壓電式閥、該壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法及具有利用該壓電式閥的噴氣單元的光學(xué)式粒狀物選別的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓電式閥，即使在氣體的噴出時(shí)間變長的情況中，也能穩(wěn)定地供給該氣體，且開閥時(shí)的回應(yīng)性也優(yōu)良。壓電式閥具有接收從外部供給的壓縮氣體的氣體壓力室、以及從該氣體壓力室排出上述壓縮氣體的氣體排出路徑，包含：閥體，其配置于上述氣體壓力室，對(duì)上述氣體排出路徑進(jìn)行開閉；壓電元件，其作為位移產(chǎn)生該閥體動(dòng)作所需的驅(qū)動(dòng)力；位移放大機(jī)構(gòu)，其放大上述壓電元件的位移并作用于上述閥體；以及驅(qū)動(dòng)單元，其具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，并將由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)作為輸入驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，以對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
【專利說明】壓電式閥、該壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法及具有利用該壓電式閥的噴氣單元的光學(xué)式粒狀物選別機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用壓電元件的伸縮位移進(jìn)行閥的開閉的壓電式閥、該壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法及具有利用該壓電式閥的噴氣單元的光學(xué)式粒狀物選別機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]以往已知一種光學(xué)式粒狀物選別機(jī)，通過噴出空氣的單元所進(jìn)行的噴氣，將谷粒或樹脂顆粒(resin pellet)等粒狀物吹起，以選別良品(所求的粒狀物)、次品(應(yīng)排除的粒狀物)，及去除混入粒狀物中的異物等。
[0003]此種粒狀物選別機(jī)根據(jù)次品等的檢測(cè)信號(hào)使上述單元?jiǎng)幼?，并以噴氣吹起且去除從搬送路徑的端部沿既定軌跡落下的粒狀物，以此進(jìn)行該粒狀物的選別。
[0004]上述粒狀物選別機(jī)在連續(xù)且大量落下的粒狀物中，以噴出的空氣(噴氣)將次品等吹起，而為了以良好的精度僅將該次品等吹起，而不使其混入其它粒狀物，必須具備與噴氣噴嘴響應(yīng)性良好的閥。
[0005]專利文獻(xiàn)I中記載一種壓電式空氣閥，使用壓電元件以高速進(jìn)行閥的開閉。該壓電式空氣閥具備位移放大機(jī)構(gòu)，是根據(jù)杠桿原理，使壓電元件的較小的位移放大。
[0006]接著，與以往的電磁閥相比，具備使用上述壓電式空氣閥的噴氣噴嘴的光學(xué)式粒狀物選別機(jī)的上述壓電式閥在閥開閉時(shí)的響應(yīng)性較優(yōu)良，能以良好的精度將次品等吹起，且可降低混入良品而將其吹起的可能性。
[0007]另外，上述光學(xué)式粒狀物選別機(jī)中，上述壓電式空氣閥通過位移放大機(jī)構(gòu)使閥體移動(dòng)，因此，在空氣的噴氣時(shí)間變長的情況中，因?yàn)樯鲜鲩y體振動(dòng)而導(dǎo)致從噴嘴而來的噴氣量變動(dòng)，而無法穩(wěn)定地進(jìn)行選別作業(yè)。
[0008]于是，專利文獻(xiàn)2記載一種壓電式閥，通過使施加于壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓為2級(jí)電壓，來抑制開閥時(shí)從氣體排出路徑所噴出的氣體噴出量的變動(dòng)。該壓電式閥在對(duì)閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)的時(shí)機(jī)，對(duì)壓電元件施加第I級(jí)電壓，而在防止伴隨上述開閥所發(fā)生的閥體的振動(dòng)的時(shí)機(jī)，對(duì)壓電元件施加比上述第I級(jí)電壓更高的第2級(jí)電壓。據(jù)此，可抑制從開閥后的氣體排出路徑而來的氣體噴出量的變動(dòng)，即使在氣體噴出時(shí)間變長的情況下，也可穩(wěn)定地供給該氣體。
[0009]然而，上述壓電式閥具有以下問題:與施加于壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓為矩形的I級(jí)電壓的情況相比，開閥時(shí)的回應(yīng)性變得極差。
[0010]另外，上述壓電式閥與使對(duì)壓電元件所施加的驅(qū)動(dòng)電壓為I級(jí)電壓的情況相比，其驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成變得復(fù)雜而產(chǎn)生成本提高的問題。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-316835號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-241961號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明所要解決的問題
[0016]于是，本發(fā)明的目的在于提供一種壓電式閥及該壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，即使在氣體噴出時(shí)間變長的情況中，也可穩(wěn)定地供給該氣體，同時(shí)在開閥時(shí)的響應(yīng)性也優(yōu)良。
[0017]另外，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)式粒狀物選別機(jī)，可通過使用上述壓電式閥，更可靠地將次品等吹起，而能夠?qū)α钗镞M(jìn)行穩(wěn)定的選別作業(yè)。
[0018]用于解決課題的方法
[0019]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種壓電式閥，具有接受從外部所供給的壓縮氣體的氣體壓力室、及從該氣體壓力室排出上述壓縮氣體的氣體排出路徑，其特征為包含:閥體，其配置于上述氣體壓力室，使上述氣體排出路徑開閉；壓電元件，其作為位移產(chǎn)生上述閥體的動(dòng)作所需要的驅(qū)動(dòng)力；位移放大機(jī)構(gòu)，其放大上述壓電元件的位移，并作用于上述閥體；及驅(qū)動(dòng)單元，其具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，將該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)作為輸入驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)以對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
[0020]本發(fā)明中，上述驅(qū)動(dòng)單元優(yōu)選在使上述閥體開閥的時(shí)機(jī)，根據(jù)上述預(yù)脈沖對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，且在抑制上述開閥后來自上述氣體排出路徑的氣體噴出量的變動(dòng)的時(shí)機(jī)，根據(jù)上述主脈沖對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓。
[0021]本發(fā)明是一種光學(xué)式粒狀物選別機(jī)，具備運(yùn)送被選別物的運(yùn)送單元、在檢測(cè)位置檢測(cè)從該運(yùn)送單元的端部落下的被選別物的光學(xué)檢測(cè)單元、設(shè)于該光學(xué)檢測(cè)單元的更下方且根據(jù)由該光學(xué)檢測(cè)單元得到的檢測(cè)結(jié)果，利用空氣的噴氣將被選別物出吹起的噴氣單元，其特征在于，上述噴氣單元具備上述任一個(gè)壓電式閥，該壓電式閥根據(jù)由上述光學(xué)檢測(cè)單元得到的檢測(cè)結(jié)果，由上述驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生由上述預(yù)脈沖與主脈沖所形成的信號(hào)，使上述壓電元件伸長而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
[0022]本發(fā)明是壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，該壓電式閥具有接收從外部供給的壓縮氣體的氣體壓力室、及從該氣體壓力室排出上述壓縮氣體的氣體排出路徑，其具備:閥體，其配置于上述氣體壓力室，使上述氣體排出路徑開閉；壓電元件，其作為位移產(chǎn)生上述閥體的動(dòng)作所需要的驅(qū)動(dòng)力；位移放大機(jī)構(gòu)，其放大上述壓電元件的位移，并作用于上述閥體；及驅(qū)動(dòng)單元，其使上述壓電元件伸縮位移而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)，上述驅(qū)動(dòng)方法的特征為，上述驅(qū)動(dòng)單元具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所形成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，根據(jù)由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)，對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
[0023]本發(fā)明中，上述驅(qū)動(dòng)單元優(yōu)選通過根據(jù)上述預(yù)脈沖的對(duì)上述壓電元件進(jìn)行的電壓施加使上述閥體開閥，并通過根據(jù)上述主脈沖的對(duì)上述壓電元件進(jìn)行的電壓施加，抑制上述開閥后的來自上述氣體排出路徑的氣體噴出量的變動(dòng)。
[0024]發(fā)明效果
[0025]本發(fā)明的壓電式閥因?yàn)榫邆潋?qū)動(dòng)單元，其中，該驅(qū)動(dòng)單元具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所形成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，并將該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)作為輸入驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)，因此，即使在氣體噴出時(shí)間變長的情況中，也可穩(wěn)定地供給該氣體，同時(shí)開閥時(shí)的響應(yīng)性也優(yōu)良。
[0026]另外，本發(fā)明的壓電式閥將在上述信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生的上述信號(hào)作為輸入驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，并對(duì)上述壓電元件施加由特定電壓值所構(gòu)成的I級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓，因此驅(qū)動(dòng)單元的電路構(gòu)成變得簡(jiǎn)單，與使對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓為2級(jí)電壓的情況相比，可降低成本。
[0027]本發(fā)明的光學(xué)式粒狀物選別機(jī)因?yàn)榫邆渖鲜霰景l(fā)明的壓電式閥，因此即使噴氣時(shí)間變長，也可穩(wěn)定地供給空氣，再配合開閥時(shí)的良好的響應(yīng)性，可更可靠地吹起次品等，而能夠穩(wěn)定地進(jìn)行粒狀物的選別。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，驅(qū)動(dòng)單元具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，并根據(jù)由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)，對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長以對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)，因此，該壓電式閥即使在氣體的噴出時(shí)間變長的情況中，也可穩(wěn)定地供給該氣體，同時(shí)開閥時(shí)的響應(yīng)性也優(yōu)良。
[0029]另外，根據(jù)本發(fā)明的壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，因?yàn)楦鶕?jù)由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)，對(duì)上述壓電元件施加由特定電壓值所形成的I級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓，因此驅(qū)動(dòng)單元的電路構(gòu)成變得簡(jiǎn)單，與將施加于壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓作為2級(jí)電壓的情況相比，可降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1A是壓電式閥主體的概略說明圖。
[0031]圖1B是壓電式閥主體的概略主視圖。
[0032]圖2是壓電式閥的第I變化實(shí)施例。
[0033]圖3是壓電式閥的第2變化實(shí)施例。
[0034]圖4A是本發(fā)明的壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成的方框圖。
[0035]圖4B是表示本發(fā)明的壓電式閥中的輸入信號(hào)與施加電壓的圖。
[0036]圖5A是輸入本發(fā)明的實(shí)施例的充電用驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)的圖表。
[0037]圖5B是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中的壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓的圖表。
[0038]圖5C是表示從本發(fā)明的實(shí)施例中的氣體排出路徑噴出的空氣的噴出壓特性的關(guān)系的圖表。
[0039]圖6A是現(xiàn)有的壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成的方框圖。
[0040]圖6B是表示現(xiàn)有的壓電式閥中的輸入信號(hào)與施加電壓的圖。
[0041]圖7A是輸入比較例中的充電用驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)的圖表。
[0042]圖7B是施加于比較例中的壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓的圖表。
[0043]圖7C是表示從比較例中的氣體排出路徑噴出的空氣的噴出壓力特性的圖表。
[0044]圖8是表示比較本發(fā)明的實(shí)施例與比較例中的空氣噴出壓力特性的圖表。
[0045]圖9是光學(xué)式粒狀物選別機(jī)的主要組件的側(cè)剖視圖。
[0046]圖10是圖9所示的粒狀物選別機(jī)的控制方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047]根據(jù)圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0048]〈壓電式閥〉
[0049]圖1是在閥主體的側(cè)面為開放狀態(tài)下的壓電式閥的概略說明圖，圖1A是閉閥時(shí)的側(cè)視圖，圖1B表不王視圖。
[0050]壓電式閥10具備閥主體11、閥體12、壓電元件13、位移放大機(jī)構(gòu)14及驅(qū)動(dòng)裝置15。
[0051]該閥主體11具有:氣體壓力室111，接收從外部的壓縮氣體供給源(圖中未顯示)而來的壓縮氣體的供給；及氣體排出路徑112，使該氣體壓力室111內(nèi)的氣體噴出至外部。
[0052]上述閥體12配置于上述閥主體11的上述氣體壓力室111內(nèi)，使該氣體排出路徑112開閉。
[0053]上述壓電元件13配置于上述閥主體11內(nèi)，其一端固定于該閥主體11。
[0054]上述位移放大機(jī)構(gòu)14配置于上述閥主體11的上述氣體壓力室111內(nèi)，放大上述壓電元件13的位移，并作用于上述閥體12。
[0055]上述驅(qū)動(dòng)裝置15具備:充電用驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)上述壓電元件13施加驅(qū)動(dòng)電壓以充入電荷，而使該壓電元件13伸長；及放電用驅(qū)動(dòng)電路，其使上述充入的電荷放電，而使上述壓電元件13收縮，通過使上述壓電元件13伸縮位移，來開閉驅(qū)動(dòng)上述閥體12。
[0056]另外，上述驅(qū)動(dòng)裝置15中，上述充電用驅(qū)動(dòng)電路與放電用驅(qū)動(dòng)電路只要與該壓電元件電性連接即可，不需要例如與上述閥主體11物理性地成為一體。
[0057]上述位移放大機(jī)構(gòu)14相對(duì)于連結(jié)上述壓電元件13的長邊方向的軸線與氣體排出路徑112的線(以下稱為“中心線”)對(duì)稱地設(shè)置一對(duì)。
[0058]第I位移放大機(jī)構(gòu)由第I鉸鏈16a、第2鉸鏈17a、第I手臂部件18a及第I板簧19a所構(gòu)成。第I鉸鏈16a的一端與閥主體11接合。第2鉸鏈17a的一端與安裝于上述壓電元件13的帽蓋部件131接合。上述第I鉸鏈16a及第2鉸鏈17a的各另一端，皆與第I手臂部件18a的基部接合。第I板簧19a的一端與第I手臂部件18a的外側(cè)前端部分接合，內(nèi)端與閥體12的一方側(cè)的側(cè)端部接合。
[0059]另一方面，第2位移放大機(jī)構(gòu)由第3鉸鏈16b、第4鉸鏈17b、第2手臂部件18b及第2板簧19b所構(gòu)成。第3鉸鏈16b的一端與閥主體11接合。第4鉸鏈17b的一端與安裝于上述壓電元件13的帽蓋部件131接合。第3鉸鏈16b及第4鉸鏈17b的各另一端中均與第2手臂部件18b的基部接合。第2板簧19b的一端與第2手臂部件18b的外側(cè)前端部分接合，內(nèi)端與閥體12的另方側(cè)的側(cè)端部接合。
[0060]壓電式閥10在圖1A的狀態(tài)中，若通過驅(qū)動(dòng)裝置15對(duì)壓電元件13施加驅(qū)動(dòng)電壓以充入電荷，則該壓電元件13往圖中的右方向伸長。伴隨該壓電元件13的伸長的位移在第I位移放大機(jī)構(gòu)中，以第2鉸鏈17a作為施力點(diǎn)、第I鉸鏈16a作為支點(diǎn)、第I手臂部件18a的前端部作為作用點(diǎn)，通過杠桿原理放大，使第I手臂部件18a的外側(cè)前端部較大地位移。同樣地，伴隨該壓電元件13的伸長的位移在第2位移放大機(jī)構(gòu)中，以第4鉸鏈17b作為施力點(diǎn)、第3鉸鏈16b作為支點(diǎn)、第2手臂部件18b的前端部作為作用點(diǎn)，通過杠桿原理放大，使第2手臂部件18b的外側(cè)前端部較大地位移。
[0061]接著，上述第I手臂部件18a及第2手臂部件18b的各外側(cè)前端部中的位移通過第I板簧19a及第2板簧19b，使閥體12離開閥座113，從而打開氣體排出路徑112。
[0062]另一方面，壓電式閥10中，若上述壓電元件13通過驅(qū)動(dòng)裝置15使電荷放電，則該壓電元件13收縮，該收縮通過第I及第2位移放大機(jī)構(gòu)傳達(dá)至閥體12，使該閥體12落座于閥座113。
[0063]此處，圖1中，壓電式閥10雖是以氣體壓力室111的側(cè)面向外部開放的狀態(tài)為例進(jìn)行說明以顯示內(nèi)部構(gòu)造，但該氣體壓力室111當(dāng)然可在密閉的狀態(tài)下使用。
[0064]〈壓電式閥的第I變化實(shí)施例>
[0065]圖2是壓電式閥的第I變化實(shí)施例，表示閥主體的側(cè)面為開放的狀態(tài)。
[0066]該壓電式閥20具有使閥體22、壓電元件23、位移放大機(jī)構(gòu)24 —體化而成的促動(dòng)器30，在相對(duì)于具有氣體壓力室211及氣體排出路徑212的閥主體21相對(duì)從側(cè)方固定該促動(dòng)器30的構(gòu)成這一點(diǎn)與圖1所示的壓電式閥10不同。另外，此處圖式中省略開閉驅(qū)動(dòng)該閥體22的驅(qū)動(dòng)裝置(相當(dāng)于上述驅(qū)動(dòng)裝置15)。
[0067]此處，上述位移放大機(jī)構(gòu)24具有使上述壓電元件23的位移放大的位移放大部25，及將上述壓電元件23的位移傳達(dá)至上述位移放大部25的位移傳遞部26。
[0068]上述位移傳遞部26具有與上述壓電元件23的一端接合的U字型的底座基板27，及與該壓電元件23的另一端接合的帽蓋部件28。
[0069]該壓電式閥20中，上述壓電元件23在該U字型的底座基板27的空間內(nèi)，組合至該U字型底部與上述帽蓋部件28之間，上述一端與該底座基板27接合，上述另一端與上述帽蓋部件28接合。
[0070]該壓電式閥20當(dāng)然也可在閥主體21的側(cè)面為密閉的狀態(tài)下使用。
[0071 ] <壓電式閥的第2變化實(shí)施例>
[0072]圖3是壓電式閥的第2變化實(shí)施例，表示閥主體的剖面內(nèi)部的樣式。圖3所示的壓電式閥40中，形成氣體壓力室411的閥主體41其前方開口，在封閉該開口的蓋體42中形成氣體排出路徑421，該蓋體42與配置于上述閥主體41的內(nèi)部的平板43—體成型，同時(shí)該平板43上固定有圖2所示的促動(dòng)器30，此點(diǎn)與圖2所示的壓電式閥20不同。
[0073]另外，此處圖中也省略開閉驅(qū)動(dòng)閥體的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0074]該壓電式閥40以下述方式組裝:將固定有上述促動(dòng)器30的平板43，從上述閥主體41前方的開口配置于其內(nèi)部，同時(shí)以與上述平板43—體成型的上述蓋體42，封閉上述閥主體41的上述開口。
[0075][實(shí)施例](預(yù)脈沖信號(hào))
[0076]圖4A是本發(fā)明的壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成的方框圖，圖4B是表示上述電路中所產(chǎn)生的信號(hào)及壓電元件的施加電壓的時(shí)序圖。
[0077]如圖4A所示，本發(fā)明的壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置中，信號(hào)產(chǎn)生部150產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的I個(gè)充電用信號(hào)A(以下稱為“預(yù)脈沖信號(hào)”)，通過將該預(yù)脈沖信號(hào)作為輸入至充電用驅(qū)動(dòng)電路151的信號(hào)，而對(duì)壓電元件施加電壓以充入電荷，進(jìn)而使該壓電元件伸長。另外，上述驅(qū)動(dòng)裝置通過將信號(hào)產(chǎn)生部150產(chǎn)生的放電用信號(hào)B作為輸入放電用驅(qū)動(dòng)電路152的信號(hào),從上述壓電元件使上述電荷放電,進(jìn)而使該壓電元件收縮。
[0078]本發(fā)明的壓電式閥如圖4B所示，因?yàn)閷⑸鲜鲂盘?hào)產(chǎn)生部150中產(chǎn)生的信號(hào)A(預(yù)脈沖信號(hào))作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路151的信號(hào)，而對(duì)上述壓電元件施加由特定電壓值所形成的I級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓，因此驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成變得簡(jiǎn)單。
[0079]圖5A是輸入本發(fā)明的壓電式閥中的充電用驅(qū)動(dòng)電路151的信號(hào)(預(yù)脈沖信號(hào))，圖5B是根據(jù)上述輸入信號(hào)對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓，圖5C表示從通過上述驅(qū)動(dòng)電壓開閥的氣體排出路徑噴出的空氣的噴出壓力特性的圖表。此處，使用壓縮空氣作為從外部對(duì)壓電式閥供給的壓縮氣體。
[0080]圖5A?C所示的圖表的實(shí)驗(yàn)條件如下。
[0081](I)壓縮空氣供給壓力:0.25MPa (大氣壓下的表壓値)
[0082](2)壓縮空氣設(shè)定流量:60L/min
[0083](3)輸入信號(hào):預(yù)脈沖時(shí)間tl = 0.14ms、停止時(shí)間t2 = 0.03ms、主脈沖時(shí)間t3 =1.83ms (壓電元件的通電時(shí)間:2ms)
[0084](4)空氣噴出壓力檢測(cè)位置:比氣體排出路徑前端更前方的2mm處
[0085]此處，上述預(yù)脈沖時(shí)間tl及停止時(shí)間t2 (主脈沖的輸入時(shí)機(jī))，及根據(jù)上述預(yù)脈沖信號(hào)對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓值以實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求得使開閥時(shí)的空氣噴出壓力上升快且抑制開閥后的空氣噴出壓力的變動(dòng)(防止閥體因?yàn)榘殡S開閥的反作用力而振動(dòng)的情形)的最佳時(shí)機(jī)條件等而設(shè)定。
[0086]另外，上述主脈沖時(shí)間t3根據(jù)空氣噴出時(shí)間所設(shè)定。
[0087][比較例](2級(jí)信號(hào))
[0088]圖6A是專利文獻(xiàn)2中所記載的以往壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成的方框圖，圖6B是表示在上述電路中發(fā)生及產(chǎn)生的信號(hào)，及壓電元件的施加電壓的時(shí)序圖。
[0089]如圖6A所示，以往的壓電式閥中的驅(qū)動(dòng)裝置中，信號(hào)產(chǎn)生部550產(chǎn)生矩形波所形成的信號(hào)A_H與信號(hào)A_L這兩種充電用信號(hào)，指令值演算電路553中，將上述兩種信號(hào)合成，以產(chǎn)生由2級(jí)形成的合成信號(hào)A’ (以下稱為“2級(jí)信號(hào)”)，通過將該2級(jí)信號(hào)作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路551的信號(hào)，對(duì)壓電元件施加電壓，以充入電荷，進(jìn)而使該壓電元件伸長。另外，上述驅(qū)動(dòng)裝置通過將信號(hào)產(chǎn)生部550中產(chǎn)生的放電用信號(hào)B作為輸入放電用驅(qū)動(dòng)電路552的信號(hào)，從上述壓電元件使上述電荷放電，進(jìn)而使該壓電元件收縮。
[0090]以往的壓電式閥如圖6B所不,根據(jù)信號(hào)產(chǎn)生部550中產(chǎn)生的信號(hào)A_H及信號(hào)A_L,在指令值演算電路553中產(chǎn)生信號(hào)A’ (2級(jí)信號(hào))，并將該信號(hào)A’ (2級(jí)信號(hào))作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路551的信號(hào)，而對(duì)該壓電元件施加2級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓，因?yàn)樾枰允故┘佑谏鲜鰤弘娫牡贗級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓成為目標(biāo)值的方式通過FB電路554進(jìn)行回饋控制，而使驅(qū)動(dòng)裝置的電路構(gòu)成變得復(fù)雜。
[0091]圖7A表示輸入以往的壓電式閥(比較例)中的充電用驅(qū)動(dòng)電路551的信號(hào)(2級(jí)信號(hào))，圖7B表示根據(jù)上述輸入信號(hào)對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓，圖7C表示從通過上述驅(qū)動(dòng)電壓而開閥的氣體排出路徑所噴出的空氣的噴出壓力特性的圖表。另外，此處也使用壓縮空氣作為從外部對(duì)壓電式閥供給的壓縮氣體。
[0092]圖7A?C所示的圖表的實(shí)驗(yàn)條件如下所述。
[0093](I)壓縮空氣供給壓力:0.25MPa(大氣壓下的表壓值)
[0094](2)壓縮空氣設(shè)定流量:60L/min
[0095](3)輸入信號(hào):第I級(jí)的時(shí)間t4 = 0.26ms、第2級(jí)的時(shí)間t5 = 1.74ms (壓電元件的通電時(shí)間:2ms)
[0096](4)空氣噴出壓力檢測(cè)位置:比氣體排出路徑前端更前方的2mm處。
[0097]此處，上述第I級(jí)的時(shí)間t4(第2級(jí)的輸入時(shí)機(jī))、及根據(jù)上述2級(jí)信號(hào)而對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓値以實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求出開閥時(shí)的空氣噴出壓力上升快且抑制開閥后的空氣噴出壓力的變動(dòng)(防止閥體因?yàn)榘殡S開閥的反作用力而振動(dòng)的情形)的最佳時(shí)機(jī)條件等而設(shè)定。
[0098]另外，上述第2級(jí)時(shí)間t5根據(jù)空氣噴出時(shí)間設(shè)定。
[0099]圖8表示比較本發(fā)明的實(shí)施例與比較例中的空氣噴出壓力特性的圖表。
[0100]圖8中，單點(diǎn)劃線表示將“預(yù)脈沖信號(hào)”作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路151的信號(hào)的情況。另外，實(shí)線是表示將“2級(jí)信號(hào)”作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路551的信號(hào)的情況。更進(jìn)一步，圖8中，將“脈沖(矩形波)信號(hào)”作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)的情況合并，并以虛線表示。另外，將“脈沖信號(hào)”作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)的情況，對(duì)壓電元件施加I級(jí)的矩形的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0101]首先了解到，使輸入信號(hào)為“脈沖信號(hào)”的壓電式閥中，開閥時(shí)的響應(yīng)性非常優(yōu)良，但是另一方面，開閥后的空氣噴出壓力(噴出量)的變動(dòng)很大。
[0102]接著可了解到，使輸入信號(hào)為“2級(jí)信號(hào)”的以往的壓電式閥中，與上述“脈沖信號(hào)”的情況比較，可抑制開閥后的空氣噴出壓力(噴出量)的變動(dòng)，但另一方面，在開閥時(shí)的響應(yīng)性變得極差。
[0103]另一方面可了解到，在將輸入信號(hào)作為“預(yù)脈沖信號(hào)”的本發(fā)明的壓電式閥中，與上述“脈沖信號(hào)”的情況相比，抑制開閥后的空氣噴出壓力(噴出量)的變動(dòng)，同時(shí)與上述“2級(jí)信號(hào)”的情況相比，其開閥時(shí)的回應(yīng)性優(yōu)良。
[0104]根據(jù)上述，本發(fā)明的壓電式閥即使是氣體的噴出時(shí)間變長的情況，也可穩(wěn)定地供給該氣體，同時(shí)開閥時(shí)的響應(yīng)性也優(yōu)良。
[0105]〈光學(xué)式粒狀物選別機(jī)〉
[0106]接著，就具備利用本發(fā)明的壓電式閥的噴氣噴嘴的光學(xué)式粒狀物選別機(jī)進(jìn)行說明。
[0107]圖9是概略表示光學(xué)式粒狀物選別機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的主要部分側(cè)剖視圖。圖10表示光學(xué)式粒狀物選別機(jī)中的控制方框圖。
[0108]光學(xué)式粒狀物選別機(jī)610在上部具有由供料槽620及振動(dòng)進(jìn)料器630所形成的粒狀物供給部。在粒狀物供給部的下方配置具有規(guī)定寬度的傾斜狀滑槽640。
[0109]從上述粒狀物供給部所供給的粒狀物在上述傾斜狀滑槽640沿寬度方向展開而連續(xù)地自然流下后，從其下端沿著既定的落下軌跡放出至空中。
[0110]上述既定的落下軌跡的前后，至少對(duì)向配置一對(duì)光學(xué)檢測(cè)裝置650a、650b，在與上述傾斜狀滑槽640的寬度方向平行地以直線狀延伸的粒狀物檢測(cè)位置O對(duì)粒狀物進(jìn)行拍攝。各光學(xué)檢測(cè)裝置650a、650b分別是由內(nèi)置CXD線傳感器的CXD照相機(jī)等的拍攝單元651a、651b、由熒光燈等所構(gòu)成的照明單元652a、652b、及在對(duì)上述粒狀物進(jìn)行拍攝時(shí)成為背景的背景653a、653b等所構(gòu)成。
[0111]另外，在上述粒狀物檢測(cè)位置O的下方配置噴氣裝置670，以空氣的噴氣去除次品等。上述噴氣裝置670具備將多個(gè)上述本發(fā)明的壓電式閥并排而組成的噴氣噴嘴671，及對(duì)該噴氣噴嘴671輸送壓縮空氣的壓縮空氣供給裝置673，根據(jù)上述各光學(xué)檢測(cè)裝置650a、650b的檢測(cè)結(jié)果，以與該粒狀物的落下軌跡的寬度方向上的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)設(shè)置的上述噴氣噴嘴671的多個(gè)噴嘴孔所噴射出來的空氣，將從上述傾斜狀滑槽640的下端放出的粒狀物吹起。另外，上述壓電式閥的壓電元件與驅(qū)動(dòng)裝置672的驅(qū)動(dòng)電路電性連接。
[0112]上述光學(xué)式粒狀物選別機(jī)610中，經(jīng)過上述傾斜狀滑槽640，在寬度方向上展開而連續(xù)地自然流下之后，從其下端沿既定落下軌跡放出至空中的粒狀物在上述粒狀物檢測(cè)位置0，通過上述各光學(xué)檢測(cè)裝置650a、650b的拍攝單元651a、651b進(jìn)行拍攝，并將該影像數(shù)據(jù)送至控制裝置660。該控制裝置660根據(jù)該影像數(shù)據(jù)，具體指定需去除的次品等的粒狀物，取得與該粒狀物的大小等相關(guān)的情報(bào)，并將該次品等的排除信號(hào)送至上述驅(qū)動(dòng)裝置672。
[0113]上述噴氣裝置670根據(jù)送至上述驅(qū)動(dòng)裝置672的上述排除信號(hào)，選擇性地驅(qū)動(dòng)上述多個(gè)壓電式閥，對(duì)于通過與上述傾斜狀滑槽640的寬度方向平行且直線延伸的粒狀物排除位置E的次品等，從與該寬度方向的各位置對(duì)應(yīng)設(shè)置的上述噴氣噴嘴671的各噴嘴孔噴出空氣。
[0114]此時(shí)，上述驅(qū)動(dòng)裝置672根據(jù)上述排除信號(hào)，如圖4所示，在信號(hào)產(chǎn)生部中產(chǎn)生“預(yù)脈沖信號(hào)”，并將該預(yù)脈沖信號(hào)作為輸入充電用驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，并對(duì)上述選擇性驅(qū)動(dòng)的壓電式閥的壓電元件施加電壓。
[0115]此處，上述預(yù)脈沖信號(hào)中的預(yù)脈沖時(shí)間tl及停止時(shí)間t2(主脈沖的輸入時(shí)機(jī))預(yù)先以實(shí)驗(yàn)等求得，并設(shè)定于驅(qū)動(dòng)裝置672。
[0116]接著，通過從上述噴氣噴嘴671的各噴嘴孔所噴出的空氣而吹起的次品等，從次品排出口 681排出機(jī)體外。另外，未以噴氣吹起而維持原樣地通過既定落下軌跡的良品等，從良品排出口 682回收。
[0117]如上所述，上述光學(xué)式粒狀物選別機(jī)610中，上述壓電式閥開閥時(shí)的響應(yīng)性優(yōu)良，且即使是噴氣時(shí)間變長的情況，也可穩(wěn)定地供給空氣，而可更可靠地吹起次品等，因此可進(jìn)行穩(wěn)定的粒狀物選別。
[0118]上述光學(xué)式粒狀物選別機(jī)中，成為選別對(duì)象的粒狀物可以谷粒、特別是米粒為代表，但并不僅限于谷粒，只要是能以噴氣吹起的大小及質(zhì)量，則該對(duì)象物可為任何物體。
[0119]另外，本發(fā)明的壓電式閥中，位移放大機(jī)構(gòu)也可以相對(duì)于連結(jié)上述壓電元件的長邊方向軸線與氣體排出路徑結(jié)合的線非對(duì)稱地配置，也可僅配置I個(gè)位移放大機(jī)構(gòu)。
[0120]另外，本發(fā)明的壓電式閥，也可為閥體與手臂組件的一端部接合。
[0121]更進(jìn)一步，本發(fā)明的壓電式閥中，壓電元件的長邊方向軸線也可不與閥體的動(dòng)作方向一致。
[0122]本發(fā)明并非限定于上述實(shí)施方式，只要不脫離本發(fā)明的范圍，理所當(dāng)然可將該構(gòu)成進(jìn)行適當(dāng)變更。
[0123]產(chǎn)業(yè)上的利用性
[0124]本發(fā)明的壓電式閥即使是氣體的噴出時(shí)間變長的情況中，也可穩(wěn)定地供給該氣體，同時(shí)開閥時(shí)的響應(yīng)性也優(yōu)良，可應(yīng)用于各種領(lǐng)域。
[0125]符號(hào)說明
[0126]1—壓電式閥，11一閥主體，111一氣體壓力室，112—?dú)怏w排出路徑，12—閥體，13—壓電元件，14 一位移放大機(jī)構(gòu)，15—驅(qū)動(dòng)裝置，150—信號(hào)產(chǎn)生部，151—充電用驅(qū)動(dòng)電路，152—放電用驅(qū)動(dòng)電路，18a、18b一手臂部件，19a、19b一板黃，20—壓電式閥，21—閥王體，211—?dú)怏w壓力室，212—?dú)怏w排出路徑，22 —閥體，23—壓電元件，24—位移放大機(jī)構(gòu)，30一促動(dòng)器，40一壓電式閥，41 一閥王體，411 一氣體壓力室，42一蓋體，421 一氣體排出路徑，43—平板，55—驅(qū)動(dòng)裝置，550—信號(hào)產(chǎn)生部，551—充電用驅(qū)動(dòng)電路，552—放電用驅(qū)動(dòng)電路，553—指令值演算電路，554—回饋電路，610—光學(xué)式粒狀物選別機(jī)，640—傾斜狀滑槽，650a、650b—光學(xué)檢測(cè)裝置，651a、651b — CCD照相機(jī)(拍攝單元)，660—控制裝置，670—噴氣裝置，671—噴氣噴嘴，672—驅(qū)動(dòng)裝置，673—壓縮空氣供給裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電式閥，其具有接收從外部供給的壓縮氣體的氣體壓力室、以及從該氣體壓力室排出上述壓縮氣體的氣體排出路徑，該壓電式閥的特征在于， 具備: 閥體，其配置于上述氣體壓力室，對(duì)上述氣體排出路徑進(jìn)行開閉； 壓電元件，其作為位移產(chǎn)生上述閥體的動(dòng)作所需的驅(qū)動(dòng)力； 位移放大機(jī)構(gòu)，其放大上述壓電元件的位移，并作用于上述閥體；以及驅(qū)動(dòng)單元，其具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，并將由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)作為對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)，以對(duì)上述壓電兀件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式閥，其特征在于， 上述驅(qū)動(dòng)單元在對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥的時(shí)機(jī)，根據(jù)上述預(yù)脈沖對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，并在抑制上述開閥后的來自上述氣體排出路徑的氣體噴出量的變動(dòng)的時(shí)機(jī)，根據(jù)上述主脈沖對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓。
3.一種光學(xué)式粒狀物選別機(jī)，具備: 運(yùn)送單元，其運(yùn)送被選別物； 光學(xué)檢測(cè)單元，其在檢測(cè)位置檢測(cè)從該運(yùn)送單元的端部落下的被選別物；以及噴氣單元，其設(shè)于該光學(xué)檢測(cè)單元的更下方，根據(jù)由該光學(xué)檢測(cè)單元得到的檢測(cè)結(jié)果，以空氣的噴氣將被選別物吹起， 該光學(xué)式粒狀物選別機(jī)的特征在于， 上述噴氣單元具備權(quán)利要求1或2所述的壓電式閥， 該壓電式閥根據(jù)由上述光學(xué)檢測(cè)單元得到的檢測(cè)結(jié)果，由上述驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生由上述預(yù)脈沖與主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)，使上述壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
4.一種壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，該壓電式閥具有接收從外部供給的壓縮氣體的氣體壓力室、以及從該氣體壓力室排出上述壓縮氣體的氣體排出路徑，并具備: 閥體，其配置于上述氣體壓力室，對(duì)上述氣體排出路徑進(jìn)行開閉； 壓電元件，其作為位移產(chǎn)生該閥體的動(dòng)作所需的驅(qū)動(dòng)力； 位移放大機(jī)構(gòu)，其放大上述壓電元件的位移并作用于上述閥體；以及 驅(qū)動(dòng)單元，其使上述壓電元件伸縮位移以對(duì)上述閥體進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)， 該壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于， 上述驅(qū)動(dòng)單元具有產(chǎn)生由預(yù)脈沖及主脈沖所構(gòu)成的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部，且上述驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)由該信號(hào)產(chǎn)生部所產(chǎn)生的上述信號(hào)，對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓，使該壓電元件伸長，從而對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電式閥的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述驅(qū)動(dòng)單元通過根據(jù)上述預(yù)脈沖的對(duì)上述壓電元件的電壓施加，對(duì)上述閥體進(jìn)行開閥，并通過根據(jù)上述主脈沖的對(duì)上述壓電元件的電壓施加，抑制上述開閥后的來自上述氣體排出路徑的氣體噴出量的變動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B07C5/36GK104395658SQ201380020550
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】伊藤隆文, 竹內(nèi)輝彥, 松下忠史, 徐世杰, 矢野健, 上間丈司, 樋口俊郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社佐竹, 有限公司機(jī)械變壓器