專利名稱：電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁鐵勵振式的自激振蕩型振動裝置。
例如，在工業調查會發行(1992年)的″振動應用技術″中公開了一種如圖8所示的自激振蕩型振動裝置。
圖8表示閉合回路，一般在開環傳遞函數的相位滯后為180°的頻率(相位交界點)上開環傳遞函數的增益在1(穩定邊界)以上時，如將回路閉合則將產生自激振蕩。為改善自激振蕩的建起特性，必須將增益充分增大(例如為穩定邊界增益的100倍)。該增益的詳細內容不僅有振動檢測器增益、控制器增益，功率放大器增益，還包含振動驅動器的輸入輸出變換增益。然而，當振動驅動器為電磁鐵時，其電流—吸引力特性如圖9所示具有平方非線性特性。因此，當電流大約為零時(范圍A)，輸入輸出變換增益也變為零(斜率約等于零)，不可能實現開環特性的高增益，因而不會引起自激振蕩。
本發明的目的是提供一種電磁鐵勵振式的自激振蕩型振動裝置，在產生自激振蕩前即使是幾乎無振蕩的狀態，電磁鐵的輸入輸出變換增益也不為零，而是具有一定的值，能使開環傳遞特性達到高增益，因而當將回路閉合時，能夠可靠地產生自激振蕩。
為達到以上目的，本發明的電磁鐵勵振式的自激振蕩型振動裝置具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征在于在上述電磁鐵的線圈上連接一個二極管。
為達到以上目的，本發明的電磁鐵勵振式的自激振蕩型振動裝置具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征還在于在上述電磁鐵內包含永久磁鐵。
為達到以上目的，本發明的電磁鐵勵振式的自激振蕩型振動裝置具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征還在于在上述電磁鐵的線圈內流過恒定的直流電流。
如按照權利要求1的發明，則即使在電流變化小的情況下，其輸入輸出變換增益的平均值也不為零，而是具有一定的有限值，借助于該增益，可以迅速地建起振動機器的自激振蕩。
如按照權利要求2的發明，通過在電磁鐵的線圈內流過恒定的直流電流，則電流—吸引力雖然是平方特性，但因該電流值加在微小變化的電流上，可以在該區域的電流吸引力的平方特性中獲得一定的有限輸入輸出增益，因此同樣能迅速地建起振動機器的自激振蕩。
如按照權利要求3的發明，則由于電磁鐵的磁通中經常存在著電磁鐵所包含的永久磁鐵的磁通，所以即使流過線圈的電流微小，但在電流吸引力平方特性的某一區域中能得到有限的輸入輸出增益，因而該振動機器能夠可靠地產生自激振蕩。
圖1是本發明實施例的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置的框圖。
圖2是表示圖1中振動驅動器7的具體結構的部分正視圖。
圖3是說明其動作用的時間圖。
圖4是表示其動作用的電流—吸引力特性曲線圖。
圖5是表示本發明第2實施例中振動驅動器的主要部分的正視圖。
圖6是本發明第3實施例的自激振蕩型振動裝置中的自激振蕩控制器的框圖。
圖7是表示其動作用的電流—吸引力關系曲線圖。
圖8是現有例的自激振蕩型振動裝置的框圖。
圖9是表示其動作用的電流—吸引力特性曲線圖。
符號說明1自激振蕩型振動裝置2振動機械3振動位移檢測器5自激振蕩控制器8a 永久磁鐵
9電磁線圈13 二極管15 加法器以下，參照


本發明的實施例。
圖1所示為本發明實施例的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，其總體以1表示，在本實施例中振動機械2是一個振動送料器，在圖2中示出其一部分，靠近振動送料器配置的振動位移檢測器3的輸出供給到振幅控制器4。振幅控制器4具有眾所周知的結構，用于設定規定的振幅值，在這里與振動位移檢測器3的輸出進行比較，與兩者之差值對應的輸出由線路c導出。自激振蕩控制器5如圖6所示由交流放大器11及飽和限幅器12構成，該控制器5的輸出供給線路c，由功率放大器6放大，其放大輸出被供給到振動驅動器7。在本實施例中，如圖2所示，振動驅動器7是電磁鐵勵振機構，由E形固定電磁鐵鐵芯8和纏繞在其上的電磁線圈9以及間隔著空隙G與鐵芯相對設置的銜鐵S構成，可動部M與固定部T通過按等角度間隔配置的傾斜板簧10聯結。上述的振動位移檢測器3靠近傾斜板簧10配置，它是一種渦流式檢測器，其輸出供給到振幅控制器4。此外，按照本發明，在電磁線圈9上連接了一個二極管13。并且，該系統磁路的自激磁阻還隨著銜鐵S與固定電磁鐵鐵芯8之間的空隙G而變化，在磁振動中以諧振頻率振動。因此，力與位移的相位差為90°，而電壓與電流的相位差為90°，所以在圖1示出的閉合回路中，振動位移檢測器3的輸出經線路a負反饋到自激振蕩控制器5，作為整體構成180°的相位差，因此可能產生自激振蕩。
本發明實施例的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置的結構如上所述，以下對其動作進行說明。
圖中未示出的直流電源通過開關連接于功率放大器6，通過將該開關閉合，產生自激振蕩并使振動機械開始振動，按照本實施例，因在振動驅動器7即電磁鐵的電磁線圈9上連接著二極管13，所以電流隨時間的變化如圖3所示，相對于時間軸是非對稱的。即，電流與吸引力的關系(非線性的平方特性)如圖4所示，當電流很微小時，在原點零點處，其斜率是零，電流如圖3所示變化時，即使變化微小，但電流—吸引力、即輸入輸出變換增益具有相同的符號，所以仍能具有一定的平均值。因此，在圖1所示的閉合回路中，能迅速地開始自激振蕩，振動機械隨后能夠可靠地進行自激振動。
另外，在本實施例中，由于自激振蕩控制器5具有飽和限幅器12，它接受振幅控制器4的輸出，使其限幅電平振幅隨偏差而變化，因此能使振動機械2的可動部M以在振幅控制器4中設定的規定振幅振動。在以上的結構中已經說明，在理想情況下振動驅動器7產生90°的相位滯后，但實際上與90°是有差異的，所以也可在自激振蕩控制器5內增加具有相位延遲功能的環節，因此在圖1的閉合回路中能夠使振動位移檢測器3的輸出相對于振動驅動器7的輸出線路以準確的180°相位滯后進行負反饋。因此振動機械2可以諧振振動，并能進行跟蹤控制。
圖5示出本發明第2實施例的振動驅動器7′，與上述實施例中對應的部分標以相同的符號，其詳細的說明省略。
即在本實施例中，將永久磁鐵8a裝在固定電磁鐵鐵芯8′內形成一個整體。因此，產生如箭頭所示的恒定磁通B0。所以即使流過電磁線圈9的電流為零，但在如圖7所示的業已提到過的平方特性中，在B區域加微小電流的情況下，就已經能產生一定的吸引力，因此輸入輸出變換增益具有近似恒定的值(B區域的斜率)，振動機械2易于開始自激振蕩，且能穩定地運行。即，在永久磁鐵8a產生的恒定磁通分量B0上加上由微小電流產生的變化分量B。因此，當檢測器3的檢測電流、噪聲等產生的微小電流流過電磁線圈9時，由于是在正的區域變化，所以輸入輸出增益的平均值不會是零，可開始自激振蕩。而另一方面，如沒有恒定磁通分量B0，則因微小電流在靠近0點的(+)(-)區域變化，所以輸入輸出變換增益變為零，就不能開始自激振蕩。
圖6示出本發明第3實施例的自激振蕩控制器5，與第1實施例相同具有交流放大器11及飽和限幅器12，但飽和限幅器12的輸出被供給到加法器15，這是將恒定的直流電流作為恒流指令供給的。因此，在振動驅動器7′的電磁線圈9中流過恒定的直流電流，在圖7所示的電流吸引特性中，當與第2實施例相同流過微小電流時，具有以該B區域的斜率為依據的輸入輸出變換增益，因此同樣能可靠地開始自激振蕩，并能穩定地運行。
如上所述，按照本發明的實施例，電磁鐵勵振方式雖然具有非線性的平方特性，但能夠可靠地開始自激振蕩。
以上說明了本發明的實施例，當然，本發明不限于此，以本發明的技術思想為基礎可以有各種各樣的變形。
例如，在以上的實施例中，振動機械2假定是振動送料器，但可將其修改為能夠適用于一般具有電磁勵振機構的所有振動機械。
另外，在以上的實施例中，作為振動檢測器3，使其靠近板簧10，并采用所謂的渦流式的檢測器，但當然不受此限制，例如也可將壓電元件(用鋯酸鉛構成)安裝在可動部M上，對其輸出進行2次積分并供給振幅放大器4。
如上所述，如采用本發明的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，則盡管力與電流的關系是非線性的，仍能可靠地開始自激振動。
權利要求
1.一種電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，它具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征在于在上述電磁鐵的線圈上連接一個二極管。
2.一種電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，它具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征在于在上述電磁鐵內包含永久磁鐵。
3.一種電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，它具有用來檢測振動機器的振動位移的振動位移檢測器、將振動位移檢測器的輸出作為負反饋信號且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對該控制器的輸出進行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產生的磁性吸引力對上述振動機器勵振，該自激振蕩型振動裝置的特征還在于在上述電磁鐵的線圈內流過恒定的直流電流。
4.根據權利要求1～3中任何一項所述的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，其特征在于上述自激振蕩控制器內裝有的飽和環節的飽和電平可根據上述振動位移檢測器的輸出改變。
5.根據權利要求1～4中任何一項所述的電磁鐵勵振式自激振蕩型振動裝置，其特征在于上述自激振蕩控制器具有相位延遲功能，上述振動機器的諧振頻率與自激振動的頻率一致。
全文摘要
本發明的目的是使電磁鐵勵振式的振動裝置可靠地開始自激振蕩。在振動驅動器7即電磁鐵7的固定電磁鐵鐵芯8上纏繞的電磁線圈9連接一個二極管13。因此即使是微小的電流變化也能可靠地開始自激振蕩。
文檔編號B06B1/02GK1137017SQ9610297
公開日1996年12月4日 申請日期1996年3月28日 優先權日1995年3月29日
發明者栗田裕, 村岸恭次, 安田均 申請人:神鋼電機株式會社