KR20020013723A

KR20020013723A - 압전진동 부품공급기를 제어하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020013723A
Application number: KR1020010046765A
Authority: KR
Inventors: 야기스스무
Original assignee: 요시다 다다히로; 와이케이케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2002-02-21
Also published as: US20020024268A1; DE60104371D1; DE60104371T2; EP1179493B1; US6465932B2; CN1245672C; KR100819598B1; TW522052B; EP1179493A3; EP1179493A2; CN1338668A; JP2002060041A

Abstract

부품공급기(10)를 제어하기 위한 장치는 설정된 주파수로 진동하는 압전진동 요소(16)를 구비한 압전진동 유니트(14)와, 상기 압전진동 유니트(14)에 의해 그 내부에 수용된 부품을 배출시키는 보울(12)과, 상기 압전진동 요소(16)를 구동시키기 위한 구동회로(20)와, 상기 구동회로(20)에 구동신호를 출력하는 제어유니트(22)를 포함한다. 상기 제어는 상기 압전진동 요소(16)의 설정의 모든 구동사이클에서 압전진동 요소(16)의 구동을 일시적으로 아이들링시키는 단계와; 예를 들어 상기 신호의 파형과 상술의 구동회로의 구동신호 사이의 상에 기초하여, 상기 아이들링단계중 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호에 기초하여 압전진동요소의 진동을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

압전진동 부품공급기를 제어하는 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING PIEZOELECTRIC VIBRATORY PARTS FEEDER}

본 발명은 압전진동소자의 진동에 의해 다양한 형태의 부품을 공급하는 압전진동 부품공급기를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 압전진동 부품공급기의 전형적인 실시예는 도1에 도시된 바와 같이, 보울에 진동을 부여할 동안 부품을 공급 및 배출하기 위해 그 내부에 수많은 부품을 수용하는 보울(2)과, 보울(2)을 설정의 공진주파수로 구동하기 위해 압전진동 소자를 구비한 진동유니트(4)를 포함한다. 이러한 압전진동 부품공급기는 예를 들어 광전변환기와 압전요소와 같은 진폭센서에 의해 보울(2)의 진폭을 전기적으로 검출한 후 이를 압전구동 제어시스템(5)으로 복귀시키고, 보울을 언제라도 일정한 진폭으로 구동시키도록 보울 구동용 전류나 전압을 제어한다.

이러한 방법은 보울의 진동을 검출하는 진폭 센서(6)를 필요로 하기 때문에, 이러한 시스템의 구성은 매우 복잡해지며, 그 부품수도 증가되어 비용이 상승하게 된다.

일본특허공개 7-60187호와 10-49237호에는 특수한 진폭센서를 사용하지 않고서도, 구동회로에 연결된 전류검출기 또는 전압검출기로부터 얻은 신호에 기초하여 압전진동 소자의 구동회로의 구동신호를 제어하므로써 설정의 작동 또는 처리를 실행하는 시스템이 개시되어 있다.

이러한 방법에는 특수한 진폭센서를 제공할 필요는 없지만, 구동시 전류값등을 검출하기 위해 부가의 동작이나 처리 등을 제어하므로써 진동유니트의 진동을 제어할 필요가 있다. 따라서, 제어시스템은 복잡해지고 장치의 크기가 증가되며, 비용 또한 상승하게 된다.

본 발명의 목적은 구성이 간단하며 정확한 진동을 가능하게 하는 압전진동 부품공급기를 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 설정의 주파수로 진동하는 압전진동 요소가 구비된 압전진동 유니트와, 상기 압전진동 요소를 구동시키는 구동회로와, 압전진동 유니트에 의해 그 내부에 수용된 부품을 배출하는 보울과, 상기 구동회로에 구동신호를 출력하여 구동시키기 위한 제어유니트를 포함하는 압전진동 부품공급기를 제어하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 압전진동 요소의 설정의 모든 구동사이클에서 압전진동 요소의 구동을 일시적으로 아이들링시키는 단계와; 예를 들어 상기 신호의 파형과 상술의 구동회로의 구동신호 사이의 상(phase)에 기초하여, 상기 아이들링단계중 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호로 압전진동요소의 진동을 제어하는 단계를 포함한다.

양호한 실시예에서, 압전진동 부품공급기의 공진주파수는 제어되기 전에 미리 측정된다. 공진주파수가 측정되었을 때, 압전진동 요소는 상술한 구동회로에 의해 구동되며, 구동회로에 의한 구동은 설정의 구동사이클에서 일시적으로 아이들링되며, 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호는 아이들링 주기동안 측정된다. 신호가 최대로 되는 주파수를 공진주파수로 가정한다. 압전진동 소자는얻어진 공진주파수에서 구동회로에 의해 종동되며, 구동회로에 의한 구동은 설정의 모든 구동사이클에서 일시적으로 아이들링된다. 아이들링 주기동안 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호와, 이러한 신호의 파형과 상술한 구동회로의 구동신호 사이의 상편차와, 상술한 공진주파수는 저장요소에 저장된다. 압전진동 유니트가 구동되었을 때는 저장된 공진주파수에서 구동된다. 또한, 압전진동 요소의 제어는 압전효과에 얻은 신호의 파형과 상기 구동회로의 구동신호 사이의 상편차가 상술의 저장된 상편차와 동일하게 되는 방식으로 이루어진다.

본 발명의 제2특징에 따르면, 압전진동 부품공급기를 제어하기 위한 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 설정의 주파수로 진동하는 압전진동 요소를 구비한 압전진동 유니트와, 상기 압전진동 유니트에 의해 그 내부에 수용된 부품을 배출시키는 보울과, 상기 압전진동 요소를 구동시키기 위한 구동회로와, 상기 구동회로에 구동신호를 출력하는 제어유니트와, 설정된 구동을 실행하고, 상기 압전진동 요소에 설정된 모든 구동사이클에서 상기 압전진동 요소의 구동을 일시적으로 아이들링시키기 위해, 상기 구동회로에 구동신호를 출력하는 제어유니트와, 상기 아이들링 주기중 그 압전효과에 의해 상기 압전진동 요소로부터 얻은 신호의 파형을 검출하기 위한 신호검출수단과, 상기 신호검출수단에 의해 얻은 신호의 파형과 상기 구동회로의 구동신호의 파형 사이의 상편차를 검출하기 위한 상편차 검출수단과, 상기 상편차 검출수단에 의해 얻은 상편차에 기초하여 상기 압전진동 요소의 진동을 제어하기 위한 진동제어수단을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상술한 신호는 전압 또는 전류를 의미한다. 신호가 전압을 의미할 때, "신호" 라는 용어는 전압파형, 구동전압, 전압 검출수단을 포함한다. 신호가 전류일 때는 전류 파형, 구동전류, 전류검출수단 및 구동 전류 파형을 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 전압진동형 부품공급기를 제어하기 위한 장치 및 방법은 압전진동 유니트의 진폭을 검출하기 위해 특수한 진폭센서를 사용하는 것이 아니라, 압전진동 요소 그 자체를 센서로 사용하고 있으므로, 그 구성이 상당히 간단하게 된다. 더구나, 부품공급기의 공진주파수가 측정 및 저장되고, 상기 부품공급기가 상기 저장된 공진주파수와 기타 다른 신호 또는 상편차의 데이터에 기초하여 작동되기 때문에, 각각 최적의 구동상태로 부품공급기를 작동시킬 수 있다. 부품공급기의 구성이 변화된 경우라도 상기 공진주파수가 재측정될 수 있기 때문에, 부품공급기를 앙상 적절한 상태로 작동시킬 수 있다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 종래 부품공급기를 제어하는 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 제어시스템이 내장된 종래의 부품공급기를 도시한 도면.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 압전진동 부품공급기의 제어시스템의 개략적인 블럭도.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 압전진동 부품공급기의 제어시컨스를 도시한 흐름도.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 압전진동 부품공급기의 진폭과 공진주파수 사이의 관계를 도시한 그래프.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 압전진동 부품공급기의 구동파형을 도시한 그래프.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

12: 보울 13: 부품공급트랙

14: 압전진동 유니트 15: 판스프링

16: 압전진동 요소 20: 구동회로

도2에는 본 발명에 따른 제어장치(40)를 갖는 압전진동 부품공급기(10)가 도시되어 있다. 상기 부품공급기는 그 구성면에서 종래의 부품공급기와 거의 동일하다. 간단히 설명한다면, 상기 부품공급기(10)는 완만한 상향 경사면 형태로 내원주면상에 형성된 나선형 부품공급트랙(13)을 갖는 측벽이 구비된 보울(12)과, 탄성지지수단으로 작용하며, 그 상단부가 보울(12)의 하부측에 설정의 각도로 부착되는 다수의 판스프링(15)을 포함한다. 상기 판스프링(15)의 각각의 하단부는 대응의입전진동 요소(16)의 상단부에 직접 연결된다. 압전진동 요소(16)의 하단부는 그 상단부와 동일한 각도로 베이스부(17)에 고정된다. 압전진동 요소(16)는 압전진동 요소(16)에 동력이 간헐적으로 공급될 때 진동한다. 압전진동 요소(16)의 진동은 판스프링(15)을 거쳐 부품공급기(10)의 보울(12)에 전달된다. 베이스부(17)는 완충 또는 완화부재(18)를 거쳐 바닥면에 고정가능하게 장착된다. 압전진동 요소(16)는 여러개가 합쳐져서 압전진동 유니트(14)의 주부를 형성한 후 보울(12)을 진동시킨다. 부품공급기의 동작에 대해서는 본 발명에 참조인용되고, 1995년 12월 5일에 야기(Yagi) 등에 허여된 미국특허 5,472,079호에 개시되어 있다.

하기에 도3을 참조하여, 압전진동 요소(16)를 구동시키기 위한 제어장치(40)를 설명하기로 한다. 각각의 압전진동 요소(16)는 전력증폭기 등을 포함하는 구동회로(20)에 연결되며, 상기 구동회로(20)는 압전진동 요소(16)를 위한 구동신호를 출력하는 마이크로컴퓨터가 구비된 제어유니트(22)에 연결된다. 또한, 상기 압전진동 요소(16)는 압전진동 요소의 전극에 생성된 전압을 검출하는 전압검출회로(24)에 연결되며, 상기 전압검출회로(24)의 출력단자는 제어유니트(22)의 A/D 컨버터의 입력단자에 연결된다.

구동회로(20) 라는 매체를 통해 압전진동 요소(16)의 진폭을 조정하기 위한 진폭 설정회로(26)는 제어회로(22)에 연결된다. 또한, 부품공급기(10)를 조정모드에서 작동모드로 바꾸기 위한 모드설정회로(28)가 제어유니트(22)에 연결된다. 또한, 제어유니트는 설정의 전압값과 상편차와 주파수와 같은 데이터를 저장하고 이러한 데이터를 제어유니트에 출력하고 이로부터 이러한 데이터를 입력하기 위해,비휘발성 메모리와 같은 저장요소(30)를 포함한다.

이러한 실시예의 압전진동 부품공급기(10)의 작동방법과 제어방법이 하기에 서술될 것이다. 먼저, 도4 내지 도6에 도시된 바와 같이, 부품공급이 절환되며, 모드설정회로(28)에 의해 압전진동 부품공급기(10)의 작동모드가 설정된다. 통상적으로, 압전진동 부품공급기(10)의 공진주파수는 압전진동 부품공급기의 출하와 동시에 측정 및 저장된다. 또한, 보울(12) 또는 기타 다른 부품을 교환하므로써 진동시스템의 중간주파수가 변화될 때 공진주파수도 변하기 때문에, 공진주파수는 조정모드하에서 측정하여 저장되어야 한다.

도5에 도시된 바와 같이 압전진동 유니트(14)의 공진주파수에서 진폭이 최대로 되기 때문에, 그 주파수는 구동전압을 변경하지 않고서도 소거되며, 진폭이 최대가 되는 주파수는 공진주파수인 것으로 가정한다. 공진주파수의 측정에 있어서, 압전진동 요소(16)는 구동회로(20)에 의해 구동되며, 상기 구동회로(20)에 의한 구동은 설정의 모든 구동사이클에서 일시적으로 아이들링되며, 압전진동 요소(16)의 압전효과에 의해 얻은 전압은 상기 아이들링 주기중에 측정된다. 전압이 최대로 되는 주파수는 공진주파수인 것으로 가정한다. 공진주파수를 측정하기 위한 이러한 동작은 설정의 프로그램에 따라 자동으로 실행된다. 공진주파수로 작동되었을 때, 압전진동 유니트(14)의 진폭은 진폭설정회로(26)에 의해 설정된다.

이어서, 모드설정회로(28)에 의해 구동모드가 작동모드(operation mode)로 절환된다. 압전진동 요소(16)는 구동회로(20)에 의해 도6에 도시된 바와 같이 그 설정된 진폭 및 공진주파수로 구동되며, 상기 구동회로(20)에 의한 구동은 한 사이클 또는 1,5사이클의 주기동안, 예를 들면 50사이클과 같은 설정된 모든 사이클에서 일시적으로 아이들링된다. 상기 아이들링 주기종안 압전진동 효과에 의해 압전진동 요소(16)로부터 얻은 전압은 전압검출회로(24)에 의해 검출된 후 제어유니트(22)로 출력된다. 제어유니트(22)에서는 상기 전압검출회로(24)에 의해 얻은 전압파형의 A/D 전환이 실행되며, 구동회로(20)를 구동시키기 위한 구동신호의 파형과 상기 전압파형 사이의 상편차가 연산된다. 또한, 상기 공진주파수와, 이러한 주파수에서 전압파형의 파고와, 상술한 상편차는 저장요소(30)에 저장된다.

압전진동 부품공급기(10)의 작동에 있어서, 모드는 모드설정회로(28)에 의해 작동모드로 설정된다. 구동전압의 파고와 저장요소(30)에 조정모드중 저장된 공진주파수가 판독된 후, 제어유니트(22)는 구동회로(20)의 매체를 통해 이러한 값으로 압전진동 요소(16)를 구동시킨다. 이러한 모드중, 구동회로(20)에 의한 구동은 한 사이클 또는 1,5사이클의 주기동안, 예를 들면 50사이클과 같은 설정된 모든 사이클에서 일시적으로 아이들링된다. 압전진동 요소(16)는 이러한 아이들링 주기종 그 압전효과에 의해 전압을 생성하며, 이러한 전압은 전압검출회로(24)에 의해 검출된 후 제어유니트(22)로 출력된다. 제어유니트(22)에서는 전압검출회로(24)에 의해 얻은 전압파형의 A/D 전환이 실행되며, 구동회로(20)를 구동하기 위한 가진력(exciting force)으로서 구동신호의 파형과 상기 전압파형 사이의 상편차가 연산된다. 압전진동 요소(16)의 진동주파수가 다음과 같은 방식 즉, 압전진동 요소(16)로부터 얻은 전압파형과 구동회로(20)의 구동전압 사이의 상편차가 상기 조정모드중 저장된 상술의 상편차와 동일하게 되는 방식으로 제어된다. 이러한 제어는 압전진동 부품공급기(10)의 작동중 지속된다.

이러한 실시예의 압전진동 부품공급기를 제어하는 방법 및 장치에 따르면, 압전진동 요소(16)의 기계적 진동은 구동전압의 일시적 정지로 인해 압전진동 요소(16) 그 자체에 의해 검출된 후 전기신호로 변환되며, 검출된 신호는 제어유니트(22)로 전송된다. 따라서, 진폭을 검출하기 위해 특수한 센서를 사용하지 않고서도, 진폭 검출과 구동제어를 정밀하게 실행할 수 있다. 또한, 압전진동 요소(16) 그 자체가 센서로 작용하기 때문에, 구조가 간단하고, 검출신호가 매우 정밀하다. 또한, 압전진동 요소(16)의 구동이 일시적으로 아이들링되는 경우라도, 관성에 의해 진동하기 때문에 압전진동 유니트(14)의 구동에 문제가 없다.

또한, 조정모드와 작동모드가 교차될 수 있으며, 필요에 따라 조정모드에서 부품공급기(10)는 최적의 공진주파수로 조정될 수 있다. 따라서, 부품공급기는 항상 최적의 상태로 구동될 수 있다.

부품공급기가 자체여자 진동형인 경우 만일 주파수가 제어된다면, 압전진동 요소(16)로부터 얻은 전방의 상은 공진주파수 측정시 얻은 상과 동일하게 된다. 부품공급기가 독립적으로 여자되는 진동형인 경우, 사용자는 주파수를 설정값에 맞추면 된다. 이 경우, 압전진동 요소의 진동전압과 구동전압의 상을 검출하므로써 공진주파수의 제어가 정밀하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 그 변형 또한 가능한 것임을 인식해야 한다. 예를 들어, 작동 아이들링 모드는 부품공급기(10)의 구동에 영향을 미치지 않는한 적절히 설정될 수 있다. 또한, 상술의 제어는 압전진동 요소(16)의압전효과에 의해 얻은 전압을 검출하는 방법과 동일한 방법으로, 전류를 검출하므로써 실행될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims

설정의 주파수로 진동하는 압전진동 요소가 구비된 압전진동 유니트와, 상기 압전진동 요소를 구동시키는 구동회로와, 상기 구동회로에 구동신호를 출력하여 구동시키기 위한 제어유니트를 포함하는 압전진동 부품공급기를 제어하는 방법에 있어서,

상기 압전진동 요소의 설정의 모든 구동사이클에서 압전진동 요소의 구동을 일시적으로 아이들링시키는 단계와,

상기 아이들링단계중 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호에 기초하여 압전진동요소의 진동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 압전진동 요소의 진동은 아이들링 주기중 압전효과에 의해 압전진동 요소로부터 얻은 신호의 파형과 구동회로의 구동신호 사이의 상편차에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
제2항에 있어서, 상기 제어는 압전진동 부품공급기의 공진주파수를 미리 측정하고, 압전진동 요소를 구동회로에 의해 공진주파수로 구동시키고, 상기 구동회로에 의한 구동은 설정의 모든 구동사이클에서 일시적으로 아이들링시키고, 상기 아이들링 주기중 그 압전효과에 의해 상기 압전진동 요소로부터 얻은 신호의 파형과 상기 구동회로의 구동신호와 상기 공진주파수 사이의 상편차를 저장요소에 저장하고, 구동되었을 때 압전진동 유니트를 저장된 공진주파수로 구동시키므로써 실행되는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 압전진동 부품공급기의 공진주파수의 측정은 상기 구동회로에 의해 압전진동 요소를 구동시키고, 설정의 모든 구동사이클에서 상기 구동회로에 의한 구동을 일시적으로 아이들링시키고, 상기 아이들링 주기중 그 압전효과에 의해 상기 압전진동 요소로부터 얻은 신호를 측정하고, 상기 신호가 최대로 되는 주파수를 공진주파수로 가정하므로써 실행되는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
제3항에 있어서, 상기 압전진동 유니트는 상기 압전효과에 의해 얻은 신호의 파형과 상기 구동회로의 구동신호 사이의 상편차가 저장의 상편차와 동일하게 되는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 아이들링 주기는 상기 구동사이클의 한사이클 또는 1,5사이클인 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어방법.
압전진동 부품공급기를 제어하는 장치에 있어서,

설정의 주파수로 진동하는 압전진동 요소를 구비한 압전진동 유니트와,

상기 압전진동 유니트에 의해 그 내부에 수용된 부품을 배출시키는 보울과,

상기 압전진동 요소를 구동시키기 위한 구동회로와,

상기 구동회로에 구동신호를 출력하는 제어유니트와,

설정된 구동을 실행하고, 상기 압전진동 요소에 설정된 모든 구동사이클에서 상기 압전진동 요소의 구동을 일시적으로 아이들링시키기 위해, 상기 구동회로에 구동신호를 출력하는 제어유니트와,

상기 아이들링 주기중 그 압전효과에 의해 상기 압전진동 요소로부터 얻은 신호의 파형을 검출하기 위한 신호검출수단과,

상기 신호검출수단에 의해 얻은 신호의 파형과 상기 구동회로의 구동신호의 파형 사이의 상편차를 검출하기 위한 상편차 검출수단과,

상기 상편차 검출수단에 의해 얻은 상편차에 기초하여 상기 압전진동 요소의 진동을 제어하기 위한 진동제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 신호검출수단은 전압검출회로인 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어유니트는 구동회로라는 매체를 통해 상기 압전진동 요소의 진폭을 조정하는 진폭설정회로와, 상기 부품공급기의 구동모드를 조정모드로부터 작동모드로 또는 작동모드로부터 구동모드로 변화시키는 모드설정회로와, 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품공급기 제어장치.