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JP3890673B2 - Self-excited vibration type vibration device - Google Patents
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JP3890673B2 - Self-excited vibration type vibration device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は自励振動型振動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自励振動型振動装置は、共振点を自動的に追尾する利点を持つ。しかしながら、自励振動型振動装置では、発生する振動の振幅を一定に保つために何らかの制御を必要とする。例えば、実際の振幅が指令値よりも小さいときには、フィードバックゲインを大きくして自励振動を発生させて振動を成長させ、実際の振幅が指令値よりも大きいときには、フィードバックゲインを小さくして、振動を減衰させるというように、フィードバックゲインの値を変えることにより、振幅を一定とする方法がある。この方法では、検出された振動機器の実際の振幅と振幅指令値の偏差Δrに応じてフィードバックゲインを定めている。
【0003】
自励振動型振動装置の一例として、図10には、振動パーツフィーダ2が示されている。また、図11には、この自励振動型振動装置である振動パーツフィーダ2を伝達関数で表したブロック線図が示されている。振動パーツフィーダ2の可動部であるボウル10は、質量mが加速度d2 x/dt2 で振動している時、1/s(sはラプラス変換子−以下同様)の積分要素を介すると、速度dx/dtとなり、これに粘性係数cをかけたものが振動減衰力として質量mに作用する。また、速度dx/dtが積分要素1/sを介すると、変位xとなり、これにばね定数kをかけたものが復元力として質量mに作用する。なお、このボウル10は、実際には、図10で示すように、下方のベースブロック11に、等角度間隔に配設された複数の傾斜板ばね12により結合されている。ベースブロック11上には固定電磁石13が固定されており、これにコイル14が巻装されている。また、傾斜板ばね12の上端部に近接しうず電流型のセンサ16が配設されていて、これはベースブロック11上に支柱を介して支持されている。このセンサ16は、ボウル10の振動の変位xを検出している。
【0004】
センサ16により検出される変位xの出力信号Gは、図11に示される電気回路4内のDCカットフィルタ(ハイパスフィルタ)8を介して、振幅検出器5と、自励発振コントローラ3’とに供給される。振幅検出器5では、公知のように検出された変位xの絶対値Absを取り、この値をローパスフィルタ50で平滑化して、変位xからボウル10の振幅x’(これは、変位xの出力信号に相当する直流レベルである)を得ている。なお、この振幅検出器5は、半波整流型やrms回路を用いたものであってもよい。そして、この振幅x’を出力として振幅コントローラ6’に供給する。振幅コントローラ6’では、振幅x’と、目標振幅値である振幅指令値xrとの偏差Δrを算出し(但し、これらは両方とも実効値に直して算出されている)、この偏差Δrに基づいて可変ゲインK0 の値を定め、自励振動コントローラ3’の可変増幅器7が、この可変ゲインK0 の値を取り得るように調整する。自励振動コントローラ3’では、可変増幅器7においてこの可変ゲインK0 の値で、フィードバックされた変位xの信号を増幅する。更に、これを電力増幅器9で増幅する。なお、図11では、電力増幅器9は飽和特性で示されているが、これは電力増幅器9の出力は、実際には無限大にならずある有限の値となるため、このように表している。そして、電力増幅器9で増幅された信号が固定電磁石13のコイル14に供給されて、振動パーツフィーダ2のボウル10を加振する。
【0005】
従って、図10の振動パーツフィーダ2は、図11に示すような閉ループで概念的に示されるが、ボウル10の伝達関数において共振周波数では、力と変位の間で90度位相が遅れる。更に、振動駆動源として電磁石を用いたため、フィードバックゲインが90度遅延する。従って、開ループにおいて180度(π)の位相差が生じ、可変ゲインK0 が実際の安定限界ゲインKcr’より大きいときに、この振動系が発振して、振幅が成長する。すなわち、検出された振幅が振幅指令値より小さいときには、この可変ゲインK0 を安定限界ゲインKcr’より大きくし、定常状態では、可変ゲインK0 を安定限界として、振動を発振させ、振幅を一定値としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特願平7−97740号では、自励振動の立ち上がり特性をよくし、定常状態における高周波成分(リップル)による可変ゲインの変動を抑えるために、可変ゲインK0 を定める関数Kを
K=K1 ”・Δr+K3 ”・(Δr)3 +Kcr”(K1 ”、K3 ”は零以外の定数、Kcr”は安定限界ゲインである)で与えている。この式の各項の係数は、従来、定数(例えば、最もよく設定される振幅指令値に対して適切な定数など)として定められている。しかしながら、この式を、設定時の振幅指令値以外の振幅指令値に対して適用すると、K1 ”、K3 ”が定数であるため、振幅指令値に対する比率が大きく変わり、安定な振動を行なえなくなる。
【0007】
このことを数値を挙げて具体的に説明すると、例えば、上記の式においてN=1、K1 ”=K3 ”=0.01、Kcr”=0.1と仮定すると、すなわち可変ゲインK0 がゲインK=0.01×Δr+0.01×Δr3 +0.1で与えられると仮定する。このとき、振幅指令値が1のとき、自励振動の開始時には、振幅指令値と検出振幅値との偏差Δrは、ほぼ1であるから、K0 =0.12となり、振幅指令値の約1/10倍となる。また、振幅指令値が10のとき、自励振動の開始時には、振幅指令値と検出振幅値との偏差Δrは、ほぼ10であるから、K0 =10.2となり、振幅指令値の約1倍となる。すなわち、振幅指令値が小さければ、その立ち上がり特性が悪くなる。
【0008】
ところで、可変ゲインK0 を定める関数Kを、K=K1 ”・Δr+K3 ”・(Δr)3 +Kcr”(K1 ”、K3 ”は零以外の定数、Kcr”は安定限界ゲインである)で定めると、負荷となる振動系の質量、減衰率、ばね定数などが変化すると、定常状態において、所望の振幅値を得られないことがある。この問題を解決するために、本願発明人は、可変ゲインK0 を定める関数Kを、K=K1 ”・Δr+K3 ”・(Δr)3 +Ks ”・∫Δrdt+Kcr(K1 ”、K3 ”、Ks ”は零以外の定数、Kcrはオフセットゲインである)で定めるようにした。なお、この式によって可変ゲインK0 を実際に与えているシミュレーションのモデルを図11に示す。なお、図11のモデルにおいて、K1 ”、K3 ”、Ks ”の係数は、振幅指令値が10のときに最適となる値に、例えばK1 ”=0.03、K3 ”=1/35000、Ks ”=0.00010、Kcr=0.00と設定すると、振幅指令値が10のときには、図12のAに示すような振幅波形が得られる。なお、図12のAには、振動発生開始から1900〜2000sec経過した定常状態の波形の拡大図も併せて示している。又、この条件で振幅指令値を1としたときの振幅波形を図13のAに示す。なお、このときの振動発生開始から1900〜2000sec、経過したときの波形の拡大図も併せて示す。図12のAから明らかなように、振幅指令値が10のときの0%から95%までの立ち上がり時間は70sec程度であるが、振幅指令値が1のときには、図13のAから明らかなように、0%から95%までの立ち上がり時間は400sec程度となっている。すなわち、振幅指令値が小さくなると、振動の立ち上がりが遅くなり、立ち上がり特性が悪くなっている。
【0009】
ところで、変位xから振幅値を得る振幅検出器5では、ローパスフィルタ50で、高周波成分を除去して、平滑化している。振幅検出器5では、高周波成分を完全に除去しようとして、カットオフ周波数を低くすると、振幅検出器5で検出される正弦波信号に影響が出てくる。そのため、検出される信号を確実に得ようとする場合には、振幅検出器5では、高周波成分を完全に除去することができない。従って、例えば、振幅検出器で検出される正弦波信号の周波数の2倍の高周波成分などが残ってしまう。定常状態では、可変ゲインK0 は安定限界ゲインKcr’となるべきであるのだが、この除去できなかった周波数が安定限界ゲインKcr’に重畳されるので、可変ゲインK0 が変動することになる。可変ゲインK0 が変動すると、振動機械系に加振力を与える指令電圧波形(これは図11において20’で示されている電圧検出器によって検出される)が歪み、正弦波の形状ではなくなる。この指令電圧波形が歪むということは、多くの高周波成分が含まれるということであり、そのため、定常状態においても、駆動騒音が生じることになる。特に、振幅が大きいときには、除去できない(例えば、検出される正弦波信号の周波数の2倍の)高周波成分の周波数が高くなる。そのため、定常状態の挙動を決める比例ゲインK1 ”のゲインが一定では、振幅値が大きくなるのに従って、高い周波数成分が除去できずに残ってしまい、指令電圧の波形が大きく歪み、大きな駆動騒音が発生してしまう。
【0010】
実際に、上述した図11に示したシミュレーションのモデル(振動系の質量、減衰率、ばね定数などの条件は上記に示したとおりである)において、振幅指令値を10としたときに得られた指令電圧の波形(正弦波となっている)を図12のBに示す。これは図12のAに示される(定常状態である)1900sec〜2000secの振幅の拡大図と同じ時間幅で記載されているが、位相は180度(π)ずれている。更に、振幅指令値を25としたときに得られる振幅波形を図14のA(定常状態である1900sec〜2000secの振幅の拡大図と同じ時間幅で記載されている)に示し、このときに得られる指令電圧の波形を図14のBに示す。これは、図14のAに示される(定常状態である)1900sec〜2000secの振幅の拡大図と同じ時間幅で記載されているが、位相は180度(π)ずれている。振幅指令値が10の指令電圧(図12のBに示されている)は、ほぼきれいな正弦波の形状を呈しており、歪みがほとんどないが、振幅指令値が25の指令電圧(図14のBに示されている)は、正弦波の形状とはならず、その波形が歪んでいる。すなわち、定常状態において、駆動騒音が発生している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、所望の振幅値である振幅指令値が変わっても、常に、良好な立ち上がり特性が得られ、定常状態では振幅が歪まず、駆動騒音を低減し、振幅安定度を増すことのできる自励振動型振動装置を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、 振動機器の振動速度を検出する振動速度検出手段と、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号としてフィードバックし、前記振動速度検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動速度検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 定める関数Kを、前記振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において、前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、K cr はオフセットゲインであることを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【0013】
このような構成にすることにより、所望の振幅値を自在に変化させても、常に、立ち上がり特性が良好となり、また定常状態における騒音を減らすことができる。
【0014】
また、以上の課題は、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段からの出力を負帰還信号としてフィードバックし、前記振動変位検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅し、積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動変位検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 を定める関数Kを、該振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、Kcrはオフセットゲインで、であることを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【0015】
このような構成にすることにより、所望の振幅値を自在に変化させても、常に、立ち上がり特性が良好となり、また定常状態における騒音を減らすことができる。また、フィードバックされる振動が変位信号であるので、変位センサからの出力をそのまま用いることができ、ノイズの影響を少なくすることができる。
【0016】
また、以上の課題は、振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段からの出力を負帰還信号としてフィードバックし、前記振動変位検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振するための磁気吸引力を発生する電磁石と、前記振動変位検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 を定める関数Kを、該振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において、前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、Kcrはオフセットゲインで、あることを特徴とする自励振動型振動装置、によって解決される。
【0017】
このような構成にすることにより、所望の振幅値を自在に変化させても、常に、立ち上がり特性が良好となり、また定常状態における騒音を減らすことができる。また、振動駆動源として、90度遅れの電磁石を用いたので、コントローラに位相遅れを生じさせる要素を含ませなくてもよく、構成を簡単にすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
目標値である振幅指令値と検出された振幅値との偏差Δrが大きいときには、正帰還される速度信号(これは振動速度検出手段により検出される)又は負帰還される変位信号(これは振動変位検出手段により検出される)を増幅する可変ゲインK0 を大きくして、自励振動を発生させ、振動を成長させるようにした自励振動型振動装置において、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式における係数の少なくとも1つが、振幅指令値の大きさに応じて変わる変数とする。すなわち、係数を、設定される振幅指令値の大きさに合わせて、変えるようにしたので、振幅指令値の大きさを自由自在に変えたとしても、常に、良好な立ち上り特性が得られ、かつ定常状態では指令電圧が歪まず、きれいな正弦波の形状となるので、駆動騒音を減らすことができ、安定に駆動することができる。
【0019】
更に、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式を、K=K1 ・Δr+K2N+1・(Δr)2N+1+Ks ・∫Δrdt+Kcr(但し、K1 、K2N+1、Ks は前記係数、Nは整数、Kcrはオフセットゲイン)とすると、立ち上がり特性がよいだけではなく、負荷となる機械系の質量、減衰率、ばね定数などの値が変化しても、定常状態では、実際に振動機器が駆動する振幅を、常に、所望の振幅指令値とすることができる。
【0020】
また、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式を、K=K1 ・Δr+K2N+1・(Δr)2N+1+Ks ・∫Δrdt+Kcr(但し、K1 、K2N+1、Ks は前記係数、Nは整数、Kcrはオフセットゲイン)とおいた際に、この式における係数K1 が振幅指令値に反比例し、係数K2N+1が振幅指令値の2N+1乗に反比例するように設定する。このときには、例えば、最適な挙動をする振幅指令値に応じた定数を与えれば、どの振幅指令値においても、振幅指令値に対するこれら定数の比率が同じとなるので、設定した最適な挙動で、すなわち良好な立ち上がり特性で振動を成長させることができ、定常状態の駆動騒音を低減することができる。
【0021】
更に、振動機器の特性が、ある基準状態から大きく変動しない場合には、その基準状態の安定限界ゲインを、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式であるK=K1 ・Δr+K2N+1・(Δr)2N+1+Ks ・∫Δrdt+Kcr(但し、K1 、K2N+1、Ks は前記係数、Nは整数、Kcrはオフセットゲイン)におけるオフセットゲインKcrとするのがよい。こうすれば、振動系の質量、減衰率、ばね定数などが変化し、その偏差を補償する際には、(遅れ要素である積分要素による)補償量を小さくすることができるので、よりリアルタイムに制御することができる。
【0022】
なお、振幅検出器で高周波成分をすべて除去できない場合には、定常状態でも可変ゲインK0 が大きく変動し、可変ゲインK0 を与えるゲインKが負値となる場合がある。例えば、定常状態において検出された振動機器の変位が図6のAに示すように変化するとする。このとき振幅検出器で振動機器の変位が完全に平滑化され、高周波成分がすべて除去できる際には、定常状態では、図6のBの一点鎖線で示す一定値、可変ゲインK0 は実際の安定限界ゲインKcr’を出力する。しかしながら、上述したように振幅検出器で高周波成分がすべて除去することは難しく、例えば振動検出器で検出される正弦波信号の周波数の2倍の周波性成分などが残ることになる。このとき、除去できなかった高周波成分が実際の安定限界ゲインKcr’に重畳するので、可変ゲインK0 の出力が変動する。この重畳される高周波成分が図6のBに実線で示すように大きい場合には、可変ゲインK0 がマイナスの値となる。これをそのまま出力すると、振動機器に加振力を与える指令電圧の波形は、図6のCの実線で示すようになる。なお、図6のCには、可変ゲインK0 が一定値(安定限界ゲインKcr’)を取り得るとき(理想的に高周波成分がすべて除去された状態のとき)の指令電圧の波形を一点鎖線で示している。なおまた、図6のCに示される指令電圧波形は、図6のAに示される変位の波形と位相が180度(π)ずれている。図6のCの実線で示される指令電圧の波形では、負値の場合の出力は、Wで示される部分であり、指令電圧波形にはかなり多くの高周波成分が含まれてしまう。従って、振動機器を共振周波数で駆動することができなくなり、加えて、騒音も大きく発生する。また、振幅の制御が困難になっていく。従って、ゲインKが負値であるときに、可変ゲインK0 を零とするゲインリミッタを備えれば、このような問題を抑制することができる。すなわち、このとき、ゲインK>0のときには、可変ゲインK0 =ゲインKであるが、ゲインK≦0のときには、可変ゲインK0 =0である。従って、振幅指令値がかなり大きな場合であっても、定常状態における駆動騒音を一層、低減することができる。
【0023】
なお、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式を、K=K1 ・Δr+K2N+1・(Δr)2N+1+Ks ・∫Δrdt+Kcr(但し、K1 、K2N+1、Ks は前記係数、Nは整数、Kcrはオフセットゲイン)とすると、積分要素のため、可変ゲインK0 を与えるゲインKの立ち上がり時に、目標振幅と実際の振幅の偏差が積分要素に蓄積され、過大なオーバーシュートの原因となる。従って、積分要素の係数Ks を、例えば、自励振動の開始時には、その係数Ks をごく小さくして、時間経過とともに徐々に大きくするといったような、時間の経過に伴って変化させるとよい。なお、このとき、自励振動の開始時刻から前記振動機器の振幅が所定の時刻に達するまでは積分要素の係数Ks が零であるようにすれば、又は、自励振動の開始時刻から前記振動機器の振幅が所定の時刻に達するまでは積分制御をOFFとすれば(すなわち自励振動の開始時刻から前記振動機器の振幅が所定の時刻に達するまでは∫Δrdtを構成する積分器への入力ゲインが零であるようにすれば)、よりオーバーシュートを抑えることができる。更に、この所定の時刻を、振幅検出手段において検出された振動機器の振幅が、振幅指令値の所定の割合に達したとき、例えば検出された振幅が振幅指令値の70%程度に達したときとすれば、振幅指令値の大きさが変わっても、常に、オーバーシュートを抑えることが可能である。また、振幅開始直後は、積分要素の係数Ks の値が小さくなるようにし、振幅が成長するのに伴って、積分要素の係数Ks の値が大きくなるようにしてもよい。この場合には、予め時間の経過に応じて積分要素の係数Ks の値を定めた表を使用してもよいし、また検出された振動機器の振幅が、振幅指令値の所定の割合に達した毎に、積分要素の係数の値を変えるようにしてもよい。
【0024】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明するが、上記従来例と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0025】
図1は本発明の実施例の自励振動型振動装置のブロック図を示すものであるが、図において振動機械21は、本実施例では振動パーツフィーダに限らず、一般の振動機器とする。なお、この振動機械21は、従来例の振動パーツフィーダ2と同様に、質量mが加速度d2 x/dt2 で振動している時、1/s(sはラプラス変換子−以下同様)の積分要素を介すると、速度dx/dtとなり、これに粘性係数cをかけたものが振動減衰力として質量mに作用する。また、速度dx/dtが積分要素1/sを介すると、変位xとなり、これにばね定数kをかけたものが復元力として質量mに作用する。振動機械21の変位xは、上記従来例と同様に、センサから構成される振動変位検出器22により検出される。この検出された変位xの出力信号は、振幅検出器5及び自励発振コントローラ3に供給される。振幅検出器5は、従来例と同様に、変位xの信号から振動機械21の振幅を求めて、後述する振幅コントローラ30に供給される。
【0026】
一方、自励発振コントローラ3は、振幅コントローラ30が与える可変ゲインK0 を受け、可変増幅器7において、この可変ゲインK0 の増幅率で、フィードバックされた変位xの信号を増幅する。なお、自励発振コントローラ3に供給される変位xの信号には、ノイズnが加わることがある。そして、更に、これを電力増幅器9で増幅し、振動機械21に加振力を与える振動駆動源17に供給する。本実施例では、この振動駆動源17は、電磁石であり、90度の位相遅れを有している。従って、開ループにおいて180度(π)の位相遅れが生じ、可変ゲインK0 が実際の安定限界ゲインKcr’より大きければ、自励振動を生じて、振動が成長する。
【0027】
次に、本発明に係わる振幅コントローラ30について、図2を参照して説明する。
【0028】
振幅コントローラ30には、所望の振幅値である振幅指令値xrが入力されている。更に、これには、振幅検出器5から検出された振幅値x’が供給される。振幅コントローラ30では、加減算器24で振幅指令値xrと振幅値x’とから偏差Δrが算出され、すなわち振幅指令値xrから振幅値x’が減算される。そして、この偏差Δrは、比例値算出部25、3乗値算出部26(ここではN=1としている)及び積分値算出部27に供給される。比例値算出部25では、偏差Δrを係数K1 で増幅するが、この係数K1 は振幅指令値xrの値に応じて変化する。また、3乗値算出部26では、乗算器19’で偏差Δrを3回かけた後、すなわち(Δr)3 を求めた後、係数K3 で増幅しているが、本実施例でも、この係数K3 は振幅指令値xrの値に応じて変化する。なお、積分値算出部27では、偏差Δrを係数Ks で増幅した後、積分要素1/sを介しているが、図2においては、この係数Ks も振幅指令値xrの大きさに応じている。そして、比例値算出部25、3乗値算出部26及び積分値算出部27の演算結果を加算器28によって加算する。加算器28で加算された値は、加算器28’に供給され、ここにおいて、更に、(例えば基準状態で取り得る安定限界ゲインなどの)設定されている安定限界ゲインKcrを加える。このようにして、振幅コントローラ30は、K=K1 ・Δr+K3 ・(Δr)3 +Ks ・∫Δrdt+Kcrを計算し、ゲインKが求まる。なお、本実施例では、振幅コントローラ30と可変増幅器7との間に、ゲインリミッタ29が配設されている。このゲインリミッタ29は、振幅コントローラ30で求められたゲインKがプラスの値を有したときには、そのままの値を出力し、ゲインKがマイナスの値を有したときには、零の値を出力している。すなわち、このとき、ゲインK>0のときには、可変ゲインK0 =ゲインKであるが、ゲインK≦0のときには、可変ゲインK0 =0である。
【0029】
本発明の実施例は上述のように構成されるが、次に、この作用について説明する。
【0030】
図示せずとも、図1の電力増幅器9には直流電源がスイッチを介して接続されており、振動機械21の自励発振駆動にあたっては、このスイッチを閉じて電力増幅器9を作動状態におく。その他、自励発振コントローラ3、振幅コントローラ30なども同様に作動状態に置かれる。振幅コントローラ30においては最初は、外部ノイズnなどの微小な信号により振動が発振され、振動機械21の可動部の振幅が零であることにより、振幅偏差Δrは最大となる。従って、これに応じてゲインKは、K=K1 ・Δr+K3 ・(Δr)3 +Ks ・∫Δrdt+Kcrで求まり、このときの値は、正値であるので、可変ゲインK0 はゲインKとなる。従って、可変ゲインK0 は実際の安定限界ゲインKcr’より大きく、自励振動が発生し、振動が成長する。なお、本実施例では、奇関数を用いているので、その立ち上がり特性がよい。また、図1において、係数K1 、K3 、Ks を、振幅指令値に応じて変化するようにしてので、振幅指令値が変わったことによって、その立ち上がり特性が変わるということがなく、また定常状態の騒音を除去することができる。
【0031】
図3は、実際にシミュレーションしたモデルのブロック線図を示している。実際のモデルでは、振動機械21の質量m=1、減衰率c=0.001、ばね定数k=1としている。また、図3のブロック線図において、加減算器24に供給される振幅指令値xrは、実際には振幅指令値xrの実効値(振幅を直流にしたときの値、すなわち振幅指令値xrを1.41で割った値)が供給されており、すなわち加減算器24では、検出された振幅の実効値と振幅指令値の実効値により比較がされている。なお、図において、F1 は、入力された値をu1 とし出力をy1 すると、y1 =(10/1.41)/u1 を算出する演算器であり、F2 は、入力された値をu2 とし、出力をy2 とすると、y2 =(10/1.41)3 /u2 を算出する演算器である。また、F2 には、振幅指令値xrが3乗された値が供給されている。従って、比例値算出部25’の係数K1 はK1 =K1 ’・y1 =0.003×{(10/1.41)/xr}(但し、K1 ’は係数)で定められ、3乗値算出部26の係数K3 はK3 =K3 ’・y2 ={(10/1.41)3 /(xr)3 }/35000(但し、K3 ’は係数)で定められている。なお、係数K1 ’及び係数K3 ’は、振幅指令値が10の場合、定常状態において指令電圧の波形はきれいな正弦波となっており、すなわち駆動騒音が少なく、かつ良好な立ち上がり特性となる定数である。また、図3に示されるブロック線図では、積分値算出部27の係数Ks は定数としており、Ks =0.00010に設定されている。なお、図3においてオフセットゲインKcrは、0.00に設定されている。
【0032】
更に、振幅指令値xrを10の実効値にしたときには、図3にブロック線図は、従来例の図12のブロック線図とまったく同一となり、得られる振幅波形及び指令電圧の波形は図12とまったく同一な波形、すなわちきれいな正弦波となる。従って、このときには、良好な立ち上がり特性が得られ、定常時にも波形が歪まず、きれいな正弦波が得られるので、駆動騒音が低減できる。
【0033】
また、振幅指令値xrを25にしたときの振幅波形を図4のAに示す。なお、このときの定常状態である1900sec〜2000secの振幅波形の拡大図も、図4のAに併せて記載する。また、振幅指令値xrを25に設定し、図4のAの拡大図における時間幅、すなわち1900sec〜2000secにおける指令電圧波形の時間的変化を図4のBに示す。図4のBから明らかなように、本発明では、振幅指令値が25となっても、振幅波形はきれいな正弦波の形状をしており、指令電圧の歪みはほとんど生じていない。
【0034】
更に、振幅指令値xrを1にしたときの振幅波形を図5のAに示す。なお、このときの定常状態である1900sec〜2000secの振幅波形の拡大図も、図5のAに併せて記載する。また、振幅指令値xrを1に設定し、図5のAの拡大図における時間幅、すなわち1900sec〜2000secにおける指令電圧波形の時間的変化を図5のBに示す。図5のAから明らかなように、振幅指令値が1と小さくても、0%から95%までの立ち上がり時間は70sec程度であり、その立ち上がり特性は、振幅指令値xrが10の場合の立ち上がり特性とほぼ同じであり、良好である。
【0035】
なお、図4又は図5では、過大なオーバーシュートが生じている。例えば図5においては、振幅指令値xrが25であるが、その2倍近くの50程度のオーバーシュートが生じている。これは、可変ゲインK0 を与えるゲインKを定める式が積分項(Ks ・∫Δrdt)を有しているためである。従って、この過大なオーバーシュートを防止するためには、積分値算出部27の係数Ks 又は∫Δrdtを構成する積分器への入力ゲインが時間的に変化するとよい。例えば、振幅値が、振幅指令値の70%程度となるまでは、積分項27をOFFとし、振幅指令値の70%以上になった後に積分項が追加されるようにするとよい。
【0036】
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【0037】
例えば以上の実施例では、振動機械21の振動変位を検出し、この検出信号を自励発振コントローラ3に負帰還し、振動駆動源として電圧と加振力との間に90度の位相遅れがある電磁石を用いた。しかしながら、振動駆動源として、電圧と加振力との間に位相遅れがない場合、図7に示すように、例えば動電型や圧電型などの振動駆動源17’を用いる場合には、90度(π/2)の位相遅れ(図7では一次遅れ要素で示されているが、積分要素でもよい)を生じさせるような位相コントローラ41を具備した自励発振コントローラ3”を用いれば、本発明は適用可能である。この位相遅れがない振動駆動源17’を用いた自励振動型振動装置としては、例えば図8に示す振動パーツフィーダ2’がある。これは、トラック10a’が形成された可動部であるボウル10’がベースブロック11’と複数の等角度間隔で配設された傾斜板ばね12’によって結合されている。ベースブロック11’は床上に防振ゴム43により支持されている。ボウル10’とベースブロック11’の間には公知の駆動質量体44が配設され、これはベースブロック11’とほぼ水平でかつ等角度間隔で配設された板ばね45で結合されている。各板ばね15の両面には、圧電素子46a、46bが貼着され、図示しない交流電圧が印加されている。従って、交流電圧の印加により、圧電素子が46a、46bが位相遅れなく、板ばね15に曲げ振動は発生し、振動パーツフィーダが振動される。なお、図7に示す自励発振コントローラ3”では、位相コントローラ41は可変増幅器7の前に設けたが、可変増幅器7の後に設けてもよい。また、上記実施例では、振幅検出器として、全波整流型の検出器、すなわち絶対値変換とローパスフィルタとを使用したが、この他の方法によって、例えば、半波整流型の検出器、又はrms回路を用いた検出器を使用してもよい。
【0038】
また、上記実施例では、係数K1 、K3 を振幅指令値に関する関数として可変としたが、振幅指令値と係数との対応表を作成し、この表に応じて係数の変更をするようにしてもよい。
【0039】
更に、図9に示すように、振動速度検出器42において振動機械21の振動速度を検出し、これを正帰還し、振動速度から振幅を得る(例えば積分器を有する)振幅検出器からの出力を受ける振幅コントローラ30が与える可変ゲインK0 により増幅して、自励振動を発生させるようにしてもよい。
【0040】
また、上記実施例では、ゲインKが正値のときには、その値を出力し、ゲインKが負値であるときに可変ゲインK0 を零とするゲインリミッタ29を設けた。しかしながら、振幅コントローラ30から出力されるゲインKが負値のときに零となるようなゲインリミッタであればよく、例えばゲインKが実際の安定限界ゲインKcr’より充分に小さい正の値以下のときにはゲインKを零とし、この正の値より大きいときには、ゲインKをそのまま出力するようなゲインリミッタとしてもよい。また、振幅検出器5において高周波成分がほぼ除去でき、定常状態における(可変ゲインK0 を与える)ゲインKの変動が小さく、常に正の値となるような場合には、このゲインリミッタを設けずともよい。
【0041】
なお、上記実施例では、可変ゲインK0 を与えるゲインKを、K=K1 ・Δr+K3 ・(Δr)3 +Ks ・∫Δrdt+Kcr(但し、K1 、K3 、Ks は前記係数、Nは整数、Kcrはオフセットゲイン)としたが、K3 ・(Δr)3 の代わりに、K5 ・(Δr)5 、K7 ・(Δr)7 ・・・K2N+1・(Δr)2N+1という奇関数を用いても、立ち上がり特性を良好とすることができる。
【0042】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による自励振動型振動装置によれば、振幅指令値を任意に変更しても、常に立ち上がり特性を良好とすることができる。また、振幅指令値を任意に変更しても、定常状態における指令電圧波形がほとんど歪まず、きれいな正弦波を得ることができるので、振動駆動音を減らすことができ、振幅安定度を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図2】本発明の実施例による自励振動型振動装置で用いられる振幅コントローラの詳細を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施例によるシミュレーションを行なったモデルのブロック図である。
【図4】図3に示すブロック図において振幅指令値が25のときの波形の時間的変化を示すタイムチャートであり、Aは振幅値の時間的変化を示し、Bは電磁石を駆動する指令電圧波形の時間的変化を示す。
【図5】図3に示すブロック図において振幅指令値が1のときの波形の時間的変化を示すタイムチャートであり、Aは振幅値の時間的変化を示し、Bは電磁石を駆動する指令電圧波形の時間的変化を示す。
【図6】本発明の実施例に用いたゲインリミッタの作用を説明するための波形を示す図であり、Aはフィードバックされた変位xの信号波形を示し、Bは定常状態の可変ゲインK0 を示し、Cは振動駆動源に与える指令電圧の波形を示している。
【図7】本発明の第1変形例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図8】本発明の第1変形例が適用された振動パーツフィーダの斜視図である。
【図9】本発明の第2変形例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図10】従来例による自励振動型振動装置のブロック図である。
【図11】従来例によるシミュレーションを行なったモデルのブロック図である。
【図12】図11に示すブロック図において振幅指令値が10のときの波形の時間的変化を示すタイムチャートであり、Aは振幅値の時間的変化を示し、Bは電磁石を駆動する指令電圧波形の時間的変化を示す。
【図13】図11に示すブロック図において振幅指令値が25のときの波形の時間的変化を示すタイムチャートであり、Aは振幅値の時間的変化を示し、Bは電磁石を駆動する指令電圧波形の時間的変化を示す。
【図14】図11に示すブロック図において振幅指令値が1のときの波形の時間的変化を示すタイムチャートであり、Aは振幅値の時間的変化を示し、Bは電磁石を駆動する指令電圧波形の時間的変化を示す。
【符号の説明】
3 自励発振コントローラ
3” 自励発振コントローラ
5 振幅検出器
7 可変増幅器
9 電力増幅器
17 振動駆動源
17’ 振動駆動源
21 振動機械
22 振動変位検出器
24 加減算器
25 比例値算出部
26 3乗値算出部
27 積分値算出部
28 加算器
28’ 加算器
28” 加算器
29 ゲインリミッタ
30 振幅コントローラ
41 位相コントローラ
42 振動速度検出器
K ゲイン
0 可変ゲイン
1 係数
3 係数
cr 安定限界ゲイン
s 係数
x 変位
x’ (実際の)振幅値
xr 振幅指令値
Δr 偏差
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a self-excited vibration type vibration device.
[0002]
[Prior art]
In general, a self-excited vibration type vibration device has an advantage of automatically tracking a resonance point. However, the self-excited vibration type vibration device requires some control in order to keep the amplitude of the generated vibration constant. For example, when the actual amplitude is smaller than the command value, the feedback gain is increased to generate self-excited vibration to grow the vibration. When the actual amplitude is larger than the command value, the feedback gain is decreased to reduce the vibration. There is a method of making the amplitude constant by changing the value of the feedback gain, such as attenuating. In this method, the feedback gain is determined according to the detected deviation Δr between the actual amplitude of the vibration device and the amplitude command value.
[0003]
As an example of the self-excited vibration type vibration device, FIG. 10 shows a vibration part feeder 2. FIG. 11 is a block diagram showing the vibration parts feeder 2 which is this self-excited vibration type vibration device by a transfer function. The bowl 10 which is a movable part of the vibration parts feeder 2 has a mass m of acceleration d.2 x / dt2 When the vibration factor is 1 / s (s is a Laplace transducer—the same applies hereinafter), the velocity is dx / dt, which is multiplied by the viscosity coefficient c, and the vibration damping force is applied to the mass m. Works. Further, when the speed dx / dt passes through the integral element 1 / s, the displacement x is obtained, and the product of this multiplied by the spring constant k acts on the mass m as a restoring force. In practice, the bowl 10 is coupled to the lower base block 11 by a plurality of inclined leaf springs 12 arranged at equal angular intervals, as shown in FIG. A fixed electromagnet 13 is fixed on the base block 11, and a coil 14 is wound around the fixed electromagnet 13. Further, an eddy current type sensor 16 is disposed in the vicinity of the upper end of the inclined leaf spring 12, and is supported on the base block 11 via a support column. The sensor 16 detects a vibration displacement x of the bowl 10.
[0004]
The output signal G of the displacement x detected by the sensor 16 is sent to the amplitude detector 5 and the self-excited oscillation controller 3 ′ via the DC cut filter (high-pass filter) 8 in the electric circuit 4 shown in FIG. Supplied. The amplitude detector 5 takes the absolute value Abs of the displacement x detected in a known manner, smooths this value with the low-pass filter 50, and determines the amplitude x ′ of the bowl 10 from the displacement x (this is the output of the displacement x). DC level corresponding to the signal). The amplitude detector 5 may be a half-wave rectification type or an rms circuit. The amplitude x 'is supplied as an output to the amplitude controller 6'. The amplitude controller 6 ′ calculates a deviation Δr between the amplitude x ′ and the amplitude command value xr that is the target amplitude value (however, both are calculated by changing them to effective values), and based on this deviation Δr. Variable gain K0 And the variable amplifier 7 of the self-excited vibration controller 3 '0 Adjust to take the value of. In the self-excited vibration controller 3 ′, the variable gain K is changed in the variable amplifier 7.0 The signal of the fed back displacement x is amplified by the value of. Further, this is amplified by the power amplifier 9. In FIG. 11, the power amplifier 9 is shown with a saturation characteristic. This is because the output of the power amplifier 9 does not actually become infinite but has a finite value. . Then, the signal amplified by the power amplifier 9 is supplied to the coil 14 of the fixed electromagnet 13 to vibrate the bowl 10 of the vibration part feeder 2.
[0005]
Therefore, although the vibration parts feeder 2 of FIG. 10 is conceptually shown by a closed loop as shown in FIG. 11, the phase is delayed by 90 degrees between force and displacement at the resonance frequency in the transfer function of the bowl 10. Furthermore, since an electromagnet is used as the vibration drive source, the feedback gain is delayed by 90 degrees. Therefore, a phase difference of 180 degrees (π) occurs in the open loop, and the variable gain K0 Is the actual stability limit gain KcrWhen larger than ', this vibration system oscillates and the amplitude grows. That is, when the detected amplitude is smaller than the amplitude command value, this variable gain K0 The stability limit gain KcrGreater than 'and in steady state, variable gain K0 The oscillation is oscillated and the amplitude is constant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
    By the way, in Japanese Patent Application No. 7-97740, in order to improve the rising characteristics of self-excited vibration and to suppress the fluctuation of the variable gain due to the high frequency component (ripple) in the steady state, the variable gain K0 Function to determineK
K = K1 "・ Δr + KThree "・ (Δr)Three + Kcr"(K1 "KThree "Is a non-zero constant, Kcr"Is a stability limit gain). The coefficient of each term of this equation is conventionally defined as a constant (for example, a constant appropriate for the most commonly set amplitude command value). However, if this equation is applied to an amplitude command value other than the amplitude command value at the time of setting,1 "KThree Since “is a constant, the ratio to the amplitude command value changes greatly, and stable vibration cannot be performed.
[0007]
This will be specifically described with numerical values. For example, in the above formula, N = 1, K1 "= KThree "= 0.01, Kcr“= 0.1, ie variable gain K0 Is gain K = 0.01 × Δr + 0.01 × ΔrThree Suppose that +0.1 is given. At this time, when the amplitude command value is 1, the deviation Δr between the amplitude command value and the detected amplitude value is substantially 1 at the start of self-excited vibration.0 = 0.12, which is about 1/10 times the amplitude command value. When the amplitude command value is 10, the deviation Δr between the amplitude command value and the detected amplitude value is approximately 10 at the start of self-excited vibration.0 = 10.2, which is about 1 time the amplitude command value. That is, if the amplitude command value is small, the rising characteristic is deteriorated.
[0008]
    By the way, variable gain K0 Function to determineK, K = K1 "・ Δr + KThree "・ (Δr)Three + Kcr"(K1 "KThree "Is a non-zero constant, Kcr"" Is a stability limit gain), the desired amplitude value may not be obtained in a steady state if the mass, damping rate, spring constant, etc. of the vibration system that becomes the load changes. In order to do this, the inventor has made a variable gain K0 Function to determineK, K = K1 "・ Δr + KThree "・ (Δr)Three + Ks "・ ∫Δrdt + Kcr(K1 "KThree "Ks "Is a non-zero constant, KcrIs an offset gain). Note that the variable gain K0 FIG. 11 shows a simulation model that actually gives. In the model of FIG.1 "KThree "Ks The coefficient "" is set to an optimum value when the amplitude command value is 10, for example, K1 "= 0.03, KThree "= 1/35000, Ks "= 0.00010, KcrWhen = 0.00 is set, when the amplitude command value is 10, an amplitude waveform as shown in A of FIG. 12 is obtained. FIG. 12A also shows an enlarged view of a steady-state waveform after 1900 to 2000 seconds have elapsed from the start of vibration generation. Also, the amplitude waveform when the amplitude command value is 1 under this condition is shown in FIG. In addition, the enlarged view of the waveform when 1900-2000 sec passes since the vibration generation start at this time is also shown collectively. As apparent from A of FIG. 12, the rise time from 0% to 95% when the amplitude command value is 10 is about 70 sec. When the amplitude command value is 1, it is clear from A of FIG. In addition, the rise time from 0% to 95% is about 400 sec. That is, when the amplitude command value is reduced, the rise of vibration is delayed and the rise characteristic is deteriorated.
[0009]
By the way, in the amplitude detector 5 that obtains an amplitude value from the displacement x, the low-pass filter 50 removes the high-frequency component and smoothes it. In the amplitude detector 5, if the cutoff frequency is lowered in order to completely remove the high frequency component, the sine wave signal detected by the amplitude detector 5 is affected. For this reason, the amplitude detector 5 cannot completely remove the high-frequency component in order to reliably obtain the detected signal. Therefore, for example, a high frequency component twice the frequency of the sine wave signal detected by the amplitude detector remains. In steady state, variable gain K0 Is the stability limit gain KcrThe frequency that cannot be removed is the stability limit gain Kcr'Is superimposed on the variable gain K0 Will fluctuate. Variable gain K0 Changes the command voltage waveform (which is detected by a voltage detector indicated by 20 'in FIG. 11) that gives an excitation force to the vibration mechanical system, and is not in the shape of a sine wave. The fact that the command voltage waveform is distorted means that many high-frequency components are included, and therefore drive noise occurs even in a steady state. In particular, when the amplitude is large, the frequency of the high frequency component that cannot be removed (for example, twice the frequency of the detected sine wave signal) becomes high. Therefore, proportional gain K that determines steady-state behavior1 When the gain of “is constant, as the amplitude value increases, the high frequency component cannot be removed and remains, the waveform of the command voltage is greatly distorted, and a large drive noise is generated.
[0010]
Actually, it was obtained when the amplitude command value was set to 10 in the simulation model shown in FIG. 11 described above (conditions such as the mass of the vibration system, the damping rate, and the spring constant are as described above). The waveform of the command voltage (which is a sine wave) is shown in FIG. This is described in the same time width as the enlarged view of the amplitude of 1900 sec to 2000 sec shown in A of FIG. 12 (in a steady state), but the phase is shifted by 180 degrees (π). Further, the amplitude waveform obtained when the amplitude command value is 25 is shown in FIG. 14A (described in the same time width as the enlarged amplitude of 1900 sec to 2000 sec in the steady state). The waveform of the command voltage is shown in FIG. This is described in the same time width as the enlarged view of the amplitude of 1900 sec to 2000 sec (in a steady state) shown in FIG. 14A, but the phase is shifted by 180 degrees (π). A command voltage having an amplitude command value of 10 (shown in B of FIG. 12) has a substantially clean sine wave shape and has almost no distortion, but a command voltage having an amplitude command value of 25 (FIG. 14). (Shown in B) does not have the shape of a sine wave, and the waveform is distorted. That is, driving noise is generated in a steady state.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and even when the amplitude command value, which is a desired amplitude value, is changed, a good rising characteristic is always obtained, the amplitude is not distorted in a steady state, driving noise is reduced, It is an object of the present invention to provide a self-excited vibration type vibration device capable of increasing the stability.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The above problems include a vibration speed detecting means for detecting the vibration speed of the vibration device, an output of the vibration speed detecting means as a positive feedback signal, and the output of the vibration speed detecting means as a variable gain K.0 A controller that amplifies the vibration device, a power amplifier that amplifies the output from the controller, a vibration drive source that vibrates the vibration device in response to the output of the power amplifier, and the vibration device from the output signal of the vibration speed detection means Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the variable gain K and the variable gain K0 The Function to be definedAn amplitude controller that outputs K in accordance with an amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detecting means and the amplitude command value, and the amplitude detected from the amplitude detecting means is between the amplitude command value and the amplitude command value. In the self-excited vibration type vibration device, the self-excited vibration is grown or attenuated when there is a deviation inAn expression representing the function K is:
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ・ ∫Δrdt + K cr Where the coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s Is a variable that changes according to the magnitude of the amplitude command value.Yes, N is an integer, K cr Is the offset gainThis is solved by a self-excited vibration type vibration device.
[0013]
With such a configuration, even if the desired amplitude value is freely changed, the rising characteristics are always good, and noise in a steady state can be reduced.
[0014]
  Further, the above-described problem is that vibration displacement detection means for detecting vibration displacement of the vibration device, output from the vibration displacement detection means is fed back as a negative feedback signal, and the output of the vibration displacement detection means is variable gain K.0 A controller that amplifies in phase and controls phase delay with an integral element or first-order lag element, a power amplifier that amplifies the output from the controller, and a vibration drive source that receives the output of the power amplifier and vibrates the vibration device, Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the vibration device from the output signal of the vibration displacement detecting means; and the variable gain K0 Function to determineAn amplitude controller that outputs K in accordance with an amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detecting means and the amplitude command value, and the amplitude detected from the amplitude detecting means is between the amplitude command value and the amplitude command value. In a self-excited vibration type vibration device in which self-excited vibration is grown or damped when there is a deviation inThe expression representing the function K is:
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ・ ∫Δrdt + K cr Where the coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s Is a variable that changes according to the magnitude of the amplitude command value, N is an integer, KcrIs an offset gain, which is solved by a self-excited vibration type vibration device.
[0015]
With such a configuration, even if the desired amplitude value is freely changed, the rising characteristics are always good, and noise in a steady state can be reduced. Further, since the vibration to be fed back is a displacement signal, the output from the displacement sensor can be used as it is, and the influence of noise can be reduced.
[0016]
  Further, the above-described problem is that vibration displacement detection means for detecting vibration displacement of the vibration device, output from the vibration displacement detection means is fed back as a negative feedback signal, and the output of the vibration displacement detection means is variable gain K.0 A power amplifier for amplifying the output from the controller, an electromagnet for generating a magnetic attraction force for vibrating the vibration device in response to the output of the power amplifier, and a vibration displacement detecting means Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the vibration device from an output signal; and the variable gain K0 Function to determineAn amplitude controller that outputs K in accordance with an amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detecting means and the amplitude command value, and the amplitude detected from the amplitude detecting means is between the amplitude command value and the amplitude command value. In the self-excited vibration type vibration device in which the self-excited vibration is grown or attenuated when there is a deviation inThe expression representing the function K is:
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ・ ∫Δrdt + K cr Where the coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s Is a variable that changes according to the magnitude of the amplitude command value, N is an integer, KcrIs an offset gain, which is solved by a self-excited vibration type vibration device.
[0017]
With such a configuration, even if the desired amplitude value is freely changed, the rising characteristics are always good, and noise in a steady state can be reduced. In addition, since an electromagnet with a 90-degree delay is used as the vibration drive source, it is not necessary to include an element that causes a phase delay in the controller, and the configuration can be simplified.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When the deviation Δr between the amplitude command value that is the target value and the detected amplitude value is large, a positive feedback speed signal (this is detected by the vibration speed detection means) or a negative feedback displacement signal (this is vibration) Variable gain K for amplifying (detected by the displacement detecting means)0 In a self-excited vibration type vibration device in which self-excited vibration is generated and vibration is grown.0 At least one of the coefficients in the equation for determining the gain K that gives the value is a variable that changes according to the magnitude of the amplitude command value. That is, since the coefficient is changed in accordance with the magnitude of the set amplitude command value, even if the magnitude of the amplitude command value is freely changed, a good rise characteristic is always obtained, and In a steady state, the command voltage is not distorted and has a clean sine wave shape, so that driving noise can be reduced and stable driving can be achieved.
[0019]
Furthermore, variable gain K0 The formula for determining the gain K that gives1 ・ Δr + K2N + 1・ (Δr)2N + 1+ Ks ・ ∫Δrdt + Kcr(However, K1 , K2N + 1, Ks Is the coefficient, N is an integer, Kcr(Offset gain) is not only good in start-up characteristics, but even if the mechanical system mass, damping rate, spring constant, etc. of the load changes, the amplitude that the vibration device actually drives in steady state The desired amplitude command value can always be obtained.
[0020]
Variable gain K0 The formula for determining the gain K that gives1 ・ Δr + K2N + 1・ (Δr)2N + 1+ Ks ・ ∫Δrdt + Kcr(However, K1 , K2N + 1, Ks Is the coefficient, N is an integer, KcrIs the offset gain), the coefficient K in this equation1 Is inversely proportional to the amplitude command value and the coefficient K2N + 1Is set to be inversely proportional to the 2N + 1 power of the amplitude command value. At this time, for example, if a constant corresponding to the amplitude command value that performs the optimum behavior is given, the ratio of these constants to the amplitude command value is the same for any amplitude command value. Vibrations can be grown with good rise characteristics, and steady-state drive noise can be reduced.
[0021]
Furthermore, when the characteristics of the vibration device do not vary greatly from a certain reference state, the stability limit gain of the reference state is set to the variable gain K0 K = K, which is an expression for determining the gain K that gives1 ・ Δr + K2N + 1・ (Δr)2N + 1+ Ks ・ ∫Δrdt + Kcr(However, K1 , K2N + 1, Ks Is the coefficient, N is an integer, KcrIs the offset gain K)crIt is good to do. In this way, the mass, damping rate, spring constant, etc. of the vibration system changes, and when compensating for the deviation, the compensation amount (by the integral element that is a delay element) can be reduced, so it is more real time. Can be controlled.
[0022]
If the amplitude detector cannot remove all the high-frequency components, the variable gain K0 Fluctuates greatly and variable gain K0 There is a case where the gain K for giving a negative value. For example, assume that the displacement of the vibration device detected in the steady state changes as shown in FIG. At this time, when the displacement of the vibration device is completely smoothed by the amplitude detector and all the high-frequency components can be removed, in a steady state, a constant value and a variable gain K indicated by a one-dot chain line in FIG.0 Is the actual stability limit gain Kcr'Is output. However, as described above, it is difficult to remove all high-frequency components with the amplitude detector, and, for example, a frequency component twice the frequency of the sine wave signal detected by the vibration detector remains. At this time, the high frequency component that could not be removed is the actual stability limit gain Kcr'Is superposed on the variable gain K0 The output of fluctuates. When the superposed high frequency component is large as shown by the solid line in FIG.0 Is a negative value. If this is output as it is, the waveform of the command voltage for applying the excitation force to the vibration device is as shown by the solid line C in FIG. 6C shows a variable gain K.0 Is a constant value (stable limit gain KcrThe waveform of the command voltage when it can be taken (ideally when all the high-frequency components are removed) is indicated by a one-dot chain line. In addition, the command voltage waveform shown in C of FIG. 6 is 180 degrees (π) out of phase with the waveform of the displacement shown in A of FIG. In the waveform of the command voltage indicated by the solid line in FIG. 6C, the output in the case of a negative value is a portion indicated by W, and the command voltage waveform includes a considerable amount of high frequency components. Therefore, the vibration device cannot be driven at the resonance frequency, and noise is also greatly generated. In addition, amplitude control becomes difficult. Therefore, when the gain K is a negative value, the variable gain K0 Such a problem can be suppressed by providing a gain limiter that sets zero to zero. That is, at this time, when the gain K> 0, the variable gain K0 = Gain K, but when gain K ≦ 0, variable gain K0 = 0. Therefore, even when the amplitude command value is quite large, the driving noise in the steady state can be further reduced.
[0023]
Variable gain K0 The formula for determining the gain K that gives1 ・ Δr + K2N + 1・ (Δr)2N + 1+ Ks ・ ∫Δrdt + Kcr(However, K1 , K2N + 1, Ks Is the coefficient, N is an integer, KcrIs an offset gain), it is an integral element, so a variable gain K0 The deviation between the target amplitude and the actual amplitude is accumulated in the integration element at the time of the rise of the gain K that gives a large amount of overshoot. Therefore, the coefficient K of the integral elements For example, at the start of self-excited vibration, the coefficient Ks It is good to change it with the passage of time, such as making it very small and gradually increasing it with the passage of time. Note that, at this time, the coefficient K of the integral element from the start time of self-excited vibration until the amplitude of the vibration device reaches a predetermined times Or zero until the amplitude of the vibration device reaches a predetermined time from the start time of self-excited vibration (that is, from the start time of self-excited vibration, the vibration device If the input gain to the integrator that constitutes rΔrdt is zero until the amplitude of Δrdt reaches a predetermined time), the overshoot can be further suppressed. Further, when the amplitude of the vibration device detected by the amplitude detection means reaches a predetermined ratio of the amplitude command value at the predetermined time, for example, when the detected amplitude reaches about 70% of the amplitude command value. If so, it is possible to always suppress overshoot even if the magnitude of the amplitude command value changes. Immediately after the amplitude starts, the coefficient K of the integral elements Of the integral element as the amplitude grows, so that the value ofs The value of may be increased. In this case, the coefficient K of the integral element according to the passage of time in advance.s A table in which the value of the vibration element is determined may be used, or the coefficient value of the integral element may be changed every time the detected amplitude of the vibration device reaches a predetermined ratio of the amplitude command value. .
[0024]
【Example】
In the following, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the conventional example are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram of a self-excited vibration type vibration device according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the vibration machine 21 is not limited to a vibration parts feeder in this embodiment, but is a general vibration device. In this vibration machine 21, as in the vibration part feeder 2 of the conventional example, the mass m is the acceleration d.2 x / dt2 When the vibration factor is 1 / s (s is a Laplace transducer—the same applies hereinafter), the velocity is dx / dt, which is multiplied by the viscosity coefficient c, and the vibration damping force is applied to the mass m. Works. Further, when the speed dx / dt passes through the integral element 1 / s, the displacement x is obtained, and the product of this multiplied by the spring constant k acts on the mass m as a restoring force. The displacement x of the vibration machine 21 is detected by a vibration displacement detector 22 composed of a sensor, as in the conventional example. The output signal of the detected displacement x is supplied to the amplitude detector 5 and the self-excited oscillation controller 3. Similar to the conventional example, the amplitude detector 5 obtains the amplitude of the vibration machine 21 from the signal of the displacement x and supplies it to the amplitude controller 30 described later.
[0026]
On the other hand, the self-excited oscillation controller 3 has a variable gain K given by the amplitude controller 30.0 In the variable amplifier 7, the variable gain K0 The signal of the displacement x fed back is amplified with an amplification factor of. Note that noise n may be added to the signal of the displacement x supplied to the self-excited oscillation controller 3. Further, this is amplified by the power amplifier 9 and supplied to the vibration drive source 17 that applies the excitation force to the vibration machine 21. In this embodiment, the vibration drive source 17 is an electromagnet and has a phase delay of 90 degrees. Therefore, a phase delay of 180 degrees (π) occurs in the open loop, and the variable gain K0 Is the actual stability limit gain KcrIf it is larger than ', self-excited vibration is generated and the vibration grows.
[0027]
Next, the amplitude controller 30 according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0028]
An amplitude command value xr that is a desired amplitude value is input to the amplitude controller 30. Further, the amplitude value x ′ detected from the amplitude detector 5 is supplied to this. In the amplitude controller 30, the adder / subtractor 24 calculates the deviation Δr from the amplitude command value xr and the amplitude value x ', that is, the amplitude value x' is subtracted from the amplitude command value xr. The deviation Δr is supplied to the proportional value calculation unit 25, the third power value calculation unit 26 (N = 1 here), and the integral value calculation unit 27. In the proportional value calculation unit 25, the deviation Δr is converted into a coefficient K.1 This coefficient K1 Changes according to the value of the amplitude command value xr. In the cube value calculation unit 26, the multiplier 19 'multiplies the deviation Δr three times, that is, (Δr)Three After calculating the coefficient KThree In this embodiment, this coefficient K is also amplified.Three Changes according to the value of the amplitude command value xr. The integral value calculation unit 27 calculates the deviation Δr as a coefficient K.s In FIG. 2, this coefficient K is passed through the integration element 1 / s.s Also depends on the magnitude of the amplitude command value xr. Then, the adder 28 adds the calculation results of the proportional value calculation unit 25, the third power value calculation unit 26, and the integral value calculation unit 27. The value added by the adder 28 is supplied to the adder 28 ', where it is further set to a set stability limit gain K (for example, a stability limit gain that can be obtained in the reference state).crAdd In this way, the amplitude controller 30 is K = K1 ・ Δr + KThree ・ (Δr)Three + Ks ・ ∫Δrdt + KcrAnd gain K is obtained. In the present embodiment, a gain limiter 29 is provided between the amplitude controller 30 and the variable amplifier 7. The gain limiter 29 outputs a value as it is when the gain K obtained by the amplitude controller 30 has a positive value, and outputs a zero value when the gain K has a negative value. . That is, at this time, when the gain K> 0, the variable gain K0 = Gain K, but when gain K ≦ 0, variable gain K0 = 0.
[0029]
The embodiment of the present invention is configured as described above. Next, this operation will be described.
[0030]
Although not shown, a DC power source is connected to the power amplifier 9 of FIG. 1 via a switch, and when the vibration machine 21 is driven by self-oscillation, the switch is closed and the power amplifier 9 is put into an operating state. In addition, the self-excited oscillation controller 3, the amplitude controller 30, and the like are similarly put in an operating state. In the amplitude controller 30, the vibration is first oscillated by a minute signal such as the external noise n, and the amplitude deviation Δr becomes the maximum because the amplitude of the movable part of the vibration machine 21 is zero. Accordingly, the gain K is accordingly K = K1 ・ Δr + KThree ・ (Δr)Three + Ks ・ ∫Δrdt + KcrSince the value at this time is a positive value, the variable gain K0 Becomes a gain K. Therefore, the variable gain K0 Is the actual stability limit gain KcrWhen larger than ', self-excited vibration is generated and the vibration grows. In this embodiment, since the odd function is used, the rising characteristic is good. In FIG. 1, the coefficient K1 , KThree , Ks Is changed according to the amplitude command value, so that the rising characteristic does not change due to the change of the amplitude command value, and the steady-state noise can be removed.
[0031]
FIG. 3 shows a block diagram of an actually simulated model. In the actual model, the mass m of the vibration machine 21 is set to 1, the damping rate c = 0.001, and the spring constant k = 1. In the block diagram of FIG. 3, the amplitude command value xr supplied to the adder / subtractor 24 is actually the effective value of the amplitude command value xr (the value when the amplitude is DC, that is, the amplitude command value xr is 1). ..., That is, the adder / subtractor 24 compares the detected effective value of the amplitude with the effective value of the amplitude command value. In the figure, F1 The input value is u1 And output y1 Then y1 = (10 / 1.41) / u1 Is an arithmetic unit that calculates F2 The input value is u2 And the output is y2 And y2 = (10 / 1.41)Three / U2 Is an arithmetic unit for calculating. F2 Is supplied with a value obtained by squaring the amplitude command value xr. Therefore, the coefficient K of the proportional value calculation unit 25 '1 Is K1 = K1 ’・ Y1 = 0.003 × {(10 / 1.41) / xr} (where K1 'Is a coefficient), and the coefficient K of the cube value calculation unit 26Three Is KThree = KThree ’・ Y2 = {(10 / 1.41)Three / (Xr)Three } / 35000 (however, KThree 'Is a coefficient). The coefficient K1 ′ And coefficient KThree When the amplitude command value is 10, the command voltage waveform is a clean sine wave in a steady state, that is, a constant with low driving noise and good rising characteristics. In the block diagram shown in FIG. 3, the coefficient K of the integral value calculation unit 27s Is a constant, Ks = 0.00010. In FIG. 3, the offset gain KcrIs set to 0.00.
[0032]
Further, when the amplitude command value xr is set to an effective value of 10, the block diagram in FIG. 3 is exactly the same as the block diagram in FIG. 12 of the conventional example, and the obtained amplitude waveform and command voltage waveform are the same as in FIG. Exactly the same waveform, that is, a clean sine wave. Therefore, at this time, a good rise characteristic is obtained, and the waveform is not distorted even in a steady state and a clean sine wave is obtained, so that driving noise can be reduced.
[0033]
FIG. 4A shows an amplitude waveform when the amplitude command value xr is 25. An enlarged view of the amplitude waveform of 1900 sec to 2000 sec, which is a steady state at this time, is also shown in FIG. 4A. Further, the amplitude command value xr is set to 25, and the time width in the enlarged view of FIG. 4A, that is, the temporal change of the command voltage waveform in 1900 sec to 2000 sec is shown in FIG. 4B. As apparent from FIG. 4B, in the present invention, even when the amplitude command value is 25, the amplitude waveform has a clean sine wave shape, and the command voltage is hardly distorted.
[0034]
Furthermore, an amplitude waveform when the amplitude command value xr is set to 1 is shown in FIG. An enlarged view of the amplitude waveform of 1900 sec to 2000 sec, which is a steady state at this time, is also shown in FIG. 5A. Further, the amplitude command value xr is set to 1, and the time width in the enlarged view of FIG. 5A, that is, the temporal change of the command voltage waveform in 1900 sec to 2000 sec is shown in FIG. 5B. As apparent from FIG. 5A, even when the amplitude command value is as small as 1, the rise time from 0% to 95% is about 70 sec, and the rise characteristic is the rise when the amplitude command value xr is 10. It is almost the same as the characteristics and is good.
[0035]
In FIG. 4 or FIG. 5, an excessive overshoot occurs. For example, in FIG. 5, the amplitude command value xr is 25, but an overshoot of about 50, which is almost twice as large, is generated. This is a variable gain K0 The formula that determines the gain K that givess This is because it has ∫Δrdt). Therefore, in order to prevent this excessive overshoot, the coefficient K of the integral value calculation unit 27 iss Alternatively, the input gain to the integrator constituting ∫Δrdt may change with time. For example, the integral term 27 may be turned off until the amplitude value reaches about 70% of the amplitude command value, and the integral term may be added after the amplitude value becomes 70% or more of the amplitude command value.
[0036]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, of course, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
[0037]
For example, in the above embodiment, the vibration displacement of the vibration machine 21 is detected, the detection signal is negatively fed back to the self-excited oscillation controller 3, and a phase delay of 90 degrees is generated between the voltage and the excitation force as a vibration drive source. An electromagnet was used. However, when there is no phase lag between the voltage and the excitation force as the vibration drive source, as shown in FIG. 7, for example, when the vibration drive source 17 ′ such as an electrodynamic type or a piezoelectric type is used, 90 If a self-excited oscillation controller 3 ″ having a phase controller 41 that generates a phase delay of degree (π / 2) (shown by a first-order lag element in FIG. 7 but may be an integral element) is used, The present invention is applicable, for example, as a self-excited vibration type vibration device using the vibration drive source 17 ′ having no phase delay, there is a vibration part feeder 2 ′ shown in FIG. The bowl 10 ′, which is a movable part, is coupled to the base block 11 ′ by a plurality of inclined leaf springs 12 ′ disposed at equal angular intervals.The base block 11 ′ is supported on the floor by a vibration isolating rubber 43. The A known drive mass body 44 is disposed between the bowl 10 ′ and the base block 11 ′, and is coupled to the base block 11 ′ by a leaf spring 45 disposed substantially horizontally and at equal angular intervals. Piezoelectric elements 46a and 46b are attached to both surfaces of each leaf spring 15, and an AC voltage (not shown) is applied to the piezoelectric elements 46a and 46b. Then, bending vibration is generated in the leaf spring 15 and the vibration parts feeder is vibrated. In the self-excited oscillation controller 3 ″ shown in FIG. 7, the phase controller 41 is provided in front of the variable amplifier 7. It may be provided after. Further, in the above embodiment, the full-wave rectification type detector, that is, the absolute value conversion and the low-pass filter is used as the amplitude detector. However, by this other method, for example, a half-wave rectification type detector or A detector using an rms circuit may be used.
[0038]
In the above embodiment, the coefficient K1 , KThree Is made variable as a function related to the amplitude command value, but a correspondence table between the amplitude command value and the coefficient may be created, and the coefficient may be changed according to this table.
[0039]
Further, as shown in FIG. 9, the vibration speed detector 42 detects the vibration speed of the vibration machine 21 and positively feeds back this to obtain an amplitude from the vibration speed (for example, having an integrator). Gain K given by the amplitude controller 30 receiving0 The self-excited vibration may be generated by amplification.
[0040]
In the above embodiment, when the gain K is a positive value, the value is output, and when the gain K is a negative value, the variable gain K is output.0 A gain limiter 29 is set to zero. However, any gain limiter may be used as long as the gain K output from the amplitude controller 30 becomes zero when the gain K is a negative value. For example, the gain K is an actual stability limit gain K.crThe gain K may be set to zero when the value is less than a positive value sufficiently smaller than ', and the gain K may be output as it is when larger than the positive value. Further, the amplitude detector 5 can substantially remove high-frequency components, and the steady state (variable gain K0 This gain limiter need not be provided when the variation in gain K is small and always becomes a positive value.
[0041]
In the above embodiment, the variable gain K0 Gain K giving K = K1 ・ Δr + KThree ・ (Δr)Three + Ks ・ ∫Δrdt + Kcr(However, K1 , KThree , Ks Is the coefficient, N is an integer, KcrIs offset gain), but KThree ・ (Δr)Three Instead of KFive ・ (Δr)Five , K7 ・ (Δr)7 ... K2N + 1・ (Δr)2N + 1Even if an odd function is used, the rise characteristic can be improved.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the self-excited vibration type vibration device of the present invention, even if the amplitude command value is arbitrarily changed, the rising characteristics can be always improved. In addition, even if the amplitude command value is arbitrarily changed, the command voltage waveform in the steady state is hardly distorted and a clean sine wave can be obtained, so that vibration drive sound can be reduced and amplitude stability can be increased. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a self-excited vibration type vibration device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing details of an amplitude controller used in a self-excited vibration type vibration device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a model in which simulation is performed according to an embodiment of the present invention.
4 is a time chart showing a temporal change of a waveform when an amplitude command value is 25 in the block diagram shown in FIG. 3, A is a time change of an amplitude value, and B is a command voltage for driving an electromagnet. The time change of a waveform is shown.
5 is a time chart showing a temporal change of a waveform when an amplitude command value is 1 in the block diagram shown in FIG. 3. A shows a time change of an amplitude value, and B is a command voltage for driving an electromagnet. The time change of a waveform is shown.
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating waveforms for explaining the operation of the gain limiter used in the embodiment of the present invention, in which A represents a signal waveform of the displacement x fed back, and B represents a variable gain K in a steady state.0 C represents the waveform of the command voltage applied to the vibration drive source.
FIG. 7 is a block diagram of a self-excited vibration type vibration device according to a first modification of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a vibrating parts feeder to which a first modification of the present invention is applied.
FIG. 9 is a block diagram of a self-excited vibration type vibration device according to a second modification of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of a self-excited vibration type vibration device according to a conventional example.
FIG. 11 is a block diagram of a model for which a simulation according to a conventional example is performed.
12 is a time chart showing a temporal change of a waveform when an amplitude command value is 10 in the block diagram shown in FIG. 11, A showing a temporal change of an amplitude value, and B being a command voltage for driving an electromagnet; The time change of a waveform is shown.
13 is a time chart showing a temporal change of a waveform when an amplitude command value is 25 in the block diagram shown in FIG. 11, A showing a temporal change of an amplitude value, and B being a command voltage for driving an electromagnet; The time change of a waveform is shown.
14 is a time chart showing a temporal change of a waveform when the amplitude command value is 1 in the block diagram shown in FIG. 11. A shows a time change of the amplitude value, and B is a command voltage for driving the electromagnet. The time change of a waveform is shown.
[Explanation of symbols]
3 Self-excited oscillation controller
3 ”self-oscillation controller
5 Amplitude detector
7 Variable amplifier
9 Power amplifier
17 Vibration drive source
17 'vibration drive source
21 Vibration machine
22 Vibration displacement detector
24 Adder / Subtractor
25 Proportional value calculator
26 cubed value calculation unit
27 Integral value calculator
28 Adder
28 'adder
28 "adder
29 Gain limiter
30 Amplitude controller
41 Phase controller
42 Vibration speed detector
K gain
K0     Variable gain
K1     coefficient
KThree     coefficient
Kcr    Stability limit gain
Ks     coefficient
x displacement
x '(actual) amplitude value
xr Amplitude command value
Δr deviation

Claims (9)

振動機器の振動速度を検出する振動速度検出手段と、該振動速度検出手段の出力を正帰還信号としてフィードバックし、前記振動速度検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動速度検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 定める関数Kを、前記振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において、前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、K cr はオフセットゲインであることを特徴とする自励振動型振動装置。
Vibration speed detection means for detecting the vibration speed of the vibration device, a controller that feeds back the output of the vibration speed detection means as a positive feedback signal, and amplifies the output of the vibration speed detection means with a variable gain K 0 , and the controller A power amplifier that amplifies the output from the power, a vibration drive source that vibrates the vibration device in response to the output of the power amplifier, and an amplitude detection means that detects the amplitude of the vibration device from the output signal of the vibration speed detection means When, the variable gain K 0 An amplitude controller that outputs a function K to be determined in accordance with an amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detection means and the amplitude command value, and the amplitude detected from the amplitude detection means is the amplitude command value In the self-excited vibration type vibration device in which the self-excited vibration is grown or attenuated when there is a deviation between the expressions,
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ∫Δrdt + K cr and coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s is a variable that varies depending on the magnitude of the amplitude command value , N is an integer, and K cr is an offset gain. .
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段からの出力を負帰還信号としてフィードバックし、前記振動変位検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅し、積分要素又は一次遅れ要素で位相遅れ制御するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振する振動駆動源と、前記振動変位検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 を定める関数Kを、該振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、K cr はオフセットゲインで、であることを特徴とする自励振動型振動装置。
A vibration displacement detecting means for detecting a vibration displacement of the vibration device; an output from the vibration displacement detecting means is fed back as a negative feedback signal; the output of the vibration displacement detecting means is amplified by a variable gain K 0 ; A controller that performs phase delay control using a primary delay element, a power amplifier that amplifies the output from the controller, a vibration drive source that receives the output of the power amplifier and vibrates the vibration device, and an output of the vibration displacement detection means Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the vibration device from the signal, and an amplitude for outputting the function K for determining the variable gain K 0 according to the amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detecting means and the amplitude command value And a self-excited vibration is grown or attenuated when the amplitude detected from the amplitude detecting means has a deviation from the amplitude command value. Expression in self-excited oscillation type oscillation apparatus lend representing the function K: is
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ∫Δrdt + K cr and coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s is a variable that changes in accordance with the magnitude of the amplitude command value , N is an integer, and K cr is an offset gain. Vibration device.
振動機器の振動変位を検出する振動変位検出手段と、該振動変位検出手段からの出力を負帰還信号としてフィードバックし、前記振動変位検出手段の前記出力を可変ゲインK0 で増幅するコントローラと、該コントローラからの出力を電力増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を受け前記振動機器を加振するための磁気吸引力を発生する電磁石と、前記振動変位検出手段の出力信号から前記振動機器の振幅を検出する振幅検出手段と、前記可変ゲインK0 を定める関数Kを、該振幅検出手段から検出された振幅と振幅指令値との振幅偏差Δrに応じて出力する振幅コントローラとを備え、前記振幅検出手段から検出された前記振幅が前記振幅指令値との間に偏差を有するときに自励振動を成長させるか又は減衰させるかした自励振動型振動装置において、前記関数Kを表わす式:は
K=K 1 ・Δr+K 2N+1 ・(Δr) 2N+1 +K s ・∫Δrdt+K cr であって、係数、K 1 、K 2N+1 、K s の少なくとも1つが、前記振幅指令値の大きさに応じて変わる変数であり、Nは整数、K cr はオフセットゲインで、あることを特徴とする自励振動型振動装置。
Vibration displacement detection means for detecting vibration displacement of the vibration device, a controller that feeds back an output from the vibration displacement detection means as a negative feedback signal, and amplifies the output of the vibration displacement detection means with a variable gain K 0 , A power amplifier for amplifying the output from the controller; an electromagnet for generating a magnetic attraction force for vibrating the vibration device in response to the output of the power amplifier; and an output signal from the vibration displacement detection means. Amplitude detecting means for detecting an amplitude, and an amplitude controller for outputting a function K for determining the variable gain K 0 according to an amplitude deviation Δr between the amplitude detected from the amplitude detecting means and an amplitude command value, Self-excited vibration type vibration in which self-excited vibration is grown or attenuated when the amplitude detected from the amplitude detecting means has a deviation from the amplitude command value. In the device, the formula representing the function K: is
K = K 1 ・ Δr + K 2N + 1 ・ (Δr) 2N + 1 + K s ∫Δrdt + K cr and coefficient, K 1 , K 2N + 1 , K s is a variable that changes according to the magnitude of the amplitude command value , N is an integer, and K cr is an offset gain. apparatus.
前記係数K1 が振幅指令値に反比例し、前記係数K2N+1が振幅指令値の(2N+1)乗に反比例する請求項1乃至 3のいずれかに記載の自励振動型振動装置。4. The self-excited vibration type vibration device according to claim 1, wherein the coefficient K 1 is inversely proportional to the amplitude command value, and the coefficient K 2N + 1 is inversely proportional to the (2N + 1) th power of the amplitude command value. 5. 前記オフセットゲインKcrが、基準状態での安定限界ゲインである請求項1乃至請求項4の何れかに記載の自励振動型振動装置。The self-excited vibration type vibration device according to any one of claims 1 to 4, wherein the offset gain K cr is a stability limit gain in a reference state. 前記ゲインKが負値であるときに、可変ゲインK0 を零とするゲインリミッタを備えた請求項1乃至請求項5の何れかに記載の自励振動型振動装置。Wherein when the gain K is negative value, self-excited oscillation type oscillation device according to any one of claims 1 to 5 comprising a gain limiter to a variable gain K 0 zero. 前記係数Ks 、又は前記∫Δrdtを構成する積分器への入力ゲインが、時間の経過に応じて変わる請求項4乃至請求項6の何れかに記載の自励振動型振動装置。The self-excited vibration type vibration device according to any one of claims 4 to 6, wherein an input gain to the integrator constituting the coefficient K s or the ∫Δrdt changes with the passage of time. 前記係数Ks 、又は前記∫Δrdtを構成する積分器への入力ゲインが、自励振動の開始時刻から前記振動機械の前記振幅が所定の時刻に達するまでは零である請求項7に記載の自励振動型振動装置。8. The input gain to the integrator constituting the coefficient K s or the ΔΔrdt is zero from the start time of self-excited vibration until the amplitude of the vibration machine reaches a predetermined time. Self-excited vibration type vibration device. 前記所定の時刻が、前記振動検出手段において検出された前記振動機械の前記振幅が前記振幅指令値の所定の割合に達したときである請求項8に記載の自励振動型振動装置。  The self-excited vibration type vibration device according to claim 8, wherein the predetermined time is when the amplitude of the vibration machine detected by the vibration detection unit reaches a predetermined ratio of the amplitude command value.
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