KR102558399B1

KR102558399B1 - 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치

Info

Publication number: KR102558399B1
Application number: KR1020180085704A
Authority: KR
Inventors: 미네타카 마에다
Original assignee: 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2023-07-24
Also published as: CN109693914B; TW201917080A; JP2019076802A; JP6882685B2; KR20190044488A; TWI766046B; CN109693914A

Abstract

파츠 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용되어, 안정·고효율로 이들을 구동시키는 것을 가능하게 한, 진동계의 제어 장치를 제공한다.
복수의 진동계(1, 2)를 공통의 구동 명령을 통하여 구동할 때에 이용되는 것으로서, 진동계(1, 2)는 각각 공진 주파수 f1, f2를 갖고 있으며, 이들 공진 주파수 f1, f2 사이에 목표 주파수 fm을 설정하는 목표 주파수 설정 수단(31)과, 이 목표 주파수 설정 수단(31)이 설정하는 목표 주파수 fm에 구동 명령의 주파수 fv를 추미시키는 추미 수단(32)을 구비하는 것으로 하였다.

Description

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

본 발명은 파츠 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용되어, 안정·고효율로 이들을 구동시키는 것을 가능하게 한, 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치에 관한 것이다.

종래부터 타원 진동 파츠 피더나 초음파 모터 등과 같이, 복수의 진동계를 갖고, 그것들을 단일의 주파수로 구동시킴으로써 여러가지의 기능을 발휘하는 장치가 있다. 여기서, 복수의 진동계란, 복수의 구조물에 의한 진동계나, 복수의 진동 방향을 갖는 진동계, 동일한 구조물의 복수의 진동 모드를 어느 것이든 포함하고 있다.

이러한 장치에서는, 효율적으로 진동시키기 위해서, 이들 복수의 진동계의 공진 주파수가 가까운 값이 되도록 설계·조정을 행하고, 이들 공진 주파수 부근의 주파수로 구동하는 경우가 많다. 또한, 복수 중 1개의 진동계 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 검출용의 압전 소자로부터 얻어지는 전압)과, 압전체에의 인가 전압(2개의 전극 중 한쪽에의 인가 전압)의 위상차가, 미리 설정된 위상차로 되도록 구동 주파수를 제어하도록 구성되어 있다.

한편, 특허문헌 2는 타원 진동 파츠 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, 도 12에 도시하는 바와 같이, 각 진동계의 공진 주파수는 엄밀하게는 일치하지 않고, 어긋남이 있다. 또한, 온도 변화 등에 의해 공진 주파수가 변화하는 경우, 각 진동계의 공진 주파수가 똑같이 변화한다고는 한정하지 않고, 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 커져서, 일부의 진동계에서 필요한 진폭을 내기 위하여 과대한 가진력이 필요하게 되거나, 일부의 진동계에서 진폭이 부족한 등, 여러가지 문제가 발생하는 경우를 생각할 수 있다.

본 발명은 이들 과제를 유효하게 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.

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

즉, 본 발명에 관한 진동계의 제어 장치는, 복수의 진동계를 공통의 구동 명령을 통하여 구동할 때에 이용되는 것이며, 상기 각 진동계는 각각 공진 주파수를 갖고 있으며, 이들 공진 주파수의 중간에 목표 주파수를 설정하는 목표 주파수 설정 수단과, 상기 목표 주파수 설정 수단이 설정하는 목표 주파수에 상기 구동 명령의 주파수를 추미시키는 추미 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성하면, 일부의 공진 주파수에 치우치는 일 없이 전체적으로 밸런스가 잡힌 주파수로 각 진동계를 구동할 수 있다. 그리고, 진동계의 공진 주파수가 온도 등에 따라 변화하는 경우에도, 이것에 추미한 주파수로 진동계를 구동하는 것이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 목표 주파수 설정 수단은, 상기 각 진동계의 위상과 상기 구동 명령의 위상 사이가 소정의 위상 관계로 되도록 상기 목표 주파수를 설정하는 것이며, 상기 추미 수단은, 상기 구동 명령의 주파수를 상기 목표 주파수로 하는 피드백 제어를 행하는 것인 것이 바람직하다.

이와 같이, 위상을 통하여 목표 주파수를 설정하도록 하면, 공진 주파수를 탐색할 필요가 없기 때문에, 구동을 중단하지 않고 제어를 속행할 수 있다.

구체적으로는, 상기 목표 주파수 설정 수단은, 각 진동계에 설치한 위상차 설정기와, 각 진동계에 있어서 검출한 위상과 상기 구동 명령의 위상의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 상기 각 진동계마다의 설정 위상차와 상기 검출 위상차의 편차를 더하는 가산기를 구비하고, 이 가산기로 가산한 합성 편차에 기초하여 상기 구동 명령을 생성하는 것이 바람직하다.

이렇게 구성하면, 위상을 사용하여 공진 주파수를 탐색할 필요가 없으므로, 제어 장치의 구성을 간이화할 수 있다.

또한, 상기 각 진동계에 있어서, 상기 위상차 검출기는, 상기 구동 명령의 신호와 상기 진동 검출기로부터의 검출 신호를 승산하여 직류분을 도출하고, 이것을 정규화함으로써 위상차를 검출하고 있는 것이 바람직하다.

이렇게 구성하면, 제로 크로스 검출 등과 같이 높은 분해능으로 샘플링을 행할 필요없기 때문에, 확실하게 위상 관계를 검출하는 것이 가능해진다(∴직류분을 도출하여 정규화하는 것의 효과). 이렇게 구성하면, 각 진동계에서 진폭이 상이한 경우에도, 그에 의한 영향을 제거하여 확실한 위상차 검출을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 목표 주파수 설정 수단은, 상기 각 진동계의 진동 주파수를 검출하여 그 중간에 목표 주파수를 설정하는 것이며, 상기 추미 수단은, 상기 구동 명령의 주파수를 상기 목표 주파수로 하는 피드백 제어를 행하는 것인 것도 바람직하다.

이렇게 구성하면, 예를 들어 위상 검출이 곤란한 대상물에 있어서도, 위상에 상관없이 진동 주파수를 통하여 비교적 간단하게 목표 주파수를 설정할 수 있다.

그리고, 이상의 제어 장치를, 워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 위상이 다른 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단을 구비한 워크 반송 장치에 적용하고, 이 워크 반송 장치의 진행파 발생 수단을 상기 제어 장치에 의해 제어하도록 하면, 고효율이며 안정된 반송 능력을 발휘시키는 것이 가능하게 된다.

이상, 설명한 본 발명에 따르면, 파츠 피더나 초음파 모터 등의 진동을 이용한 장치에 적용한 경우에, 안정·고효율로 이들을 구동시키는 것이 가능하게 되는, 신규 유용한 진동계의 제어 장치 및 워크 반송 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 진동계의 제어 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 도 1의 일부를 구체적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 2의 일부를 더욱 구체적으로 도시한 블록도.
도 4는 복수의 진동계에 있어서의 공진 주파수와 구동 명령에 관한 주파수의 관계를 도시하는 보드 선도.
도 5는 동 실시 형태에 있어서의 목표 주파수를 설명하기 위한 도 4의 일부에 대응한 보드 선도.
도 6은 동 실시 형태에 있어서의 정규화가 행해지지 않는 경우의 문제를 설명하기 위한 비교도.
도 7은 본 발명에 관한 진동계의 제어 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 관한 진동계의 제어 장치의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 관한 워크 반송 장치의 구성예로서의 파츠 피더를 도시하는 도면.
도 10은 동 파츠 피더를 구성하는 볼 피더에 대한 제어 블록도.
도 11은 동 파츠 피더를 구성하는 리니어 피더에 대한 제어 블록도.
도 12는 본 발명과 대비되는 종래의 제어를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 진동계의 제어 장치(C)를 블록도로 도시한 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 파츠 피더 등의 초음파 진동계나, XYZ 방향으로의 진동을 통하여 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 명령 생성부(32a)에서 생성되는, 주파수 가변으로 정현파나 구형파 등의 주기 신호가 제1, 제2 증폭기(12, 22)로 증폭되어서 입력된다. 제2 가진기(21)에 대해서는, 제1 진동계(1)를 기준으로 한 상대적인 위상차를 부여하기 위해, 구동 명령 생성부(32)로부터의 주기 신호를 위상기(23)에 있어서 위상을 어긋나게 하여 제2 증폭기(22)로 증폭한 것이 입력된다.

즉, 구동 명령 생성부(32)로부터의 주기 신호는, 제1 증폭기(12)에 입력됨과 함께, 위상기(23)에 의해 위상을 어긋나게 하여 제2 증폭기(22)에 입력된다.

여기서, 통상의 제어라면, 제1 진동계(1)의 진동 파형을 검출하는 위치에 제1 진동 검출기(14)를 설치함과 함께, 제1 위상차 검출기(15)를 설치하여 구동 명령 생성부(32)에서 생성하는 주기 신호와 제1 진동 검출기(14)로 검출하는 신호를 입력하고, 여기에서 그 위상차 Δφ1이 90°로 되도록 목표 주파수 설정 수단(31)으로 주파수를 조정하고, 구동 명령 생성부(32)를 제어하도록 구성되는 것이 일반적이다. 동시에, 그 구동 주파수를 위상기(23)로 위상을 바꾸어서 제2 진동계(2)를 구동하도록 구성된다.

그러나, 전술한 바와 같이 제1 진동계(1)의 공진 주파수 f1로 전체를 구동하는 제어는, 제2 진동계(2)에 있어서는 공진 주파수 f2로부터 벗어난 구동이 되기 때문에, 제1 진동계(1)와의 사이에서 응답 배율의 차가 커지고, 제2 진동계(2)에서 필요한 진폭을 내기 위하여 제2 증폭기(22)에서 과대한 가진력이 필요해지거나, 진폭이 부족한 등, 여러가지 문제가 발생할 것으로 생각된다. 이것은, 제2 진동계(2)의 공진 주파수 f2로 전체를 구동하도록 한 경우에도 사정은 마찬가지이다.

따라서 본 실시 형태는, 제2 진동계(2)측에 있어서도, 당해 제2 진동계(2)의 진동 파형을 검출하는 위치에 제2 진동 검출기(24)를 설치함과 함께, 제2 위상차 검출기(25)를 설치하여 구동 명령 생성부(32)에서 생성되고 위상기(23)로 위상 조정된 후의 주기 신호와 제2 구동 검출기(24)로 검출하는 신호를 입력하여 위상차 Δφ2를 검출하고, 이 위상차를 전술한 제1 위상차 검출기(15)의 위상차와 함께 목표 주파수 설정 수단(31)에 입력하고 있다.

목표 주파수 설정 수단(주파수 조정기)(31)은, 제1, 제2 위상차 검출기(15, 25)의 출력 φ1, φ2로부터, 제1 진동계(1)와 제2 진동계(2)의 공진 주파수 f1, f2의 주파수를 목표 주파수 fm으로 하고 구동 명령 생성부(32)에서 생성되는 구동 명령의 주파수 fv를 조절한다.

이와 같이, 구동 명령의 주파수 fv를 조절하는데 있어서, 목표 주파수 설정 수단(31)은 복수의 진동계(1, 2) 각각의 명령-응답 간 위상차를 사용하여 주파수를 설정하고 있다. 그리고, 구동 명령 생성부(32)를 추미 수단으로서, 그 목표 주파수 fm에 구동 주파수 fv를 추미시키고 있다.

목표 주파수 설정 수단(31)과 추미 수단(32)에 대해서, 보다 구체적으로는 도 2와 같은 구성을 채용한다.

목표 주파수 설정 수단(31)은 제1, 제2 위상차 설정기(31A1, 31B1)를 구비하고, 감산기(30a, 30b)로 각각 제1, 제2 위상차 검출기(15, 25)의 출력 신호와의 편차를 구한다. 각각의 편차에 대해서는, 게인 조정부(31A2, 31B2)를 조정함으로써 가중치를 조정할 수 있다.

그리고, 제1, 제2 편차 신호를 가산기(30c)로 더한 신호(이하, 합성 편차라고 칭한다)를 구동 명령의 기초가 되는 피드백 신호로 하고, 이 피드백 신호가 목표 주파수 설정 수단(31)으로부터 출력된다.

본 발명의 추미 수단인 구동 명령 생성부(32)는 피드백 신호를 입력하여 구동 명령의 구동 주파수 fv를 중간 주파수 fm에 추미시키기 위해, PI 제어기(32a)에 의해 발신기(32b)(VCO: Voltage controlled oscillator)의 주파수를 자동 조절하고, 구동 명령을 출력한다.

위상차 검출기(15, 25)에 대해서는, 도 3과 같은 구성을 채용한다.

즉, 이 위상차 검출기(15, 25)에는 제1, 제2 진동 검출기(14, 24)로 검출된 신호로부터 진동 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출기(15a, 25a)가 설치된다. 또한, 진동계(1, 2)에 입력되는 주기 신호와, 진동 검출기(14, 24)로 검출되는 신호를 승산기(15b, 25b)에 의해 서로 곱하고, 저역 통과 필터(15c, 25c)를 통하여 고주파 성분을 커트한다. 그 후에 제산기(15d, 25d)를 설치하고, 저역 통과 필터(15c, 25c)로부터의 출력 신호를 진폭 검출기(15a, 25a)로부터의 출력 신호로 제산하여 정규화한다.

이렇게 구성하고, 예를 들어 게인 조절기(31A2, 32A2)의 게인이 각각 1, 제1 위상차 설정기(15) 및 제2 위상차 설정기(25)의 설정이 모두 -90°인 것으로 하면, 제1 편차 Δφ1 또는 제2 편차 Δφ2는 한쪽이 커질 때는 다른 쪽이 작아지는 관계에 있기 때문에, 결과적으로, 제1 편차 Δφ1이 0이 되는 주파수와, 제2 편차 Δφ2가 0이 되는 주파수 사이의 주파수에 구동 명령의 주파수는 안정된다. 즉, 제1 진동계(1)에 있어서 최적의 주파수 f와, 제2 진동계(2)에 있어서 최적의 주파수 f 사이의 주파수 fm, 즉 밸런스가 잡힌 주파수로 제1 진동계(1) 및 제2 진동계(2)를 구동할 수 있다.

이것을 설명하기 위해서, 이하에서는 제1, 제2 진동계(1, 2)가 단순한 스프링 매스 댐퍼계로 나타내지고, 진동 검출기(14, 24)에서는 진동 변위를 검출하는 장치를 예로 하여, 각각의 공진 주파수 f1, f2 사이의 주파수로 구동하는 것을 생각할 수 있다.

제1, 제2 위상차 설정기(31A1, 31B1)에 있어서의 설정값을 -90°로 한다. 즉, 각각 공진 주파수에 있어서 편차가 0으로 되도록 설정한다. 이 경우, 어떤 주파수에 있어서의 편차 Δφ1(=-90°-φ1)과 Δφ2(=-90°-φ2)는 도 4에 도시된 바와 같은 값이 된다. 이 도면으로부터, Δφ1과 Δφ2의 크기가 동등하고 부호가 역이 되는 주파수 fm이, 2개의 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2 사이에 존재한다. 따라서, 구동 명령의 주파수 fv를 합성 편차 Δφ1+Δφ2가 0이 되는 주파수로 조정하면, 2개의 공진 주파수 f1, f2 사이의 주파수 fm으로 구동할 수 있다(도 5 참조). 이때, 도 4에 있어서의 구동 주파수 fv는, 제1 진동계의 공진 주파수 f1과 제2 진동계의 공진 주파수 f2의 중간 주파수 fm 부근에 안정된다.

상술한 목표 주파수 설정 수단(31)은 이러한 주파수를 자동 설정하고, 추미 수단(32)에 의해 구동 주파수 fv가 그 목표 주파수 fm에 추미된다. 또한, 2개의 편차에 대한 게인을 게인 조절기(31A2, 32B2)로 조정하면, 2개의 공진 주파수 f1, f2의 사이에 있지만 한쪽 공진 주파수 f1(f2)에 보다 가까운 주파수로 구동하도록 안분한 설정을 행하는 것도 가능하다.

여기서, 위상차 검출기(15, 25)를 도 3과 같은 구성으로 한 경우의 작용에 대하여 설명한다.

제1, 제2 구동 명령 신호를 각각 cosωt, cos(ωt-φe)로 하고, 제1, 제2 진동 검출기(14, 24)로부터 출력되는 변위의 검출 신호를 v1cos(ωt+φ1), v2cos(ωt-φe+φ2)로 하면, 구동 명령 신호와 검출 신호를 곱한 신호는 이하와 같이 된다.

저역 통과 필터(15c, 25c)에 통과시켜서 직류 성분만을 도출하면, 각각 (1/2)v1cosφ1, (1/2)v2cosφ2가 된다. 또한 제산기(15d, 25d)로 정규화함으로써, v1, v2에 의존하지 않고, cosφ1, cosφ2에 비례한 신호가 얻어진다. cosφ1, cosφ2는 각각 공진 주파수 f1, f2에서 0이 되고, 공진 주파수 f, f2 부근에서는 1∼-1로 단조롭게 변화한다. 따라서, cosφA+cosφB=0으로 되도록 목표 주파수 fm을 조정하면, 2개의 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2 사이(중간 부근)의 주파수로 구동할 수 있다.

반대로 정규화를 행하지 않는 경우, 즉, v1cosφ1+v2cosφ2가 0이 되도록 제어를 행한 경우에 대하여 생각한다. 2개의 진동계의 진동 진폭 v1, v2는 각각의 공진 주파수로 최댓값을 취하기 위해서, v1cosφ1과 v2cosφ2는 단조로운 변화로 되지 않는다. 도 6은 v1cosφ1, v2cosφ2, v1cosφ1+v2cosφ2를 플롯한 그래프이다. v1cosφ1+v2cosφ2는, 공진 주파수 f, f2의 중간 주파수 fm 이외에도 0이 되는 점이 존재하고, 또한 값의 변화의 방향(그래프의 기울기)이 주파수에 따라 상이하다. 이 때문에, 공진 주파수의 중간값 fm으로부터 벗어난 주파수로 구동되거나, 제어가 불안정(구동 주파수가 목표값으로부터 벗어나서 발산한다)하게 되기 쉬워진다. 정규화를 행함으로써 이러한 문제가 해결되어, 제어가 용이해진다.

이상에 의해, 본 실시 형태에 따른 진동계의 제어 장치(C)에 의하면, 제1 진동계(1)와 제2 진동계(2) 사이에서 진동의 응답 배율의 차가 작아져, 한쪽 진동계에서 과대한 가진력이 필요하게 된다고 하는 문제나, 한쪽 진동계의 진폭이 부족하다고 하는 문제가 발생하기 어려워진다.

또한, 한쪽 공진 주파수 f1(f2)로 전체를 구동하는 경우와 비교하여, 필요한 전력은 전체적으로 작아진다는 이점이나, 주파수가 자동 조정되기 때문에, 제1, 제2 진동계(1, 2)의 공진 주파수 f1, f2를 탐색하는 수고가 없어진다는 이점이 얻어진다.

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

예를 들어, 진동계가 3개 이상 있는 경우에도, 각각의 계에 대하여 출력되는 편차 신호를 더한 신호를 사용하여 제어함으로써, 일부의 공진 주파수에 치우치는 일 없이 전체적으로 밸런스가 잡힌 주파수로 구동할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 제1, 제2 위상차 검출기(15, 25)의 출력 각각에 대하여 제1, 제2 위상차 설정기(31A1, 31B1)에 있어서 설정값과의 편차를 취했지만, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1, 제2 위상차 검출기(15, 25)의 출력을 더한 신호에 대하여 위상차 설정기(131a)에 있어서 설정값과의 편차를 취해도 된다. 이 경우, 위상차 설정기는 1개면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는 PI 제어를 사용했지만, 이에 한정하지 않고 합성 편차를 0으로 하는 여러가지 제어 방법을 채용할 수 있다.

또한, 진동 검출기에 의해 검출하는 것은, 진동 변위, 진동 속도, 진동 가속도 중 어느 것이어도 된다.

또한, 공진 주파수가 아니고, 그것으로부터 소정량 어긋난 주파수로 구동하도록 제어해도 된다. 이것을 위해서는, 위상차 설정기(31A1, 31A2)의 설정 위상차를 조정하면 된다.

또한, 위상차 검출기(15, 25)에 입력되는 구동 명령은 위상차가 동일한 신호라면 어느 단의 신호여도 된다. 예를 들어, 도 2 등에서는, 제1 위상차 검출기(15)에, 발신기(32)로부터의 출력 신호를 입력하고 있지만, 제1 증폭기(12)로부터의 출력 신호를 입력해도 된다.

또한, 본 발명에서는, 구동 주파수의 제어 방법만 설명했지만, 각 진동계의 진폭을 설정한 크기로 유지하는 정진폭 제어 등과 병용하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 진폭을 일정하게 유지함으로써 보다 안정된 구동이 가능해진다. 또한, 도 3과 같은 구성의 경우, 정규화를 사용한 진폭 검출기의 출력 신호를 정진폭 제어에도 사용할 수 있다.

또한, 공진 주파수에서의 최대 진폭이 대략 동등하다고 하여 취급할 수 있는 진동계에 있어서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 각 진동계의 진동 주파수를 주파수 검출기(215, 225)로 검출하고 이것을 목표 주파수 설정 수단(231)에 입력하고, 주파수 차 설정기(231a)를 통하여 목표 주파수 fm을 설정하도록 구성하고, 추미 수단(232)이 구동 명령의 주파수 fv를 목표 주파수 fm으로 하는 피드백 제어를 행하도록 구성해도 된다.

이와 같이, 최대 진폭이 대략 동등한 것을 전제로 할 수 있는 경우에는, 위상에 의하지 않더라도 진동 주파수를 통하여 비교적 간단하게 목표 주파수를 설정할 수 있다.

이상과 같은 제어 장치(C)를 사용하여, 공간적 위상차가 있는 복수 개소에 배치되어 서로 위상차를 갖고서 가진되는 복수의 진동계를 공통의 구동 명령을 통하여 구동함으로써 트랙 상에 진행파를 발생시키도록 워크 반송 장치를 구성하면, 진행파비의 저하를 방지하여, 높은 효율로써 장치를 가동시키는 것이 가능해진다.

즉, 진행파를 사용하여 워크를 반송하는 경우, 다른 장치와 비교해도 특히 구동 주파수가 공진 주파수에 가까운 값이 되도록 설계·조정할 것이 요구된다. 그러나, 진행파를 사용한 반송에 있어서의 주파수 대역은 고주파(예: 초음파)이기 때문에, 종래의 제어 방법으로는 응답이 늦었다. 즉, 효율 좋은 제어를 실현하는 것은 곤란하였다.

또한, 이 진행파를 사용한 반송 장치의 구동원으로서 압전체가 사용되는 경우가 많은데, 압전체에 인가하는 전압의 영향에 의해, 압전체 자체가 열원이 되어, 온도 변화 등을 초래할 가능성이 있었다. 따라서, 이 온도 변화 등에 의한 공진 주파수의 변화에 따른 어긋남이 커져서, 장치 전체의 효율을 최대한으로 높일 수는 없다. 그래서, 본 발명을 적용함으로써, 고효율로 안정된 반송 능력을 발휘시킬 수 있다.

도 9는, 워크 반송 장치의 일례인 파츠 피더(PF)를 도시하고 있다. 이 파츠 피더(PF)는, 투입되는 워크를 나선 반송부(T1)를 따라서 등판시키는 볼 피더(Bf)와, 이 볼 피더(Bf)로부터 배출되는 워크에 대하여 정렬 반송부(t1)에서 정렬이나 방향 판별 등을 행하여 적정 자세의 워크만을 통과시킴과 함께 부적절한 워크를 리턴 반송부(t2)를 통하여 볼 피더(Bf)에 리턴시키는 리니어 피더(Lf)로 구성된다.

이 중 볼 피더(Bf)는, 도 10에 도시하는 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 대하여 압전 소자를 사용한 제1 가진기(11) 및 제2 가진기(12)를 통하여 가진함으로써, 위상이 다른 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 등에도 도시한 제1·제2 증폭기(12, 22)로 증폭된 주기 신호가 입력되고, 제1·제2 진동계(1(1x), 2(2x))의 진동이 제1·제2 진동 검출기(14, 24)를 통하여 도출되게 구성하면 된다. 도 10에 있어서 제어 장치(C)(도 1 참조)의 다른 부분은 생략되어 있고, 제어 방법은 상기 실시 형태와 마찬가지이다. 이 경우에도, 제어 장치(C)는 도 1의 구성 대신에 도 6이나 도 7의 구성을 채용할 수 있다.

이러한 파츠 피더(PF)를 구동하는 경우, 각 가진부(1x, 2x)에서의 공진 주파수는 거의 동일하다고 보고 구동하는 것이 일반적이며, 진동부(1x, 2x)의 저면에 압전 소자를 부착하면 압전 소자의 발열에 의해 복수의 가진점에서의 공진 주파수가 몇％ 변화하고, 정재파비가 저하되어서 반송 효율이 현저하게 손상될 가능성이 있었지만, 제어 장치(C)를 통한 제어에 의해, 이러한 과제를 유효하게 해결하는 것이 가능하게 된다.

한편, 도 9의 리니어 피더(Lf)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 피더 본체 저면의 타원상의 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 대하여 압전 소자를 사용한 제1 가진기(11) 및 제2 가진기(12)를 통하여 가진함으로써, 위상이 다른 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 경우에도, 진행파 발생 수단(LZ)에 제1·제2 가진기(11, 21)에 도 1 등에도 도시한 제1·제2 증폭기(12, 22)로 증폭된 주기 신호가 입력되어, 제1·제2 진동계(1(1x), 2(2x))의 진동이 제1·제2 진동 검출기(14, 24)를 통하여 도출되게 구성하면 된다. 도 11에 있어서 제어 장치(C)(도 1 참조)의 다른 부분은 생략되어 있고, 제어 방법은 상기 실시 형태와 마찬가지이다. 이 경우에도, 제어 장치(C)는 도 1의 구성 대신에 도 6이나 도 7의 구성을 채용할 수 있다.

이와 같이 하더라도, 상기와 동일한 작용 효과가 발휘된다.

또한, 이상과 같은 제어 장치를 사용하여, XYZ 방향으로 동작하는 복수의 진동계를 공통의 구동 명령 하에서 필요한 위상차를 갖고서 구동함으로써 평면상의 반송부 상의 워크를 XY 평면 내에서 반송시키는 워크 반송 장치를 구성하여도, 고효율로 안정된 반송 능력을 발휘시키는 것이 가능해진다.

기타의 구성도, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.

1: 제1 진동계
2: 제2 진동계
15: 제1 위상차 검출기
25: 제2 위상차 검출기
30: 가산기
31: 목표 주파수 설정 수단
32: 추미 수단(구동 명령 생성부)
31A1: 제1 위상차 설정기
32B1: 제2 위상차 설정기
C: 진동계의 제어 장치
f1, f2: 공진 주파수
fm: 목표 주파수
T1, t1, t2: 반송부
BZ, LZ: 진행파 발생 수단
PF: 워크 반송 장치(파츠 피더)

Claims

복수의 진동계를 공통의 구동 명령을 통하여 구동할 때에 이용되는 제어 장치이며,
상기 각 진동계는 각각 공진 주파수를 갖고 있으며,
이들 공진 주파수 사이에 목표 주파수를 설정하는 목표 주파수 설정 수단과,
상기 목표 주파수 설정 수단이 설정하는 목표 주파수에 상기 구동 명령의 주파수를 추미시키는 추미 수단을 구비하고,
상기 목표 주파수 설정 수단은, 상기 각 진동계의 위상과 상기 구동 명령의 위상 사이가 소정의 위상 관계로 되도록 상기 목표 주파수를 설정하는 것이며, 상기 추미 수단은, 상기 구동 명령의 주파수를 상기 목표 주파수로 하는 피드백 제어를 행하고,
상기 목표 주파수 설정 수단은, 각 진동계에 설치한 위상차 설정기와, 각 진동계에 있어서 검출한 위상과 상기 구동 명령의 위상의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 상기 각 진동계마다의 설정 위상차와 상기 검출 위상차의 편차를 더하는 가산기를 구비하고, 이 가산기로 가산한 합성 편차에 기초하여 상기 구동 명령을 생성하고 있는 진동계의 제어 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 각 진동계에 있어서, 상기 위상차 검출기는, 상기 구동 명령과 진동 검출기로부터의 검출 신호를 승산하여 직류분을 도출하고, 이것을 정규화함으로써 위상차를 검출하고 있는 진동계의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 목표 주파수 설정 수단은, 상기 각 진동계의 공진 주파수를 검출하여 그 사이에 목표 주파수를 설정하는 것이며, 상기 추미 수단은, 상기 구동 명령의 주파수를 상기 목표 주파수로 하는 피드백 제어를 행하는 것인 진동계의 제어 장치.
워크를 적재한 상태에서 반송하는 반송부와, 위상이 다른 정재파가 합성됨으로써 상기 반송부를 휨 진동시키기 위한 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단을 구비하고 있고, 상기 진행파 발생 수단에 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 진동계의 제어 장치가 적용되어 있는 것을 특징으로 하는 워크 반송 장치.