JP4244400B2

JP4244400B2 - 振動コンベヤ

Info

Publication number: JP4244400B2
Application number: JP15363498A
Authority: JP
Inventors: 一路加藤; 恭次村岸; 哲行木村
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2018-05-18
Also published as: JPH11322047A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動コンベヤの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は先に図３〜図６に示すような振動コンベヤを開示した（特願平１０−５７４４１号）。
【０００３】
この振動コンベア１’は、リンク機構を有した複数（図においては２つ示されている）の支持体１１と、これによって水平方向に振動し得るように支持されたトラフ７と、このトラフ７（このトラフは、一点鎖線で示されている）に取り付けられて、トラフ７を振動させるための加振源であるリニアモータ１６’とから構成されている。そして、トラフ７内には複数の図示しない物品が点在しており、これら図４において矢印ｆに示すように、左方から右方へ移送される。
【０００４】
なお、トラフ７を支持している支持体１１は、２つの支持部１２、１２’と、トラフ７の底面に上端部１３ａが固定されている可動部１３と、２つの連接部１４とから構成されている。支持部１２、１２’は、逆Ｌ字形状をしており、その底部１２ｂ、１２ｂ’が設置面Ｇに設置されている。支持部１２、１２’の水平端部１２ａ、１２ａ’は、連接部１４の一方の端部１４ａ、１４ａ’と整合し、ここにピンＰを挿通して、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’を構成している。他方、可動部１３は、逆Ｔ字形状をしており、その水平端部１３ｂ、１３ｂ’は、連接部１４の他方の端部１４ｂ、１４ｂ’と整合し、ヒンジ部Ｉ、Ｉ’を形成している。すなわち、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’、Ｉ、Ｉ’が回動することにより、可動部１３が一点鎖線及び二点鎖線で示すように揺動する。これにより、可動部１３の上端部１３ａが固定されているトラフ７は、物品の移送方向ｆ、すなわち水平方向に振動可能に支持されている。
【０００５】
振動コンベア１’を加振しているリニアモータ１６’は、その拡大斜視図を図５に示すが、トラフ７の底面に固着されている２次側部材１７と、この２次側部材１７上に、車輪１８ａによって支持されている１次側部材１８とから構成されている。２次側部材１７は、水平部１７ａとこの両端を支持している支持部１７ｂ、１７ｂ’とから構成され、上に開口を向けたコの字形状をしている。この水平部１７ａの上面には、図５に示されるように、その両側部にトラフ７の長手方向に延びている溝１７ａａが形成され、その中央には、磁性体でなる複数の歯１７ａｂが、物品の移送方向に直角に並んで配設されている。１次側部材１８には、溝１７ａａを回動する車輪１８ａが軸に固定され、これにより１次側部材１８は、所定の空隙ｔ’を有して２次側部材１７上をガイドされて摺動する。更に、１次側部材１８は、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗを有し、この極Ｕ、Ｖ、Ｗには、図６に示すように、薄板状の永久磁石Ｍが３枚ずつ、同極を向けるように配設されている。なお、このコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、それぞれ１２０度ずつ、異なる３相交流が供給されている。更に、１次側部材１８には、ブロック形状をした慣性体３０が取付部材２０を介して固着されている。すなわち、１次側部材１８は、設置面Ｇから離れた空中に配設されている。なお、リニアモータ１６’には、速度を検出するために公知のリニアエンコーダＥが配設されている。なお、この従来例では、このリニアエンコーダＥから求められた移動距離を時間微分することにより後述する速度Ｖ_s ”を求めている。
【０００６】
次に、この振動コンベア１’の作用について説明するが、加振しているリニアモータ１６’は、神鋼電機技報告の１２８号ｖｏｌ．３６，Ｎｏ２（１９９１）の第８６〜９３頁に詳しい原理が記載されている、いわば高力密度リニアモータと呼ばれているものである。このリニアモータ１６’は、例えば１次側部材１８のコイル１９ａに、図６に示す方向に電流を流すと、この電流によって下向きの磁極が発生する。そのため極Ｕにおいて、永久磁石Ｍによって発生している下向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消される。このとき、極Ｖ、Ｗは、極Ｕに対してそれぞれ１２０度、２４０度位相がずれているため、コイル１９ｂ、１９ｃは図６に示される方向に電流が流れる。そのため、極Ｖ、Ｗにおいては永久磁石Ｍによって発生している上向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消されることになる。従って、極Ｕ、Ｖ、Ｗにおいて、図６に示すような磁力線が発生し、すなわち磁気吸引力が２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、１次側部材１８が左方に移動する。
【０００７】
すなわち、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ位相差が１２０度ずつずれた交流を流すと、上述した作用により、極Ｕ、Ｖ、Ｗの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、歯１７ａｂと極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、これにより１次側部材１８が左方に力が作用する。このとき、１次側部材１８は車輪１８ａを介して２次側部材１７上を摺動するため、この１次側部材１８の反力を２次側部材１７の水平部１７ａが受ける。従って、２次側部材１７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の右方に力が作用する。すなわち、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７にも、右方へと力が作用する。なお、このときには、トラフ７がゆっくりと加速するように、すなわちこれに反力を与える１次側部材１８がゆっくり加速するように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。なお、このとき、すべての支持体１１は、図２２において２点鎖線で示されるように揺動して、トラフ７を支えている。
【０００８】
次に、極Ｕ、Ｖ、Ｗに与えるコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、逆向きに電流を与える。すなわち、極Ｗ、Ｖ、Ｕの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生する。この磁気吸引力により１次側部材１８は右方に力が作用する。このときも、２次側部材１７の水平部１７ａが１次側部材１８の反力を受けるため、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の左方に力が作用する。このときには、トラフ７を物品の静止摩擦力に打ち勝つ力で左方に加速する（物品に対してトラフ７のみが後退する）よう、１次側部材１８を大きく加速できるように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。
【０００９】
以上の一連の動作を繰り返すことで、すなわち、トラフ７が物品の移送方向と同じ方向には、ゆっくりと加速し、移動方向と反対側には、トラフ７のみが後退するように大きく加速して、振動コンベア１’は振動し、トラフ７上の物品を右方へと移送する。
【００１０】
このように、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給される電流値を調節することにより、振動コンベア１’の振動が制御されて、トラフ７上の物品が移送されている。振動コンベア１’の上述した一連の動作は、例えば図７にブロック図として示される制御で行われている。このブロック図では、速度指令値Ｖ₀ ”が供給されており、すなわち速度（これは２次側部材１７に対する相対速度である）を与えることにより制御するものである。この速度指令値Ｖ₀ ”にリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖ_s ”に相当する信号をフィードバックし、この速度指令値Ｖ₀ ”とリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖ_s ”との速度偏差ΔＶ”が求められる。そして、この速度偏差ΔＶ”をゲインＫ_d で増幅して、伝達関数Ｋ_M を有するリニアモータ１６’に与える電流値を定める。すなわち、ゲインＫ_d で増幅された速度偏差ΔＶ”に応じた電流値を、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。リニアモータ１６’は、伝達関数Ｋ_M を有し、これによって、リニアモータ１６’の１次側部材１８を加振し、すなわちトラフ７を加振する。
【００１１】
以上の構成でトラフは物品の移送方向にはゆっくりと、これと反対方向には迅速に移動するのであるが、このような運動を与える速度指令は図８で図示したように鋸歯状波である。これは高周波成分を非常に多く含む。トラフ７の板厚はその負荷を小さくするために出来るだけ薄く形成されているのであるが、以上のような高周波成分を受けると、謂わばスピーカの振動板のような働きをし、耳障りの騒音を発する。また、図示したように地上に水平方向に振動可能にトラフ７は支持されているのであるが、これらの結合部においても高周波成分を受けて騒音を発し、全体として極めて耳障りな騒音を周囲に発生する。またトラフ７の移送面がこのような高周波の振動を行なう。本来的にはその移送面と物品との間の摩擦係数も相互作用して上述のような振動をうけて移送されるのであるが、トラフ移送面自体の高次振動によってはこのような移送が出来なくなる恐れもある。
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、鋸歯状波形の速度指令を与えて、前後方向に以上のような振動を行なわせるが、この騒音レベルを大幅に低下させることが出来る振動コンベヤを提供することを課題とする。
【００１３】
以上の課題は、直線的なトラフと、前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源とを具備し、前記加振源は、前記トラフの往動と復動とで加速度差があるような速度指令を受けて前記トラフを復動では比較的大なる加速度で水平方向に移動させて、前記トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、前記速度指令ｆ（ｔ）をフーリェ級数に展開し、このうち低次成分のみを前記速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ、によって解決される。
【００１４】
又、以上の課題は、直線的なトラフと、前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源とを具備し、前記加振源は、鋸歯状波形の速度指令を受けて前記トラフを鋸歯状に変化する速度で水平方向に振動させて、該トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、前記速度指令をフーリェ級数に展開し、その低次成分のみを該速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ、によって解決される。
【００１５】
又、以上の課題は、直線的なトラフと、前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源とを具備し、前記加振源は、鋸歯状波形の速度指令を受けて前記トラフを鋸歯状に変化する速度で水平方向に振動させて、該トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、前記鋸歯状波形の速度指令ｆ（ｔ）をフーリェ級数２・ａ／π×（ｓｉｎωｔ＋１／２ｓｉｎ２ωｔ＋１／３ｓｉｎ３ωｔ＋・・・＋１／ｎｓｉｎｎωｔ＋・・・）に展開し、（ｔ：時間、ω：角周波数、ａ：振幅）、このうち低次成分のみを該速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ、によって解決される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は図３〜図６に示す振動コンベヤ１’に適用される。一般に鋸歯状波は図１のように示されるが、この鋸歯状波の関数ｆ（ｔ）は同じ波形を繰り返す駆動指令であり、その関数は数式１で示される。
【００１７】
【数１】

【００１８】
このような関数で表される駆動指令は、フーリェ級数に展開することができる。
【００１９】
【数２】

【００２０】
以上のように表されるのであるが、数式を分かり易くするために角周波数ωを１としている。
【００２１】
本発明の実施の形態によれば、これら級数項のうち、低次項のみが速度指令として選ばれる。
【００２２】
【数３】

【００２３】
図２で示すように第１項のｓｉｎ（ｔ）はａで示すように正弦波形であり、また、これに２次の項１／２ｓｉｎ（２ｔ）を加えた関数ｆ₂ （ｔ）はｂで表すように変化する。更に第３項の１／３ｓｉｎ（３ｔ）を加えればｃで示すように、かなり本来の鋸歯状波ｆ（ｔ）に近づく。従ってこのような関数ｆ₂ （ｔ）又はｆ₃ （ｔ）を従来技術で述べたリニアモータの一次側のコイルに印加すれば、トラフ７は、従来技術で述べたような振動と殆んど同じ振動を行ないながら、高次周波数はカットされているので、トラフの移送面の高次振動が抑えられることができ、騒音は小さい。また、移送面が従来技術で上述したような微小な高次な振動を生じないので、物品と移送面との摩擦係数を安定に保持して高速搬送を行なうことが出来る。よって、トラフ７の板厚を極力薄く出来て軽量化を行なって、リニアモータの負荷を小さくすることが出来る。
【００２４】
以上、本発明の実施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。
【００２５】
本発明では、鋸歯状波をフーリェ級数に展開し、この内、低次成分を用いるのであるが、この低次成分は上述の数式３に限ることなく、４項、５項までを含めてもよい。また、この級数項の係数を小さくしても良い。例えば、上述の３項の１／３ｓｉｎ（３ｔ）を１／６ｓｉｎ（３ｔ）としても本発明の効果が得られる。同様に２項についてもそれを例えば１／３としてこの比較的高次成分を更に抑えるようにしてもよい。
【００２６】
また以上は図示の振動コンベヤ１’について説明したが、勿論、これに限ることなく、例えば加振源としてはリニアモータを用いたが、これに代えてボイスコイルのような構成で電流を流し、所望のトラフの振動を得るようにしてもよい。また電磁石のコイルについても同様であり、電流にコイルを流して力を得る構成でなく、圧電素子に電圧を加えて遅れなく力を発生し、トラフに所望の運動を行なわせるようにしてもよい。
【００２７】
また以上の実施例では、トラフを三角形状の支柱により４か所で振動可能にしたが、このような構成に限ることなく、複数のローラでトラフを受け、この上でトラフが滑動して振動させるような構成にも本発明は適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の振動コンベヤの駆動方法によれば、行きはゆっくりと、帰りは迅速に振動させて、水平なトラフ面で物品を移送させるようにした振動コンベヤの騒音のレベルを小さくして、その加振源の負荷を従来より大巾に小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の速度指令に近似化される鋸歯状波のタイムチャートである。
【図２】本発明により、フーリェ級数に展開された級数項の低次項の２項または３項を採用した場合の本来の鋸歯状波に対する接近のしかたを示すタイムチャートである。
【図３】従来例の振動コンベヤの斜視図である。
【図４】従来例の振動コンベヤの正面図である。
【図５】従来例の振動コンベヤに用いたリニアモータの拡大斜視図である。
【図６】従来例の振動コンベヤに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図７】従来例の振動コンベヤの制御回路のブロック図である。
【図８】図７に示されるブロック図において与えられる速度指令値の時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
１’ 振動コンベヤ
７トラフ
１１支持体
１６リニアモータ
１７一次側部材
１８一次側部材
ａ鋸歯状波

Claims

直線的なトラフと、
前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、
前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源と
を具備し、
前記加振源は、前記トラフの往動と復動とで加速度差があるような速度指令を受けて前記トラフを復動では比較的大なる加速度で水平方向に移動させて、前記トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、
前記速度指令ｆ（ｔ）をフーリェ級数に展開し、このうち低次成分のみを前記速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ。
直線的なトラフと、
前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、
前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源と
を具備し、
前記加振源は、鋸歯状波形の速度指令を受けて前記トラフを鋸歯状に変化する速度で水平方向に振動させて、該トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、
前記速度指令をフーリェ級数に展開し、その低次成分のみを該速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ。
直線的なトラフと、
前記トラフを水平方向に振動可能に支持する支持部材と、
前記トラフに設けられ、水平方向に振動し、その反力により前記トラフを加振する加振源と
を具備し、
前記加振源は、鋸歯状波形の速度指令を受けて前記トラフを鋸歯状に変化する速度で水平方向に振動させて、該トラフ上の物品を所定方向に搬送させ、
前記鋸歯状波形の速度指令ｆ（ｔ）をフーリェ級数２・ａ／π×（ｓｉｎωｔ＋１／２ｓｉｎ２ωｔ＋１／３ｓｉｎ３ωｔ＋・・・＋１／ｎｓｉｎｎωｔ＋・・・）に展開し、（ｔ：時間、ω：角周波数、ａ：振幅）、このうち低次成分のみを該速度指令として用いることを特徴とする振動コンベヤ。
請求項３に記載の振動コンベヤであって、
前記低次成分はｆ（ｔ）≒２・ａ／π｛ｓｉｎ（ωｔ）＋１／２ｓｉｎ（２ωｔ）｝、又はｆ（ｔ）≒２・ａ／π｛ｓｉｎ（ωｔ）＋１／２ｓｉｎ（２ωｔ）＋１／３ｓｉｎ（３ωｔ）｝であることを特徴とする振動コンベヤ。
請求項３又は請求項４に記載の振動コンベヤであって、
前記低次成分の係数１／ｎを１／ｍ（ｍ＞ｎ）としたことを特徴とする振動コンベヤ。
請求項３から請求項５のうちのいずれか一項に記載の振動コンベヤであって、
前記加振源はリニアモータであり、該リニアモータの一次側又は二次側に前記トラフが固定されていることを特徴とする振動コンベヤ。