KR100376007B1 - 전자석가진방식의자려진동형진동장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자석식 가진방식의 진동장치에 자려진동의 개시를 확실히 행하도록 하는 것을 목적으로 하는 것으로, 진동구동자(7)인 전자석(7)의 고정전자석(8)에 권장되는 전자코일(10)에 다이오드(13)를 접속시키도록 한 것으로, 이로인해 전류가 미소한 변화에도 확실히 자려발진을 개시시킬수 있다.
Description
본 발명은 전자석 가진(加振)방식의 자려진동형(自勵振動形) 진동장치에 관한것이다.
예를들어, 일본 공업조사회 발행(1992년)의 「진동응용 기술」에는 제 8도에 도시한 바와같이 자려진동형 진동장치가 개시되어 있다.
제 8도는 폐(閉)루우프를 도시하고 있지만, 일반적으로 개(開)루우프 전달계수의 위상지연이 180°로 되는 주파수(위상교점)로 개루우프 전달계수의 게인(gain) 1(안정한계) 이상으로 될때 루프를 폐쇄하면 자려진동이 발생한다. 자려진동이 일어나는 특성을 좋게하기 위해 게인을 충분히 크게할 필요가 있다(예를들어 안정한계게인의 100배). 이 게인의 내역에는 진동검출기게인·컨트롤러게인 ·전력 증폭기 게인뿐만 아니라, 진동구동자의 압출력변환게인도 포함된다. 그런데, 진동구동자가 전자석인 경우에는 제 9도애 도시한 바와같이 전류-흡인력 특성은 제곱 비선형특성을 갖는다. 따라서, 전류가 거의 영(0)일때에는 (A의 범위) 입출력 변환게인도 영으로 되고(작은계수가 거의 영). 개루우프특성의 하이게인이 실현될수 없고, 자려발진이 일어나지 않는다.
본 발명은 자려진동이 발생하기 전의 진동이 거의없는 상태에서도 전자석의 입출력 변환게인이 영이 아닌 어느값을 가지며, 개루우프 전달특성이 하이게인으로 되고, 루우프를 닫을때 확실히 자려진동이 발생하도록 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치를 제공함을 목적으로 한다.
이상의 목적은 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위검출기와, 이 진동변위 검출기의 출력을 부(負)귀환신호로 하여 피드백(Feed-Back)게인으로 증폭하는 자려발진 컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력증폭하는 전력증폭기와, 이 진력증폭기의 출력을 받는 전자석을 가지며, 이 전자식의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기흡인력에 의해 상기 진동기기를 가진하도록한 전자석 가진방식의 자려진동형 진중장치에 있어서, 상기 전자석의 코일에 다이오드를 접속시키는 것을 특징으로 하는 전자식 가진방식의 자려진동형 진동장치에 의해 달성된다.
또, 상기 목적을 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위 검출기와 이 진동 변위 검출기의 출력을 부 귀환신호로 하여 피드백게인으로 증폭하는 자려발진 컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력증폭하는 전력증폭기와, 이 전력증폭기의 출력을 받는 전자석등을 가지며, 이 전자석의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기흡인력에 의해 상기 진동기기를 가진하도록 한 전자석 가진방식의 자려진동형진동장치에 있어서, 상기 전자석에 영구자석을 포함시킨 것을 특징으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 의해 달성된다.
또, 상기 목적은 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위 검출기와, 이 진동변위 검출기의 출력을 부 귀환신호로 하여 피드백게인으로 증폭하는 자려발진컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력증폭하는 전력증폭기와, 이 전력증폭기의 출력을 받는 전자석들을 가지며, 이 전자석의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기 흡인력에 의하여 상기 진동기기를 가진하도록 한 전자석 가진 방식의 자려진동형 진동장치에 있어서, 상기 전자석의 코일에 일정한 직류전류를 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 의하여 달성된다.
특히청구범위 제 l항(이하 "제 1 청구항"이라 함)의 발명에 의하면 전류의 변화가 적을때에도 그 입출력 변환게인의 평균적 값이 영(0)이 되지않고 어떤 유한한 값을 가지므로 이 게인에 의해 진동기기의 자려발진이 일어남을 신속히 행할 수가 있다.
또, 제 2 청구항의 발명에 의하면 전자석의 코일에 일정한 직류전류를 흘리므로서 전류-흡인력이 제곱 특성이지만, 이 전류값이 미소하게 변화하는 전류에 추가되므로서 이 영역에서의 전류흡인력의 제곱특성에 있어서, 어느 유한한 입출력게인을 얻을수가 있으므로, 역시 진동기기의 자려진동의 일어남을 신속히 얻을수 있다.
또, 제 3청구항의 발명에 의하면 전자석으로 부터의 자속(磁束)은 그것이 포함하는 영구자석의 자속을 항상 발생시키므로, 코일에 흐르는 전류가 미소하여도 전류흡인력 제곱특성이 있는 영역에서 유한한 입출력게인을 얻을수가 있고, 따라서 이 진동기기의 자려발진을 확실히 발생시킬수가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
제 1도는 본 발명의 실시예에 의한 전자석 가진방식의 자려진동장치를 도시하고, 그 전체는 "1"로 표시되고, 진동기기(2)는 본 실시예에서는 진동 파트피더(Parts feeder)이고, 제 2도에 그 일부가 도시되어 있으나, 이에 근접하여 배설된 진동변위검출기(3)의 출력을 진동컨트롤러(4)에 공급한다. 진폭컨트롤러(4)는 공지의 구성을 가지며, 소정의 진폭값이 설정되어져 있고, 여기서 진동변위검출기(3)에서의 출력과 비교되어져서 그 차에 상응한 출력을 타인 b에 도출하도록 되어 있다. 자려발진컨트롤러(5)는 제 6도에 도시된 바와같이 교류증폭기(11) 및 리미터(12)로 이루어져 있고, 이 컨트롤러(5)의 출력은 라인 c애 공급되어 전력증폭기(6)로 증폭되고, 그 증폭출력이 진동구동자(7)에 공급된다. 본 실시예에서는 제 2도로 표시하는 바와같이 이는 전자석 가진기구이고, E형의 고정전자석(8)과 이에 권장된 전자코일(9) 및 이에 공간(G)을 두고 대향하여 접극자(S)와로 구성되어지고, 가동부(M)는 고정부(T)와 등각도 간격으로 배설된 경사판스프링(10)에 의하여 결합되어져 있다. 상기 진동변위검출기(3)는 판스프링(10)에 근접하여 배설되어 소용돌이(와류) 전류방식의 검출기로서, 이 출력이 진폭컨트롤러(4)에 공급된다. 또, 본 발명에 의하면 전자코일(9)애 다이오드(13)가 접속되어져 있다. 또, 접극자(S)와 고정전자석(8)과의 사이 공간(G)에 의해 이 계의 자기회로의 자려저항도 변동하지만 자기진동에서는 공진주파수에서 진동한다. 따라서, 힘과 변위와의 위상차는 90°이고, 또 전압과 전류와의 위상차는 90°이므로, 제 1도에 도시한 폐루우프에 있어서, 진동변위검출기(3)의 출력은 라인 α을 거쳐서 자려발진컨트롤러(5)에 부 귀환되지만 전체로서 180°의 위상차로 되고, 따라서 자려발진가능케하고 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치는 상기와 같이 구성되고, 다음에는 그 작용에 대하여 설명한다.
도시되지 않더라도 직류전원이 전력증폭기(6)에 스위치를 거쳐서 접속되어져 있고, 이 스위치를 닫으므로서 자려발진하여 진동기계는 진동하는 것이지만, 본 실시예에 의하면 진동구동자(7)인 전자석의 전자코일(9)에는 다이오드(13)가 접속되어 있으므로, 제 3도에 도시된 바와같이 전류는 시간과 함께 변화하지만, 시간축에대해 비대칭이다. 즉, 제 4도에 도시된 바와같이 전류와 흡인력과의 관계(비선형의 제곱형)이지만, 전류가 미소한 경우 원점 영에서는 그 작은 계수가 영일지언정 전류가 제 3도에 도시된 바와같이 변화한 경우 미소일지라도 전류-흡인력 즉, 입출력 변환게인은 같은 부호로되므로 평균적으로는 어떠한 값을 갖는다. 따라서, 제 1도에 도시한 폐루우프로 자려진동을 신속히 개시하고, 확실히 진동기계(2)는 이후 자려진동을 행할수 있다.
또, 실시예에서는 자려진동컨트롤러(5)가 포화 리미터(12)를 가지고 있으므로, 진폭컨트롤러(4)의 출력을 받아서 그 리미터 레벨진폭을 편차에 따라 변동하고, 따라서 진동기계(2)의 가동부(M)를 진폭컨트롤러(4)에 설정되어 있는 소정의 진폭으로 진동할수가 있다. 또, 상기의 구성에서는 설명하지 않았으나, 진동구동자(7)는 이상적으로는 90°의 위상지연을 낳기때문에 실제로는 90°에서 벗어나 있을때도 있어 자려발진컨트롤러(5) 내에 위상기능지연 요소를 추가하여도 좋고, 이에의하여 제 1도의 폐루우프에서 진동변위검출기(3)의 출력을 진동구동자(7)의 출력라인에 대해 정확히 180℃의 위상지연으로 부 귀환시킬수 있다. 따라서, 진동기계(2)를 공진진동하게끔 추미(追尾)제어를 할수 있다.
제 5도는 본 발멍의 제 2 실시예에 의한 진동구동자(7')를 도시하고, 상기 실시예에 대응하는 부분에 대하여는 같은 부호를 붙이며, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 본 실시예에서는 고정전자석(8') 내에 영구자석(8a)을 일체로 형성시킨다. 따라서, 화살표와 같은 정상 자속(磁束)(Bo)을 발생시키고 있다. 따라서,진자코일(9)에 흐르는 전류가 영일지라도 제 7도에 도시하는 바와같이 이미 제곱특성에 있어서 B의 영역에서 미소전류가 부여된 경우에 어떠한 흡인력이 이미 발생하여져 있어서, 입출력 변화게인은 거의 일정한 값(B 영역에서의 작은계수)을 가지고, 진동기계(2)는 용이하게 자려발질을 개시하며, 또한 안정하게 행할수 있다. 즉, 영구자석(8a)에 의하여 자속의 정상분(Bo)에 미소전류에 의한 자속의 변동분(B)을 가하고 있다. 이에의해 검출기(3)의 검지전류 ·노이즈등에 의한 미소 전류가 전자코일(9)에 흐를때 프러스 영역에서 변동하므로, 입출력게인의 평균적인 값은 영이 되지않고, 자려발진이 개시된다. 한편, 자속의 정상분(Bo)이 없는 경우 영점 근방의 (+)(-) 영역에서 미소전류가 변동하기 때문에 입출력 변환게인의 평균값이 영이되고, 자려발진은 개시된다.
제 6도는 본 발명의 제 3실시예에 의한 자려발진컨트롤러(57)를 나타낸 것으로, 제 1 실시예와 같이 교류증폭기(11) 및 포화 리미터를 가지고 있으나, 포화 리미터(12)의 출력은 가산기(15)에 공급되며, 이에는 일정한 직류전류가 정전류 지령으로 공급되고 있다. 따라서, 진동구동자(7')에 있어서의 전자코일(9)에 이 일정한 직류전류가 흐르므로서 제 7도에 도시한 전류 흡인특성으로 제 2실시예와 같이 미소전류가 흐를때 이 B영역에서의 작은계수로 입출력 변환게인을 가지므로 역시 자려진동을 확실히 개시하며 안정하게 행할수가 있다.
상술한 바와같이 본 발명의 실시예에 의하면, 전자석 가진방식은 비선형의 제곱특성을 가지기는 하나 확실히 자려진동을 개시할수가 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 실명하였지만, 물론 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상에 기하여 각종의 변형이 가능하다.
예컨대, 상기한 실시예에서는 진동기계(2)는 진동 파트피더라고 하였지만, 이에 대신하여 일반적으로 전자가진기구를 가지는 모든 진동기계에 적용 가능하다.
또, 상기한 실시예에서는 진동검출기(3)로서는 판스프링(10)에 근접시켜 소위 와류전류방식의 검출기를 사용하였지만, 물론 이에 한정되지 않고, 예컨대 압전소자 (씰리콘산 납으로 됨)를 가동부(M)에 취부하여 이 출력을 2회 적분하여 진폭컨트롤러(4)에 공급하도록 하여도 좋다.
상기 논술한 바와같이 본 발명의 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 의하면, 힘과 전류와의 관계가 비선형(非線形) 인데도 불과하고 자려진동을 확실히 개시시킬수 있다.
제 1도는 본 발명의 실시예에 의한 블럭도,
제 2도는 제 1도와 진동구동자의 구체적 구성을 도시한 부분정면도,
제 3도는 제 1도의 작용설명을 위한 타임챠트도,
제 4도는 제 1도의 작용설명을 위한 전류-흡인력 특성을 도시한 챠트도,
제 5도는 본 발명의 제 2실시예의 진동구동자의 요부발췌 정면도,
제 6도는 본 발명의 제 3실시예의 자려진동형 진동장치의 자려발진 컨트롤러의 블럭도,
제 7도는 제 6도의 작용을 도시한 전류-흡인력 관계의 챠트도,
제 8도는 종래 발명의 블럭도,
제 9도는 제 8도의 작용을 도시한 전류-흡인력 특성을 도시한 챠트도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. : 자려진동형 진동장치 2. : 진동기계 3. ; 진동변위 검출기
5. ; 자려진동 컨트롤러 8a. ; 영구자석 9. ; 전자코일
13. ; 다이오드 15. ; 가산기
Claims (6)
- 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위검출기와, 이 진동변위검출기의 출력을 부 귀환 신호로 하여 피드백게인으로 증폭하는 자려발진 컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력 증폭하는 전력증폭기와, 이 전력증폭기의 출력을 받는 전자석들을 가지며, 이 전자석의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기흡인력에 의해 상기 진동기기를 가진하도륵 한 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 있어서, 상기 전자석의 코일에 다이오드를 접속시키는 것을 특징으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
- 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위검출기와, 이 진동변위검출기의 출력을 부 귀환 신호로 하여 피드백게인으로 증폭하는 자려발진컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력증폭하는 전력증폭기와, 이 전력증폭기의 출력을 받는 전자석을 가지며, 이 전자석의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기흡인력에 의해 상기 진동기기를 가진하도록 한 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 있어서, 상기 전자석에 영구자석이 포함됨을 특징으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
- 진동기기의 진동변위를 검출하는 진동변위검출기와. 이 진동변위검출기의 출력을 부 귀환 신호로하여 피드백게인으로 증폭하는 자려발진컨트롤러와, 이 컨트롤러의 출력을 전력증폭하는 전력증폭기와, 이 전력증폭기의 출력을 받는 전자석을 가지며, 이 전자석의 코일에 흐르는 전류에서 발생하는 자기흡인력에 의해 상기 진동기기를 가진하도록 한 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치에 있어서, 상기 전자석의 코일에 일정한 직류전류를 흐르게 한 것을 특징으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
- 제 1항 내지 제 3항중 어느한 항에 있어서, 상기 진동변위검출기의 출력에 기하여 상기 자려발진컨트롤러가 내장하는 포화요소의 포화레벨을 가변으로 하는 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
- 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자려발진컨트롤러는 위상지연기능을 가지며, 상기 진동기기의 공진주파수와 자려진동의 주파수를 일치시키도록 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 자려발진컨트롤러는 위상지연지능을 가지며, 상기 진동기기의 공진주파수와 자려진동의 주파수를 일치시키도록 전자석 가진방식의 자려진동형 진동장치.
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