TW593084B - Method and apparatus for controlling electromagnetic parts feeder - Google Patents

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經濟部智慧財產局员工消費合作社印製 593084 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 發明背晉 發明領域： 本發明關於控制電磁零件饋送器的一種方法及裝置， 該電磁零件饋送器藉由震動一經改變電磁體產生之磁場所 產生的碗而饋送各式零件。 習知技術說明： 如圖1中所示，傳統電磁零件饋送器的一個典型範例 包括碗2，進行調整以利容納及釋出其中的大量零件，同 時震動該碗；一附有電磁體或壓電元件的震動單元4，以 預定的共振頻率驅動碗2 ;及驅動震動單元4的驅動控制 系統5。該零件饋送器進行調整以藉由諸如光電轉換器及 壓電元件之振幅感應器6而電氣地檢測碗2的震動振幅， 將其回饋至驅動控制系統5，並控制驅動碗2的電流或電 壓，以便隨時以固定的振幅驅動該碗。 因爲本方法需要振幅感應器6檢測碗2的震動，所以 系統的建構變得複雜，檢測震動的零件量增加，而且成本 也變高。 發明槪述 因而本發明的一個目標是提供一種方法及裝置，以簡 單的建構控制電磁零件饋送器，並啓動準確的震動。依據 本發明的一個觀點，提供一種控制電磁零件饋送器的方法 ，包括一附有以預定頻率震動之磁場的電磁體的震動單元; 本矣氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) — '〜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-4- 593084 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一依靠該震動單元加以調整以釋出其中零件的碗、一驅 動該電磁體的驅動電路、及一輸出驅動信號予該驅動電路 以產生預定驅動的控制單元。該方法包括在該電磁體的每 一預定驅動週期暫停驅動該電磁體，並依據閒置期間電磁 體所感應的上述電壓或電流信號而控制電磁體的震動，例 如依據該信號的波形及上述驅動電路的驅動信號間的相位 差。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在一較佳實施例中，在控制電磁零件饋送器前，先測 量其共振頻率。當共振頻率的測量完成時，電磁體便受上 述驅動電路所驅動，驅動電路於每一預定驅動週期暫停驅 動，並於該閒置期間測量電磁體電磁感應所獲得的電動勢 。信號最強時的頻率視爲共振頻率。於是，電磁體受.驅動 電路以所獲得的共振頻率進行驅動，而驅動電路在每一預 定驅動週期暫停驅動。在閒置期間，電磁體經由電磁感應 所攆得的信號、該信號的波形及上述驅動電路的驅動信號 間的相位差、及上述共振頻率均儲存於一儲存元件中。當 震動單元受驅動時，便以所儲存的共振頻率進行驅動。此 外，電磁感應所獲得信號之波形與驅動電路之驅動信號間 的相位差與上述儲存的相位差相等時，電磁體的控制便完 成。 依據本發明的第二個觀點，提供一種控制電磁零件饋 送器的系統。該系統包括一附有以預定頻率震動之電磁體 的震動單元，·一依靠該震動單元加以調整以釋出其中零件 的碗；一驅動該電磁體的驅動電路；一控制單元，輸出驅 張尺度適用中國國家標準( CNS ) A4規格（210X 297公釐）: ~ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593084 Μ Β7 _ 五、發明説明（3 ) 動信號予該驅動電路以產生預定驅動，並於該電磁體的每 一·預定驅動週期暫停電磁體驅動，·一信號偵測裝置，偵測 電磁體於閒置期間經電磁感應所獲得信號的波形：一配置 於控制單元中的相位差偵測裝置，偵測信號偵測裝置所獲 得信號波形與驅動電路的驅動信號波形間的相位差；及一 震動控制裝置，依據相位差偵測裝置所獲得相位差來控制 電磁體的震動。 在此說明中，上述信號表示電壓或電流。當該信號表 示電壓時，例如信號波形、驅動信號、信號偵測裝置及驅 動信號波形等包括「信號」的名詞各表示電壓波形、驅動 電壓、電壓偵測裝置及驅動電壓波形。當該信號表示電流 時，則各表示電流波形、驅動電流、電流偵測裝置及驅動 電流波形。 上述所建構之控制電磁零件饋送器的方法及裝置藉由 使用電磁體的線圈作爲感應器，便可準確地偵測震動，不 需使用偵測震動單元振幅的特殊振幅感應器，所以該架構 可顯著地簡化。此外，由於零件饋送器是一測量便儲存， 而且其係依據儲存的共振頻率及其他相位差的信號或資料 而操作，所以可以零件饋送器個別的最佳驅動狀況進行驅 動。由於即使當零件饋送器的狀況改變時，仍可再次測量 共振頻率，所以始終可以適當狀況驅動零件饋送器。 圖示簡單說明 由下列說明及附圖，本發明的其他目標 '特性及優點 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐)~一 " ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6- 593084 A7 _____B7 五、發明説明（4 ) 將變得顯而易見，其中： 圖1爲傳統控制零件饋送器之方法的略圖； 圖2爲部分截角正視圖，描繪依據本發明而適用之傳 統電磁饋送器的控制系統； 圖3爲依據本發明一實施例之電磁零件饋送器控制系 統的方塊圖； 圖4爲一流程圖，顯示依據上述實施例之電磁零件饋 送器的控制順序； 圖5顯示震動頻率與依據上述實施例之電磁零件饋送 器振幅間的關係；及 圖6顯示依據上述實施例之電磁零件饋送器的驅動波 形。 主要元件對照表 2、1 1 碗 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財1局員工消費合作社印製 4、14 震 動 單 元 5 驅 動 控 制 系 統 6 振 幅 感 應 器 10 零 件 饋 送 器 1 la 盤 形 零 件 12 螺 旋 零 件 饋 送軌道 13 圓 錐 形 底 板 15 外 殻 16 電 磁 Mil*l 體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -7- 593084 經濟部智慧財產局B工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 16a 線 圈 17 基 座 17a 斜 面 18 簧 片 19 可 移 動 核 心 20 驅 動 電 路 22 控 制 單 元 24 電 壓 檢 測 電 路 26 振 幅 設 定 電 路 28 模 式 設 定 電 路 30 儲 存 元 件 40 控 制 裝 置 較佳實施例之詳細說明 參閱附圖，圖2描繪傳統電磁饋送器的一範例，對其 而言，依據本發明的控制系統是適用的。簡言之，零件饋 送器1 0包括碗Π，進行調整以容納其中的大量零件，並 於碗震動時依序釋出零件，及包括震動該碗Π的震動單 元1 4。碗11附有側壁，其周邊內壁面上具有和緩向上傾 斜的螺旋零件饋送軌道1 2，以及和緩傾斜的圓錐形底板 1 3。如此設計使得碗11所容納的零件（未顯示）可沿底 板1 3的圓錐形面落下，並聚集於饋送軌道1 2的下端。震 動單元14由電磁體16組成，其裝載於固定在外殻15底 部的基座17上。編號16a表示電磁體的線圈。碗1 1的較 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公^ p (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局a(工消费合作社印製 593084 A7 B7_ 五、發明説明（6 ) 低盤形零件1 1 a藉由向周圍傾斜的簧片1 8與基座1 7相連 ，簧片1 8環繞複數個面（圖2中所顯示的實施例爲四個 面）上的電磁體1 6配置。簡言之，每一簧片1 8的彎曲頂 端部分以螺絲固定在盤形零件1 1 a上，同時底端部分則以 螺絲固定在基座Π上的斜面1 7 a上。電磁體1 6的可移 動核心19固定在盤形零件1 la的底面上。因此，當安裝 於基座1 7上的電磁體1 6導通及斷電時，可移動核心1 9 及固定於碗11上的盤形零件11 a便逆著簧片的彈力1 8被 電磁體1 6所吸引，並藉隨後的彈力離開電磁體1 6。然而 ，由於簧片1 8是彈向周圍的方向，所以當電磁體1 6導通 及斷電時，盤形零件11 a及所固定的碗11便受週期重複 之加總垂直動量及相互扭轉動量的影響，使得碗Π中零 件受到周圍傳送力的影響而傳送至饋送軌道1 2的頂部， 同時可跳上、跳下。例如1 994年12月13日頒與Susumu Yagi的No. 5,372,237美國專利中所描述零件饋送器的操 作技術，此處以提及的方式倂入本文中。 現在，將參照圖3說明驅動電磁體1 6的控制裝置40 。電磁體1 6連接包括電力放大器等的驅動電路20，而驅 動電路20則連接包括微電腦的控制單元22，該微電腦輸 出電磁體1 6的控制信號。此外，電磁體1 6電壓偵測裝置 24，以偵測電磁體線圈兩端間所產生的電壓，而電壓偵測 裝置24的輸出端子則連接控制單元22之交直流轉換器的 輸入端子。 對控制單元22而言，調整由電磁體16所引發震動單 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（ 210X297公釐） " > -9 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

593084 A7 經濟部智慧財1局Μ工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 元1 4之振幅的振幅設定電路26連接穿過驅動電路20的 中間。此外，模式設定電路28連接控制單元22，前者進 行零件饋送器之1 0驅動模式的變換，由調整模式到操作 模式，反之亦然。再者，控制單元附有儲存元件30，例 如非揮發性記憶體，以儲存諸如預定電壓値、相位差及頻 率等資料，並輸出該些資料至控制單元22及由彼處輸入 資料。 本實施例之電磁零件饋送器1 〇的驅動方法及控制方 法如下。首先，如圖4至圖6中所示，開啓一電源供應器 ’模式設定電路28並選擇電磁零件饋送器1 〇的驅動模式 。通常，電磁零件饋送器1 0的共振頻率在電磁零件饋送 器10運送時便已測量並儲存於內。再者，由於當調換碗 2或其中的其他元件而使震動系統的正常頻率改變時，共 振頻率便發生改變，所以共振頻率是在調整模式下進行測 量並儲存於內。 如圖5中所示，由於震動單元14中振幅在共振頻率 時變得最大，所以其頻率在不改變驅動電壓下掃過，而振 幅最大時的頻率便視爲共振頻率。在測量共振頻率中，電 磁體1 6受驅動電路20驅動，驅動電路20在每一預定驅 動週期暫停驅動，而由閒置期間仍因慣性而震動之電磁體 1 6的線圈1 6a中電磁感應所產生的電壓亦進行測量。電 壓變得最高時的頻率視爲共振頻率。測量共振頻率的作業 是依據預定程式而自動執行。當以共振頻率驅動時，震動 單元1 4的振幅由振幅設定電路26設定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、11 ▲ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 10 593084 A7 _B7___ 五、發明説明（8 ) 其次，驅動模式由模式設定電路28切換爲操作模式 。電磁體1 6受驅動電路2 0以共振頻率及設定振幅驅動， 而如圖6中所示，驅動電路20在每一預定週期，例如每 50個週期便暫停驅動達1或1.5個週期。電磁體16的線 圈1 6a在閒置期間由電磁感應而獲得的電壓由電壓偵測電 路24進行偵測並輸出至控制單元22。在控制單元22中 ，進行電壓偵測電路24所獲得電壓波形的交直流轉換， 並計算該電壓波形及一驅動信號波形間的相位差，該驅動 信號係驅動驅動電路20並作爲觸發之用。此外，上述共 振頻率、該頻率時電壓波形的波高及上述相位差均儲存於 儲存元件30中。 接著，在電磁零件饋送器1 0的操作中，模式由模式 設定電路28設定爲操作模式。儲存於儲存元件30中的驅 動電壓波高及共振頻率在調整模式中被讀出，控制單元 22則經由驅動電路20而以該些値驅動電磁體1 6。在此模 式中，驅動電路20在每一預定週期，例如每50個週期便 暫停驅動達1或1.5個週期。電磁體1 6之線圈1 6a的兩 端點間在閒置期間由電磁感應而產生電壓，該電壓由電壓 偵測電路24進行偵測並輸出至控制單元22。在控制單元 22中，進行電壓偵測電路24所獲得電壓波形的交直流轉 換，並計算該電壓波形及一驅動信號波形間的相位差，該 驅動信號係作爲觸發之用以驅動驅動電路·20。如此控制 電磁體1 6的震動頻率，使得電磁體1 6所獲得的電壓波形 與驅動電路20之驅動電壓間的相位差與上述調整模式中 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) Λ4規格（210X297公釐） "" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 經濟部智慧財1局S工消費合作社印製 593084 A7 _B7 _ 五、發明説明（9 ) 所儲存的相位差相等。該控制在電磁零件饋送器10的操 作中持續地進行。 依據本實施例之電磁零件饋送器的控制方法及裝置， 電磁體16的機械震動由於驅動電壓的暫時中止而由電磁 體1 6的線圈1 6a所偵測，並轉換成電氣信號，而所偵測 的信號則發送至控制單元22。因而可不需使用特殊感測 器偵測振幅，便可準確的執行振幅偵測及驅動控制。此外 ，由於電磁體1 6本身作爲一感測器，所以結構簡單而且 所偵測的信號非常準確。再者，因爲即使電磁體1 6的驅 動暫停，但震動單元14仍慣性地震動，所以其驅動沒有 問題9 此外，由於調整模式及操作模式是交替的，而且零件 饋送器10在調整模式中可調整爲所需的最佳共振頻率； 因而，零件饋送器始終可以適當的狀態驅動。 應注意的是，本發明並非侷限於上述實施例，其中的 任何修改均可進行。例如，可適當地設定操作閒置期的時 間長度，使其本質上不影響零件饋送器1 0的驅動。再者 ，上述控制可由電流偵測及以上述對於電磁體1 6之電磁 感應所獲得電壓之偵測的相同方法進行。本發明不僅適用 於附碗的零件饋送器，亦適用於任何使用電磁體供應零件 的裝置。因而應理解所描述的所有觀點中的實施例並非侷 限於此，本發明的範圍由申請專利範圍而非由上述描述所 表示，因而期盼與申請專利範圍之意義與範圍相同的所有 改變均涵括於內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) " (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 593084 A8 B8 C8 D8 頻請委員明示 本案修正後是否變< 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍1 第901 24724號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國93年2月18日修正 1. 一種控制電磁零件饋送器之方法，該電磁零件饋送 器包括一附有以預定頻率震動之磁場的電磁體的震動單元 、一驅動該電磁體的驅動電路、及一輸出驅動信號予該驅 動電路以產生預定驅動的控制單元，該方法包括以下步驟 在該電磁體的每一預定驅動週期暫停驅動該電磁體； 及 依據閒置期間該電磁體之線圈電磁感應所獲得的信號 而控制該震動單元的震動； 其中該電磁體的震動是依據該電磁體在閒置期間經電 磁感應所獲得信號的波形與驅動電路的驅動信號間的相位 差進行控制。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中控制是由先測 量電磁零件饋送器的共振頻率來進行，驅動電路以該共振 頻率驅動該電磁體，驅動電路於每一預定驅動週期暫停驅 動，將該電磁體在閒置期間經電磁感應所獲得信號的波形 與驅動電路的驅動信號間的相位差及共振頻率儲存於一儲 存元件中，並於震動單元受驅動時以所儲存的共振頻率進 行驅動。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該電磁零件饋 本紙張又度適用f國國家;^~( CNS ) A4規格（210X297公慶） ~ _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i·. 593084 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 送器共振頻率之測量的執行係以驅動電路驅動電磁體，驅 動電路於每一預定驅動週期暫停驅動，測量電磁體在閒置 期閭經電磁感應所獲得的信號，並假定該信號最強@自勺頻 率爲共振頻率。 4.如申請專利範圍第2項之方法，其中該震動單元進 行控制，使得電磁感應所獲得信號之波形與驅動電 動信號間的相位差與所儲存的相位差相等。 5·如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中 該閒置期爲該驅動週期的1或1.5個週期。 6. —種控制電磁零件饋送器的裝置，包括： 一附有以預定頻率震動之電磁體的震動單元； 一依靠該震動單元加以調整以釋出其中零件的碗； 一驅動該電磁體的驅動電路； 一控制單元，輸出驅動信號予該驅動電路以產生預定 驅動，並於該電磁體的每一預定驅動週期暫停電磁體驅動 j 一信號偵測裝置，偵測該電磁體的線圈於閒置期間經 電磁感應所獲得信號的波形； 一相位差偵測裝置，偵測該信號偵測裝置所獲得信號 波形與該驅動電路的驅動信號波形間的相位差；及 一震動控制裝置，依據相位差偵測裝置所獲得相位差 來控制該電磁體的震動。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該信號偵測裝 置是一電壓偵測電路。 本纸張尺度適用中國國家襦準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲靖背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -2 - 593084 3 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第6或7項之裝置，其中該控制單 元附有振幅設定電路，調整該震動單元的振幅穿過驅動電 路的中間；模式設定電路，將零件饋送器的驅動模式由調 整模式變換到操作模式，反之亦然；及儲存資料的非揮發 性記憶體。 —I錢-丨 (請先<閲-«背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印t 本紙張尺度適财關家料（CNS ) Λ4^7210Χ 297^57 3-