[发明专利]自激振荡型振动装置

说明书

本发明涉及自激振荡型振动装置。

一般说来自激振荡型振动装置具有自动跟踪谐振点的优点，但为保持振幅为有限值必须进行某些控制。如试图利用控制器或功率放大器的饱和特性使振幅恒定，则功率放大器的输出将会变为矩形波，并含有很多高次谐波分量。

鉴于这种情况，在特原昭61-154599号中公开了如图3所示的一种自激振荡型振动装置。此外在图4中示出将图3的一部分功能用传递函数表示的方框图。即在图4中，振动装置作为一个整体以1表示，并给出如图所示的特性方程式。振幅检测器2靠近振动机械设置(例如在振动送料器中靠近联结其料斗和基座的板簧设置的涡流式传感器)，其输出供给振幅控制器3，振幅控制器3的输出供给功率放大器4。另一方面，振动机械的输出x供给自激振荡控制器7，它是以负反馈加到加法器6的，因此时是自激振荡，所以加法器6的另一个输入为零，因而振动机械的输出x被进一步供给到一阶滞后环节5，一阶滞后环节5的输出供给上述功率放大器4。

当质量为m的振动机械1以加速度dx²/dt²振动时，如通过一个l/s(s为拉普拉斯变换算子—以下同)的积分滞后环节，则变为速度dx/dt，将其乘以内摩擦系数c后作为振动衰减力作用于质量m，而dx/dt如再通过一个积分滞后环节l/s则变为x，将其乘以弹簧常数k后作为恢复力作用在质量m上。以这种闭合回路概括地表示出振动机械1，在谐振频率上被延迟90°的相位。因在自激振荡控制器7的一阶滞后环节5中被延迟90°的相位，所以在开环产生180°的相位差，因此可产生自激振荡。功率放大器4的增益K0如在稳定边界以上，将使该系统产生振荡，在振幅控制器3中检测当前的振幅与规定振幅之差，并由此来控制功率放大器4的增益K₀。即，当与振幅给定值的偏差大时，使该增益K₀增大，当达到振幅给定值时使其回到稳定边界。然而，如图5所示，振幅偏差Δr和功率放大器的增益K0具有线性关系，现在，为了改善自激振荡的建起特性，在振幅偏差Δr大时就必须充分地增大功率放大器4的增益K0，但这样一来将使振幅检测器2在其波形中具有高次谐波分量即产生脉动，将其放大得很大后将使功率放大器4的输出变化，在振动机械中不能建立起稳定的自激振荡。

鉴于上述问题，本发明提供一种自激振荡型振动装置，在具有良好的自激振荡建起特性的同时，还能抑制因振幅检测装置的脉动而造成的增益变化。

为达到以上目的，本发明的自激振荡型振动装置具有用于检测振动机器振动速度的振动速度检测装置、将该振动速度检测装置的输出作为正反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用该振动驱动器对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征在于：使上述反馈增益K的值同当前振幅与给定振幅之差即振幅偏差Δr相关，按照K＝K₁Δr+K_N(Δr)^2N+1+K_cr(式中，K₁、K_N为常数，N为整数，K_cr为稳定边界增益)的关系变化。

为达到以上目的，本发明的自激振荡型振动装置具有用于检测振动机器振动位移的振动位移检测器、将该振动位移检测器的输出作为正反馈信号且用反馈增益加以放大并以积分环节或一阶滞后环节控制相位滞后的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的振动驱动器，利用该振动驱动器对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征在于：使上述反馈增益K的值同当前振幅与给定振幅之差即振幅偏差Δr相关，按照K＝K₁Δr+K_N(Δr)^2N+1+K_cr(式中，K₁、K_N为常数，N为整数，K_cr为稳定边界增益)的关系变化。