KR20190122122A

KR20190122122A - 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치

Info

Publication number: KR20190122122A
Application number: KR1020180164112A
Authority: KR
Inventors: 미네타카 마에다; 데츠유키 기무라; 다카노부 오니시
Original assignee: 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-10-29
Also published as: TW201943625A; JP6820484B2; TWI769301B; JP2019193340A; CN110386423A

Abstract

파트 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용되고, 안정·고효율적으로 이것들을 구동시키는 것을 가능하게 한, 진동계의 제어 장치를 제공한다.
공진 주파수가 f1, f2로 상이한 2개의 진동계(1, 2)를 공통의 구동 지령을 통해 구동할 때에 이용되는 것이며, 각 진동계(1, 2)의 진동의 진폭을 검출하는 제1 진폭 검출기(61) 및 제2 진폭 검출기(62)와, 이들 진폭 검출 수단(61, 62)에 의해 검출된 진폭을 비교하는 차분기(63)와, 차분기(63)를 통해 얻어지는 양 진폭의 편차가 0이 되도록 구동 지령의 주파수 f를 추미시키는 추미 수단(7)을 구비하는 것으로 하였다.

Description

진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치{CONTROL DEVICE FOR VIBRATION SYSTEM AND WORK CONVEYING DEVICE}

본 발명은, 파트 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용되고, 안정·고효율적으로 이것들을 구동시키는 것을 가능하게 한, 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치에 관한 것이다.

종래부터, 타원 진동 파트 피더나 진행파형의 파트 피더, 초음파 모터 등과 같이, 복수의 진동계를 갖고, 그것들을 단일의 주파수로 구동시킴으로써 다양한 기능을 발휘하는 장치가 알려져 있다. 여기서, 복수의 진동계라 함은, 복수의 구조물에 의한 진동계나, 복수의 진동 방향을 갖는 진동계, 동일한 구조물의 복수의 진동 모드 중 어느 것이나 포함하고 있다.

이러한 장치에서는, 반송부를 효율적으로 진동시키기 위해, 이들 복수의 진동계의 공진 주파수가 가까운 값이 되도록 설계·조정을 행하여, 이들 공진 주파수 부근의 주파수에서 구동되는 경우가 많다. 또한, 복수의 진동계 중 하나의 진동계의 공진 주파수에 따라서 구동 주파수를 조절하는 제어가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1은 초음파 모터의 구동 회로를 나타내고 있고, 구동 상태에 따른 전압(구동 검출용 압전 소자로부터 얻어지는 전압)과, 압전체로의 인가 전압(2개의 전극 중 한쪽으로의 인가 전압)의 위상차가, 미리 설정된 위상차가 되도록 구동 주파수를 제어하도록 구성되어 있다.

한편, 특허문헌 2는 타원 진동 파트 피더의 구동 제어 장치를 나타내고 있고, 수평 방향 진동과 수직 방향 진동 중 어느 한쪽의 진폭이 최대가 되도록 출력 주파수를 설정하도록 구성되어 있다.

일본 특허 공고 평07-2023호 공보 일본 특허 공개 평11-227926호 공보

그러나 본 발명에 있어서 대상으로 하고 있는 타원 진동 파트 피더나 진행파형의 파트 피더는, 일반적으로 2개의 진동계의 공진 주파수에 어긋남이 있다. 특히 진행파형 파트 피더에서는, 공간적 위상이 90°어긋난 2개의 정재파 모드를 이용하고 있지만, 진동부가 대칭 형상은 아니라는 점에서 공진 주파수의 어긋남이 발생하기 쉬워, 일치시키는 조정은 곤란하다. 또한, 온도 변화 등에 의해 공진 주파수가 변화되는 현상이 확인되고 있고, 이 경우에는 각 진동계의 공진 주파수가 동일하게 변화된다고는 할 수 없으며, 어긋남이 커지는 것도 생각된다.

이 때문에, 종래의 하나의 진동계의 공진 주파수에 기초하여 구동 주파수를 조정하는 제어에서는, 공진 주파수의 어긋남의 영향에 의해 장치 전체의 효율은 최대로는 되지 않는다. 또한, 각 진동계의 진동의 응답 배율의 차가 커져, 일부의 진동계에서 필요한 진폭을 내기 위해 과대한 가진력이 필요해지거나, 일부의 진동계에서 진폭이 부족한 등의 문제가 발생하는 것을 생각할 수 있다.

본 발명은, 이러한 과제에 착안하여 이루어진 것이며, 종래와 같이 하나의 진동계의 공진 주파수를 추미하는 것이 아니라, 2개의 진동계의 공진 주파수 사이의, 진동의 응답 배율이 거의 동등해지는 주파수에서 구동되도록 제어를 행함으로써 문제의 해결을 도모한, 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해, 다음과 같은 수단을 강구한 것이다.

즉, 본 발명에 관한 진동계의 제어 장치는, 공진 주파수가 상이한 2개의 진동계를 공통의 구동 지령을 통해 구동할 때에 이용되는 것이며, 상기 각 진동계의 진동의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단과, 이들 진폭 검출 수단에 의해 검출된 진폭을 비교하는 비교 수단과, 상기 비교 수단을 통해 얻어지는 양 진폭의 편차가 0이 되도록 상기 구동 지령의 주파수를 추미시키는 추미 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제어를 하면, 2개의 진동계를 진폭이 거의 일치하는 주파수에서 구동할 수 있다. 그리고 그 주파수는 2개의 진동계의 공진 주파수 사이에 위치한다는 점에서, 하나의 진동계의 공진 주파수에 기초하여 구동 주파수를 조정하는 제어에 비해, 각 진동계의 진동의 응답 배율의 차가 작아져, 일부의 진동계에서 필요한 진폭을 내기 위해 과대한 가진력이 필요해지거나, 일부의 진동계에서 진폭이 부족한 것을 방지하여, 장치 전체를 효율적으로 제어하는 것이 가능해진다. 또한 진폭이 일치하는 곳에서 제어하는 것뿐이므로, 구동 지령과 진동계의 응답 사이의 위상차를 이용하여 공진 주파수를 탐색하는 경우 등에 비해 제어도 간단해진다.

이 경우, 상기 추미 수단은, 상기 비교 수단을 통해 얻어지는 진폭의 편차에 기초하여 적어도 비례항 및 적분항을 사용하여 제어량을 산출하는 제어량 산출부와, 편차의 정부에 따른 방향으로 상기 제어량 분만큼 주파수를 증감시키는 주파수 조절기를 포함하는 것이 바람직하다.

진폭이 일치하면 주파수는 조정되지 않는다. 한편, 진폭의 편차가 커질수록 진폭 일치의 주파수로부터 벗어나기 때문에, 편차에 따라서 주파수의 조정량이 커진다. 그리고 비례항과 적분항을 포함한 제어에 의해, 신속하게 목표값에 도달시킬 수 있다.

또한, 상기 2개의 진동계 중 어느 한쪽에 입력되는 구동 지령에 게인을 곱하는 게인 승산부와, 당해 진동계의 진폭 검출 수단으로부터 검출되는 검출 신호를 상기 게인으로 나누는 게인 제산부를 구비하고, 이 게인 제산부로 나눈 검출 신호가 상기 비교기에 입력되도록 구성하는 것이 적합하다.

이와 같이 하면, 본 발명을 타원 진동계와 같이 진폭이 비교적 크게 상이한 2개의 진동계에 적용하거나, 진행파 파트 피더와 같이 기계적인 오차를 수정하여 진폭을 일치시킬 목적으로 적용하는 등, 공통의 구동 지령으로 2개의 진동계를 동일 주파수하에서 적절한 진폭으로 진동시킬 수 있다. 게다가, 진폭 검출 수단으로부터 검출되는 신호 중 한쪽을 게인으로 나누어 편차를 비교하기 때문에, 2개의 진동계에 대해 균형이 잡힌 주파수로 조정할 수 있다.

또한, 상기 2개의 진동계 중 어느 한쪽의 진폭 검출 수단으로부터 검출되는 검출 신호를 게인으로 나누는 게인 제산부를 구비하고, 이 게인 제산부로 나눈 검출 신호가 상기 비교기에 입력되도록 구성하는 것도 적합하다.

이와 같이 구성한 경우, 가진 신호의 크기는 2개의 진동계에서 동등하고, 응답 배율이 소정의 비율이 되는 주파수에서 구동됨으로써 진폭 비도 소정의 비율이 된다. 이 경우, 진폭 비의 설정값에 상관없이 2개의 진동계에의 가진 신호의 크기를 동등하게 할 수 있으므로, 드라이버 등의 증폭기의 동작이 안정된다.

그리고 워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 위상이 상이한 2개의 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단을 구비하고, 상기 진행파 발생 수단의 2개의 정재파의 생성에 상기 진동계의 제어 장치를 적용하여, 워크 반송 장치를 구성하는 것이 적합하다.

이러한 워크 반송 장치이면, 2개의 정재파로부터 진행파를 적절하게 생성하여 고효율의 반송을 행하는 것이 가능해진다.

혹은, 워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 반송 방향 및 반송 방향과 교차하고 연직 성분을 포함하는 방향으로 2개의 진동이 합성됨으로써 상기 반송부를 타원 진동시키는 타원 진동 발생 수단을 구비하고, 상기 타원 진동 발생 수단의 2개의 진동의 생성에 상기 진동계의 제어 장치를 적용하여, 워크 반송 장치를 구성하는 것도 적합하다.

이러한 워크 반송 장치이면, 2개의 진동으로부터 타원 진동을 적절하게 생성하여, 고효율의 반송을 행하는 것이 가능해진다.

이상, 설명한 본 발명에 따르면, 파트 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용한 경우에, 안정·고효율적으로 이것들을 구동시키는 것을 가능하게 하는, 신규이며 유용한 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 진동계의 제어 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 동 실시 형태에 있어서의 제어의 개요를 나타내는 그래프.
도 3은 동 실시 형태에 있어서의 제어의 개요를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 관한 워크 반송 장치의 구성예로서의 파트 피더를 나타내는 도면.
도 5는 동 파트 피더를 구성하는 볼 피더에 대한 제어 블록도.
도 6은 동 파트 피더를 구성하는 리니어 피더에 대한 제어 블록도.
도 7은 본 발명의 변형예를 나타내는 도 1에 대응한 블록도.
도 8은 동 변형예에 있어서의 제어의 개요를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 관한 워크 반송 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명과 대비되는 종래의 제어의 개요를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 진동계의 제어 장치(C)를 블록도로 나타낸 것이다. 이 제어 장치(C)는, 제1, 제2 진동계(1, 2)를 갖고, 각 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2가 가까운 값에 있는 진동부(1x, 2x)를 갖는다. 이러한 공진 주파수 f1, f2가 가까운 값에 있는 진동계로서는, 예를 들어 공간적 위상차가 있는 복수 개소를 복수의 진동 모드에서 가진함으로써 진행파를 발생시키는 파트 피더 등의 초음파 진동계나, XZ 방향 혹은 YZ 방향으로의 진동을 통해 타원 진동을 발생시키는 평면 반송 장치 등의 스프링 매스 댐퍼 진동계 등을 들 수 있다.

구체적으로는, 제1, 제2 진동계(1, 2)는, 각각 제1, 제2 가진기(11, 21)에 의해 가진된다.

제1, 제2 가진기(11, 21)에는, 발신기 등의 구동 지령 생성부(3)에서 생성되는, 주파수 가변에 의해 사인파나 구형파 등의 주기 신호가, 제1, 제2 증폭기(12, 22)에서 증폭되어 입력된다. 구동 지령 생성부(3)에서 생성되는 구동 지령의 주파수는 외부로부터 가변이 된다. 또한, 증폭기(12, 22)의 증폭률은 동등한 것으로 한다. 제2 가진기(21)에 관해서는, 제1 진동계(1)를 기준으로 하여 제2 진동계(2)에 상대적인 위상차를 부여하기 위해, 구동 지령 생성부(3)로부터의 주기 신호를 이상기(4)에 있어서 위상을 어긋나게 하여 제2 증폭기(22)에서 증폭시킨 것이 입력된다.

즉, 구동 지령 생성부(3)로부터의 주기 신호는, 제1 증폭기(12)에 입력됨과 함께, 이상기(4)에 의해 위상을 어긋나게 하여 제2 증폭기(22)에 입력된다.

여기서, 통상의 제어이면, 구동 지령 생성부(3)는, 제1 진동계(1)의 공진 주파수 f1 또는 제2 진동계(2)의 공진 주파수 f2 중 어느 주파수에서 구동 지령을 생성하고, 이상기(4)에서 90°의 위상차를 부여하여 양 진동계(1, 2)를 구동하도록 구성된다.

그러나 전술한 바와 같이 제1 진동계(1)의 공진 주파수 f1에서 전체를 구동하는 제어는, 제2 진동계(2)에 있어서는 공진 주파수 f2로부터 벗어난 구동이 되기 때문에, 제1 진동계(1)와의 사이에서 응답 배율의 차가 커져, 제2 진동계(2)에서 필요한 진폭을 내기 위해 제2 증폭기(22)에서 과대한 가진력이 필요해지거나, 진폭이 부족한 등, 다양한 문제가 발생하는 것을 생각할 수 있다. 이것은, 제2 진동계(2)의 공진 주파수 f2에서 전체를 구동하도록 한 경우에도 사정은 마찬가지이다.

그래서 본 실시 형태는, 상기 각 진동계(1, 2)의 진동을 검출하는 진동 검출 수단인 제1 진동 검출기(51) 및 제2 진동 검출기(52)와, 이들 진동 검출기(51, 52)가 검출한 진동 신호로부터 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단인 제1 진폭 검출기(61) 및 제2 진폭 검출기(62)와, 이들 진폭 검출기(61, 62)에 의해 검출된 진폭을 비교하는 비교 수단인 차분기(63)와, 비교 수단(63)을 통해 얻어지는 양 진폭의 편차가 0이 되도록 구동 지령 생성부(3)에 있어서의 구동 지령의 주파수를 추미시키는 추미 수단(7)을 설치하고 있다.

이 경우, 제1, 제2 진동 검출기(51, 52)가 검출하는 것은, 제1, 제2 진동계(1, 2)의 진동부(1x, 2x)로부터 취출한 변위 신호끼리, 속도 신호끼리 또는 가속도 신호끼리 중 어느 것이 된다.

추미 수단(7)은, 차분기(63)를 통해 얻어지는 진폭의 편차에 기초하여 적어도 비례항 및 적분항을 사용하여 제어량 Δf를 산출하는 제어량 산출부인 PI 제어부(71)와, 편차의 정부에 따른 방향으로 상기 제어량 Δf분만큼 주파수 f를 증감시키는 주파수 조절기(72)를 포함하여 구성된다.

예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 진동계(1)의 공진 주파수 f1보다 제2 진동계(2)의 공진 주파수 f2가 높다고 한 경우에, 제2 진폭 검출기(62)에서 검출되는 진폭 A2와 제1 진폭 검출기(61)에서 검출되는 진폭 A1의 대소 관계에 따라서, 하기와 같은 주파수의 변경을 행한다.

A2＜A1일 때(도 2의 (a) 참조)는, f＝f＋Δf로 변경한다.

A2＞A1일 때(도 2의 (b) 참조)는, f＝f－Δf로 변경한다.

Δf는 PI 제어부(72)에 의해 산출되는 제어량이며, 양 진동계(1, 2)의 진폭의 편차가 클수록 큰 값으로서 산출된다.

이에 의해, 구동 지령 생성부(3)가 출력하는 구동 지령의 주파수는, 양 진동계(1, 2)의 진폭의 편차를 0으로 하는 방향, 즉 도 3에 나타낸 바와 같이 양 진동계(1, 2)의 진폭을 일치시키는 주파수 f0을 향해 수정된다.

그 때, 이 실시 형태에서는, 제2 진동계(2)에 입력되는 구동 지령에 게인 계수 K_α를 발생하는 게인 승산부(81)와, 당해 제2 진동계(2)의 제2 진폭 검출 수단(52)으로부터 검출되는 검출 신호를 상기 게인 계수 K_α로 나누는 게인 제산부(82)를 마련하고, 이 게인 제산부(82)로 나눈 검출 신호를 차분기(63)에 입력하고 있다.

이에 의해, 제1 진동계(1)와 제2 진동계(2)의 진폭 비는 1:Ka가 된다. 또한, 제2 진폭 검출기(62)로부터의 출력 신호는 1/K_α배된 후, 제1 진폭 검출기(61)의 출력 신호와 비교된다. 그리고 이 편차가 0이 되도록 구동 주파수가 조절된다.

이와 같이 구성하면, 제2 진동계(2)에 대해 지령 신호가 K_α배된 후, 진동 검출값이 1/K_α배로 되어 있기 때문에, 편차의 연산에 사용되는 신호에서는 이들 게인은 캔슬된다. 그 때문에, 응답 배율이 동등해지는 주파수에 있어서 편차가 0이 된다. 따라서, 본 실시 형태의 제어 방법에 의해, 응답 배율이 동등해지는 주파수, 즉 2개의 공진 주파수 f1, f2 사이의 주파수 f에서 구동할 수 있다. 이러한 주파수 f는 2개의 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2 중 어느 쪽에도 가깝고, 응답 배율이 높기 때문에, 양 진동계(1, 2)를 효율적으로 진동시킬 수 있다. 또한, 공진 주파수 f1, f2의 변화 등이 발생해도 그것에 대응하여 구동 주파수가 자동 조정되게 된다.

이와 같이, 제1 진동계(1)와 제2 진동계(2) 사이에서 진동의 응답 배율의 차가 작아짐으로써, 한쪽 진동계에서 과대한 가진력이 필요해지는 것과 같은 문제나, 한쪽 진동계의 진폭이 부족한 것과 같은 문제가 해소된다. 또한, 한쪽의 공진 주파수에서 구동되는 경우에 비해, 필요한 전력은 전체적으로 작아진다.

또한, 구동 주파수가 자동 조정되기 때문에, 제1, 제2 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2를 수작업으로 모색하는 수고가 없어진다. 즉, 공진 주파수를 추미하는 데에, 위상차를 검출하거나 주파수 스위프를 행할 필요가 없기 때문에, 검출 회로가 단순해져, 제어가 용이해진다.

또한, 구동 주파수뿐만 아니라, 가진 신호의 게인 K_α에 의해 제1 진동계(1)와 제2 진동계(2)의 진폭 비가 1:Ka로 제어되기 때문에, 구동 상태가 안정됨과 함께, 적용 대상에 따라서 적극적으로 진폭 비를 설정할 수 있다. 진폭을 일정하게 하는 제어를 병행하여 행하는 경우는, 제1, 제2 진동계 중 어느 한쪽의 진폭 검출 신호를 이용하여 제어하면 되고, 그것에 의해 다른 한쪽의 진동계의 진폭도 일정하게 제어되게 된다.

또한, 추미 수단(7)은, 차분기(63)를 통해 얻어지는 진폭의 편차에 기초하여 적어도 비례항 및 적분항을 사용하여 제어량을 산출하는 PI 제어부(71)와, 편차의 정부에 따른 방향으로 제어량 Δf분만큼 주파수를 증감시키는 주파수 조절기(72)를 포함하여 구성되어 있기 때문에, 진폭의 편차가 커질수록 편차에 따라서 주파수의 조정량이 커진다. 그리고 비례항과 적분항을 포함한 제어에 의해, 신속하게 목표값에 도달시킬 수 있다.

이상에 있어서, 예를 들어 초음파 모터나 진행파형 파트 피더와 같이, 2개의 진동 모드의 진폭이 동등한 것이 바람직한 경우는, Ka＝1로 한다.

도 3에 나타낸 것은, 공진 주파수 f1, f2가 어긋난 2개의 진동계의 주파수 응답 함수의 예이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 등가 질량이나 등가 강성과 같은 진동 특성이 가깝고, 또한 공진 주파수가 약간 어긋난 2개의 진동계에서는, 응답 배율의 그래프가 교차하는 점이 각각의 공진 주파수 사이에 존재한다.

그 때문에, 본 실시 형태의 구성은, 구조상 어떻게 해도 2개의 진동계의 공진 주파수에 어긋남이 발생하기 쉬운 진행파형 파트 피더에 있어서 특히 유효하다.

도 4는, 본 실시 형태에 관한 진동계의 제어 장치(C)가 적용되는 일례로서의 워크 반송 장치인 파트 피더(PF)를 나타내고 있다. 이 파트 피더(PF)는, 투입되는 워크를 나선 반송부(T1)를 따라 등판시키는 볼 피더(Bf)와, 이 볼 피더(Bf)로부터 배출되는 워크에 대해 정렬 반송부(t1)에서 정렬이나 방향 판별 등을 행하여 적정 자세의 워크만을 통과시킴과 함께 부적절한 워크를 리턴 반송부(t2)를 통해 볼 피더(Bf)로 리턴시키는 리니어 피더(Lf)로 구성된다.

이 중 볼 피더(Bf)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 피더 본체 저면의 원환상의 진동 영역 중, 제1 영역에 있어서 0°모드에서 진동하는 제1 진동계(1)의 진동부(1x), 및 제2 영역에 있어서 90°모드에서 진동하는 제2 진동계의 진동부(2x)에 대해, 압전 소자를 사용한 제1 가진기(11) 및 제2 가진기(21)를 통해 가진함으로써, 위상이 상이한 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부(T1)를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단(BZ)이 구성되어 있다.

그리고 이 볼 피더(Bf)에 상기 제어 장치(C)를 적용하는 경우, 진행파 발생 수단(BZ)의 제1, 제2 가진기(11, 21)에, 도 1 및 도 2에 나타낸 제1, 제2 증폭기(12, 22)에서 증폭된 주기 신호가 입력되고, 제1, 제2 진동계(1(1x), 2(2x))의 진동이 제1, 제2 진동 검출기(51, 52)를 통해 취출되도록 구성하면 된다. 도 5에 있어서 제어 장치(C)(도 1 및 도 2 참조)의 다른 부분은 생략되어 있고, 구성 및 제어 방법은 상기 실시 형태와 마찬가지이다.

이러한 파트 피더(PF)를 구동하는 경우, 각 가진부(1x, 2x)에서의 공진 주파수 f1, f2는 대략 동일하다고 보고 구동시키는 것이 통례이며, 진동부(1x, 2x)의 저면에 압전 소자를 부착하면 압전 소자의 발열에 의해 복수의 가진점에서의 공진 주파수가 수 ％ 변화되고, 정재파 비가 저하되어 반송 효율이 현저하게 손상될 가능성이 있었지만, 제어 장치(C)를 통한 제어에 의해, 이러한 과제를 유효하게 해결하는 것이 가능해진다.

한편, 도 4의 리니어 피더(Lf)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 피더 본체 저면의 타원형의 진동 영역 중, 제1 영역에 있어서 0°모드에서 진동하는 제1 진동계(1)의 진동부(1x) 및 제2 영역에 있어서 90°모드에서 진동하는 제2 진동계의 진동부(2x)에 대해 압전 소자를 사용한 제1 가진기(11) 및 제2 가진기(12)를 통해 가진함으로써, 위상이 상이한 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부(t1, t2)를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단(LZ)이 구성되어 있다.

그리고 이 리니어 피더(Lf)에 상기 제어 장치(C)를 적용하는 경우도, 진행파 발생 수단(LZ)에 제1, 제2 가진기(11, 21)에 도 1 및 도 2에 나타낸 제1, 제2 증폭기(12, 22)에서 증폭된 주기 신호가 입력되고, 제1, 제2 진동계(1(1x), 2(2x))의 진동이 제1, 제2 진동 검출기(51, 52)를 통해 취출되도록 구성하면 된다. 도 6에 있어서도 제어 장치(C)(도 1 및 도 2 참조)의 다른 부분은 생략되어 있고, 구성 및 제어 방법은 상기 실시 형태와 마찬가지이다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명하였지만, 각 부의 구체적인 구성은, 상술한 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서의 제어량 산출부에는 PI 제어를 사용하였지만, 이것에 한정되지 않고 2개의 신호의 크기를 일치시키는 다양한 제어 방법을 채용할 수 있다.

또한, 게인 K_α를 제2 증폭기(22)가 아닌 제1 증폭기(12)에의 입력 신호에 부여하고, 제2 진폭 검출기(52)가 아닌 제1 진폭 검출기(51)의 출력 신호에 게인 1/K_α를 부여해도 좋다. 이 경우, 제1, 제2 진동계(1, 2)의 진폭 비는 Ka:1이 된다.

또한, 도 7과 같은, 제2 증폭기(22)에의 입력 신호에 대해 게인 K_α를 부여하지 않고, 제2 진폭 검출기(62)의 출력 신호만을 게인 K_α로 나누어도 된다. 이 경우, 가진 신호의 크기는 제1, 제2 진동계(1, 2)에서 동등하고, 응답 배율의 비가 1:K_α가 되는 주파수에서 구동됨으로써 진폭 비가 1:K_α가 된다(도 8 참조). 이 경우, 진폭 비의 설정값에 상관없이 2개의 진동계로의 가진 신호의 크기를 동등하게 할 수 있으므로, 드라이버(증폭기 등)의 동작이 안정된다. 단, 설정 가능한 증폭 비의 범위는 2개의 진동계(1, 2)의 특성에 의존한다. 따라서, 2개의 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2가 가까워, 어느 주파수에 있어서도 응답 배율의 차가 작은 경우에는, 설정 가능한 진폭 비의 범위는 좁아지는 경향이 된다.

또한, 도 9에 나타내는 것은, 워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부(tx)와, 반송 방향(X 방향 및/또는 Y 방향) 및 반송 방향과 교차하고 연직 성분을 포함하는 방향(Z 방향)의 2개의 진동이 합성됨으로써 반송부(tx)를 타원 진동시키는 타원 진동 발생 수단(Pz)을 구비한 워크 반송 장치인 타원 진동 파트 피더(PF)이다. 타원 진동 발생 수단(Pz)은, 제1 판 스프링(11a)을 가진기(압전 소자)(11)로 가진함으로써 반송부(tx)를 Z 방향으로 진동시키는 제1 진동계(1)와, 제2 판 스프링(21a)을 가진기(압전 소자)(21)로 가진함으로써 반송부(tx)를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 진동시키는 제2 진동계(2)에 의해 구성된다. 그리고 이 타원 진동 발생 수단(Pz)의 2개의 진동계(1, 2) 중, 제1 진동계(1)의 가진기(11)를 도 1의 제1 증폭기(12)를 통해 가진하고, 제2 진동계(2)의 가진기(21)를 도 1의 제2 증폭기(22)를 통해 가진하고, 이들 진동계(1, 2)로부터 진동 검출기(51, 52)를 통해 취출한 진동의 신호를 도 1의 제1 진폭 검출기(61) 및 제2 진폭 검출기(62)에 입력하면, 상기에 준하여 타원 진동을 적절하게 제어하는 것이 가능해진다.

그 밖의 구성도, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

1 : 제1 진동계
2 : 제2 진동계
7 : 추미 수단
51 : 진동 검출 수단(제1 진동 검출기)
52 : 진동 검출 수단(제2 진동 검출기)
63 : 비교기(차분기)
71 : 제어량 산출부(PI 제어부)
72 : 주파수 조절부
81 : 게인 승산부
82 : 게인 제산부
f1, f2 : 공진 주파수
BZ, LZ : 진행파 발생 수단
Pz : 타원 진동 발생 수단
PF : 워크 반송 장치(파트 피더)
T1, t1, t2, tx : 반송부

Claims

공진 주파수가 상이한 2개의 진동계를 공통의 구동 지령을 통해 구동할 때에 이용되는 제어 장치이며,
상기 각 진동계의 진동의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단과, 이들 진폭 검출 수단에 의해 검출된 진폭을 비교하는 비교 수단과, 상기 비교 수단을 통해 얻어지는 양 진폭의 편차가 0이 되도록 상기 구동 지령의 주파수를 추미시키는 추미 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 진동계의 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 추미 수단은, 상기 비교 수단을 통해 얻어지는 진폭의 편차에 기초하여 적어도 비례항 및 적분항을 사용하여 제어량을 산출하는 제어량 산출부와, 편차의 정부에 따른 방향으로 상기 제어량 분만큼 주파수를 증감시키는 주파수 조절기를 포함하는, 진동계의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 2개의 진동계 중 어느 한쪽에 입력되는 구동 지령에 게인을 곱하는 게인 승산부와,
당해 진동계의 진폭 검출 수단으로부터 검출되는 검출 신호를 상기 게인으로 나누는 게인 제산부를 구비하고, 이 게인 제산부로 나눈 검출 신호가 상기 비교 수단에 입력되는, 진동계의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 2개의 진동계 중 어느 한쪽의 진폭 검출 수단으로부터 검출되는 검출 신호를 게인으로 나누는 게인 제산부를 구비하고, 이 게인 제산부로 나눈 검출 신호가 상기 비교 수단에 입력되는, 진동계의 제어 장치.
워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 위상이 상이한 2개의 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단을 구비하고, 상기 진행파 발생 수단의 2개의 정재파의 생성에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 진동계의 제어 장치가 적용되는 것을 특징으로 하는, 워크 반송 장치.
워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 반송 방향 및 반송 방향과 교차하고 연직 성분을 포함하는 방향의 2개의 진동이 합성됨으로써 상기 반송부를 타원 진동시키는 타원 진동 발생 수단을 구비하고, 상기 타원 진동 발생 수단의 2개의 진동의 생성에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 진동계의 제어 장치가 적용되는 것을 특징으로 하는, 워크 반송 장치.