JP4078694B2 - 楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダ - Google Patents
楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば振動により部品を供給する楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５において、楕円振動パーツフィーダは全体として１で示され、公知のボウル２を備えている。ボウル２の内周面にはスパイラル状のトラックが形成され、この下流側の適所にワイパーが設けられている。このワイパーはすでに周知であるので図を省略するが、平板を折り曲げてなり、その下端とトラックの移送面との距離は整送すべき部品ｍ（平板状とする）の厚さよりは大きいが、この倍よりは小さい。トラックの排出端には姿勢保持手段が設けられ、ここを通って所望の姿勢の部品（例えば長辺を移送方向に向けた部品ｍ）が図示しない直線式振動フィーダに供給される。
【０００３】
ボウル２は図６に明示される十字状の上側可動フレーム７に固定されており、この上側の可動フレーム７に図７に明示されるやはり十字状の下側可動フレーム８に直立した４組の重ね板ばね９により結合されている。すなわち、上側可動フレーム７の４つの端部７ａに重ね板ばね９の上端部がボルトにより固定され、下側可動フレーム８の４つの端部８ａに重ね板ばね９の下端がボルトにより固定されている。端部７ａ、８ａは上下方向に整列している。
【０００４】
固定フレーム１０の中央には、上側可動フレーム７の中央部に対向して垂直駆動電磁石１１が固定され、この垂直駆動電磁石１１に対向して上側可動フレーム７の下面には垂直可動コア１３が固定されている。また固定フレーム１０の相対向する側壁部には垂直駆動電磁石１１を挟んで対照的に一対の水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂが固定され、これら電磁石１４ａ、１４ｂにはそれぞれコイル１５ａ、１５ｂが巻装されている。上側可動フレーム７の下面には水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂに対向して水平可動コア１６ａ、１６ｂが固定されている。
【０００５】
固定フレーム１０にはこれと一体的に４個の脚部１７が形成され、これら脚部１７が防振ゴム１８を介して基台上に支持されている。脚部１７には横方向に延在するばね取付部１７ａが一体的に形成され、これらばね取付部１７ａに図７に示されるように垂直駆動用の重ね板ばね１９が両端部で４組、ボルトにより固定されている。重ね板ばね１９は図５に示されるようにスペーサ２０を介して重ねられ、これらの中央部分が下側可動フレーム８にボルトにより固定されている。
【０００６】
以上の構成において、水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂは、水平方向の加振力を発生させる第１の振動駆動子であり、またこれによって駆動される第１の振動系はボウル２、板ばね９、可動コア１６ａ、１６ｂなどからなり、また電磁石１１は垂直方向の加振力を発生させる第２の振動駆動子であり、ボウル２、板ばね１９、可動コア１３などにより第２の振動系が構成される。
【０００７】
一般に、水平方向の第１振動系の共振周波数と同じかほぼ等しい周波数の駆動電流がそれぞれ電磁石１４ａ、１４ｂ、１１に供給されるのであるが、これによりボウル２は、水平方向には共振状態またはこれに近い状態の周波数ｆ0 で振動し、また垂直方向には通常、数パーセント共振周波数をより高くしており、よって水平方向には振動工学上明らかに、力と変位との位相差が９０度遅れで振動し、また垂直方向にはこれとは異なる位相差で振動し、これら位相差により楕円振動を行なうのであるが、この位相差は理論的に６０度で最適条件、すなわちボウル２内のトラック上の部品ｍを最大の搬送速度で搬送できることが判明している。
【０００８】
然るに振動工学上明らかなように、共振周波数で振動系を駆動した場合には、電源のわずかな変動やボウル２内の部品の負荷のわずかな変化により共振周波数が変動する。これにより、部品を貯蔵していない空の状態で、水平方向の共振周波数がｆ0 であって力と変位との位相差が９０度であっても、このような変動により大きく位相差が変わり、よって、強制振動で駆動されている垂直方向においては位相差がそれほど変動せずとも、水平方向において大きく変動するために、結局これらの位相差は６０度とは異なったものとなる。これにより、ボウルに対する最適振動条件が得られなくなる。
【０００９】
本出願人は上述の問題に鑑みてなされ、電源に多少の変動があったり、ボウル内の部品の負荷が変わっても、水平方向及び垂直方向の位相差角を最適な値に保持し得る楕円振動装置の駆動制御方法を提供することを目的として、ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石とを備えた楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法において、前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルの該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにし、前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定値の位相差をもたせるようにした楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法を開発した。
【００１０】
然るに、垂直方向の振動変位を所定値にする定振巾制御もその後行なっており、更に水平方向の振動変位と垂直方向の振動変位との位相差が最適位相差例えば６０度となるように、垂直方向の加振用の電磁石にかける電圧の位相差を調整しているが、図８に示すような問題が生じている。
【００１１】
即ち、図８Ａではａは水平振動による反力が垂直振動系に加わり、これによる垂直の振動変位を表している。またｂは垂直方向加振用の電磁石のコイルにかける電圧波形を示しており、水平振動力による反力の垂直成分とは約４５度の位相差をもっている。この場合にはｃで示すような垂直振動変位が得られる。即ち、ｂに示す電圧による振動変位分に水平振動による反力による成分が加わった変位となっている。
【００１２】
図８のＢは同じ水平振動力による反力の垂直振動成分を示すが、垂直加振力用のコイルに加える電圧ｂは図８Ａに比べて更に４５度すすめられている。この場合にはこの垂直振動用コイルに加える電圧による振動変位分に水平振動による反力による垂直成分を加えたものとして振動変位ｃが得られている。この場合にはａと比べるとそれほど大きな変化はない。しかしながら図８Ｃで示すように更に垂直振動用コイルに加える電圧を波形ａに対して更に４５度すすめると合成力はｃで示すように振巾は小さくなる。更に図８Ｄで示すように波形ａに対し波形ｂを４５度すすめると合成垂直振動変位ｃは更に小さくなる。
【００１３】
以上述べたように、垂直な振巾を定振巾制御しようとしてもその垂直加振用の電磁石コイルにかける電圧の位相を変えた場合には同じ電圧であっても垂直成分の振動変位が大きく変動する。これから明らかなように後述の実施形態で更に詳しく説明するが、これでは所定の楕円振動を得るべく水平方向の電圧に対して垂直方向加振力の電圧を所定の振動変位の位相差を得るべく調整せんとしても、定振巾制御で定振巾値が得られず、不安定な状態となる。
【００１４】
【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、上述のような駆動制御方法において、安定な位相差をもって定振巾制御を確実に行なうことのできる楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法であって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法、によって解決される。
【００１６】
また、以上の課題は、少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダであって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダ、によって解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態による楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法について説明する。
【００１８】
図１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２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５〜図７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５８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。
【００１９】
共振点追尾制御回路３７の詳細は図２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（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）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Ｗ4 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。
【００２０】
図２は図１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４０、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４０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４０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４０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。
【００２１】
また本発明の実施の形態による位相検出回路４１は図４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。
【００２２】
更に本発明の実施の形態によれば、可変周波数電源４５は不揮発性のメモリ１５に接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
スイッチＳを閉じると交流電源３８が可変周波数電源４０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２は水平方向の捩り振動力を与えられる。
【００２５】
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。
【００２６】
図４Ａ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４Ｂ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４０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４０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。
【００２７】
図３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４０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。
【００２８】
なお、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 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７では水平方向の振動系の共振周波数がω0 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ω0 'であれば、周波数ω0 で駆動すると図７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ω0 より更に小さい共振周波数になる場合もあれば、ω0 '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ω0 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。
【００２９】
以上のようにして可変周波数電源４０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。
【００３０】
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５８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。
【００３１】
振動パーツフィーダのボウル２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。
【００３２】
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４０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４０の出力周波数が記憶される。
【００３３】
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２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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明によれば、以上の構成において、共振点追尾制御回路３７の可変周波数電源４０の出力周波数が増減したとき、これに追従するように制御されるが、垂直振巾指令回路６０からの指令によるＰＩ制御回路６１の定振巾制御は早い応答時間で追従するようにしている。
一方、位相差制御回路５６では位相差指令回路５７からの指令により垂直用コイル１２に所定の位相差を得るべく制御を定振巾制御の追従より比較的ゆっくりした応答時間をもって行なうようにしている。これにより従来の、共振周波数の増減に対し、位相制御と定振巾制御とを同等の応答時間で追従させ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。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、以上の実施の形態では、駆動開始と共に位相差制御及び定振巾制御を行なうようにしたが、楕円振動パーツフィーダの定常駆動状態となったときの電圧の位相差を図示しないメモリ回路に記憶させ、次の駆動開始と共にこの記憶値が垂直用コイル１２に供給されて駆動開始後直ちに所定の位相差に駆動開始するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及びパーツフィーダによれば、垂直振動系の水平振動に対する垂直振動変位を速やかに所定値に、位相差は垂直振動変位に比べてゆっくりと所定値に、安定状態で制御することができるので、電源振動に多少の変動があったり、ボウル内の部品が変わっても、水平方向及び垂直方向の位相差角を最適な値に持続し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による駆動制御回路のブロック図である。
【図２】同ブロック図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３】同作用を説明するための位相差−角周波数のチャートである。
【図４】同作用を説明するためのチャートで、Ａはコイル電圧の時間的変化、Ｂはコイル電流の時間的変化、Ｃは振動変位の時間的変化、Ｄは他周波数における振動変位の時間的変化である。
【図５】従来例の振動パーツフィーダの部分断面正面図である。
【図６】同ボウルを取り除いた状態の駆動部の平面図である。
【図７】平面図である。
【図８】従来の垂直振動系の電圧の位相差制御及び定振巾制御の作用を示し、水平加振力による垂直振動系への影響を表す振動変位と垂直加振用の電磁コイルに与える電圧と垂直振動系の振動変位との関係を示し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ垂直振動加振用のコイルに加える電圧の位相差を変えた場合の図である。
【符号の説明】
５６ 位相差制御回路
６０ 垂直振巾指令回路
６１ ＰＩ制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば振動により部品を供給する楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５において、楕円振動パーツフィーダは全体として１で示され、公知のボウル２を備えている。ボウル２の内周面にはスパイラル状のトラックが形成され、この下流側の適所にワイパーが設けられている。このワイパーはすでに周知であるので図を省略するが、平板を折り曲げてなり、その下端とトラックの移送面との距離は整送すべき部品ｍ（平板状とする）の厚さよりは大きいが、この倍よりは小さい。トラックの排出端には姿勢保持手段が設けられ、ここを通って所望の姿勢の部品（例えば長辺を移送方向に向けた部品ｍ）が図示しない直線式振動フィーダに供給される。
【０００３】
ボウル２は図６に明示される十字状の上側可動フレーム７に固定されており、この上側の可動フレーム７に図７に明示されるやはり十字状の下側可動フレーム８に直立した４組の重ね板ばね９により結合されている。すなわち、上側可動フレーム７の４つの端部７ａに重ね板ばね９の上端部がボルトにより固定され、下側可動フレーム８の４つの端部８ａに重ね板ばね９の下端がボルトにより固定されている。端部７ａ、８ａは上下方向に整列している。
【０００４】
固定フレーム１０の中央には、上側可動フレーム７の中央部に対向して垂直駆動電磁石１１が固定され、この垂直駆動電磁石１１に対向して上側可動フレーム７の下面には垂直可動コア１３が固定されている。また固定フレーム１０の相対向する側壁部には垂直駆動電磁石１１を挟んで対照的に一対の水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂが固定され、これら電磁石１４ａ、１４ｂにはそれぞれコイル１５ａ、１５ｂが巻装されている。上側可動フレーム７の下面には水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂに対向して水平可動コア１６ａ、１６ｂが固定されている。
【０００５】
固定フレーム１０にはこれと一体的に４個の脚部１７が形成され、これら脚部１７が防振ゴム１８を介して基台上に支持されている。脚部１７には横方向に延在するばね取付部１７ａが一体的に形成され、これらばね取付部１７ａに図７に示されるように垂直駆動用の重ね板ばね１９が両端部で４組、ボルトにより固定されている。重ね板ばね１９は図５に示されるようにスペーサ２０を介して重ねられ、これらの中央部分が下側可動フレーム８にボルトにより固定されている。
【０００６】
以上の構成において、水平駆動電磁石１４ａ、１４ｂは、水平方向の加振力を発生させる第１の振動駆動子であり、またこれによって駆動される第１の振動系はボウル２、板ばね９、可動コア１６ａ、１６ｂなどからなり、また電磁石１１は垂直方向の加振力を発生させる第２の振動駆動子であり、ボウル２、板ばね１９、可動コア１３などにより第２の振動系が構成される。
【０００７】
一般に、水平方向の第１振動系の共振周波数と同じかほぼ等しい周波数の駆動電流がそれぞれ電磁石１４ａ、１４ｂ、１１に供給されるのであるが、これによりボウル２は、水平方向には共振状態またはこれに近い状態の周波数ｆ0 で振動し、また垂直方向には通常、数パーセント共振周波数をより高くしており、よって水平方向には振動工学上明らかに、力と変位との位相差が９０度遅れで振動し、また垂直方向にはこれとは異なる位相差で振動し、これら位相差により楕円振動を行なうのであるが、この位相差は理論的に６０度で最適条件、すなわちボウル２内のトラック上の部品ｍを最大の搬送速度で搬送できることが判明している。
【０００８】
然るに振動工学上明らかなように、共振周波数で振動系を駆動した場合には、電源のわずかな変動やボウル２内の部品の負荷のわずかな変化により共振周波数が変動する。これにより、部品を貯蔵していない空の状態で、水平方向の共振周波数がｆ0 であって力と変位との位相差が９０度であっても、このような変動により大きく位相差が変わり、よって、強制振動で駆動されている垂直方向においては位相差がそれほど変動せずとも、水平方向において大きく変動するために、結局これらの位相差は６０度とは異なったものとなる。これにより、ボウルに対する最適振動条件が得られなくなる。
【０００９】
本出願人は上述の問題に鑑みてなされ、電源に多少の変動があったり、ボウル内の部品の負荷が変わっても、水平方向及び垂直方向の位相差角を最適な値に保持し得る楕円振動装置の駆動制御方法を提供することを目的として、ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石とを備えた楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法において、前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルの該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにし、前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定値の位相差をもたせるようにした楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法を開発した。
【００１０】
然るに、垂直方向の振動変位を所定値にする定振巾制御もその後行なっており、更に水平方向の振動変位と垂直方向の振動変位との位相差が最適位相差例えば６０度となるように、垂直方向の加振用の電磁石にかける電圧の位相差を調整しているが、図８に示すような問題が生じている。
【００１１】
即ち、図８Ａではａは水平振動による反力が垂直振動系に加わり、これによる垂直の振動変位を表している。またｂは垂直方向加振用の電磁石のコイルにかける電圧波形を示しており、水平振動力による反力の垂直成分とは約４５度の位相差をもっている。この場合にはｃで示すような垂直振動変位が得られる。即ち、ｂに示す電圧による振動変位分に水平振動による反力による成分が加わった変位となっている。
【００１２】
図８のＢは同じ水平振動力による反力の垂直振動成分を示すが、垂直加振力用のコイルに加える電圧ｂは図８Ａに比べて更に４５度すすめられている。この場合にはこの垂直振動用コイルに加える電圧による振動変位分に水平振動による反力による垂直成分を加えたものとして振動変位ｃが得られている。この場合にはａと比べるとそれほど大きな変化はない。しかしながら図８Ｃで示すように更に垂直振動用コイルに加える電圧を波形ａに対して更に４５度すすめると合成力はｃで示すように振巾は小さくなる。更に図８Ｄで示すように波形ａに対し波形ｂを４５度すすめると合成垂直振動変位ｃは更に小さくなる。
【００１３】
以上述べたように、垂直な振巾を定振巾制御しようとしてもその垂直加振用の電磁石コイルにかける電圧の位相を変えた場合には同じ電圧であっても垂直成分の振動変位が大きく変動する。これから明らかなように後述の実施形態で更に詳しく説明するが、これでは所定の楕円振動を得るべく水平方向の電圧に対して垂直方向加振力の電圧を所定の振動変位の位相差を得るべく調整せんとしても、定振巾制御で定振巾値が得られず、不安定な状態となる。
【００１４】
【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、上述のような駆動制御方法において、安定な位相差をもって定振巾制御を確実に行なうことのできる楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及び楕円振動パーツフィーダを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法であって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法、によって解決される。
【００１６】
また、以上の課題は、少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダであって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダ、によって解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態による楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法について説明する。
【００１８】
図１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２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５〜図７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５８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。
【００１９】
共振点追尾制御回路３７の詳細は図２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（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）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Ｗ4 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。
【００２０】
図２は図１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４０、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４０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４０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４０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。
【００２１】
また本発明の実施の形態による位相検出回路４１は図４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。
【００２２】
更に本発明の実施の形態によれば、可変周波数電源４５は不揮発性のメモリ１５に接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
スイッチＳを閉じると交流電源３８が可変周波数電源４０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２は水平方向の捩り振動力を与えられる。
【００２５】
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。
【００２６】
図４Ａ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４Ｂ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４０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４０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。
【００２７】
図３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４０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。
【００２８】
なお、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 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７では水平方向の振動系の共振周波数がω0 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ω0 'であれば、周波数ω0 で駆動すると図７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ω0 より更に小さい共振周波数になる場合もあれば、ω0 '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ω0 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。
【００２９】
以上のようにして可変周波数電源４０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。
【００３０】
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５８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。
【００３１】
振動パーツフィーダのボウル２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。
【００３２】
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４０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４０の出力周波数が記憶される。
【００３３】
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２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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明によれば、以上の構成において、共振点追尾制御回路３７の可変周波数電源４０の出力周波数が増減したとき、これに追従するように制御されるが、垂直振巾指令回路６０からの指令によるＰＩ制御回路６１の定振巾制御は早い応答時間で追従するようにしている。
一方、位相差制御回路５６では位相差指令回路５７からの指令により垂直用コイル１２に所定の位相差を得るべく制御を定振巾制御の追従より比較的ゆっくりした応答時間をもって行なうようにしている。これにより従来の、共振周波数の増減に対し、位相制御と定振巾制御とを同等の応答時間で追従させ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。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、以上の実施の形態では、駆動開始と共に位相差制御及び定振巾制御を行なうようにしたが、楕円振動パーツフィーダの定常駆動状態となったときの電圧の位相差を図示しないメモリ回路に記憶させ、次の駆動開始と共にこの記憶値が垂直用コイル１２に供給されて駆動開始後直ちに所定の位相差に駆動開始するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法及びパーツフィーダによれば、垂直振動系の水平振動に対する垂直振動変位を速やかに所定値に、位相差は垂直振動変位に比べてゆっくりと所定値に、安定状態で制御することができるので、電源振動に多少の変動があったり、ボウル内の部品が変わっても、水平方向及び垂直方向の位相差角を最適な値に持続し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による駆動制御回路のブロック図である。
【図２】同ブロック図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３】同作用を説明するための位相差−角周波数のチャートである。
【図４】同作用を説明するためのチャートで、Ａはコイル電圧の時間的変化、Ｂはコイル電流の時間的変化、Ｃは振動変位の時間的変化、Ｄは他周波数における振動変位の時間的変化である。
【図５】従来例の振動パーツフィーダの部分断面正面図である。
【図６】同ボウルを取り除いた状態の駆動部の平面図である。
【図７】平面図である。
【図８】従来の垂直振動系の電圧の位相差制御及び定振巾制御の作用を示し、水平加振力による垂直振動系への影響を表す振動変位と垂直加振用の電磁コイルに与える電圧と垂直振動系の振動変位との関係を示し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ垂直振動加振用のコイルに加える電圧の位相差を変えた場合の図である。
【符号の説明】
５６ 位相差制御回路
６０ 垂直振巾指令回路
６１ ＰＩ制御回路
Claims (4)
- 少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法であって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法。 - 定常的な駆動中に、前記所定値の位相差を記憶させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の楕円振動パーツフィーダの駆動制御方法。
- 少なくとも、 ボウルを水平方向に振動可能に支持する第１ばねと、前記ボウルを垂直方向に振動可能に支持する第２ばねと、
前記ボウルを水平方向に加振する第１電磁石と、前記ボウルを垂直方向に加振する第２電磁石と、
前記第１、第２電磁石の一方のコイルに印加される第１電圧と、前記ボウルを該一方の電磁石が加振する方向の前記ボウルの振動変位との位相差を検出して、該位相差が１８０度となるように前記コイルに印加される第１電圧の周波数を増減させて該方向においては共振振動させるようにする共振点追尾制御回路と、
前記第１、第２の電磁石の他方のコイルに印加される第２電圧は、前記一方の電磁石のコイルに印加された第１電圧とは所定の位相差をもたせるようにする位相差制御回路と、
前記ボウルの垂直方向における振動変位を所定値にする定振巾制御回路とを備えた楕円振動パーツフィーダであって、
前記垂直方向の定振巾制御は前記水平方向の周波数の増減に追従して行ない、
前記所定値の位相差をもたせる位相制御は前記垂直方向の定振巾制御と比較して長い応答時間で前記水平方向の周波数の増減に追従して行なうようにしたことを特徴とする楕円振動パーツフィーダ。 - 定常的な駆動中に、前記所定値の位相差を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項３に記載の楕円振動パーツフィーダ。
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