JPH10116122A - Controller for powder feeder, and powder feeder - Google Patents

Controller for powder feeder, and powder feeder

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JPH10116122A
JPH10116122A JP8269650A JP26965096A JPH10116122A JP H10116122 A JPH10116122 A JP H10116122A JP 8269650 A JP8269650 A JP 8269650A JP 26965096 A JP26965096 A JP 26965096A JP H10116122 A JPH10116122 A JP H10116122A
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supply
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守 立石
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克己 村井
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昌紀 池谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a powder conveyance amount in a short time with high precision and to improve the operability by utilizing a calibration curve obtained by feeder calibration at the start of supply. SOLUTION: As a duty ratio at the start of supply, a duty ratio to a target supply actual flow rate qT is found from the calibration curve obtained by feeder calibration. Consequently, only a rise response time T1 (<1sec) is needed until the set target supply actual flow rate qT is reached. Therefore, powder supply in a short time (several sec) can be performed with high precision. Further, a momentary supply actual flow rate is calculated in a feedback control area T based on the output from a load cell and the duty ratio to it is found from the calibration curve. Consequently, an error in the momentary supply actual flow rate is within <=2% and powder can be supplied with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体フィーダの制
御方法に関し、さらに詳細には、粉体の供給量を短時間
で高精度に制御する方法、及びかかる制御手段を有する
粉体フィーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a powder feeder, and more particularly, to a method for controlling the amount of powder supplied in a short time with high accuracy, and a powder feeder having such a control means. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、粉体フィーダとしては、超音
波振動子を用いた超音波モータを利用したものが周知で
ある。この粉体フィーダは、超音波振動子が共振周波数
において、電気エネルギーによる圧電素子の機械的変形
が起こることを利用して、振動体に機械的振動を発生さ
せることで粉体を搬送している。すなわち、縦振動(長
さ方向振動)と曲げ振動が同時に生じるように構成した
超音波振モータに、共振振動数を有する交流駆動電圧を
印加すると、先端に楕円振動を生じるので、その先端に
パイプを取り付け、パイプ中に粉体を供給して、粉体を
楕円振動により一定方向に搬送している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a powder feeder using an ultrasonic motor using an ultrasonic vibrator has been known. This powder feeder conveys powder by generating mechanical vibrations in a vibrating body, utilizing the fact that an ultrasonic vibrator causes mechanical deformation of a piezoelectric element due to electric energy at a resonance frequency. . That is, when an AC drive voltage having a resonance frequency is applied to an ultrasonic vibration motor configured to simultaneously generate longitudinal vibration (longitudinal vibration) and bending vibration, elliptical vibration occurs at the tip, and a pipe is placed at the tip. Is attached, powder is supplied into a pipe, and the powder is conveyed in a certain direction by elliptical vibration.

【0003】そして、粉体の供給量は次のような制御に
より行なっている。すなわち、駆動電圧を間欠的に超音
波モータに印加することにより、駆動電圧の1周期あた
りの割合(デューティー比)を変化させることで、超音
波モータへの出力を変化させ、粉体の供給量を制御して
いる。例えば、共振周波数で発振している共振周波数発
振回路と、例えば、デューティー比を変化させるための
デューティー比制御用クロック発生手段とのAND (積)
をとり、その出力を電力増幅して振動体に印加するので
ある。
The supply amount of the powder is controlled by the following control. That is, by intermittently applying the drive voltage to the ultrasonic motor, the ratio of the drive voltage per cycle (duty ratio) is changed, thereby changing the output to the ultrasonic motor and supplying the powder. Is controlling. For example, an AND of a resonance frequency oscillating circuit oscillating at a resonance frequency and a clock generator for duty ratio control for changing a duty ratio, for example.
Then, the output is amplified and applied to the vibrating body.

【0004】さらに、上記制御の精度を向上させるた
め、図5のブロック図に示すよう制御システムでフィー
ドバック制御が行なわれている。すなわち、荷重センサ
であるロードセルにて粉体量を計測し、そのセンサ出力
信号をロードセルアンプで増幅した出力増幅信号をフィ
ードバックし、A/Dコンバータを介してマイコンシス
テム(デューティー比制御手段)内にサンプリングす
る。そして、マイコンシステム内で出力増幅信号に基づ
き、算出されたデューティー比クロック信号により駆動
回路が作動する。すると、駆動電圧信号が超音波モータ
に印加され、超音波モータが作動する。このとき、マイ
コンシステムがロードセルからの出力信号に基づき、最
適なデューティー比を算出するので、粉体供給量を最適
に制御することができる。
Further, in order to improve the accuracy of the control, feedback control is performed by a control system as shown in a block diagram of FIG. That is, the amount of powder is measured by a load cell, which is a load sensor, and the output signal of the sensor is amplified by a load cell amplifier and fed back to the microcomputer system (duty ratio control means) via an A / D converter. Sample. Then, in the microcomputer system, the drive circuit operates by the calculated duty ratio clock signal based on the output amplification signal. Then, the drive voltage signal is applied to the ultrasonic motor, and the ultrasonic motor operates. At this time, the microcomputer system calculates the optimum duty ratio based on the output signal from the load cell, so that the powder supply amount can be controlled optimally.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
制御方法では、粉体の目標の供給実流量になるようフィ
ードバック制御して、実流量が安定するまでに時間がか
かる。例えば、図13に示すように、制御システムの立
ち上がり応答時間も含め、粉体の供給開始から目標の供
給実流量qT になるまでに数secの時間T2 を要す
る。従って、供給開始から数sec間の供給実流量は、
非常に不安定であり、かつ目標の供給実流量qT で粉体
を供給することができなかった。これは、目標の供給実
流量qT に達するまでの粉体の流量制御が、逐次デュー
ティー比を漸増させて行く方法で行なわれているためで
ある。
However, in the above control method, it takes time until the actual flow rate is stabilized by performing feedback control so that the target actual flow rate of the powder is obtained. For example, as shown in FIG. 13, it takes several seconds T2 from the start of powder supply to the target actual supply flow rate qT, including the rise response time of the control system. Therefore, the actual supply flow rate for several seconds from the start of supply is
It was very unstable and could not supply powder at the target actual supply flow rate qT. This is because the flow rate control of the powder until reaching the target actual supply flow rate qT is performed by a method in which the duty ratio is gradually increased.

【0006】従って、粉体の供給初期において、目標の
供給実流量qT に対して実際の供給実流量が大きくず
れ、高精度に定流量で粉体を供給することができなかっ
た。よって、短時間、例えば数sec間での粉体供給に
おいては、目標の供給実流量に対する誤差が大きく、粉
体の供給を高精度に定流量にて行なうことができないと
いう問題があった。
[0006] Therefore, in the initial stage of powder supply, the actual supply actual flow rate greatly deviates from the target actual supply flow rate qT, and the powder cannot be supplied at a constant flow rate with high accuracy. Therefore, in the powder supply in a short time, for example, for several seconds, there is a large error with respect to the target actual supply flow rate, and there is a problem that the powder supply cannot be performed with high accuracy at a constant flow rate.

【0007】また、供給粉体の性状やロット間のバラツ
キで粉体の流動度が異なるため、これらの要因が粉体の
供給精度に大きく影響する。よって、供給量の精度を保
つためには、粉体の性状やロットが変わるたびに、フィ
ーダーキャリブレーションを行なう必要があり面倒であ
った。
Further, since the fluidity of the powder varies depending on the properties of the supplied powder and variations between lots, these factors greatly affect the powder supply accuracy. Therefore, in order to maintain the accuracy of the supply amount, it is necessary to perform the feeder calibration every time the property of the powder or the lot changes, which is troublesome.

【0008】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、粉体搬送量の制御を短時
間でより高精度に行うことができ、かつ作業性を向上さ
せる粉体フィーダの制御方法、さらには、かかる制御手
段を有する粉体フィーダを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a powder capable of controlling the amount of powder conveyed in a short time with higher accuracy and improving workability. It is an object of the present invention to provide a feeder control method and a powder feeder having such control means.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1の発明によれば、圧電素子に所定の共振
周波数を印加すると先端部が楕円振動をする振動体と、
該振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、粉体を貯
蔵し、該粉体搬送路に粉体を送り込むホッパと、該振動
体に対してデューティー比に応じた時間だけ、共振周波
数を与えるデューティー比制御手段と、該ホッパ内の粉
体の減量値を逐次測定する荷重センサであるロードセル
とからなる粉体フィーダの制御装置において、前記粉体
フィーダの使用前に行なうフィーダキャリブレーション
により、2点以上のデューティー比に対するそれぞれの
粉体の単位時間あたりの供給実流量を求め、その値を直
線補間して校正曲線を求めて記憶するフィーダキャリブ
レーション記憶手段と、目標の供給実流量が設定される
と、その供給実流量に対するデューティー比を前記校正
曲線から算出するデューティー比算出手段と、そのデュ
ーティー比に基づき前記振動体を駆動させて、粉体の供
給を開始し、粉体の供給実流量値が目標値になった後、
前記ロードセルからの出力値を前記デューティー比制御
手段にフィードバックするフィードバック手段を有する
ことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a vibrating body whose tip portion performs elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to a piezoelectric element.
A powder conveying path formed at the tip of the vibrating body, a hopper for storing the powder and feeding the powder into the powder conveying path, and a resonance for a time corresponding to a duty ratio with respect to the vibrating body; In a powder feeder control device comprising a duty ratio control means for giving a frequency and a load cell which is a load sensor for sequentially measuring a weight loss value of the powder in the hopper, a feeder calibration performed before using the powder feeder Feeder calibration storage means for obtaining the actual supply flow rate of each powder per unit time with respect to the duty ratio of two or more points, linearly interpolating the values to obtain and store a calibration curve, and a target actual supply flow rate Is set, a duty ratio calculating means for calculating a duty ratio for the actual supply flow rate from the calibration curve, based on the duty ratio. The drives the vibrator, the supply of the powder starts, after the supply actual flow rate value of the powder becomes a target value,
And a feedback unit that feedbacks an output value from the load cell to the duty ratio control unit.

【0010】振動体は先端部が楕円振動するため、先端
部に取り付けられた粉体供給パイプも楕円振動する。す
ると、ホッパからパイプ中に供給された粉体は、この楕
円振動により横方向(振動体の縦方向振動に対する直角
方向で、振動体の曲げ方向振動に対して平行な方向)に
加速を受け移動する。従って、粉体を搬送することがで
きる。
Since the tip of the vibrating body oscillates elliptically, the powder supply pipe attached to the tip also elliptically vibrates. Then, the powder supplied from the hopper into the pipe is accelerated and moved by the elliptical vibration in a horizontal direction (a direction perpendicular to the vertical vibration of the vibrating body and parallel to the bending vibration of the vibrating body). I do. Therefore, the powder can be transported.

【0011】この場合において、圧電素子に印加する交
流駆動電圧をオン/オフ制御しているので、振動体が駆
動されている期間は粉体が搬送される。一方、駆動され
ていない期間には、振動体の先端部は楕円振動をしない
ので、粉体は搬送されない。そして、フィーダキャリブ
レーションにより求められ、フィーダキャリブレーショ
ン記憶手段に記憶された校正曲線から、デューティー比
算出手段が目標の供給実流量に対するデューティー比を
算出し、そのデューティー比に基づき粉体の供給を開始
するので、瞬時(1sec以内)に目標の供給実流量と
同等の供給実流量で粉体を高精度に供給することが可能
になる。
In this case, since the AC drive voltage applied to the piezoelectric element is on / off controlled, the powder is conveyed while the vibrator is driven. On the other hand, during the period in which the vibrating body is not driven, the tip of the vibrating body does not perform elliptical vibration, so that the powder is not transported. Then, from the calibration curve obtained by the feeder calibration and stored in the feeder calibration storage unit, the duty ratio calculation unit calculates the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate, and starts supplying the powder based on the duty ratio. Therefore, the powder can be supplied with high accuracy at an instantaneous (within 1 second) actual supply flow rate equal to the target actual supply flow rate.

【0012】請求項2の発明によれば上記問題点を解決
するために、圧電素子に所定の共振周波数を印加すると
先端部が楕円振動をする振動体と、該振動体の先端部に
形成された粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、該粉体搬送路
に粉体を送り込むホッパと、該振動体に対してデューテ
ィー比に応じた時間だけ、共振周波数を与えるデューテ
ィー比制御手段と、該ホッパ内の粉体の減量値を逐次測
定する荷重センサであるロードセルとからなる粉体フィ
ーダの制御装置において、前記粉体フィーダの使用前に
行なうフィーダキャリブレーションにより、2点以上の
デューティー比に対するそれぞれの粉体の単位時間あた
りの供給実流量を求め、その値を直線補間して校正曲線
を求めて記憶するフィーダキャリブレーション記憶手段
と、フィードバック制御域での粉体の供給実流量の安定
値及びその安定値に対するデューティー比を記憶する学
習記憶手段と、前記学習記憶手段に記憶されたデューテ
ィー比と、前記フィーダキャリブレーション記憶手段に
記憶されたデューティー比と、を比較して補正係数を算
出する補正係数算出手段と、その補正係数により毎回前
記補正曲線を修正して前記学習記憶手段に記憶させ、目
標の供給実流量に対するデューティー比を修正後の校正
曲線から算出するデューティー比算出手段と、そのデュ
ーティー比に基づき前記振動体を駆動させて、粉体の供
給を開始し、粉体の供給実流量値が目標値になった後、
前記ロードセルからの出力値を前記デューティー比制御
手段にフィードバックするフィードバック手段とを有す
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a vibrating body whose tip portion performs elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to the piezoelectric element, and a vibrating body formed at the front end portion of the vibrating body. Powder conveying path, storing the powder, a hopper for feeding the powder to the powder conveying path, a time corresponding to the duty ratio for the vibrator, a duty ratio control means for giving a resonance frequency, In a powder feeder control device comprising a load cell as a load sensor for sequentially measuring the weight loss value of the powder in the hopper, a feeder calibration performed before use of the powder feeder is performed for a duty ratio of two or more points. Feeder calibration storage means for obtaining the actual supply flow rate of each powder per unit time, linearly interpolating the value to obtain and store a calibration curve, and feedback A learning storage unit for storing a stable value of the actual supply flow rate of the powder in the control area and a duty ratio with respect to the stable value; a duty ratio stored in the learning storage unit; and a duty ratio stored in the feeder calibration storage unit. A correction coefficient calculating unit that calculates a correction coefficient by comparing the duty ratio with the duty ratio, correcting the correction curve each time with the correction coefficient, storing the correction curve in the learning storage unit, and correcting the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate. The duty ratio calculating means to be calculated from the calibration curve, and the vibrating body is driven based on the duty ratio to start supplying the powder, and after the actual supply flow rate value of the powder reaches the target value,
Feedback means for feeding back an output value from the load cell to the duty ratio control means.

【0013】フィーダキャリブレーションにより求めら
れ、フィーダキャリブレーション記憶手段に記憶された
校正曲線から、デューティー比算出手段が目標の供給実
流量に対するデューティー比を算出し、さらに、前回の
供給におけるフィードバック制御域での粉体の供給実流
量の安定値に基づいて、各供給ごとに前記校正曲線を毎
回修正し、目標の供給実流量に対するデューティー比を
修正後の校正曲線から算出し、そのデューティー比に基
づき粉体の供給を開始する。従って、瞬時(1sec以
内)に目標の供給実流量と実際の供給実流量が同等にな
り、しかも、校正曲線を各供給ごとに修正して行くの
で、目標の供給実流量と実際の供給実流量の誤差が前回
の供給より小さくなり、粉体をより高精度に供給するこ
とが可能になる。
The duty ratio calculating means calculates the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate from the calibration curve obtained by the feeder calibration and stored in the feeder calibration storage means. Based on the stable value of the actual supply flow rate of the powder, the calibration curve is corrected each time for each supply, the duty ratio for the target actual flow rate is calculated from the corrected calibration curve, and the powder is calculated based on the duty ratio. Start supplying the body. Therefore, the target actual supply flow and the actual actual supply flow are instantaneously (within 1 second), and the calibration curve is corrected for each supply. Is smaller than the previous supply, and the powder can be supplied with higher accuracy.

【0014】また、毎回前記校正曲線を修正し、その修
正後の校正曲線を記憶しているので、粉体の性状やロッ
トが変わったときに、フィーダーキャリブレーションを
行なわなくても、自動的に校正曲線が得られ、かつ各供
給ごとに修正されていくので、粉体をより高精度に供給
することができるとともに、作業性も向上する。
Further, since the calibration curve is corrected each time and the corrected calibration curve is stored, when the properties of the powder or the lot changes, the feeder calibration is automatically performed without performing the feeder calibration. Since the calibration curve is obtained and corrected for each supply, the powder can be supplied with higher accuracy, and the workability is improved.

【0015】請求項3の粉体フィーダによれば上記問題
点を解決するために、圧電素子に所定の共振周波数を印
加すると先端部が楕円振動をする振動体と、該振動体の
先端部に形成された粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、該粉
体搬送路に粉体を送り込むホッパと、該振動体に対して
デューティー比に応じた時間だけ、共振周波数を与える
デューティー比制御手段と、該ホッパ内の粉体の減量値
を逐次測定する荷重センサであるロードセルと、請求項
1に記載する粉体フィーダの制御装置と、を有すること
を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a vibrating body whose tip portion performs elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to the piezoelectric element, A formed powder conveying path, a hopper for storing the powder and feeding the powder into the powder conveying path, and a duty ratio control means for applying a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio And a load cell as a load sensor for sequentially measuring the weight loss value of the powder in the hopper, and the powder feeder control device according to claim 1.

【0016】請求項4の粉体フィーダによれば上記問題
点を解決するために、圧電素子に所定の共振周波数を印
加すると先端部が楕円振動をする振動体と、該振動体の
先端部に形成された粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、該粉
体搬送路に粉体を送り込むホッパと、該振動体に対して
デューティー比に応じた時間だけ、共振周波数を与える
デューティー比制御手段と、該ホッパ内の粉体の減量値
を逐次測定する荷重センサであるロードセルと、請求項
2に記載する粉体フィーダの制御装置と、を有すること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a vibrator whose tip portion performs elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to the piezoelectric element, A formed powder conveying path, a hopper for storing the powder and feeding the powder into the powder conveying path, and a duty ratio control means for applying a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio And a load cell as a load sensor for sequentially measuring the weight loss value of the powder in the hopper, and a powder feeder control device according to claim 2.

【0017】上記構成を有する粉体フィーダによれば、
フィーダキャリブレーションにより求めた校正曲線か
ら、目標の供給実流量に対するデューティー比を算出
し、そのデューティー比に基づき粉体の供給を開始する
制御手段を有しているので、瞬時(1sec以内)に目
標の供給実流量と同等の供給実流量で粉体を供給するこ
とができ、短時間での粉体供給を高精度で行なうことが
可能となる。
According to the powder feeder having the above configuration,
It has a control means for calculating a duty ratio with respect to a target actual supply flow rate from a calibration curve obtained by feeder calibration and starting powder supply based on the duty ratio. The powder can be supplied at the same supply actual flow rate as the actual supply flow rate of the powder, and the powder supply in a short time can be performed with high accuracy.

【0018】また、前回の供給におけるフィードバック
制御域での粉体の供給実流量の安定値に基づいて、前記
校正曲線を修正し、目標の供給実流量に対するデューテ
ィー比を修正後の校正曲線から算出し、そのデューティ
ー比に基づき粉体の供給を開始する制御手段を有するこ
とで、瞬時(1sec以内)に目標の供給実流量と実際
の供給実流量の誤差が前回より小さくなり、粉体をより
高精度に供給することが可能になる。
Further, the calibration curve is corrected based on the stable value of the actual supply flow rate of the powder in the feedback control range in the previous supply, and the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate is calculated from the corrected calibration curve. By providing a control means for starting the supply of powder based on the duty ratio, the error between the target actual supply flow and the actual supply actual flow is instantaneously (within 1 second) smaller than the previous one, and It is possible to supply with high accuracy.

【0019】さらに、毎回前記校正曲線を修正し、その
修正後の校正曲線を記憶装置を有することで、粉体の性
状やロットが変わったときのフィーダーキャリブレーシ
ョンが不要となり作業性が向上する。
Further, since the calibration curve is corrected each time and the corrected calibration curve is stored in the storage device, the feeder calibration when the property of the powder or the lot is changed becomes unnecessary, and the workability is improved.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照しつつ詳細に説明する。第1の実施の形態に
係る粉体フィーダの構造を図1に示す。振動体10は、
いわゆるリニア型超音波モータであり、平板リング形状
の圧電素子1を2枚、図示しない電極板を介して積層
し、この両面を、略円柱状の金属ホーン2aおよび略円
筒状の金属バックホーン2bで挟んだ構造となってい
る。この振動体10は、バックホーン2bと圧電素子1
の中央部を貫通する透孔を経由して挿入され、一端がホ
ーン2aに締結されたボルト3によって、固定部材4に
固定されている。このホーン2aの先端部2cは、二面
取りされ、後述するパイプを貫挿するための貫通孔2d
が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of the powder feeder according to the first embodiment. The vibrating body 10
This is a so-called linear type ultrasonic motor, in which two flat plate-shaped piezoelectric elements 1 are laminated via an electrode plate (not shown), and both sides thereof are formed into a substantially cylindrical metal horn 2a and a substantially cylindrical metal back horn 2b. It has a structure sandwiched between. The vibrating body 10 includes the back horn 2b and the piezoelectric element 1
And is fixed to a fixing member 4 by a bolt 3 having one end fastened to a horn 2a. The tip 2c of the horn 2a has two chamfers, and a through hole 2d for inserting a pipe to be described later.
Is provided.

【0021】貫通孔2dには、内部を粉体が流通する粉
体供給パイプ20が貫挿・固着されている。この粉体供
給パイプ20の図中左側の端部21は、やや下方に屈曲
させられており、図中右側から搬送された粉体Pがパイ
プ20の端部21から落下移動しやすいようにされてい
る。一方、パイプ20の図中右側の端部22は、逆にや
や上方に屈曲させられ、ホッパ本体30から供給される
粉体Pを、容易に図中左側へ搬送できるようにされてい
る。
A powder supply pipe 20 through which powder flows is inserted and fixed in the through hole 2d. The left end 21 of the powder supply pipe 20 in the figure is slightly bent downward so that the powder P conveyed from the right in the figure can easily fall and move from the end 21 of the pipe 20. ing. On the other hand, the right end portion 22 of the pipe 20 in the drawing is bent slightly upward, so that the powder P supplied from the hopper body 30 can be easily transported to the left side in the drawing.

【0022】ホッパ本体30は、粉体Pを貯蔵し、パイ
プ20へ徐々に粉体を供給するためのものであって、底
部31は漏斗状になっている。この底部31にはチュー
ブ32がつながれており、チューブ32の他端は、粉体
供給パイプ20の端部22につながれている。従って、
ホッパ本体30に投入された粉体Pは、チューブ32を
経由して、パイプ20に供給される。なお、チューブ3
2は、振動体10の振動を妨げないように屈曲自在の材
質が選択され、本例では、ナイロンチューブを用いてい
る。
The hopper body 30 stores the powder P and gradually supplies the powder to the pipe 20, and the bottom 31 has a funnel shape. A tube 32 is connected to the bottom 31, and the other end of the tube 32 is connected to an end 22 of the powder supply pipe 20. Therefore,
The powder P charged into the hopper body 30 is supplied to the pipe 20 via the tube 32. In addition, tube 3
For 2, a flexible material is selected so as not to hinder the vibration of the vibrating body 10, and in this example, a nylon tube is used.

【0023】図2に、振動体10の入力インピーダンス
の周波数特性を、インピーダンスアナライザで測定した
結果を示す。この結果から、振動体10の共振周波数F
rは、約29.4kHzであることが判る。この共振周
波数Frで駆動した場合には、大きく振動する。一方、
共振周波数から外れた周波数、即ち、非共振周波数で駆
動した場合には、インピーダンスが高くなって駆動エネ
ルギーが注入できないため、振動はほとんど生じない。
従って、本実施例では、共振周波数と非共振周波数とを
交互に印加して、振動体10の駆動をオン/オフしてい
る。ちなみに、非共振周波数を印加する期間に、駆動電
圧を印加しないようにしても、同様に振動体10の駆動
をオン/オフすることができる。
FIG. 2 shows the results of measuring the frequency characteristics of the input impedance of the vibrating body 10 using an impedance analyzer. From this result, the resonance frequency F of the vibrating body 10
It turns out that r is about 29.4 kHz. When driven at this resonance frequency Fr, it vibrates greatly. on the other hand,
When driven at a frequency deviating from the resonance frequency, that is, at a non-resonance frequency, since the driving energy cannot be injected due to an increase in impedance, almost no vibration occurs.
Therefore, in this embodiment, the driving of the vibrating body 10 is turned on / off by alternately applying the resonance frequency and the non-resonance frequency. Incidentally, even if the drive voltage is not applied during the period in which the non-resonant frequency is applied, the drive of the vibrating body 10 can be similarly turned on / off.

【0024】ここで、振動体10を共振周波数で駆動し
た場合の振動の様子を説明する。共振周波数で圧電素子
1を駆動すると、圧電素子が伸び縮みするため、振動体
10は、図3に示すように屈曲振動する。この振動は、
図中上下方向への伸び縮みの振動(縦振動)と、図中横
方向への曲げ振動(撓み振動)との合成振動である。
Here, the state of vibration when the vibrating body 10 is driven at the resonance frequency will be described. When the piezoelectric element 1 is driven at the resonance frequency, the piezoelectric element expands and contracts, so that the vibrating body 10 bends and vibrates as shown in FIG. This vibration is
This is a composite vibration of vibration of expansion and contraction (vertical vibration) in the vertical direction in the figure and bending vibration (bending vibration) in the horizontal direction of the figure.

【0025】この振動の一周期分についてさらに詳細に
説明すると、図4に示すように振動をしている。なお、
図4では、先端部(図中下端部)の動きを判りやすくす
るため、先端中央部に黒点を打っている。まず、t=0
(図4(a))では、先端部(黒点)は右側に位置する
ように曲げられている。ついで、1/4周期後のt=π
/2(図4(b))では、振動体は縮み、先端部(黒
点)は図中上側に位置している。さらに、t=π(図4
(c))では、先端部(黒点)が左側に位置するように
曲げられている。さらに1/4周期後のt=3π/2
(図4(d))では、振動体は伸び、先端部(黒点)は
図中下側に位置している。従って、一周期分について黒
点の動きをたどってゆくと、図4に示すように楕円運動
をしていることが判る。
To explain in more detail one cycle of the vibration, the vibration occurs as shown in FIG. In addition,
In FIG. 4, a black dot is formed at the center of the tip to make it easy to understand the movement of the tip (the lower end in the figure). First, t = 0
In FIG. 4A, the tip (black dot) is bent so as to be located on the right side. Then, t = π after 1/4 cycle
/ 2 (FIG. 4 (b)), the vibrating body shrinks, and the tip (black dot) is located on the upper side in the figure. Further, t = π (FIG. 4)
In (c)), the tip portion (black dot) is bent so as to be located on the left side. Further, t = 3π / 2 after 1/4 cycle
In FIG. 4D, the vibrating body is elongated, and the tip (black dot) is located on the lower side in the figure. Therefore, when the movement of the sunspot is traced for one cycle, it can be seen that the ellipse moves as shown in FIG.

【0026】従って、この先端部にパイプを取り付け、
パイプ中に粉体を供給すると、粉体は浮き上がりながら
も図中左方向への加速を受けて、左側へ搬送されてゆく
こととなる。そして、共振周波数で駆動する時間割合を
調整、即ち、デューティー比を変化させて、粉体搬送量
(切り出し量)を調整する。このとき、ホッパ本体30
内の粉体Pの重量をロードセルにて計測し、その出力信
号をマイコンシステムにフィードバックしている。この
フィードバック信号を基にして、マイコンシステムで最
適に算出されたデューティー比制御信号を駆動回路へ送
り、デューティー比に応じた時間だけ駆動電圧VACT を
振動体10に印加することによって、粉体Pの切り出し
量及び実流量を制御している。本実施例では、マイコン
システム内に、デューティー比制御手段、フィーダキャ
リブレーション記憶装置手段、デューティー比算出手
段、及びフィードバック手段を備えている。
Therefore, a pipe is attached to this tip,
When the powder is supplied into the pipe, the powder is lifted but is accelerated in the left direction in the figure and is conveyed to the left. Then, the ratio of time for driving at the resonance frequency is adjusted, that is, the duty ratio is changed to adjust the amount of powder transported (cutout amount). At this time, the hopper body 30
The weight of the powder P inside is measured by a load cell, and the output signal is fed back to the microcomputer system. Based on this feedback signal, a duty ratio control signal optimally calculated by the microcomputer system is sent to the drive circuit, and the drive voltage VACT is applied to the vibrating body 10 for a time corresponding to the duty ratio, whereby the powder P The cutting amount and the actual flow rate are controlled. In the present embodiment, the microcomputer system includes a duty ratio control unit, a feeder calibration storage unit, a duty ratio calculation unit, and a feedback unit.

【0027】しかし、従来の制御方法においては、図1
3に示すように、粉体の供給開始から数sec(期間T
2 )経過しないと供給実流量が目標の供給実流量qT に
安定しないため、短時間、例えば数sec間での供給を
行なうと、高精度に粉体を供給することができなかっ
た。これは、従来の制御方法では、供給開始から供給実
流量が目標の供給実流量qT になるまでは、デューティ
ー比を逐次漸増させていく制御を行なっているためであ
る。
However, in the conventional control method, FIG.
As shown in FIG. 3, several seconds from the start of powder supply (period T
2) Since the actual supply flow rate is not stabilized at the target actual flow rate qT until the time has elapsed, if the supply is performed in a short time, for example, for several seconds, the powder cannot be supplied with high accuracy. This is because in the conventional control method, control is performed such that the duty ratio is gradually increased from the start of supply until the actual supply flow reaches the target actual supply flow qT.

【0028】そこで、本発明においては、従来の制御方
法においてフィードバック制御領域Tで利用されている
フィーダキャリブレーションにより得られた校正曲線
を、供給開始時に利用することにより、供給開始から瞬
時に目標の供給実流量qT で粉体を供給できるようにし
た。従って、短時間(数sec)での粉体供給を、高精
度に行なえるようになった。
Therefore, in the present invention, the calibration curve obtained by the feeder calibration used in the feedback control area T in the conventional control method is used at the start of the supply, so that the target is instantaneously supplied from the start of the supply. The powder can be supplied at the actual supply flow rate qT. Therefore, powder supply in a short time (several seconds) can be performed with high accuracy.

【0029】図面に基づいて、本実施の形態に係る粉体
フィーダの制御方法について説明していく。まず、図
6、図7を参照して、フィーダキャリブレーションにつ
いて説明する。図6はフィーダキャリブレーションのフ
ローチャートを、図7はフィーダキャリブレーションに
より得られた校正曲線を示す。図7に示す校正曲線がフ
ィーダキャリブレーション記憶手段に記憶される。この
フィーダキャリブレーションは従来技術においても同様
の方法で行なわれている。また、フィーダキャリブレー
ションとは、ある粉体の供給実流量に対するデューティ
ー比の関係をグラフ化するための作業である。
A method for controlling a powder feeder according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, the feeder calibration will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a flowchart of the feeder calibration, and FIG. 7 shows a calibration curve obtained by the feeder calibration. The calibration curve shown in FIG. 7 is stored in the feeder calibration storage unit. This feeder calibration is performed in a similar manner in the prior art. Feeder calibration is an operation for graphing the relationship between the actual flow rate of a given powder and the duty ratio.

【0030】図6において、ステップ(以下、Sと略記
する)1にて、デューティー比制御手段のデューティ比
が100%に設定され、続いて、S2にてロードセルで
測定した現在のホッパ内の粉体重量がデューティー比制
御手段に記憶される。ここで、S2において行なわれる
記憶処理について図8を参照して概説する。図8は、粉
体フィーダ使用前に予め作成したウエイトキャリブレー
ション直線を示す。この直線は、ロードセルの出力値
(電圧値)V1 ,V2 ,…と重量値Q1 ,Q2 ,…との
関係を示したものである。そこで、ロードセルの出力値
がデューティー比制御手段に入力されると、その出力値
からウエイトキャリブレーション直線に基づき粉体の重
量値を算出して記憶する。
In FIG. 6, in step (hereinafter abbreviated as S) 1, the duty ratio of the duty ratio control means is set to 100%, and then in S2, the current powder in the hopper measured by the load cell is measured. The body weight is stored in the duty ratio control means. Here, the storage processing performed in S2 will be outlined with reference to FIG. FIG. 8 shows a weight calibration straight line prepared in advance before using the powder feeder. This straight line shows the relationship between the output values (voltage values) V1, V2,... Of the load cells and the weight values Q1, Q2,. Therefore, when the output value of the load cell is input to the duty ratio control means, the weight value of the powder is calculated from the output value based on the weight calibration straight line and stored.

【0031】そして、S3にて所定のデューティー比に
て、振動体を駆動させて粉体を供給する。このとき、そ
のデューティー比をデューティー比制御手段に記憶させ
ている。ここで、所定のデューティー比とは、予め設定
されたデューティー比であり、図7においては、X1 ,
X2 ,…に相当し、具体的には、20%,40%,…等
になる。その後、供給開始から10sec経過した場合
には(S4:Yes)、そのままS5に進む。10se
c経過していない場合には(S4:No)、S3におけ
るデューティー比で粉体供給を続ける。
Then, in S3, the vibrating body is driven at a predetermined duty ratio to supply the powder. At this time, the duty ratio is stored in the duty ratio control means. Here, the predetermined duty ratio is a duty ratio set in advance, and in FIG.
X2,..., Specifically, 20%, 40%,. Thereafter, when 10 seconds have elapsed from the start of supply (S4: Yes), the process directly proceeds to S5. 10se
If c has not elapsed (S4: No), powder supply is continued at the duty ratio in S3.

【0032】次に、S5にてロードセルでホッパ内の粉
体重量を測定して、その値をデューティー比制御手段に
記憶する。S5の処理は、S2の処理と同様の手順で行
なわれる。そして、S6にてS2の記憶値とS5の記憶
値とから単位時間あたりの重量変化、すなわち供給実流
量値(g/sec)をデューティー比制御手段に記憶さ
せる。すなわち、S6がフィーダキャリブレーション記
憶手段に相当する。
Next, in step S5, the weight of the powder in the hopper is measured by the load cell, and the value is stored in the duty ratio control means. The process of S5 is performed in the same procedure as the process of S2. Then, in S6, a change in weight per unit time, that is, an actual supply flow rate value (g / sec) is stored in the duty ratio control means from the stored value in S2 and the stored value in S5. That is, S6 corresponds to a feeder calibration storage unit.

【0033】続いて、S7にて終了に達した場合(S
7:Yes)、フィーダキャリブレーションは終了し、
測定点間をそれぞれ直線補完して、図7に示す校正曲線
を作成する。終了に達しない場合には(S7:No)、
そのままS8に進む。S8では、S3でのデューティー
比を一定値だけ減少させる。その後、S2に戻り、上記
の処理を繰り返す。
Subsequently, when the end is reached in S7 (S
7: Yes), the feeder calibration ends,
A straight line is interpolated between the measurement points to create a calibration curve shown in FIG. If the end is not reached (S7: No),
Proceed directly to S8. In S8, the duty ratio in S3 is reduced by a certain value. Thereafter, the process returns to S2 and the above processing is repeated.

【0034】次に、粉体供給の制御方法について、図
9、図10を参照して説明する。図9は粉体の供給パタ
ーンを示し、図10は粉体の実流量制御の状態を、供給
実流量と時間の関係で示したものである。まず、粉体を
供給する前に図9に示すような供給パターンを設定す
る。この供給パターンは、スロープアップ供給開始実流
量qT1、定常供給実流量qT2、スロープダウン供給終了
実流量qT3、スロープアップ時間t1 、定常供給時間t
2 、スロープダウン時間t3 をそれぞれ決定しデューテ
ィー比制御手段に入力することで作成される。ここで、
図9において、t1 =t3 =0の場合には、方形波パタ
ーンになり、t1 =t3 >0の場合には、台形波パター
ンになる。供給パターンでスロープを付けているのは、
例えば、エンジンの給排気バルブのシート部のように、
合金粉体を溶融して製造する場合等において、粉体の供
給開始位置と終了位置が重なり合うために、その重なり
部分の粉体量を他の部分と均一にするためである。ま
た、この供給パターンで囲まれた面積が粉体の総供給量
になる。
Next, a method of controlling powder supply will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows a powder supply pattern, and FIG. 10 shows a state of actual powder flow control in relation to the actual supply flow rate and time. First, a supply pattern as shown in FIG. 9 is set before supplying the powder. This supply pattern includes a slope-up supply start actual flow rate qT1, a steady supply actual flow rate qT2, a slope-down supply end actual flow rate qT3, a slope-up time t1, and a steady supply time t.
2. It is created by determining the slope down time t3 and inputting it to the duty ratio control means. here,
In FIG. 9, a square wave pattern is obtained when t1 = t3 = 0, and a trapezoidal wave pattern is obtained when t1 = t3> 0. The slope of the supply pattern is
For example, like the seat part of the supply and exhaust valve of the engine,
This is because when the alloy powder is produced by melting, for example, the powder supply start position and the powder supply end position overlap, and the amount of powder in the overlapping portion is made uniform with the other portions. The area surrounded by the supply pattern is the total supply amount of the powder.

【0035】ここで、粉体の供給開始時に着目すると、
従来の制御方法では図13に示すように、設定された目
標の供給実流量qT になるまでにT2 (>数sec)の
時間を要していた。これは、供給開始から目標の供給実
流量qT になるまでの流量制御が逐次デューティー比を
漸増させて、供給実流量を目標の供給実流量qT に近づ
けるという方法で行なわれているからである。一方、第
1の実施の形態に係る粉体フィーダの制御方法では図1
0に示すように、設定された目標の供給実流量qT にな
るまでに立ち上がり応答時間T1(<1sec)しか要
しない。これは、供給開始時のデューティー比を図7
(a)の校正曲線から、目標の供給実流量qT に対する
デューティー比を求め、そのデューティー比によって粉
体を供給し始めるためである。
Here, focusing on the start of powder supply,
In the conventional control method, as shown in FIG. 13, it takes T2 (> several seconds) until the set actual supply flow rate qT is reached. This is because the flow control from the start of the supply to the target actual supply flow qT is performed by gradually increasing the duty ratio so that the actual supply flow approaches the target actual supply flow qT. On the other hand, in the method for controlling the powder feeder according to the first embodiment, FIG.
As shown by 0, only the rising response time T1 (<1 sec) is required until the set actual supply flow rate qT is reached. This is because the duty ratio at the start of supply is shown in FIG.
This is because the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate qT is determined from the calibration curve of (a), and powder supply is started based on the duty ratio.

【0036】なお、図10、図13中の符号Tは、目標
の供給実流量qT に対してフィードバック制御を実行し
ている期間を示している。このフィードバック制御域で
は、ロードセルからの出力信号を基にして算出された瞬
時供給実流量を求め、その瞬時供給実流量に対するデュ
ーティー比を図7(a)の校正曲線から求めて、そのデ
ューティー比により粉体を供給するという処理が繰り返
されている。その結果、フィードバック制御域Tでの目
標の供給実流量qT に対する瞬時供給実流量の誤差は±
2%以内に収まり、高精度に粉体を供給している。
The symbol T in FIGS. 10 and 13 indicates the period during which the feedback control is being performed on the target actual supply flow rate qT. In this feedback control region, the instantaneous supply actual flow rate calculated based on the output signal from the load cell is obtained, and the duty ratio with respect to the instantaneous supply actual flow rate is obtained from the calibration curve of FIG. The process of supplying the powder is repeated. As a result, the error of the instantaneous supply actual flow rate with respect to the target actual supply flow rate qT in the feedback control range T is ±
It is within 2% and supplies powder with high precision.

【0037】また、図10、図13中の斜線部は、目標
の供給実流量qT に対する誤差を示している。よって、
この斜線部の面積が小さい方が高精度にかつ短時間で粉
体を供給していることになる。
The hatched portions in FIGS. 10 and 13 show an error with respect to the target actual supply flow rate qT. Therefore,
The smaller the area of the hatched portion, the more precisely the powder is supplied in a short time.

【0038】さらに、図10(a),(b),(c)を
参照にして本実施の形態の制御方法について詳細に説明
する。図10(a)は、供給開始時の実際の供給実流量
qA、すなわち目標の供給実流量qT に基づき図7
(a)の校正曲線から求めた供給実流量が目標の供給実
流量qT より大きかった場合の粉体の供給状態を示した
ものである。このような供給状態になるのは、目標の供
給実流量qT とデューティー比との関係点が、図7
(a)の校正曲線よりも上に存在するときである。よっ
て、このときの供給開始のデューティー比は、目標の供
給実流量qT に対する本来のデューティー比XT よりも
大きくなっている。
Further, the control method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 10 (a), 10 (b) and 10 (c). FIG. 10A shows the actual supply actual flow rate qA at the start of supply, that is, the target actual supply flow rate qT.
This shows the supply state of the powder when the actual supply flow rate obtained from the calibration curve of (a) is larger than the target actual supply flow rate qT. The reason for such a supply state is that the relationship between the target actual supply flow rate qT and the duty ratio is as shown in FIG.
This is when it exists above the calibration curve of (a). Therefore, the duty ratio at the start of supply at this time is larger than the original duty ratio XT with respect to the target actual supply flow rate qT.

【0039】図10(b)は、(a)とは逆に、供給開
始時の実際の供給実流量qB が目標の供給実流量qT よ
り小さかった場合の粉体の供給状態を示したものであ
る。このような供給状態になるのは、目標の供給実流量
qT とデューティー比との関係点が、図7(a)の校正
曲線よりも下に存在するときである。よって、このとき
の供給開始のデューティー比は、目標の供給実流量qT
に対する本来のデューティー比XT よりも小さくなって
いる。
FIG. 10 (b) shows the supply state of the powder when the actual actual supply flow rate qB at the start of the supply is smaller than the target actual supply flow rate qT, contrary to FIG. 10 (a). is there. Such a supply state occurs when the relation point between the target actual supply flow rate qT and the duty ratio exists below the calibration curve in FIG. 7A. Therefore, the duty ratio of the supply start at this time is the target supply actual flow rate qT
Is smaller than the original duty ratio XT.

【0040】図10(c)は、供給開始時の実際の供給
実流量qC が目標の供給実流量qTと同じである場合の
粉体の供給状態を示したものである。このような供給状
態になるのは、目標の供給実流量qT とデューティー比
との関係点が、図7(a)の校正曲線上に存在するとき
である。よって、このときの供給開始のデューティー比
は、目標の供給実流量qT に対する本来のデューティー
比XT と同じになっている。
FIG. 10C shows the supply state of the powder when the actual supply actual flow qC at the start of supply is the same as the target actual supply flow qT. Such a supply state occurs when the relation between the target actual supply flow rate qT and the duty ratio exists on the calibration curve of FIG. 7A. Therefore, the supply start duty ratio at this time is the same as the original duty ratio XT with respect to the target actual supply flow rate qT.

【0041】ここで、図10(a),(b)の供給状態
を、図10(c)の供給状態に近づけて、より高精度に
粉体の供給量を制御するためには、フィーダキャリブレ
ーションで測定するデューティー比X1 ,X2 ,…の点
数を増やせばよい。
Here, in order to make the supply state in FIGS. 10A and 10B closer to the supply state in FIG. The number of duty ratios X1, X2,... Measured in the application may be increased.

【0042】以上説明した通り第1の実施の形態に係る
粉体フィーダによれば、使用前に行なうフィーダキャリ
ブレーションから求めた校正曲線に基づいて、目標の供
給実流量qT に対するデューティー比XT を算出して、
そのデューティー比XT にて粉体Pの供給を開始するた
め、供給実流量が供給開始から瞬時(時間T1 以内)に
目標の供給実流量qT に達する。従って、高精度に実流
量を制御して粉体を供給することができ、さらに数se
cでの短時間供給においても、高精度に粉体を供給する
ことが可能となる。
As described above, according to the powder feeder according to the first embodiment, the duty ratio XT with respect to the target actual supply flow rate qT is calculated based on the calibration curve obtained from the feeder calibration performed before use. do it,
Since the supply of the powder P is started at the duty ratio XT, the actual supply flow rate reaches the target actual supply flow rate qT instantaneously (within the time T1) from the start of the supply. Therefore, it is possible to supply the powder while controlling the actual flow rate with high accuracy, and further, for several seconds.
The powder can be supplied with high accuracy even in the short-time supply at c.

【0043】続いて、第2の実施の形態に係る粉体フィ
ーダについて説明する。粉体フィーダの構造自体は、第
1の実施の形態と同様である。第2の実施の形態の特徴
は、2回目以降の粉体供給において、前回の供給でのフ
ィードバック制御領域での安定値に基づき、フィーダキ
ャリブレーションから求めた校正曲線を各回ごとに修正
する点にある。
Next, a powder feeder according to a second embodiment will be described. The structure itself of the powder feeder is the same as in the first embodiment. A feature of the second embodiment is that in the second and subsequent powder supply, the calibration curve obtained from the feeder calibration is corrected each time based on the stable value in the feedback control area in the previous supply. is there.

【0044】そこで、第2の実施の形態に係る粉体フィ
ーダの流量制御について、図11、図12を参照して説
明する。図11は校正曲線の修正処理のフローチャート
を示し、図12は粉体の実流量制御の状態を、供給実流
量と時間の関係で示したものである。
The control of the flow rate of the powder feeder according to the second embodiment will now be described with reference to FIGS. FIG. 11 shows a flowchart of the correction processing of the calibration curve, and FIG. 12 shows the state of the actual flow rate control of the powder in relation to the actual flow rate of supply and time.

【0045】図11において、現在の供給状態にて、供
給実流量が目標の供給実流量qT に対して±2以内の誤
差に収まっている場合(S10:Yes)あるいは制御
終了までの時間が0.5sec以内の場合(S11:Y
es)には、その供給実流量値を記憶してS12に進
む。供給実流量が目標の供給実流量qT に対して±2以
内の誤差に収まっていない場合(S10:No)あるい
は制御終了までの時間が0.5sec以上ある場合(S
11:No)には、フィードバック制御しながら粉体供
給を続行する。
In FIG. 11, in the current supply state, when the actual supply flow is within an error of ± 2 with respect to the target actual supply flow qT (S10: Yes), or the time until the control ends is 0. .5 seconds or less (S11: Y
In es), the supply actual flow rate value is stored, and the process proceeds to S12. When the actual supply flow rate is not within the error of ± 2 from the target actual supply flow rate qT (S10: No), or when the time until the control end is 0.5 sec or more (S10).
11: No), the powder supply is continued while performing feedback control.

【0046】S12では、まずS10あるいはS11で
記憶した供給実流量値を、初回の供給における供給実流
量の安定値と比較して補正係数を算出する。次に、その
補正係数に基づき、フィーダキャリブレーションから求
めた校正曲線(図7(a))を修正し、その修正校正曲
線(図7(b)あるいは(c))を記憶する。
In S12, first, the correction coefficient is calculated by comparing the actual supply flow rate value stored in S10 or S11 with the stable value of the actual supply flow rate in the initial supply. Next, based on the correction coefficient, the calibration curve (FIG. 7A) obtained from the feeder calibration is corrected, and the corrected calibration curve (FIG. 7B or 7C) is stored.

【0047】ここで、3回目以降の供給においては、S
10あるいはS11で記憶した供給実流量値を、前回の
供給における供給実流量の安定値と比較して補正係数を
算出し、その補正係数に基づき、前回の供給時に記憶し
た修正校正曲線(図7(b)あるいは(c))をさらに
修正して、修正後の校正曲線を記憶する。すなわち、S
12が補正係数算出手段とデューティー比算出手段に相
当する。
Here, in the third and subsequent supply, S
The correction coefficient is calculated by comparing the supply actual flow value stored in step 10 or S11 with the stable value of the supply actual flow in the previous supply, and based on the correction coefficient, the correction calibration curve stored in the previous supply (FIG. 7). (B) or (c)) is further corrected, and the corrected calibration curve is stored. That is, S
Reference numeral 12 corresponds to a correction coefficient calculation unit and a duty ratio calculation unit.

【0048】S12の処理が終了すると、S13に進
み、S13にて次回の供給を行なうか否かを判断し、次
回の供給指示がある場合には(S13:Yes)、S1
0あるいはS11に戻って上記処理を繰り返す。次回の
供給指示がない場合には(S13:No)、S13にて
待機状態となり、供給指示の入力待ち状態で流量制御が
終了する。
When the process of S12 is completed, the process proceeds to S13, where it is determined whether or not the next supply is to be performed. If there is a next supply instruction (S13: Yes), the process proceeds to S1.
Returning to 0 or S11, the above processing is repeated. If there is no next supply instruction (S13: No), the flow enters the standby state in S13, and the flow control ends in a state of waiting for the input of the supply instruction.

【0049】上記制御にて粉体供給を行なうと、供給実
流量は図12のようになる。すなわち、粉体供給の初期
において、常に目標の供給実流量qT と実際の供給実流
量qD がほぼ等しくなる。しかも、第1の実施の形態と
同様に、供給開始時のデューティー比を図7(a)また
は(b)、(c)の校正曲線から、目標の供給実流量q
T に対するデューティー比を求め、そのデューティー比
によって粉体を供給し始めるため、設定された目標の供
給実流量qT になるまでに立ち上がり応答時間T1 (<
1sec)しか要しない。よって、図12に示すよう
に、斜線部の面積(目標の供給量に対する誤差)が小さ
く、供給初期において高精度に粉体を供給していること
がわかる。また、供給実流量が目標の供給実流量になっ
た後は、フィードバック制御域Tで、第1の実施の形態
と同様の制御が行なわれ、目標の供給実流量qT に対す
る瞬時給実流量の誤差を±2%以内に抑えて、高精度に
粉体を供給していることがわかる。
When the powder is supplied under the above control, the actual supply flow rate becomes as shown in FIG. That is, in the initial stage of powder supply, the target actual supply flow rate qT and the actual supply actual flow rate qD always become substantially equal. In addition, as in the first embodiment, the duty ratio at the start of supply is calculated from the calibration curve of FIG. 7A or FIG.
A duty ratio with respect to T is obtained, and powder supply is started at the duty ratio. Therefore, the rising response time T1 (<1) until the set actual supply flow rate qT is reached.
Only 1 sec) is required. Therefore, as shown in FIG. 12, it can be seen that the area of the hatched portion (the error with respect to the target supply amount) is small, and the powder is supplied with high accuracy at the beginning of the supply. After the actual supply flow reaches the target actual supply flow, the same control as in the first embodiment is performed in the feedback control area T, and the error of the instantaneous actual supply flow with respect to the target actual supply flow qT is obtained. It can be seen that the powder was supplied with high accuracy while keeping the temperature within ± 2%.

【0050】以上説明した通り第2の実施の形態に係る
粉体フィーダによれば、第1の実施の形態と同様に、使
用前に行なうフィーダキャリブレーションから求めた校
正曲線に基づいて、目標の供給実流量qT に対するデュ
ーティー比XT を算出して、そのデューティー比XT に
て粉体Pの供給を開始するため、供給実流量が供給開始
から瞬時(時間T1 以内)に目標の供給実流量qT に達
する。従って、高精度に実流量を制御して粉体Pを供給
することができ、さらに数sec間での短時間供給にお
いても、高精度に粉体Pを供給することが可能となる。
As described above, according to the powder feeder of the second embodiment, as in the case of the first embodiment, based on the calibration curve obtained from the feeder calibration performed before use, the target The duty ratio XT with respect to the actual supply flow rate qT is calculated, and the supply of the powder P is started at the duty ratio XT. Therefore, the actual supply flow rate instantaneously (within the time T1) from the start of the supply to the target actual supply flow rate qT. Reach. Therefore, the powder P can be supplied with high accuracy by controlling the actual flow rate, and the powder P can be supplied with high precision even in a short time supply within several seconds.

【0051】さらに、前回の供給でのフィードバック制
御領域Tでの供給実流量の安定値に基づき、フィーダキ
ャリブレーションから求めた校正曲線を各回ごとに最適
修正し、その修正後の校正曲線に基づいて、目標の供給
実流量qT に対するデューティー比XT を算出して、そ
のデューティー比XT にて粉体Pの供給を開始するた
め、常に目標の供給実流量qT と実際の供給実流量qD
がほぼ等しくなる。従って、常に目標の実流量に対する
誤差が最小になり、より高精度に粉体Pを供給すること
が可能となる。
Further, based on the stable value of the actual supply flow rate in the feedback control region T in the previous supply, the calibration curve obtained from the feeder calibration is optimally corrected each time, and based on the corrected calibration curve after the correction. The duty ratio XT with respect to the target actual supply flow rate qT is calculated, and the supply of the powder P is started at the duty ratio XT, so that the target actual supply flow rate qT and the actual actual supply flow rate qD are always obtained.
Are approximately equal. Therefore, the error with respect to the target actual flow rate is always minimized, and the powder P can be supplied with higher accuracy.

【0052】また、毎回に供給において校正曲線を最適
に修正しているので、粉体フィーダを使用する前にのみ
フィーダキャリブレーションを行なえば、粉体の性状や
ロット間のバラツキで粉体の流動度が変わっても、その
度ごとにフィーダーキャリブレーションを行なう必要が
なくなり、作業性が向上する。
Further, since the calibration curve is optimally corrected in each supply, if the feeder calibration is performed only before the powder feeder is used, the flow of the powder may vary depending on the properties of the powder and variations between lots. Even if the degree changes, it is not necessary to perform the feeder calibration every time, and the workability is improved.

【0053】上記実施の形態においては、圧電素子を駆
動源とした超音波モータを用いた粉体フィーダについて
例示したが、本発明の制御方法はこれに限定されること
はなく、デューティー比によって制御されるアクチュエ
ータの立ち上がりの作動を高精度に制御する方法として
広く用いることができる。たとえば、プラスチックの溶
着、加工等に用いる超音波ウェルダーなどの超音波加工
機の出力制御方法などに用いることができる。
In the above embodiment, a powder feeder using an ultrasonic motor using a piezoelectric element as a drive source has been exemplified. However, the control method of the present invention is not limited to this, and the control method is controlled by a duty ratio. It can be widely used as a method for controlling the rising operation of the actuator to be performed with high precision. For example, it can be used for an output control method of an ultrasonic processing machine such as an ultrasonic welder used for welding and processing plastics.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明した通り本発明の粉体フィーダ
によれば、粉体フィーダの使用前に行なうフィーダキャ
リブレーションにより、2点以上のデューティー比に対
するそれぞれの粉体の単位時間あたりの供給実流量を求
め、その値を直線補間して校正曲線を求め、目標の供給
実流量が設定されると、その供給実流量に対するデュー
ティー比を前記校正曲線から算出し、そのデューティー
比に基づき前記振動体を駆動させて、粉体の供給を開始
し、粉体の供給実流量が目標値になった後、前記ロード
セルからの出力値をデューティー比制御手段にフィード
バックするので、供給実流量が供給開始から瞬時(1s
ec以内)に目標の供給実流量に達する。従って、供給
初期から高精度に実流量を制御して粉体を供給すること
ができ、数sec間での短時間供給において、高精度に
粉体を供給することが可能となる。
As described above, according to the powder feeder of the present invention, the actual supply of each powder per unit time for two or more duty ratios is performed by the feeder calibration performed before the use of the powder feeder. The flow rate is obtained, a calibration curve is obtained by linearly interpolating the value, and when a target actual supply flow rate is set, a duty ratio for the actual supply flow rate is calculated from the calibration curve, and the vibrating body is calculated based on the duty ratio. To start the supply of the powder, and after the actual supply flow rate of the powder reaches the target value, the output value from the load cell is fed back to the duty ratio control means. Instant (1s
Within ec), the target actual supply flow rate is reached. Therefore, it is possible to supply the powder by controlling the actual flow rate with high accuracy from the initial stage of the supply, and to supply the powder with high accuracy in a short time supply within several seconds.

【0055】さらに、毎回の供給において校正曲線を最
適に修正することにより、供給初期から高精度に実流量
を制御して粉体を供給することができ、数sec間での
短時間供給において、より高精度に粉体を供給すること
が可能となる。また、粉体フィーダを使用する前にのみ
フィーダキャリブレーションを行なえば、粉体の性状や
ロット間のバラツキで粉体の流動度が変わっても、その
度ごとにフィーダーキャリブレーションを行なう必要が
なくなり、作業性が向上する。
Further, by optimally correcting the calibration curve in each supply, it is possible to supply the powder while controlling the actual flow rate with high precision from the beginning of the supply. Powder can be supplied with higher precision. In addition, if the feeder calibration is performed only before using the powder feeder, even if the fluidity of the powder changes due to the properties of the powder or variations between lots, it is not necessary to perform the feeder calibration every time. , Workability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態に係る粉体フィーダの構造を
示す一部切り欠き断面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing a structure of a powder feeder according to a first embodiment.

【図2】振動体の入力インピーダンスの周波数特性を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a frequency characteristic of an input impedance of a vibrating body.

【図3】振動体の共振時の振動の様子を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of vibration at the time of resonance of a vibrating body.

【図4】振動体の共振時の振動の様子を1/4周期毎に
示した模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of vibration at the time of resonance of a vibrating body for each quarter cycle.

【図5】粉体フィーダのシステムを示したブロック図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing a powder feeder system.

【図6】フィーダキャリブレーションのフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart of feeder calibration.

【図7】フィーダキャリブレーションにより得られた供
給実流量とデューティー比の関係を表わす校正曲線であ
る。
FIG. 7 is a calibration curve showing a relationship between an actual supply flow rate and a duty ratio obtained by feeder calibration.

【図8】ロードセルの出力値(電圧値)と重量値との関
係を示したウエイトキャリブレーション直線である。
FIG. 8 is a weight calibration line showing a relationship between an output value (voltage value) of a load cell and a weight value.

【図9】粉体の供給パターンを示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a powder supply pattern.

【図10】第1の実施の形態に係る粉体フィーダにおけ
る流量制御を示す説明図であり、(a)は、供給開始の
デューティー比が目標の供給実流量に対する本来のデュ
ーティー比よりも大きかった場合を示し、(b)は、供
給開始のデューティー比が目標の供給実流量に対する本
来のデューティー比よりも小さかった場合を示し、
(c)は、供給開始のデューティー比が目標の供給実流
量に対する本来のデューティー比に等しかった場合を示
す。
FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams showing flow rate control in the powder feeder according to the first embodiment. FIG. 10A shows that the duty ratio at the start of supply is larger than the original duty ratio with respect to the target actual supply flow rate. (B) shows the case where the duty ratio of the supply start is smaller than the original duty ratio with respect to the target actual supply flow rate,
(C) shows a case where the supply start duty ratio is equal to the original duty ratio with respect to the target actual supply flow rate.

【図11】第2の実施の形態に係る粉体フィーダの流量
制御における校正曲線の修正処理のフローチャートを示
す。
FIG. 11 shows a flowchart of a correction process of a calibration curve in the flow rate control of the powder feeder according to the second embodiment.

【図12】第2の実施の形態に係る粉体フィーダにおけ
る流量制御を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing flow rate control in a powder feeder according to a second embodiment.

【図13】従来の粉体フィーダにおける流量制御を示す
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing flow rate control in a conventional powder feeder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電素子 2a 金属ホーン 2b バックホーン 2c 先端部 2d 貫通孔 3 ボルト 4 固定部材 20,21 粉体供給パイプ 30 ホッパ本体 31 底部 32 チューブ P 粉体 qT 目標の供給実流量 T フィードバック制御領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element 2a Metal horn 2b Back horn 2c Tip 2d Through hole 3 Bolt 4 Fixing member 20,21 Powder supply pipe 30 Hopper body 31 Bottom 32 Tube P Powder qT Target actual flow rate T Feedback control area

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、 該振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、 粉体を貯蔵し、該粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、 該振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、共
振周波数を与えるデューティー比制御手段と、 該ホッパ内の粉体の減量値を逐次測定する荷重センサで
あるロードセルと、からなる粉体フィーダの制御装置に
おいて、 前記粉体フィーダの使用前に行なうフィーダキャリブレ
ーションにより、2点以上のデューティー比に対するそ
れぞれの粉体の単位時間あたりの供給実流量を求め、そ
の値を直線補間して校正曲線を求めて記憶するフィーダ
キャリブレーション記憶手段と、 目標の供給実流量が設定されると、その供給実流量に対
するデューティー比を前記校正曲線から算出するデュー
ティー比算出手段と、 そのデューティー比に基づき前記振動体を駆動させて、
粉体の供給を開始し、 粉体の供給実流量が目標値になった後、前記ロードセル
からの出力値を前記デューティー比制御手段にフィード
バックするフィードバック手段と、を有することを特徴
とする粉体フィーダの制御装置。
1. A vibrating body whose tip portion performs an elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to a piezoelectric element; a powder conveying path formed at a tip portion of the vibrating body; A hopper for feeding powder to the body transport path; a duty ratio control means for giving a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio; and a load sensor for sequentially measuring a weight loss value of the powder in the hopper. A load cell comprising: a load cell; and a feeder calibration performed before use of the powder feeder, to determine an actual supply flow rate of each powder per unit time for a duty ratio of two or more points. A feeder calibration storage means for linearly interpolating the value to obtain and store a calibration curve; and when a target actual supply flow is set, a data for the actual supply flow is stored. Duty ratio calculating means for calculating a duty ratio from the calibration curve, and driving the vibrating body based on the duty ratio,
Starting the supply of the powder, after the actual supply flow rate of the powder reaches the target value, the feedback means for feeding back the output value from the load cell to the duty ratio control means, Feeder control device.
【請求項2】 圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、 該振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、 粉体を貯蔵し、該粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、 該振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、共
振周波数を与えるデューティー比制御手段と、 該ホッパ内の粉体の減量値を逐次測定する荷重センサで
あるロードセルと、からなる粉体フィーダの制御装置に
おいて、 前記粉体フィーダの使用前に行なうフィーダキャリブレ
ーションにより、2点以上のデューティー比に対するそ
れぞれの粉体の単位時間あたりの供給実流量を求め、そ
の値を直線補間して校正曲線を求めて記憶するフィーダ
キャリブレーション記憶手段と、 フィードバック制御域での粉体の供給実流量の安定値及
びその安定値に対するデューティー比を記憶する学習記
憶手段と、 前記学習記憶手段に記憶されたデューティー比と、前記
フィーダキャリブレーション記憶手段に記憶されたデュ
ーティー比と、を比較して補正係数を算出する補正係数
算出手段と、 その補正係数により毎回前記校正曲線を修正して前記学
習記憶手段に記憶させ、目標の供給実流量に対するデュ
ーティー比を修正後の校正曲線から算出するデューティ
ー比算出手段と、 そのデューティー比に基づき前記振動体を駆動させて、
粉体の供給を開始し、粉体の供給実流量が目標値になっ
た後、前記ロードセルからの出力値を前記デューティー
比制御手段にフィードバックするフィードバック手段
と、を有することを特徴とする粉体フィーダの制御装
置。
2. A vibrator whose tip portion performs an elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to a piezoelectric element, a powder conveying path formed at a tip portion of the vibrator, and a device for storing powder, A hopper for feeding powder to the body transport path; a duty ratio control means for giving a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio; and a load sensor for sequentially measuring a weight loss value of the powder in the hopper. A load cell comprising: a load cell; and a feeder calibration performed before use of the powder feeder, to determine an actual supply flow rate of each powder per unit time for a duty ratio of two or more points. Feeder calibration storage means for linearly interpolating the value to obtain and store a calibration curve; and a stable value of the actual supply flow rate of the powder in the feedback control area and its value. Learning storage means for storing a duty ratio with respect to a stable value; a correction coefficient for calculating a correction coefficient by comparing the duty ratio stored in the learning storage means with the duty ratio stored in the feeder calibration storage means. Calculating means; correcting the calibration curve with the correction coefficient each time, storing the corrected correction curve in the learning storage means, and calculating the duty ratio with respect to the target actual supply flow rate from the corrected calibration curve; and the duty ratio. Driving the vibrating body based on
Starting the supply of the powder, after the actual supply flow rate of the powder reaches the target value, the feedback means for feeding back the output value from the load cell to the duty ratio control means, Feeder control device.
【請求項3】 圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、 該振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、 粉体を貯蔵し、該粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、 該振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、共
振周波数を与えるデューティー比制御手段と、 該ホッパ内の粉体の減量値を逐次測定する荷重センサで
あるロードセルと、 請求項1に記載する粉体フィーダの制御装置と、を有す
ることを特徴とする粉体フィーダ。
3. A vibrating body whose tip portion performs an elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to the piezoelectric element, a powder conveying path formed at a tip portion of the vibrating body, a powder storage device, and a powder storage device. A hopper for feeding powder to the body transport path; a duty ratio control means for giving a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio; and a load sensor for sequentially measuring a weight loss value of the powder in the hopper. A powder feeder comprising: a load cell according to claim 1; and the control device for a powder feeder according to claim 1.
【請求項4】 圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、 該振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、 粉体を貯蔵し、該粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、 該振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、共
振周波数を与えるデューティー比制御手段と、 該ホッパ内の粉体の減量値を逐次測定する荷重センサで
あるロードセルと、 請求項2に記載する粉体フィーダの制御装置と、を有す
ることを特徴とする粉体フィーダ。
4. A vibrating body whose tip portion performs an elliptical vibration when a predetermined resonance frequency is applied to the piezoelectric element, a powder conveying path formed at a tip portion of the vibrating body, a powder storage device, and a powder storage device. A hopper for feeding powder to the body transport path; a duty ratio control means for giving a resonance frequency to the vibrator for a time corresponding to the duty ratio; and a load sensor for sequentially measuring a weight loss value of the powder in the hopper. A powder feeder, comprising: a load cell (1); and the powder feeder control device (1) according to claim 2.
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