JP4524824B2 - 粉体供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定された量の粉体を供給する粉体供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、桶状のトラフを加振してトラフから粉体を落下させて所定量の粉体を供給する粉体供給装置が用いられており、このような粉体供給装置としては、例えば特開平2−206727号公報に開示された装置などがある。
【0003】
ここで、図1に従来の粉体供給装置の構成を示す。同図に示すように、この粉体供給装置は、架台1と、架台1に固定されたボイスコイルモータ2と、ボイスコイルモータ2によって振動させられる振動部材3と、振動部材3の振幅方向(図の左右方向)に振動可能に支持されたトラフ4とを備えている。そして、ボイスコイルモータ2によって振動部材3が振動させられることにより、トラフ4が振動させられる。これにより、ホッパー5から供給された粉体6がトラフ4から落下するようになっている。
【0004】
次に、上述したようにトラフ4から落下される粉体6の質量を制御する粉体供給装置の制御構成について説明する。この粉体供給装置は、粉体6の落下量を制御する構成として、質量検出器7と、減算器8と、補償器9と、非対称波形発生器10と、増幅器11とを備えている。
【0005】
質量検出器7は、トラフ4から落下した粉体6の質量を検出し、減算器8に出力する。減算器8は、予め設定された質量設定値から質量検出器7によって検出された質量検出値を減算し、その減算結果を補償器9に出力する。補償器9は、減算器8から入力される減算結果に応じて波形の振幅の大きさを示す指令信号を生成し、非対称波形発生器10に供給する。非対称波形発生器10は、補償器9からの指令に基づいた波形振幅を有する非対称波形信号(図3参照)を生成し、増幅器11を介してボイスコイルモータ2に供給する。このように非対称波形発生器10から増幅器11を介して供給された電流指令(推力指令)によってボイスコイルモータ2を励磁し、振動部材3を振動させてトラフ4から粉体6を落下させている。ここで、補償器9は、予め設定された質量設定値の粉体6が落下するように非対称波形発生器10の発生する波形信号を制御し、これにより設定された値の粉体6を供給することができるようになっている。
【0006】
次に、上記構成の粉体供給装置によるトラフ4の振動、およびこれによる粉体6の落下動作について説明する。まず、振動時におけるトラフ4上の粉体6に作用する力を図2に示す。同図に示すように、トラフ4上の粉体6には、振動によって慣性力maが生じることになる(mは粉体の質量、aは加速度)。ここで、慣性力maがμSmgより小さい場合には、粉体6はトラフ4上に静止し、トラフ4と粉体6との間に相対的な運動は生じない(μSはトラフ4の表面の静止摩擦係数、gは重力加速度)。
【0007】
一方、慣性力maがμSmgよりも大きい場合には、粉体6とトラフ4との間にすべりが生じることになり、両者の間に相対的な運動が生じる。このとき、粉体6にはμKmgの力が作用する(μKは、トラフ4の表面の動摩擦係数)。上記粉体供給装置は、このような原理を利用したものであり、トラフ4を振動させる際に、ある方向への移動時には、慣性力maがμSmgよりも小さくなる加速度でトラフ4を移動させ、逆方向への移動時に慣性力maがμSmgよりも大きくなる加速度でトラフ4を移動させる。このようにすることにより、逆方向への移動時にのみ粉体6がトラフ4に対して相対移動することになり、トラフ4上で粉体6を一方向に搬送することができる。
【0008】
そして、このような振動をトラフ4に生じさせるために、非対称波形発生器10が図3(a)に示すような非対称波形信号をボイスコイルモータ2に供給している。図3(a)に示すような非対称波形信号を供給した場合、ボイスコイルモータ2は、図3(b)、(c)にそれぞれ示すような加速度および速度で振動部材3(これに支持されるトラフ4)を振動させることになる。図3(b)、(c)において、「右」、「左」は図1におけるトラフ4の移動方向を示すものであり、トラフ4が左方向へ移動するときにのみ慣性力maがμSmgを越えるような加速度a2で移動し、右方向への移動時には慣性力maがμSmgを越えない加速度a1で移動するようになっている。なお、図3(a)において、一点鎖線は、トラフ4の加速度が0となるときの信号のレベル値である。このような振動を加えると、図3(c)に示すように、トラフ4が左方向への移動時にのみトラフ4と粉体6との間に速度差(すべり)が生じ、その速度差の積分値(図3(c)において斜線で示す部分の面積)の分だけ粉体6がトラフ4上を移動することになる。
【0009】
このような動作原理の下、設定された質量値と、質量検出器7により検出された質量値とが一致するように、非対称波形発生器10が発生させるボイスコイルモータ2駆動用の非対称波形の振幅等を調整することにより、トラフ4の振動状態を制御して粉体供給能力を調整している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の粉体供給装置における質量検出器7としては、電子てんびんなどが用いられるのが一般的である。そして、図1に示したように、質量検出器7はトラフ4から落下した粉体6の質量を検出するものであるため、質量検出器7には、落下した質量だけでなく落下時の衝撃が加わり、その検出値は過渡的には安定しない。したがって、質量検出器7の検出値を用いて上記のような粉体供給制御を行う場合には、上述したような衝撃等によってばらつきが生じる質量検出器7の精度よりも細かい精度で粉体供給量を制御することができない。
【0011】
そこで、質量検出器7の検出値を時間的にローパスフィルタを通過させて安定させた後に、上記のような制御を行うことも考えられるが、この場合、フィルタを用いることによる時間的な遅れ(フィルタの時定数の3倍程度)が伴い、その間に供給される粉体量の分だけ余分に供給されてしまうことになる。このような理由から、従来の粉体供給装置において、粉体供給能力の分解能を細かくすることは困難であった。
【0012】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、高精度の粉体供給能力の分解能を備えた粉体供給装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の粉体供給装置は、支持体と、前記支持体に固定され、供給される波形信号により振動する電磁加振手段と、前記電磁加振手段の振動の振幅方向に振動可能に支持され、前記電磁加振手段の振動に伴って振動するトラフと、前記トラフが振動するときに、該トラフが特定方向へ移動するときと該特定方向とは逆方向に移動するときとの加速度が異なるように、前記電磁加振手段を振動させるための波形信号を発生する波形発生手段とを備え、前記トラフを振動させることにより該トラフ上の粉体を移動させ、該トラフから所定量の粉体を落下させて供給する粉体供給装置において、前記トラフから落下した粉体の質量を検出する質量検出手段と、前記質量検出手段による検出結果が安定したことを検知する質量安定検知手段と、前記質量検出手段により検出された質量を前記所定量から減算する減算手段と、前記質量安定検知手段により検出結果が安定したことが検知された後における前記減算手段により算出された減算値が予め設定された設定値よりも小さい場合、前記質量検出手段の検出結果が変動したタイミングから前記質量安定検知手段により安定したことが検知されたタイミングまでの時間間隔よりも長く設定された時間間隔毎に前記波形発生手段の発生した波形信号を前記電磁加振手段に断続的に供給する波形信号供給手段とを具備し、前記波形信号供給手段が行う前記波形信号の断続的な供給は、前記波形信号の供給が一旦停止する間に、前記質量安定検知手段による前記検知がなされるように行うことを特徴としている。
【0014】
また、請求項2に記載の粉体供給装置は、支持体と、前記支持体に固定され、供給される波形信号により振動する電磁加振手段と、前記電磁加振手段の振動の振幅方向に振動可能に支持され、前記電磁加振手段の振動に伴って振動するトラフと、前記トラフが振動するときに、該トラフが特定方向へ移動するときと該特定方向とは逆方向に移動するときとの加速度が異なるように、前記電磁加振手段を振動させるための波形信号を発生する波形発生手段とを備え、前記トラフを振動させることにより該トラフ上の粉体を移動させ、該トラフから所定量の粉体を落下させて供給する粉体供給装置において、前記トラフから落下した粉体の質量を検出する質量検出手段と、前記質量検出手段により検出された質量を前記所定量から減算する減算手段と、前記減算手段による減算結果が安定したことを検知する減算安定検知手段と、前記減算安定検知手段により減算結果が安定したことが検知された後における前記減算手段により算出された減算値が予め設定された設定値よりも小さい場合、前記減算手段による減算結果が変動したタイミングから前記減算安定検知手段により安定したことが検知されたタイミングまでの時間間隔よりも長く設定された時間間隔毎に前記波形発生手段の発生した波形信号を前記電磁加振手段に断続的に供給する波形信号供給手段とを具備し、前記波形信号供給手段が行う前記波形信号の断続的な供給は、前記波形信号の供給が一旦停止する間に、前記減算安定検知手段による前記検知がなされるように行うことを特徴としている。
【0018】
また、請求項3に記載の粉体供給装置は、請求項1または2に記載の粉体供給装置において、前記波形信号供給手段は、前記減算手段により算出された減算値に基づいて、前記時間間隔毎に供給する波形信号の周期数を決定することを特徴としている。
【0019】
また、請求項4に記載の粉体供給装置は、請求項1ないし3のいずれかに記載の粉体供給装置において、前記減算手段により算出された減算値に基づいて、前記波形発生手段の発生する波形信号の周波数および振幅を調整する信号調整手段をさらに具備することを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
A.粉体供給装置の構成
まず、図4は本発明の一実施形態に係る粉体供給装置の構成を示す。同図に示すように、この粉体供給装置は、架台(支持体)1と、架台1に固定されたボイスコイルモータ(電磁加振手段)2と、ボイスコイルモータ2によって振動させられる振動部材(電磁加振手段)3と、振動部材3の振幅方向(図の左右方向)に振動可能に支持されたトラフ4とを備えている。そして、ボイスコイルモータ2によって振動部材3が振動させられることにより、トラフ4が振動させられる。これにより、ホッパー5から供給された粉体6がトラフ4から落下するようになっている。
【0021】
ここまでは、上述した従来の粉体供給装置と同様であるが、本実施形態に係る粉体供給装置は、トラフ4から落下される粉体6の質量を制御するシステムに特徴を有しており、以下、この粉体供給装置の制御システムについて説明する。この粉体供給装置の制御システムは、質量検出器7と、減算器8と、補償器(波形信号供給手段、信号調整手段)20と、非対称波形発生器21と、波形操作部(波形信号供給手段)22と、増幅器11と、質量検出値安定検出器(質量安定検知手段)23とを備えている。
【0022】
質量検出器7は、トラフ4から落下した粉体6の質量を検出し、減算器8に出力する。減算器8は、予め設定された質量設定値から質量検出器7によって検出された質量検出値を減算し、その偏差を補償器20に出力する。
【0023】
質量検出値安定検出器23は、質量検出器7によって検出される質量値が安定した時点で、補償器20に質量安定信号を送出するものである。上述したように、質量検出器7は、トラフ4から落下してくる粉体6の質量を検出するものであるため、ある期間だけトラフ4を振動させた後、振動を停止させた場合には、図5(a)に示すような検出値が得られることになる。つまり、粉体6が落下した衝撃により検出値が安定せず、その後、しばらくしてから検出値が安定して正確な値を得ることができる。このような過渡的に安定しない質量検出器7の検出値を考慮し、質量検出値安定検出器23は質量検出器7の検出値が安定したことを検出し、その時点で補償器20に質量安定信号を送出する。具体的には、図6に示すような構成のものを用いるようにすればよい。同図に示すように、質量検出値安定検出器23は、図5(a)に示されるような検出値が入力された場合、ハイパスフィルタ61(例えば、伝達関数G(s)=ST/(1+ST)となるようなハイパスフィルタ)を通過させ、図5(b)に示すように、変動分のみを含んだ出力信号を得る。そして、このハイパスフィルタ61の出力信号は、絶対値回路62に送出され、絶対値回路62からは、図5(c)に示すような出力信号が出力される。さらに、絶対値回路62からの出力信号は、ローパスフィルタ64を通過させられ、図5(d)に示すように、検出値の変動分の絶対値の包絡線(変動の大きさ)を示す出力信号が得られる。このローパスフィルタ64からの出力信号の出力値と予め設定された安定設定値とが比較器63により比較され、出力値が安定設定値より低くなった時点で質量安定信号が補償器20に出力される。なお、上述した質量検出値安定検出器23の回路構成において、絶対値回路62に代えて二乗回路を用いるようにしてもよい。
【0024】
図4に示す非対称波形発生器21は、補償器20から供給される波形振幅の大きさを示す波形振幅指令に示される波形振幅A、および波形周波数指令に示される周波数Fにしたがって図7に示すような非対称波形を含んだ信号を生成する。ここで、非対称波形発生器21により生成される非対称波形は、図示のように連続的なものであり、この非対称波形を含んだ信号(以下、連続非対称波形信号とする)が波形操作部22に供給される。
【0025】
図4に示す波形操作部22は、補償器20から供給される波形出力モード指令などに基づいて、非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形信号に所定の処理を施した後、処理後の非対称波形を含んだ信号(つまり、ボイスコイルモータ2を励磁するための電流指令信号)を増幅器11に出力する。
【0026】
本実施形態では、波形操作部22は、補償器20からの波形出力モード指令にしたがって連続出力モード、断続出力モード、および出力停止モードといった3つの波形出力モードのいずれかでボイスコイルモータ2を励磁するための電流指令を出力することが可能であり、図8に各出力モードにおける波形操作部22から増幅器11への出力信号を示す。図8(a)に示すように、連続出力モードでは、非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形信号をそのまま出力する。従って、この連続出力モードが選択されている場合には、ボイスコイルモータ2によって、振動部材3およびこれに支持されるトラフ4は供給される非対称波形の振幅および周波数に応じた振動を繰り返すことになる。
【0027】
次に、図8(b)に示すように、断続波形出力モードでは、補償器20から供給される時間間隔指令に基づいて、1または複数の周期数(図示は2つ)の非対称波形を断続的に出力する。具体的には、上記時間間隔指令に示される時間間隔Twの間に、1または複数の周期数(図示は2つ)の非対称波形のみを出力し、その後の時間Tの間は非対称波形を出力しないようになっている。言い換えれば、断続出力モードでは、時間間隔T毎に1または複数の周期数(図示は2つ)の非対称波形を出力するといった断続的な非対称波形の出力を繰り返すようになっている。また、この際、時間T毎に出力される非対称波形の周期数も、補償器20から供給される周期数指令(図示の場合、2つ)に基づいて決定される。この断続出力モードが選択されている場合において、非対称波形が出力されている間は、ボイスコイルモータ2によって、振動部材3およびトラフ4は振動させられるが、非対称波形が供給されない時間Tの間は、振動部材3およびトラフ4の振動が停止する。すなわち、このモードにおいては、振動部材3およびトラフ4が断続的に振動させられることになり、粉体6は断続的に落下させられて供給されることになる。
【0028】
次に、図8(c)に示すように、出力停止モードでは、非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形は、一切出力されない。従って、このモードでは、ボイスコイルモータ2は動作せず、振動部材3およびトラフ4の振動が停止していることになる。すなわち、このモードでは、粉体6の供給が停止する。
【0029】
このように波形操作部22は、非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形信号に対して補償器20からの各指令信号にしたがった処理を施して増幅器11に出力して、振動部材3およびトラフ4の振動状態を切り換えるものであるが、具体的には、図9に示すような回路構成のものを用いることができる。
【0030】
同図に示すように、上述した3つの出力モードは、スイッチ90により選択される。このため、スイッチ90は、補償器20から供給される波形出力モード指令に応じて切り換えられることになる。ここで、連続出力モードが選択された場合には、非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形信号がそのまま出力される。また、出力停止モードが選択された場合には、ゼロ電流指令が出力され、非対称波形発生器21から供給された連続非対称波形信号は一切出力されない。従って、波形操作部22におけるスイッチ90以外の構成要素は、断続出力モード時においてのみ動作するものであり、以下、これらの構成について図9および図10を参照しながら説明する。
【0031】
まず、非対称波形発生器21から入力された連続非対称波形信号は、比較器91において、予め設定された値と比較される。ここで、予め設定された値とは、粉体6がトラフ4上をすべりだす加速度μsg(図2参照)に相当するレベルである。従って、図10(a)に示すような連続非対称波形信号が比較器91に入力されると、図10(b)に示すような信号が出力され、この出力信号がカウンタ92およびDフリップフロップ93に供給される。カウンタ92は、後述する単安定マルチバイブレータ98からリセット信号が供給されると、比較器91から供給される出力信号のパルス数のカウントを開始する。一方、カウンタ92には、補償器20から上述した周期数指令信号が入力されており、比較器91から供給される信号のパルス数が、この周期数指令信号に示される数(例えば、2になった時点で図10(h)に示すような一致信号をRSフリップフロップ97のリセット入力ピンに出力する。
【0032】
一方、矩形波発振器94は、補償器20から入力される時間間隔指令に基づいて、図10(c)に示すような矩形波を出力する。この矩形波出力は、単安定マルチバイブレータ95に出力され、これにより単安定マルチバイブレータ95からは図10(d)に示すような信号が出力される。このような単安定マルチバイブレータ95の出力信号は、Dフリップフロップ96のクロックピンに入力される。これにより、図10(e)に示すような信号がDフリップフロップ96からDフリップフロップ93のデータ入力ピンに出力される。ここで、Dフリップフロップ93のクロックピンには、単安定マルチバイブレータ95からの信号(図10(d)参照)が入力されているため、図10(f)に示すような信号がDフリップフロップ93から単安定マルチバイブレータ98に出力され、単安定マルチバイブレータ98からは図10(g)に示す信号が出力される。
【0033】
単安定マルチバイブレータ98の出力信号は、カウンタ92のリセット端子、Dフリップフロップ96のクリアピン、およびRSフリップフロップ97のセット入力ピンに入力される。上述したようにRSフリップフロップ97のリセット入力ピンには、カウンタ92からの一致信号(図10(h)参照)が入力されており、これによりRSフリップフロップ97からは図10(i)に示すような信号が出力される。そして、RSフリップフロップ97からHレベルの信号が出力されている間、スイッチ99が断続出力モードの端子に接続され、これによりこの間だけ非対称波形発生器21から供給される連続非対称波形信号がそのまま出力される。一方、RSフリップフロップ97からLレベルの信号が出力されている間は、スイッチ99は出力停止モードの端子に接続される。従って、この間は非対称波形信号は出力されない。断続出力モードでは、このようにして波形操作部22から図10(j)に示すような信号を出力することができる。
【0034】
次に、図4に示す補償器20は、減算器8からの偏差や、上述した質量検出値安定検出器23から供給される質量安定信号に基づいて、質量検出器7の質量検出値が予め設定された質量値と一致する、つまり減算器8の偏差が0になるように非対称波形発生器21および波形操作部22を制御する制御指令を出力する。具体的には、非対称波形発生器21に対して上述した波形振幅指令および波形周波数指令を出力するとともに、波形操作部22に対しては上述した波形出力モード指令、時間間隔指令および周期数指令を出力する。これらの指令に含まれる周期数や時間間隔などの設定値は、連続的に与えることが基本であるが、離散的に与えるようにしてもよい。この場合には、補償器20は各設定値を適切に選択する必要がある。
【0035】
B.粉体供給制御
次に、上記構成の粉体供給装置の動作について、粉体供給時における補償器9の制御内容について説明する。まず、図11に示すように、粉体供給が開始されると、減算器8から偏差ΔXが入力される(ステップS1)。減算器8からの偏差ΔXと予め設定された第1設定値ΔX1とが比較される(ステップS2)。ここで、減算器8からの偏差ΔX、つまり検出された偏差が設定された第1設定値ΔX1よりも大きい場合、つまり現在の粉体供給量と質量設定値とがある程度離れている場合には、補償器20は連続出力モードを選択する(ステップS3)。一方、減算器8からの偏差ΔXが第1設定値ΔX1よりも小さい場合には、補償器20は断続出力モードを選択する(ステップS4)。このような処理が予め設定された周期毎に行われ、つまり予め設定された周期毎に偏差ΔXが入力されてモードが選択されることになる。以下、連続出力モードおよび断続出力モードが選択された場合の補償器20の制御内容について分けて説明する。
【0036】
B−1.連続出力モード
連続出力モードが選択された場合、補償器20は図12に示すフローにしたがった制御を行う。まず、減算器8から偏差ΔXが入力され(ステップSa1)、入力された偏差ΔXが予め設定された第2設定値ΔX2よりも大きいか否かが判断される(ステップSa2)。ここで、第2設定値ΔX2は、当然上記第1設定値ΔX1よりも大きい値である。
【0037】
そして、ステップSa2の判別において、偏差ΔXが第2設定値ΔX2よりも大きいと判断された場合には、波形振幅の大きさAを以下に示す式により算出し、波形振幅指令を生成する。
A=K1*ΔX+M1
ここで、K1およびM1は予め設定された値であり、この場合、波形振幅の大きさは偏差ΔXに比例した値となる。つまり、偏差ΔXが大きければ大きいほど、波形振幅の大きさが大きくなる、つまりトラフ4の加速度が大きくなって粉体の供給力が大きくなるような波形振幅指令を生成し、非対称波形発生器21に出力する(ステップSa3)。このように偏差ΔXに応じた波形振幅指令を生成した後、波形周波数指令を生成して非対称波形発生器21に出力する(ステップSa4)。ここで、生成される波形周波数指令に示される周波数は、予め設定された固定値F1である。なお、上述した第2設定値ΔX2は、上記式により偏差ΔXに応じて振幅を小さくした場合にも、粉体供給が行われる範囲、つまりトラフ4の加速度が上述したμSgよりも大きくなるよう範囲で設定される。
【0038】
一方、ステップSa2の判別において、偏差ΔXが第2設定値ΔX2より小さいと判断された場合には、波形振幅の大きさがA2(固定値)の波形振幅指令を生成し、非対称波形発生器21に出力する(ステップSa5)。ここで、波形振幅の大きさA2は、トラフ4の加速度が上述したμSgを若干越える程度となるような大きさに設定しておけば、この波形振幅指令が非対称波形発生器21に供給されている時の粉体供給能力の分解能を細かなものとすることができる。このように波形振幅の大きさとして固定値A2を採用した後、以下に示す式により波形周波数F2を算出し、波形周波数指令を生成する(ステップSa6)。
F2=K2/(ΔX+M2)
ここで、K2およびM2は予め設定された値であり、この場合、波形周波数は、偏差ΔXの値に応じて決定される。具体的には、偏差ΔXが小さくなればなるほど、波形周波数が大きくなるような波形周波数指令を生成し、非対称波形発生器21に出力する。このように波形周波数を大きくすれば、トラフ4の振動変位が小さくなるため、トラフ4から落下する粉体6の量、つまり粉体供給能力がより細かなものになる。
【0039】
このように連続出力モードでは、偏差ΔXが大きい場合には、粉体供給能力を大きくし、偏差ΔXが小さくなると、粉体供給能力を細かなものとすることにより、短時間でより正確に粉体供給量を目標である質量設定値に近づけることを可能としている。
【0040】
そして、非対称波形発生器21に波形振幅指令および波形周波数指令が出力されると、波形操作部22に対して連続出力モード指令を出力する(ステップSa7)。なお、図12にしたがった処理は、上記のように決定される波形周波数の周期毎に実行される。つまり、波形周波数の周期毎に、偏差ΔXが入力され、それ以下の各処理が実行されて波形振幅指令や波形周波数指令等が生成される。
【0041】
B−2.断続出力モード
次に、断続出力モードが選択された場合の補償器20の制御内容について図13を参照しながら説明する。このモードが選択された場合にも、減算器8から偏差ΔXが入力される(ステップSb1)。ここでは、上述した質量検出値安定検出器23から質量安定信号が入力されたタイミングで偏差ΔXを入力し、以下に説明する処理を行うことになる。
【0042】
そして、入力された偏差ΔXが0より大きいか否かが判断される(ステップSb2)。ここで、偏差ΔXが0より大きい場合には、上述した断続出力において、出力される非対称波形の周期数を示す周期数指令を生成し、波形操作部22に供給する(ステップSb3)。ここで、周期数指令に示される周期数は、固定値であってもよいが、偏差ΔXの値に応じて決定するようにしてもよい。具体的には、偏差ΔXが小さくなればなるほど、つまり粉体供給量が目標値に近づけば近づくほど周期数を小さくするようにすればよい。このように周期数を小さくすれば、トラフ4の振動周期が少なくなるため、断続出力モードにおける1塊の振動時に供給される粉体能力を少なくする、つまりより細かな分解能で粉体を供給することができる。
【0043】
また、補償器20は、上述した断続出力の時間間隔を示す時間間隔指令を生成し、波形操作部22に出力する(ステップSb4)。ここで、時間間隔指令に示される時間間隔は、固定値であってもよいし、偏差ΔXの値に応じて変動する変数であってもよい。この場合、時間間隔は質量検出器7の検出質量が変化してから質量検出値安定検出器23により質量安定信号が出力されるまでの時間間隔より長くなるようにしておく。また、断続出力において非対称波形の出力を所定の時間の間停止した後、非対称波形の出力を再開したタイミングから非対称質量検出値安定検出器23により質量安定信号が出力されるタイミングまでの時間間隔を検出し、この時間間隔よりも若干長い時間間隔を示す時間間隔指令を生成するようにしてもよい。
【0044】
このように周期数指令および時間間隔指令を波形操作部22に出力した後、補償器20は波形操作部22に断続出力モード指令を出力する(ステップSb5)。
【0045】
一方、ステップSb2の判別において、偏差ΔXが0である、もしくは0より小さい場合には、予め設定された質量設定値の粉体6が供給されていると判断し、補償器20は出力停止モードを選択し、その指令信号を波形操作部22に出力する(ステップSb6)。
【0046】
ここで、図14に粉体供給を行った場合の質量検出値および偏差と、このような偏差が得られた場合に補償器20から出力される各指令信号を示すタイミングチャートである。同図に示すように、この粉体供給装置によれば、偏差が大きい場合、つまり粉体供給量が目標の設定値と離れている場合には、連続出力モードを選択するとともに、偏差の大きさに応じて粉体供給能力を大きくなるように波形周波数および波形振幅を制御している。これにより迅速な粉体供給を行うことができる。そして、ある程度粉体供給量が目標値に近づくと(偏差がΔX2になると)、粉体供給能力を小さくするとともに供給能力を徐々に減少させていく。
【0047】
この後、偏差がΔX1になると、断続出力モードが選択される。断続出力モードでは、粉体供給能力を細やかにするとともに、粉体供給動作の後、質量検出器7の検出値が安定するまで供給動作を一旦停止する。そして、質量検出器7の検出値が安定、つまり正確な検出値が得られた後、この正確な検出値から算出した偏差を用いて細やかな粉体供給を行う。このような供給動作を偏差が0以下になるまで繰り返す。従って、断続出力モードでは、より正確な偏差を用い、より細やかな分解能で粉体供給を行えるので、より精度の高い粉体供給が可能となる。このような断続出力モードでは、粉体供給に時間を要することになるが、本実施形態では、上述したように偏差がある程度大きい場合には、連続出力モードを選択しているので、迅速に粉体供給を行える。従って、本実施形態に係る粉体供給装置によれば、粉体供給速度の大幅な低下を招くことなく、より高精度の粉体供給を行える。
【0048】
C.変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のような種々の変形が可能である。
【0049】
(1)上述した実施形態においては、波形操作部22を電子回路によるハードウェアで構成した場合について説明したが、これに限らず、上記と同様の処理をプログラムにしたがったコンピュータ等により実行させるようにしてもよい。また、質量検出値安定検出器23についても、上記のような電子回路構成に限らず、上述した処理をプログラムにしたがったコンピュータ等に実行させるようにしてもよい。
【0050】
(2)上述した実施形態における断続出力モードにおいては、補償器20は質量検出値安定検出器23から質量安定信号が出力された後の偏差を用い、各制御指令を生成して出力するようにしていたが、これに限らず、減算器8から出力される偏差が安定した場合に偏差安定信号を出力する手段を設け、この偏差安定信号出力手段から偏差安定信号が出力された後の偏差を用い、補償器20が各制御指令を生成して出力するようにしてもよい。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉体供給速度の大幅な低下を招くことなく、より高精度の粉体供給を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の粉体供給装置の構成を示す図である。
【図2】 前記粉体供給装置による粉体供給原理を説明するための図である。
【図3】 前記粉体供給装置による粉体供給原理を説明するための図である。
【図4】 本発明の一実施形態に係る粉体供給装置の構成を示す図である。
【図5】 実施形態に係る前記粉体供給装置の構成要素である質量検出値安定検出器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】 前記質量検出値安定検出器を示す回路図である。
【図7】 実施形態に係る前記粉体供給装置の構成要素である非対称波形発生器から出力される非対称波形信号を示す図である。
【図8】 実施形態に係る前記粉体供給装置の構成要素である波形操作部から出力される電流指令を示す図である。
【図9】 前記波形操作部を示す回路図である。
【図10】前記波形操作部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図11】 実施形態に係る前記粉体供給装置の構成要素である補償器による粉体供給制御を説明するためのフローチャートである。
【図12】 連続出力モードが選択された場合の、前記補償器による粉体供給制御を説明するためのフローチャートである。
【図13】 断続出力モードが選択された場合の、前記補償器による粉体供給制御を説明するためのフローチャートである。
【図14】 実施形態に係る前記粉体供給装置による粉体供給動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1……架台(支持体)、2……ボイスコイルモータ(電磁加振手段)、3……振動部材(電磁加振手段)、4……トラフ、5……ホッパー、6……粉体、7……質量検出器、11……増幅器、20……補償器(波形信号供給手段、信号調整手段)、21……非対称波形発生器、22……波形操作部(波形信号供給手段)、23……質量検出値安定検出器(質量安定検知手段)
Claims (4)
- 支持体と、
前記支持体に固定され、供給される波形信号により振動する電磁加振手段と、
前記電磁加振手段の振動の振幅方向に振動可能に支持され、前記電磁加振手段の振動に伴って振動するトラフと、
前記トラフが振動するときに、該トラフが特定方向へ移動するときと該特定方向とは逆方向に移動するときとの加速度が異なるように、前記電磁加振手段を振動させるための波形信号を発生する波形発生手段と
を備え、
前記トラフを振動させることにより該トラフ上の粉体を移動させ、該トラフから所定量の粉体を落下させて供給する粉体供給装置において、
前記トラフから落下した粉体の質量を検出する質量検出手段と、
前記質量検出手段による検出結果が安定したことを検知する質量安定検知手段と、
前記質量検出手段により検出された質量を前記所定量から減算する減算手段と、
前記質量安定検知手段により検出結果が安定したことが検知された後における前記減算手段により算出された減算値が予め設定された設定値よりも小さい場合、前記質量検出手段の検出結果が変動したタイミングから前記質量安定検知手段により安定したことが検知されたタイミングまでの時間間隔よりも長く設定された時間間隔毎に前記波形発生手段の発生した波形信号を前記電磁加振手段に断続的に供給する波形信号供給手段と
を具備し、
前記波形信号供給手段が行う前記波形信号の断続的な供給は、前記波形信号の供給が一旦停止する間に、前記質量安定検知手段による前記検知がなされるように行う
ことを特徴とする粉体供給装置。 - 支持体と、
前記支持体に固定され、供給される波形信号により振動する電磁加振手段と、
前記電磁加振手段の振動の振幅方向に振動可能に支持され、前記電磁加振手段の振動に伴って振動するトラフと、
前記トラフが振動するときに、該トラフが特定方向へ移動するときと該特定方向とは逆方向に移動するときとの加速度が異なるように、前記電磁加振手段を振動させるための波形信号を発生する波形発生手段と
を備え、
前記トラフを振動させることにより該トラフ上の粉体を移動させ、該トラフから所定量の粉体を落下させて供給する粉体供給装置において、
前記トラフから落下した粉体の質量を検出する質量検出手段と、
前記質量検出手段により検出された質量を前記所定量から減算する減算手段と、
前記減算手段による減算結果が安定したことを検知する減算安定検知手段と、
前記減算安定検知手段により減算結果が安定したことが検知された後における前記減算手段により算出された減算値が予め設定された設定値よりも小さい場合、前記減算手段による減算結果が変動したタイミングから前記減算安定検知手段により安定したことが検知されたタイミングまでの時間間隔よりも長く設定された時間間隔毎に前記波形発生手段の発生した波形信号を前記電磁加振手段に断続的に供給する波形信号供給手段と
を具備し、
前記波形信号供給手段が行う前記波形信号の断続的な供給は、前記波形信号の供給が一旦停止する間に、前記減算安定検知手段による前記検知がなされるように行う
ことを特徴とする粉体供給装置。 - 前記波形信号供給手段は、前記減算手段により算出された減算値に基づいて、前記時間間隔毎に供給する波形信号の周期数を決定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の粉体供給装置。 - 前記減算手段により算出された減算値に基づいて、前記波形発生手段の発生する波形信号の周波数および振幅を調整する信号調整手段をさらに具備する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の粉体供給装置。
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- 1999-12-14 JP JP35495899A patent/JP4524824B2/ja not_active Expired - Fee Related
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