巾器４２を介して電磁石の電磁コイル１５ａに供給される。これにより、本発明の楕円振動パーツフィーダのボウル１０は水平方向の捩り振動力を与えられる。
【００５３】
ピックアップ４０’はこの水平方向の振動変位を検出し、増巾器４３により増巾されて、位相検出回路４１に加えられる。他方、これにはこの時の電磁コイル１５ａに印加されている電圧が供給されている。
【００５４】
図９Ａにはこの印加電圧Ｖの時間的変化を示すものであるが、この電磁コイル１５ａにより、一時遅れが生じ、これに流れる電流Ｉは図９Ｂに示すように変化する。この電流により、電磁石コイル１５ａとボウル２との間に交番磁気吸引力が発生し、ボウル２は水平方向の捩り振動変位を与えられているのであるが、この振動変位が図４Ｃに示すように、コイル１５ａにかかる電圧Ｖと９０度遅れている場合にはすなわちコイル電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントにおいて振動変位Ｓ₁ が正であれば図３に示すように、共振点ω₀ （角周波数）では位相差φは９０度であるので、ω₀ よりは小さく周波数を上昇させるべきであると位相検出回路４１で判断して可変周波数電源４０Ｑの出力周波数を上昇させる。これがＰＷＭ制御回路５４を介して増巾器１２で増巾されて電磁石のコイル１５ａに流され、より周波数の高い電流でボウル２を振動させる。共振点ω₀ に前回より近づいたことにより、振巾は上昇する。可変周波数電源４０Ｑの出力周波数が更に高くなってついにω₀ を越えて、これより高くなると図４Ａ、Ｄに示すように振動変位Ｓ₂ とコイル電圧Ｖとの関係は位相差で２７０度となる。
【００５５】
図８の力の角周波数ωと振動変位の位相差φの関係から明らかなように共振点ω₀ を通過したので可変周波数電源４０Ｑの出力周波数を減少させる。なお、Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ は板ばねの粘性係数であり、Ｃ₃ ＞Ｃ₂ ＞Ｃ₁ である。
【００５６】
なお、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は板ばねの粘性係数であり、これを係数として速度に比例した反力を加えるものであるが、更にボウルの空気中における振動であれば当然、小さいけれど空気の抵抗も加わる。図８では水平方向の振動系の共振周波数がω_０として力と振動変位の位相差が９０度であることを示しているが、垂直振動系においてはその共振周波数がω_０ ’であれば、周波数ω_０で駆動すると図８から明らかなように力と変位との位相差は３０度になり、これでは水平振動系とは６０度の位相差であるので、最適値とされるが、通常はこのような位相差になるとは限らず、この角周波数ω_０より更に小さい共振周波数になる場合もあれば、ω_０ ’より更に高い周波数に共振点が置かれる場合もある。いずれにしても力は電流の位相と同じであり、電磁コイルは誘導負荷であるので電圧と電流の位相差は９０度である。従って上述したように電圧と振動変位との位相差が１８０度となった場合に共振周波数で駆動されていることになるのであるが、電流と電圧とは９０度位相差がずれているので水平振動系の共振点ω_０より更に離れた場合、更に低い場合には電圧が正から負、又は負から正へのゼロクロスポイントにおいて振動変位の極性が正から負に変わることは明らかである。本駆動制御方法では、このゼロクロスポイントにおいて、振動変位の正、負を検出して共振追尾をしているのである。
【００５７】
以上のようにして可変周波数電源４０Ｑの出力周波数の増減を行ってついにはこの振動パーツフィーダは水平方向に共振周波数で駆動するようになる。
【００５８】
以上のようにして水平振動系は共振振動を行なうのであるが、共振点追尾制御回路３７の出力は電線路Ｗ₄ を介して位相差制御回路５６に供給されており、ここでは垂直方向の振動を検出するピックアップの出力を受け、位相差指令回路５７の指令に基づいてこの位相差を生じさせるような位相差θ’の電圧を発生し、ＰＷＭ制御回路６３に供給する。これには垂直振巾指令回路６０及びＰＩ制御回路６１からの出力を受けて定振巾を与えるための電圧をパワーアンプ４で増巾された後、垂直用コイル１２に供給する。よって垂直方向には位相差指令回路５７で設定された位相差でボウル２を垂直方向で振動させる。よってボウル２は所望の楕円振動を行なうことができる。
【００５９】
振動パーツフィーダのボウル１０内のスパイラルトラックでは部品が所定の姿勢になるように部品整列手段により整列される。この姿勢で次工程に供給される。
【００６０】
振動パーツフィーダの駆動を停止させるべくスイッチＳを開くと可変周波数電源４０Ｑからの出力はなくなり、ボウル２の駆動は停止する。この時、不揮発性のメモリ４５にスイッチＳを切るときの可変周波数電源４０Ｑの出力周波数が記憶される。
【００６１】
振動パーツフィーダを再び駆動開始させるべく、スイッチＳを閉じるとメモリ４５でこの時記憶されている共振周波数を出力すべく可変周波数電源４０が駆動される。従って振動パーツフィーダのボウル１０は最初から水平方向に共振周波数で駆動される。従って従来のように強制振動から共振周波数に移るときのショックがなくなり、また電源容量を小とすることができる。
【００６２】
以下、駆動停止、駆動開始を繰り返すごとに、停止ごとにメモリ４５の内容が書き換えられるのであるが、１か月単位、１年単位では振動パーツフィーダの共振周波数が変動する。したがってその部品共振周波数を追尾制御していたので強制振動から共振振動に移るために多くの電流を流さねばならないのであるが、年単位で強制振動に移る程、共振周波数の変動が大きくとも前回の共振周波数で駆動を開始することができるので、常に振動パーツフィーダをショックなく電源容量を小として駆動することができる。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、以上の構成において、位相差制御回路５６では垂直用コイル１２に所定の位相差を得るべく制御を比較的ゆっくりと行ない、また垂直振巾指令回路６０からの指令による定振巾制御は比較的早く行なうようにしている。これによりこれまで位相差制御と定振巾制御を同等に行なった場合の振動の不安定な状態は解除され、安定に所定の振動変位に所定の位相差を確実に得ることができる。
【００６４】
更に定常な運転状態になると垂直加振力用の電圧の位相差をデジタル値で記憶しておく。これにより、次の駆動開始時には直ちに垂直振動を所定の位相差で行なわせることが出来る。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態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づいて種々の変形が可能である。
【００６６】
例えば以上の第１の実施の形態では、ボウル１０の側面に振動検出器４０を取り付けるようにしたが、これに代えて可動フレーム６の周側面に固定させるようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の楕円振動検出方法によれば、楕円振動パーツフィーダの本来の働きである搬送方向に関し、正確な情報を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に適用される振動検出回路のブロック図である。
【図２】同回路が適用される第１実施例の楕円振動パーツフィーダの斜視図である。
【図３】図２においてボウルを取り除いた楕円振動駆動部の斜視図である。
【図４】図３の部分破断斜視図である。
【図５】同底面図である。
【図６】第１の実施の形態に適用される駆動制御回路のブロック図である。
【図７】同回路における共振点追尾制御回路の詳細ブロック図である。
【図８】駆動制御回路の作用を示すチャートである。
【図９】同作用を示すチャートで、Ａはコイル電圧の波形、Ｂはコイル電流の波形、Ｃは振動変位の波形、Ｄは他の振動変位の波形である。
【図１０】本発明の実施の形態の振動検出器の平面図である。
【図１１】同振動検出装置内における第１、第２検出素子の配置を示す平面図である。
【図１２】同作用を示すチャートで、Ａは振動変位の位相が１８０度、Ｂは位相範囲が１８０度より大、２７０度より小で、Ｃは位相が２７０度、Ｄは位相範囲が２７０度より小、３６０度より小の場合である。
【図１３】同様に作用を示す図でＡは位相が０度、Ｂは位相範囲が０度より９０度より小、Ｃは位相が９０度、Ｄは位相範囲９０度より大で、１８０度より小の場合のチャートである。
【図１４】従来例の振動フィーダの構造を示す側面図である。
【図１５】同振動フィーダの楕円振動を示すチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に適用される携帯型の表示器の正面図である。
【図１７】同側面図である。
【図１８】従来例の振動表示器の正面図である。
【図１９】同作用を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ボウル
１１トラック
４０振動検出器

Claims

相互に直角な方向の振動を検出する第１、第２振動検出素子を備えた振動検出器を、振動フィーダに取り付けて楕円振動を検出する楕円振動検出方法において、前記振動フィーダの内部に形成させた搬送トラックの搬送方向に前記振動検出器の前記第１及び第２の振動検出素子の一方の振動検出方向が、平行になるようにかつ他方の振動検出方向が前記トラックの搬送面に対し、垂直方向になるように、前記振動検出器を前記振動フィーダに取り付けるようにし、
前記振動フィーダは楕円振動パーツフィーダであって、内部にスパイラル状の前記搬送トラックを形成させており、該搬送トラックは部品の搬送方向に、水平面に対しリード角が数度の昇り傾斜面を有し、
前記振動フィーダの楕円振動の長軸方向の振巾、短軸方向の振巾を各々、Ａ、Ｂとし、前記第１、第２の振動検出素子の検出出力を各々、ａ、ｂとし、かつ前記検出出力の位相差をφとした場合、以下の式からＡ、Ｂ及び振動角θを演算で求めるようにし、これらをデジタル表示させるようにし、かつ楕円振動の回転方向を図形表示させるようにしたことを特徴とする楕円振動検出方法。Ａ ² ＝（ａｃｏｓθ） ² ＋（ｂｓｉｎθ） ² ＋ａｂｓｉｎ２θ・ｃｏｓφ、Ｂ ² ＝（ａｓｉｎθ） ² ＋（ｂｃｏｓθ） ² −ａｂｓｉｎ２θ・ｃｏｓφ、ｔａｎ２θ＝２ａｂｃｏｓφ／（ａ ² −ｂ ² ）。
前記楕円振動パーツフィーダのボウルの側面に前記リード角を線として切り込むか、前記振動検出器の取り付け板が嵌め込まれるように前記リード角と平行な凹所を形成させていることを特徴とする請求項１に記載の楕円振動検出方法。