KR20010030890A - 전자적으로 연결된 진동 장비용 다중 샤프트 구동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제어 시스템은 연장된 진동 컨베이어와 함께 사용가능하고, 한 개 이상의 진동 모듈로 구성되는 다중 진동 구동 유닛(18, 20)을 설치한다. 각각의 모듈은 모터(34, 42), 한 개 이상의 샤프트(22, 24, 26), 그리고 샤프트 인코더 장치(56)로 이루어지고, 상기 한 개 이상의 샤프트에는 편심 웨이트(50, 52, 54, 56)가 장착되며, 상기 샤프트 인코더 장치는 샤프트(22, 24, 26) 각각의 상대적 위치를 감시한다. 한 개의 샤프트, 즉, 마스터 샤프트는 정해진 속도로 연속 구동되고, 실제 상대적 샤프트 속도가 상기 정해진 속도와 비교된다. 정해진 상대적 샤프트 위치로 제어 장치(68)가 프로그래밍되고, 샤프트(22, 24, 26)의 실제 상대적 위치를 표시하는 여러 인코더 장치(58)로부터 상기 제어 장치(68)가 신호를 수신하며, 실제 상대적 위치가 프로그래밍된 상대적 위치와 일치할 때까지 상기 제어 장치(68)는 한 개 이상의 모터 제어 장치를 각각의 모터(34, 42)의 속도를 변경시킨다.

Description

전자적으로 연결된 진동 장비용 다중 샤프트 구동 시스템{ELECTRONICALLY COUPLED MULTIPLE SHAFT DRIVE SYSTEM FOR VIBRATING EQUIPMENT}

컨베이어에 의해 운송되는 물체의 방향이나 속도를 제공하는 진동 모션을 제어하는 다수의 시스템이 존재한다. 이러한 시스템의 예는 본 발명과 동일한 출원인의 미국 특허 제 5,615,763 호에 나타난다. 한 실시예에 대해 상기 특허에서 기술된 바와 같이, 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 공간 샤프트는 다수의 고립 스프링을 통해 고정 기저부(stationary base)에 장착되는 컨베이어 트로프에 연결된다. 샤프트는 편심으로 장착되는 웨이트 구조를 가지고, 그 배치는 다음과 같다. 즉, 샤프트의 회전으로 인해 컨베이어에 작동하는 합성력과 그 관련 웨이트는 사인파 형식으로 최대 최소를 거친다. 최대 합성력의 방향은 데이터 평면과 회전 웨이트의 위치 사이에서 "상대적 위상 각"에 따라 변한다. 샤프트 사이의 위상각을 변화시킴으로서, 합성력의 시작의 각이나 방향이 변화될 수 있어서, 운송 속도뿐만 아니라 컨베이어 상의 물질의 방향까지도 변화시킬 수 있다. 앞서 언급한 특허의 발명은 제어 시스템의 사용을 통해 컨베이어의 작동 사이클 전체에서 바람직한 시작 각도를 제공하기 위해 정해진 위상각을 유지하는 문제를 다룬다. 이러한 제어 시스템은 웨이트의 상대적 위치를 연속적으로 측정하고, 이를 프로그램되고 정해진 웨이트의 위치에 비교하며, 그리고 웨이트의 실제 위치가 프로그램된 위치에 상응할 때까지 샤프트 중 모터 구동 샤프트의 속도를 조절한다. 이러한 제어 시스템의 사용을 통해, 시작 각도는 컨베이어의 작동 사이클 전반에 일정하게 유지된다.

앞서 기술된 시스템이 표준형의 짧은 길이 컨베이어에 대한 기능을 수행하였지만, 공정 중 물체의 연장된 처리 길이에 대한 필요성이 산업상 제기된다. 예를 들어, 열 전달 공정을 위해 긴 진동 컨베이어가 자주 필요하다. 약 30 피트 이상 연장되는 것과 같은 연장된 길이에 대해 물체를 이동시키는 것이 필요한 경우, 단일 진동 컨베이어의 사용은 지금까지 상당히 비실용적이었다. 길이를 따라 진동 시스템에 의해 컨베이어의 프레임 상에 가해지는 상당한 응력을 견디기 위해 필요한 강도로 인해, 연장 길이 컨베이어는 비실용적이 된다. 프레임의 크기 및 이에 수반되는 비용은 과중하다. 이 문제를 해결하기 위해, 진도 장비 제작자들은 끝에서 끝을 잇도록 장착되는 두 개 이상의 분리 진동 컨베이어나 분리된 컨베이어 사이에서 물체를 이동시키는 일부 기술을 사용할 필요가 있다는 것을 발견하였다.

그러므로, 연장된 길이의 단일 컨베이어를 구축할 수 있는 진동 컨베이어용 제어 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 주목적이다. 연장된 단일 컨베이어의 전체 길이에서 단일 시작 각도를 제공하기 위해 편심 웨이트와 다수의 회전 샤프트의 직렬 배열을 허용하는 진동 컨베이어용 제어 시스템을 제공하는 것이 발명의 다른 하나의 중요한 목적이다. 연장된 길이의 진동 컨베이어의 움직임에 대한 제어 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 또하나의 목적이다.

본 발명은 진동 컨베이어용 제어 시스템에 관한 것이고, 특히 진동력이 덮개나 표면의 전체 길이에서 제어되는 품목의 처리나 운송을 위해 연장된 길이의 진동 하우징 및 표면을 가지는 진동 시스템에서 사용하기 적합한 제어 시스템에 관한 것이다.

도 1은 샤프트 인코더 장치에 의해 감시되는 편심 웨이트를 장착하는 한 개 이상의 회전 샤프트와 모터로 구성되는 두 개의 모듈을 가지는 한 쌍의 진동 구동 유닛에 연결되는 단일 운송 트로프를 갖춘 장치의 측면도로서, 진동 운송 장치와 조합된 본 발명의 제어 시스템의 구조도.

도 2는 샤프트 구동 요소와 편심 웨이트의 각각의 위치를 도시하는 도 1의 실시예의 평면도.

도 3은 도 1의 장치의 움직임 제어 장치, 인코더, 그리고 모터 사이의 다양한 제어 신호 및 통신을 도시하는 도식적 다이어그램.

도 4는 도 1의 장치의 도식적 순서도로서, 슬레이브 모듈 샤프트의 실제 상대적 위치랑 마스터 모듈의 마스터 모터 샤프트의 정해진 상대적 위치를 비교하고 실제 상대적 위치가 정해진 상대적 위치와 일치시키도록 변경하는 데 사용되는, 여러 루틴을 도시하는 도면.

도 5는 측면도로 나타나는 진동 움직임 장치와 조합된 본 발명에 따르는 제어 시스템의 도식적인 도면으로서, 상기 진동 움직임 장치는 세 개의 진동 구동 유닛에 연결되고, 상기 세 개의 진동 구동 유닛은 한 쌍의 모듈로 이루어지며, 상기 한쌍의 모듈은 단일 모터, 편심 웨이트를 가지는 한 쌍의 회전 샤프트, 그리고 샤프트 인코딩 감시 장치를 포함하는 것을 도시하는 도면.

도 6은 도 5의 선 6-6을 따라 취해진 단면도.

도 7은 도 5의 모듈 중 하나의 확대도.

앞서 설명한 발명의 목적들은 본 발명에 따르는 진동 제어 시스템에 의해 일반적으로 해결된다. 이러한 시스템은 다수의 분리 구동 "모듈"로부터 단일 운송 표면까지 주기적인 합성 진동력을 발생시키고, 작동 중 합성 진동력을 유지하거나 변화시킬 수 있다. 설명을 위해, 진동 "모듈"은 진동 부품들로서, 모터, 모터에 의해 구동되는 한 개 이상의 샤프트, 샤프트에 장착되는 편심 웨이트, 그리고 샤프트와 연관될 수 있는 샤프트 위치 감시 장치로 구성된다. 몇몇 예에서, 두 개의 모듈이 조합되어, 컨베이어에 주기적인 합성력을 제공하는 데 사용되는 "선형 힘 출력 구동 유닛"을 형성한다. 시스템은 고정 프레임과 다수의 분리 구동 유닛으로 구성되고, 상기 고정 프레임은 다수의 스프링 부재에 의해 단일 운송 표면까지 연결되며, 상기 다수의 분리 구동 유닛은 운송 표면에 연결되어, 두 개의 모듈로 이루어지는 구동 유닛 각각과 함께 길이를 따라 분포되며, 상기 두 개의 모듈은 각각 제 1 모터와 제 2 모터에 의해 구동되는 제 1, 2 샤프트를 가진다. 편심 웨이트는 각각의 샤프트에 장착된다. 모듈 중 한 개는, 프로그래밍된 정해진 속도에서 제 1 샤프트를 구동하는 제 1 모터를 가지는 마스터 모듈이다. 샤프트 위치 인코더 장치는 각각의 샤프트 단부와 연관되고, 연관된 샤프트 상의 편심 웨이트 위치를 표시하는 샤프트 위치 피드백 신호를 연속 발생시킨다. 움직임 제어 장치는 각각의 샤프트 위치 피드백 신호를 수신하고, 정해진 상대적 샤프트 위상각이나 위치에 샤프트 위치 각각을 비교하며, 그리고 정해진 위치로부터 위치가 변할 때의 샤프트 각각에 대한 제어 신호를 생성한다. 모터 각각의 속도를 조절하기 위해 제어 신호에 응답하는 모터 속도 제어 장치는, 실제 상대적 위치가 정해진 상대적 위치와 일치할 때까지 실제 위치가 변한 샤프트와 연관된다.

도 1과 2는 컨베이어 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 다수의 스프링(16)에 의해 고정 기저부(14)에 장착되는 진동 운송 표면 또는 트로프(12)로 이루어진다. 트로프(12)의 길이가 잘린 것은 길이 연장을 암시한다. 기저부(14)는 움직이지 않을 수 있고, 일반적으로 장치(10)가 사용되는 영역의 바닥에 고정된다. 스프링(16)은 기저부(14)로부터 트로프(12)를 분리시키는 역할만하고, 트로프(12)에 진동 모션을 제공하는 기능을 직접 수행하지는 않는다. 프레임(18, 20)은 도시되는 바와 같이 트로프(12)의 하부 구조에 고정될 수 있고, 또는 충만한 벽(도시되지 않음)을 통해 트로프에 연결될 수 있다. 각각의 프레임(18, 20)은 진동 구동 유닛을 감싸고, 이때 상기 진동 구동 유닛은 모터, 샤프트, 편심 웨이트 그리고 전동 장치(gearing)를 포함한다. 상기 전동 장치는 선형 힘 진동 출력을 트로프(12)에 분배한다. 각각의 구동 유닛은 앞서 정의한 바와 같이 한 쌍의 모듈로 구성된다. 구동 유닛의 수는 늘어날 수 있고, 상당히 긴 컨베이어용으로 도시되는 두 개 이상의 수에도 사용될 수 있다.

프레임(18) 내의 구동 유닛을 참고해보자. 프레임(18) 내에 회전 운동을 위해 세 개의 샤프트(22, 24, 26)가 장착된다. 풀리(28)는 샤프트(22)의 한 단부에 장착되어, 모터(34)의 풀리(32)에 의해 벨트(30)를 통해 구동된다. 제 2 풀리(36)가 샤프트(22)의 반대쪽 단부에 장착되고, 샤프트(22)의 한 단부에 장착되는 풀리(40)까지 벨트(38)에 의해 연결된다. 그러므로, 모터(30)는 두 샤프트(22, 26) 모두를 앞서 언급한 샤프트 및 웨이트와 함께 구동하고, 제 1 모듈을 형성한다. 제 2 모터(42)는 샤프트(26)의 풀리(48)에 벨트(46)를 통해 연결되는 풀리(44)를 가진다. 또한, 모터(42)는 풀리(44), 샤프트(26), 그리고 웨이트와 함께 프레임(18) 내에 제 2 모듈을 형성한다. 모터(34, 42)는 트로프(12)의 하부 구조에 고정되는 것이 선호된다. 도 2에 최적으로 도시되는 바와 같이, 샤프트(22, 26)는 단부 사이에 장착되는 편심 장착 웨이트(50, 52)를 가진다. 모든 상황에서 필요한 것은 아니지만, 웨이트는 관련 샤프트에 대해 동일한 질량 및 방향을 가지는 것이 선호된다. 편심 웨이트(54, 56) 쌍은 샤프트(24)에 이격된 관계로 장착된다. 선형 행정의 경우, 웨이트(54, 56)의 전체 질량이 웨이트(50, 52)의 개별 질량 두배인 것이 선호된다. 그러나, 필요할 경우 타원형과 같은 다른 행정 분포를 제공하기 위해 다른 웨이트 구조가 사용될 수도 있다.

프레임(20)의 모듈의 여러 요소들은 일반적으로 프레임(18)에서 앞서 기술한 요소들과 동일한 기능 관계를 가진다. 이해를 돕기 위해, 프레임(20)의 이러한 요소들은 첨자 "a"를 써서 동일 참조 번호로 표시하였다. 프레임(20)의 편심 웨이트가 프레임(18)의 웨이트와 동일한 방향 및 질량을 가지는 것이 선호된다. 편심 웨이트 진동 컨베이어의 작동 원리는 미국 특허 제 5,064,053 호에 명백하게 제시되고, 여기서 참조로 인용할 수 있다. 그러나 간단하게 말해서, 도 1과 2에서 설명되는 시스템은 편심 웨이트를 회전시킴으로서 분배되는 원심력으로 인해 컨베이어에 작용하는 최대 합성력의 방향을 변경시키는 원리에 따라 작동한다. 최대 합성력은 사인파 형태로 최대와 최소 사이에서 변한다. 최대 합성력의 방향은 회전 웨이트의 위치 사이에서 상대적인 위상 각도에 따라 변한다. 예를 들어, 도 1에 도시되는 바와 같이, 웨이트(50, 52)를 각각 가지는 샤프트(22, 26)는 각각의 샤프트를 통과하는 수평면인 데이터 평면과, 각각의 회전 샤프트의 중심으로부터 웨이트의 중간점을 따라 외부로 향하는 반경 방향 선 사이에서 측정되는 각 A를 가진다. 같은 시간에, 샤프트(24)에 장착되는 웨이트(54, 56)는 유사하게 측정되는 각 B를 가진다. 회전 웨이트의 각각에 의해 발생되는 원심력은 각각의 반경 방향 선을 따라 외부로 향한다. 같은 시간에 컨베이어에 분배되는 움직임의 크기 및 방향은 주로 회전 웨이트의 합성 원심력에 의해 결정되고, 서로에 대해 회전하는 편심 웨이트의 상대적 위치에 따라 변한다. 예를 들어, 첫 번째 시점에서 각 A와 B 모두가 동일 값(예를 들어 2사분면의 135°)을 가지면, 합성력의 크기는 상기 방향에서 최대에 이를 것이다. 90도 회전하여, A가 225도이고 B가 45도이면, 힘은 반대 방향을 나타내고, 합성력은 최소가 될 것이다. 추가적인 90도 회전에서, 힘은 동일 방향을 다시 가리키고, 즉, 4사분면의 315도를 가리키고, 합성력은 최대가 된다. 또한번의 90도 회전은 합성력을 다시 최저로 이끈다. 그러므로, 어떤 360도 회전에서도, 합성력은 최대와 최소값을 두 번 지나게 된다. 샤프트 사이의 상대적 위상각도나 상대적 위치를 변화시킴으로서, 합성력 시작의 방향이나 각도는 변화할 수 있어서, 컨베이어 트로프 상의 물체의 운송 속도(및 이동 방향)가 변화할 수 있다.

도 1과 2의 환경에서 도시되는 바와 같은 발명에서, 각각의 구동 유닛 모듈이 동일 각도의 시작과 동일 크기의 합성력을 제공한다는 점이 중요하다. 그러므로, 프레임(20)의 샤프트는 프레임(18)의 샤프트와 동일한 질량 및 방향의 편심 웨이트를 가진다. 여러 회전 샤프트 사이에서 적절한 위상 각도 유지를 보장하기 위한 제어 시스템이 도 1에 도시되고, 감지 또는 샤프트 인코더 장치(58)는 각각의 샤프트(22, 24, 22a, 24a)에 인접하게 위치한다. 샤프트(26, 26a)는 풀리 및 벨트 장치를 통해 샤프트(22, 22a)에 의해 각각 구동되어, 항상 동일 속도로 회전하고 그래서 항상 동일한 실제 상대적 위치를 가진다. 이러한 인코더 장치(58)는 기존 분야에서 잘 알려져 있고, 아래의 부품표에 표시되는 바와 같이 미국, 일리노이 주의 Danaher Controls of Gurnee 사의 제품 등을 이용할 수 있다. 각각의 인코더 장치(58)는 관련 회전 샤프트 상의 특정 지점을 감지하고, 관련 샤프트의 상대적 위치를 표시하는 연속 신호를 제공한다. 이 정보는 제어 장치(60)에 공급되고, 상기 제어 장치는 수신된 신호를, 제어 장치에 프로그래밍된 상대적 위치에 대한 정해진 값에 비교한다. 모터를 구동하거나 편심 웨이트의 위상 각도를 변화시키기 위해, 제어 장치(60)는 프로그램이 깔린 프로그래밍 컴퓨터일 수 있다. 제어 장치(60)가 정해진 값으로부터 벗어나는 것을 감지하면, 한 개 이상의 가변 주파수 구동 유닛(62)을 이용하여, 상대적 위치에 대한 정해진 값을 일치시키기 위해 관련 샤프트의 상대적 위상 각도와 관련 모터의 속도를 조절시킨다.

부품표

부품	부품 안내	제조사	부품번호
인코더(58)	샤프트 위치표시 장치	Danaher ControlsGurnee,일리노이, 미국	HS 35025083442
제어 장치(60)	기어 구동모듈 프로그램을 갖춘 컴퓨터	Galil Motion Control Inc. Mountain View, 캘리포니아, 미국,	DMC-1530
가변 주파수구동 유닛(62)	가변 속도모터 제어구동 장치	Mitsubishi Electric vernon Hills, 일리노이, 미국	Freqrol A200
디스플레이장치(64)	사용자인터페이스	Eason Technology Healdsburg, 캘리포니아, 미국	Eason 800

본 발명의 작동을 더욱 상세히 기술하기 위해 도 3과 4가 도시된다. 이해를 돕기 위해, 샤프트(24, 24a)와 이에 관련된 웨이트, 풀리, 그리고 벨트는 도 3에 도시되지 않는다. 먼저, 사용자는 제어 장치(60)로 여러 샤프트에 대한 상대적 위상 각도나 위치로 표시되는 바람직한 시작 각을 가지는 입력 화살표(62)로 표시되는 제어 장치(60)를 프로그래밍한다. 추가적으로, 정해진 회전 속도로 마스터 샤프트가 제공된다. 그러므로, 제어 장치(60)는 각각의 샤프트(26, 22a, 26a)에 대한 적절한 상대적 위상 각도나 "정해진 상대적 위치"를 연산한다. 샤프트(22a)의 정해진 상대적 위치는 샤프트(22)의 경우와 동일하게 프로그래밍된다. 하지만 일부 경우에서 이는 사실이 아닐 수도 있다. 완전한 시스템에서, 여러 샤프트의 실제 상대적 위치는 정해진 위치와 완전히 일치할 것이고, 작동 중 항상 일치 상태를 유지할 것이다. 그러나, 샤프트 속도는 많은 외부 환경으로 인해 가끔씩 변할 것이다. 이 작은 변화는 시간 구간동안 실제 상대적 위치를 크게 변화시킬 수 있어서, 컨베이어 시스템의 적절한 작동에 손해를 주도록 시작각에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 인코더 장치(58)는 회전 샤프트를 계속해서 감시하고, 제어 장치(60)의 모션 제어 장치(68)에 "샤프트 위치 피드백" 신호(66)를 제공한다. 모션 제어 장치는 READ(69)의 신호(66)를 판독하고, 마스터 샤프트의 정해진 속도로 샤프트의 실제 상대적 위치를 비교하며, 그리고 특정 신호(66)와 연관된 샤프트의 위치가 제어 장치(60)로 입력된 정해진 상대적 위상 각도나 위치를 가지는 지를 비교 루틴(70)에서 결정한다. 만약 그러하다면, 실제 상대적 위상 각도가 상대적 위상 각도와 일치함을 의미하며, 연속적인 루프가 생성된다. 만약 그렇지 않다면, "마스터" 샤프트(22)와 슬레이브 샤프트 사이의 정해진 상대적 위상 각도를 일치시키기 위해 슬레이브 샤프트, 즉 샤프트(26, 22a, 26a)의 위치 설정에서 각도 보정이 필요하다. 이 보정을 수행하기 위해, 적절한 상대적 위상각으로 돌아오기 위해 슬레이브 샤프트에 필요한 속도 변화의 계산(72)에서 결정이 이루어진다. 가변 주파수 구동 유닛(62)은 적절한 슬레이브 모터, 즉 모터(42, 34a, 또는 42a)의 속도를 조절하여, 적절한 상대적 위상각에 도달하기 위해 마스터 샤프트에 대해 상대적으로 관련 샤프트를 회전시키고, 마스터 샤프트와 동일 속도로 유지시킨다.

앞서의 내용은 본 발명이 한 개 이상의 진동 모듈로 각각 구성되는 다중 구동 유닛을 구체화시킬 수 있다는 점을 설명한다. 큰 길이를 가지는 단일 컨베이어는 컨베이어 길이에 의해 규정되는 바와 같이 다수의 진동 구동 유닛을 사용하도록 설계될 수 있다. 이는 진동 표면의 긴 길이에 대해 물질을 운송하거나 처리하는 시스템을 가질 필요에 의해 제기되는 문제점에 해법을 제공한다.

움직임 형태의 진동 시스템에서 본 발명의 다른 하나의 용도는, 공정 소재를 세척하고, 코팅으로부터 공정 소재를 분리시키며, 또는 그렇지 않을 경우 예를 들어 시스템의 진동 하우징 등의 연마제와 같은 처리 특성을 가지는 매체나, 서로에 대해 공정 소재의 활발한 움직임 작용을 통해 공정 소재를 다루는 데 주로 사용되는 것이다. 이러한 시스템은 당 분야에서 잘 알려져 있다. 한가지 시스템은 본 발명과 동일 출원인의 미국 특허 제 5,109,633 호로서, 이 시스템은 텀블러 하우징 표면의 초점을 타원형 모션 경로를 가지도록 하여, 하우징에 의해 내장되는 매체와 공정 소재의 내향 텀블링 움직임을 제공한다. 지금까지, 이러한 텀블링 장치는 장치 자체의 구조와 공정 소재 내장 하우징의 진동에 사용되는 부품에 의해 가해지는 기계적 제한으로 인해 크기에서 제한되었다. 일반적으로, 한 쌍의 모듈을 가지는 단일 진동 구동 유닛은 하우징 내에서 적절한 텀블링에 필요한 특정 진동 특성을 제공하는 데 사용되었다. 사용가능할 경우 어떤 부가적인 진동 구동 유닛도 제 1 구동 유닛에 기계적으로 함께 연결되어, 구동 유닛이 하우징과 동일한 진동 특성을 제공함을 보장하였다.

도 5, 6, 7은 본 발명에 따르는 제어 시스템의 도면으로서, 앞서 언급된 특허에 기술되는 텀블링형 시스템과 조합되어 사용되는 우수한 텀블링 장치를 제공한다. 도 5의 구조에서 최적으로 도시되는 바와 같이, 원통형 하우징(74)이 기저부(76)로부터 다수의 스프링(78)을 따라 분리된다. 하우징(74)은 원통형으로 도시되지만, 바닥부에 대해 아치형 구조를 가질 수도 있으며, 적절한 텀블링 작용을 전할 수 있다. 모듈 A,B, C와 같은 점선에 의해 도시되는 다수의 진동 구동 유닛에 의해 진동이 제공된다. 사용가능한 다수의 구동 유닛은 하우징과 지지 내부 구조로 이루어지는 물체와 하우징(74)의 길이의 함수이다. 각각의 구동 유닛 A, B, C는 두 개의 모듈로 구성되고, 상기 모듈 각각은 모터, 모터에 의해 구동되는 한쌍의 샤프트를 가지며, 상기 샤프트는 편심 웨이트를 샤프트 말단에 장착한다. 편의를 돕기 위해, 구동 유닛 A의 모터, 샤프트, 그리고 관련 웨이트는 모터, 샤프트, 그리고 웨이트가 위치하는 구동 유닛의 문자 표시와 일치하는 일관된 문자 첨자로 서로 구별된다. 예를 들어, 모터(80a, 82a)는 유닛 A의 모터이고, 모터(80b, 82b)와 모터(80c, 82c)는 각각 유닛 B와 C의 모터이다. 유닛 A, B, C의 각각의 모터는 하우징(74) 벽으로부터 외향으로 돌출되는 한쌍의 브래킷 사이에 장착된다. 각각의 모터(80a-c, 82a-c)의 좌측 및 우측 샤프트(81a-c, 83a-c)는 회전시 발생하는 원심력을 제공하는 편심 웨이트(84a-c, 86a-c)를 각각 장착한다. 샤프트(81a-c, 83a-c)의 축은 하우징(74)의 종방향 축(110)에 평행한 평면에 놓인다(도 7 참조). 그러므로, 편심 웨이트(84a-c, 86a-c)는 종방향 축(110)에 수직인 평면에서 회전한다. 모든 상황에서 필요한 것은 아니지만, 여러 유닛에서 편심 웨이트는 동일 질량을 가지는 것이 선호된다.

도 7은 연장된 구동 유닛 A를 도시한다. 이때, 모터 좌측의 편심 웨이트(84a, 86a)는 모터 우측의 편심 웨이트(84a, 86a)와 마찬가지로 동일 평면에서 회전한다. 동일 평면 관계는 좌측 및 우측 웨이트(84b, 86b, 그리고 84c, 86c)에도 적용된다. 더욱이, 각각의 구동 유닛은 수직에 대해 기울어지고, 아래에서 설명되는 이유로 하우징(74)의 한 단부를 향해 축과 브래킷(88) 사이에 도시되는 각도(90)로 기울어진다. 최종적으로, 도 6의 측면에 도시되는 바와 같이, 웨이트(84a, 86a)는 동일 평면에서 회전하면서, 화살표(94, 96)에 의해 표시되는 반대 방향으로도 회전한다. 또한, 동일 대칭 회전 관계는 웨이트(84b, 86b, 그리고 84c, 86c)에 대해서도 마찬가지이다.

도 5, 6, 7에 도시되는 진동 시스템의 작동 원리는 기언급된 미국 특허 제 5,109,633 호에서 상세히 설명되어 있다(특히, 도 30, 31 참조). 여기서, 구동 유닛으로 이루어지는 단일 모듈은 한쌍의 이격된 카운터 회전 샤프트를 구동하는 모터를 가지고, 상기 회전 샤프트 각각은 동평면에서 회전하도록 장착되는 동일 질량의 편심 웨이트를 가진다. 미국 특허 제 5,109,633 호에서 설명되는 작동 원리는 도 5, 6, 7에서 설명되는 본 발명의 내용과 동일하고, 여기서 참조로 인용된다. 그러나 기본적으로, 동일 평면에서 회전하는 편심 웨이트가 대칭 회전하면서 이격되어 위치하는 것의 효과는 하우징(74) 내부 표면의 지점이 타원형 경로를 따르게 한다. 하우징(74)에 내장된 매체는 하우징(74)의 바닥부 사이로 원주적으로 이동하고, 하우징(74)의 바닥부 상향으로 올라가며, 그리고 처리 중인 공정 소재와 함께 하우징 내부로 던져진다. 앞서 기술한 바와 같이 웨이트의 기울어짐은 기울어진 방향으로 천천히 매체 및 공정 소재를 이동시킨다. 또한, 도시되지는 않지만, 하우징(74)은 반대 방향으로 기울어질 수 있어서, 이 방향의 속도를 늦추도록 작용하는 웨이트의 기울어짐과 함께, 하우징이 기울어진 방향으로 내장된 물체를 이동시킨다.

확장된 진동 및 텀블링 하우징을 이용하는 것이 바람직한 긴 처리 길이에 대해 물품이 처리되는 것이 선호되는 처리 환경에서의 문제를 해결하기 위해, 기존 기술은 부분적인 해법을 제시하였다. 이 부분적 해법에서, 한쌍의 카운터 회전 웨이트는 제 2 쌍의 카운터 회전 편심 웨이트에 기계적으로 연결된다. 이 부분적인 해법은 앞서 언급한 미국 특허 제 5.109,633 호의 도 29에서 잘 드러난다. 그러나, 이 구조는 응용 면에서 매우 제한되며, 기계적 고장이 잦고 기계를 더욱 복잡하게 한다. 그러나, 본 발명에 따르는 제어 시스템이 연장된 진동 하우징의 문제점을 해결하는 텀블링용 진동 시스템과 용이하게 조합될 수 있다는 것을 출원인은 결정하였다. 도 5로부터, 길이가 잘려진 것은 확장된 길이의 하우징(74)을 의미한다. 각각의 샤프트(81a-c, 그리고 83a-c)는 인코더 장치(100)에 의해 감시되고, 상기 인코더 장치(100)는 모터(80a-c, 82a-c)의 속도를 제어하기 위해 가변 주파수 구동 유닛을 구현하는 제어 장치(98)에 감시 샤프트의 실제 상대적 위치를 나타내는 연속 입력을 제공한다. 도 3과 4에 대해 앞서 기술한 바와 같이, 제어 장치(98)는 이 정보를, 사용자 입력 장치(102)에 의해 제어 장치(98)로 프로그래밍되는 정해진 상대적 위치에 비교한다. 한 개의 모듈("마스터 모듈")을 구성하는 한 개의 모터, 예를 들어 모터(80a)는 정해진 속도로 연속 구동되는 마스터 모터로 간주될 수 있다. 각각 다른 모듈("슬레이브 모듈")을 구성하는 한 개 이상의 다른 모터, 소위 "슬레이브 모터"(80b-c, 또는 82b-c)는 여러 슬레이브 모듈의 샤프트 인코더(100)에 의해 감시되는 바와 같이 프로그램된 상대적 위치로부터 떠날 때, 제어 장치(98)는 식별된 샤프트에 대해 프로그램된 상대적 위치를 샤프트와 일치시키기 위하여 식별된 슬레이브 모터와 관련 샤프트의 회전 속도를 증가시키거나 감소시킨다. 이로부터, 모든 모터/샤프트의 적정 속도가 프로그래밍된 속도로 유지될 때, 기계적 결합이 완전히 제거될 수 있어서, 하우징의 전체 길이를 따라 하우징에 가해지는 힘 특성이 일관된다. 이는 기계적으로 연결된 진동 장치와 함께 필요한 컨베이어의 구조적 강도 및 기계적 복잡도의 부수적 증가없이, 지금까지 가능했던 것보다 더 큰 길이의 단일 텀블링 하우징 사용을 가능하게 한다.

앞서의 내용에서, 본 발명에 따르는 진동 제어 시스템이 기존 시스템의 큰 문제점을 해결하는 것을 알 수 있고, 특히, 물품 처리 및 운성에 더 긴 길이의 하우징이나 진동 표면을 사용할 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 제어 시스템의 변형은 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에서 정의되어야 할 것이다.

Claims (15)

1. 운송 표면에 주기적 합성 진동력을 발생시키기 위한 진동 운송 시스템으로서, 상기 시스템은 작동 중 상기 합성 진동력을 유지하거나 변경하고,

   상기 시스템은 고정 프레임, 다수의 진동 구동 유닛, 샤프트 위치 인코더, 그리고 모션 제어 장치로 구성되고,

   상기 고정 프레임은 다수의 스프링 부재에 의해 운송 표면에 연결되고,

   상기 다수의 진동 구동 유닛은 상기 표면에 연결되고 그 길이를 따라 이격되며, 상기 진동 구동 유닛 각각은 두 개의 모듈을 포함하고, 상기 모듈 각각은 편심 장착 웨이트를 가지는 한 개 이상의 샤프트를 구동하는 모터로 구성되며, 상기 모듈 중 하나는 정해진 속도로 샤프트를 구동하는 상기 모터를 가지는 마스터 모듈이고, 상기 모듈 중 나머지 하나는 슬레이브 모듈이며,

   상기 샤프트 위치 인코더 장치는 상기 모듈의 상기 샤프트에 대한 샤프트 위치 피드백 신호를 연속 생성하기 위해 상기 모듈의 샤프트 각각과 연관되며,

   상기 모션 제어 장치는 상기 샤프트의 정해진 상대적 위치를 수신하도록 프로그래밍되고,

   또한 상기 모션 제어 장치는 한 개의 수단과 모터 속도 제어 장치로 구성되며,

   상기 한 개의 수단은 상기 샤프트 위치 피드백 신호 각각을 수신하고, 상기 샤프트의 실제 상대적 위치를 결정하며, 상기 수단은 상기 슬레이브 모듈의 샤프트 위치 각각을 상기 정해진 상대적 위치와 비교하고, 그리고 상기 슬레이브 모듈의 상기 샤프트 각각에 대한 제어 신호를 생성하며, 상기 슬레이브 모듈의 실제 샤프트 위치는 상기 정해진 상대적 샤프트 위치로부터 변화하고,

   상기 모터 속도 제어 장치는 상기 제어 신호에 따라, 상기 슬레이브 모듈의 상기 모터 각각의 속도를 조절하고, 상기 관련 샤프트의 상기 실제 상대적 위치가 상기 정해진 상대적 위치와 일치할 때까지 상기 슬레이브 모듈과 연관된 샤프트는 상기 정해진 상대적 위치로부터 변화하는 것을 특징으로 하는 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 운송 표면은 상기 모듈의 상기 샤프트에 수직인 방향으로 운송되는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 각각의 구동 유닛은 제 1 모듈과 제 2 모듈을 가지고, 상기 제 1 모듈은 한 개의 모터와 제 1, 2 샤프트로 구성되며, 상기 제 1, 2 샤프트는 기계적으로 연결되어, 상기 한 개의 모터가 두 샤프트를 동일 속도로 구동하고, 상기 제 2 모듈은 제 1 샤프트와 제 2 샤프트 사이에 장착되는 단일 샤프트를 구동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 다수의 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 운송 표면은 상기 모듈의 상기 샤프트에 평행한 방향으로 연장되는 종방향 축으로 아치형 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 모듈 각각은 상기 컨베이어 표면의 종방향 축에 평행한 평면에 축을 가지는 상기 샤프트와 함께, 편심 웨이트를 장착한 한쌍의 샤프트를 구동하는 모터를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 컨베이어 표면을 따라 이격되는 다수의 구동 유닛이 존재하는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 정해진 시작 각도로 운송 표면에 가해지는 주기적인 진동 합성력의 사용을 통해 물품을 운송하기 위한 진동 시스템으로서,

   상기 시스템은 고정 프레임, 다수의 진동 구동 유닛, 샤프트 위치 인코더 장치, 그리고 모션 제어 장치로 구성되고,

   상기 고정 프레임은 다수의 스프링 부재에 의해 상기 운송 표면에 연결되고,

   상기 다수의 진동 구동 유닛은 상기 표면에 연결되고 그 길이를 따라 이격되며, 상기 진동 구동 유닛 각각은 제 1, 2 구동 모듈을 포함하고, 상기 모듈 각각은 편심 장착 웨이트를 가지는 제 1 샤프트를 구동하는 모터로 구성되며, 상기 시스템의 상기 모듈 중 하나는 정해진 속도로 관련 샤프트를 구동하는 상기 모터를 가지는 마스터 모듈이고, 상기 모듈 중 나머지 하나는 슬레이브 모듈이며, 상기 모듈의 상기 샤프트는 상기 운송 표면 상에서 상기 물품의 운송 방향에 수직인 평면에서 회전하고,

   상기 샤프트 위치 인코더 장치는 상기 관련 샤프트에 대한 샤프트 위치 피드백 신호를 연속 생성하기 위해 각각의 모듈의 샤프트 각각과 연관되며,

   상기 모션 제어 장치는 한 개의 수단과 모터 속도 제어 장치로 구성되며,

   상기 한 개의 수단은 상기 샤프트 위치 피드백 신호 각각을 수신하고, 상기 수단은 상기 슬레이브 모듈의 상기 샤프트의 실제 상대적 위치 각각을 상기 정해진 상대적 위치와 비교하고, 그리고 상기 슬레이브 모듈의 상기 샤프트 각각에 대한 제어 신호를 생성하며, 상기 슬레이브 모듈의 실제 상대적 샤프트 위치는 상기 정해진 상대적 샤프트 위치로부터 변화하고,

   상기 모터 속도 제어 장치는 상기 제어 신호에 따라, 상기 슬레이브 모듈의 상기 모터 각각의 속도를 조절하고, 상기 관련 샤프트의 상기 실제 상대적 위치가 상기 정해진 상대적 위치와 일치할 때까지 변하는 실제 상대적 위치를 상기 슬레이브 모듈과 연관된 샤프트가 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구동 유닛 각각의 상기 제 1 모듈은 제 2 샤프트를 가지고, 상기 제 2 샤프트는 상기 제 1 모듈의 상기 제 1 샤프트에 기계적으로 연결되어 상기 제 1 샤프트와 동일 속도로 구동되며, 상기 제 1 모듈의 상기 제 1, 2 샤프트는 상기 제 2 모듈의 상기 샤프트에 의해 장착되는 상기 편심 웨이트와 동일한 질량을 가지는 편심 웨이트를 장착하는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 다수의 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 공정 소재를 텀블링하고 운송하기 위한 진동 공정 소재 처리 시스템으로서, 연장된 아치형 표면은 연장된 방향으로 확장되는 종방향 축을 형성하고, 상기 표면은 고정 기저부로부터 다수의 분리 스프링을 통해 이격되며,

    상기 시스템은 다수의 진동 구동 유닛, 샤프트 위치 인코더 장치, 그리고 모션 제어 장치로 구성되고,

    상기 다수의 진동 구동 유닛은 상기 아치형 표면에 연결되고, 상기 진동 구동 유닛 각각은 한쌍의 모듈을 포함하며, 상기 모듈 각각은 편심 장착 웨이트로 확장되는 회전 샤프트와 모터를 가지고, 상기 샤프트는 상기 종방향 축에 평행한 평면에서 회전하며, 상기 웨이트는 동일 평면에서 회전하고, 상기 진동 구동 유닛은 상기 아치형 표면의 지점에 타원형 경로를 부여하며, 상기 시스템의 상기 모듈 중 하나는 상기 모터를 가지는 마스터 모듈이고, 상기 마스터 모듈의 상기 모터는 상기 마스터 모듈의 상기 샤프트를 정해진 속도로 구동하는 마스터 모터이며, 상기 모듈 중 나머지는 슬레이브 모듈이고,

    상기 샤프트 위치 인코더 장치는 상기 샤프트 각각에 대한 샤프트 위치 피드백 신호를 연속 생성하기 위해 각각의 모듈의 샤프트 각각과 연관되며,

    상기 모션 제어 장치는 상기 샤프트에 대한 정해진 상대적 위치를 수신하도록 프로그래밍되고, 상기 모션 제어 장치는 한 개의 수단과 모터 속도 제어 장치로 구성되며,

    상기 한 개의 수단은 상기 샤프트 위치 피드백 신호 각각을 수신하고, 상기 수단은 실제 상대적 샤프트 위치를 상기 프로그래밍된 상대적 위치와 비교하고, 그리고 상기 슬레이브 모듈의 상기 샤프트 각각에 대한 제어 신호를 생성하며, 상기 슬레이브 모듈의 실제 상대적 샤프트 위치는 상기 정해진 상대적 샤프트 위치로부터 변화하고,

    상기 모터 속도 제어 장치는 상기 제어 신호에 따라, 상기 슬레이브 모듈의 상기 모터 각각의 속도를 조절하고, 상기 관련 샤프트가 상기 정해진 상대적 위치와 일치하는 실제 상대적 위치를 가질 때까지 상기 모터의 관련 샤프트가 상기 정해진 상대적 위치와는 다른 실제 상대적 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 샤프트들은 상기 종방향 축에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 편심 웨이트는 본질적으로 동일한 질량을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 아치형 표면은 실린더 내부 표면의 일부이고, 상기 종방향 축은 상기 실린더의 중앙축에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 표면을 따라 이격되는 다중 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.