專利名稱：控制壓電振動部件饋送器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制通過壓電振動單元的振動饋送各種類型部件的壓電振動部件饋送器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
如

圖1所示，普通壓電振動部件饋送器的典型例子包含適于容納大量部件的碗狀體2，用于在振動施加在碗狀體上時(shí)提供并排出部件；設(shè)有壓電振動元件的振動單元4，用于以預(yù)先設(shè)定的共振頻率驅(qū)動碗狀體2；以及壓電驅(qū)動控制系統(tǒng)5，用于驅(qū)動振動單元4。這種壓電振動部件饋送器適于利用諸如光電換能器和壓電單元之類的振幅傳感器電學(xué)檢測碗狀體2的振幅，將振幅反饋至壓電驅(qū)動控制系統(tǒng)5，并且控制驅(qū)動碗狀體2的電流或電壓從而在任何時(shí)候都以恒定的振幅驅(qū)動碗狀體。
由于該方法需要振幅傳感器6來檢測碗狀體2的振動，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，構(gòu)件數(shù)量增多并且還提高了成本。
如日本專利申請KOKAI(早期公開)No.JP，7-60187，A和No.JP，10-49237，A所揭示的，提出了另一種系統(tǒng)，它根據(jù)從與驅(qū)動電路連接的電流檢測器或電壓檢測器獲得的信號完成預(yù)設(shè)操作或處理，從而無需利用特殊的振幅傳感器就控制壓電振動單元驅(qū)動電路的驅(qū)動信號。
雖然在這種方法下無需提供特殊的振幅傳感器，但是它需要對額外的操作、處理等進(jìn)行控制以檢測驅(qū)動時(shí)的電流值等，從而控制振動單元4的振動。因此，控制系統(tǒng)隨著裝置尺寸的增大變得復(fù)雜并且成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供對結(jié)構(gòu)簡單并且精確振動的壓電振動部件饋送器進(jìn)行控制的方法和裝置。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種控制壓電振動部件饋送器的方法，饋送器包括設(shè)有以預(yù)設(shè)頻率振動的壓電振動元件的壓電振動單元、適于借助壓電振動單元使其中部件排出的碗狀體、驅(qū)動壓電振動元件的驅(qū)動電路以及向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號以使其按預(yù)先設(shè)定驅(qū)動的控制單元。該方法包含在壓電振動元件每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上暫時(shí)使壓電振動元件的驅(qū)動停頓并根據(jù)從上述壓電振動元件獲得的信號控制壓電振動元件的振動，信號的獲得通過停頓期間例如根據(jù)該信號波形與上述驅(qū)動電路驅(qū)動信號的相位差的壓電效應(yīng)獲得。
在較佳實(shí)施例中，在控制之前先測量壓電振動部件饋送器的共振頻率。當(dāng)測量共振頻率時(shí)，壓電振動元件由上述驅(qū)動電路驅(qū)動，在每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上使驅(qū)動電路暫時(shí)停頓，并且在停頓期間測量從壓電振動元件獲得的壓電效應(yīng)引起的信號。信號最大處的頻率假定為共振頻率。隨后壓電振動元件在獲得的共振頻率下由驅(qū)動電路驅(qū)動，并且驅(qū)動電路的驅(qū)動在每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上暫時(shí)停頓。在停頓期間，在存儲單元內(nèi)存儲從壓電振動元件獲得的壓電效應(yīng)引起的信號、該信號波形與上述驅(qū)動電路驅(qū)動信號的相位差以及上述共振頻率。當(dāng)驅(qū)動壓電振動單元時(shí)，它以存儲的共振頻率驅(qū)動。而且，壓電振動元件的控制方式為使壓電效應(yīng)獲得的信號波形與驅(qū)動電路的驅(qū)動信號之間的相位差等于存儲的上述相位差。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種控制壓電振動部件饋送器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供有以預(yù)設(shè)頻率振動的壓電振動元件的壓電振動單元；適于借助壓電振動單元使其中部件放電的碗狀體；驅(qū)動壓電振動元件的驅(qū)動電路；向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號以使其按預(yù)先設(shè)定驅(qū)動并在壓電振動元件每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上暫時(shí)使壓電振動元件的驅(qū)動停頓的控制單元；在停頓期間檢測從壓電振動元件獲得的由壓電效應(yīng)引起的信號波形的信號檢測裝置；檢測信號檢測裝置獲得的信號波形與驅(qū)動電路的驅(qū)動信號波形之間相位差的相位差檢測裝置；以及根據(jù)相位差檢測裝置獲得的相位差控制壓電振動元件振動的振動控制裝置。
在本說明書中，上述信號表示電壓或電流。當(dāng)信號表示電壓時(shí)，術(shù)語“信號”涉及電壓波形、驅(qū)動電壓、電壓檢測裝置和驅(qū)動電壓波形。當(dāng)信號為電流時(shí)，它涉及電流波形、驅(qū)動電流、電流檢測裝置和驅(qū)動電流波形。
控制上述結(jié)構(gòu)的壓電振動部件饋送器的方法和裝置能夠通過利用壓電振動元件本身作為傳感器精確檢測振動而無需利用檢測壓電振動單元振幅的特殊振幅傳感器，因此其構(gòu)造明顯得到簡化。而且，由于部件饋送器的共振頻率一旦測定和存儲并且根據(jù)存儲的共振頻率和其他信號或相位差數(shù)據(jù)操作部件饋送器，則可以各自的優(yōu)化驅(qū)動條件來驅(qū)動部件饋送器。由于即使在改變部件饋送器的構(gòu)造時(shí)也能再次測量共振頻率，所以可以總是以合適的條件驅(qū)動部件饋送器。
附圖簡述通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為控制普通部件饋送器的方法的示意圖；圖2為包含按照本發(fā)明的控制系統(tǒng)的普通壓電振動部件饋送器的視圖；圖3為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的壓電振動部件饋送器控制系統(tǒng)的示意圖框圖；圖4為按照上述實(shí)施例的壓電振動部件饋送器控制序列的流程圖；圖5為按照上述實(shí)施例的壓電振動部件饋送器的共振頻率與振幅之間關(guān)系的曲線圖；以及圖6為按照上述實(shí)施例的壓電振動部件饋送器的驅(qū)動波形的曲線圖。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式參見附圖，圖2示出了按照本發(fā)明設(shè)有控制裝置40的壓電振動部件饋送器10的實(shí)施例。部件饋送器的結(jié)構(gòu)基本上與普通部件饋送器相同。簡而言之，部件饋送器包含碗狀體12，設(shè)有在向上傾斜形的內(nèi)周邊表面形成螺旋形部件饋送導(dǎo)軌13的側(cè)壁；以及多個(gè)起彈性支撐裝置作用并且上端部以預(yù)先設(shè)定的角度附屬在碗狀體12下側(cè)面的多個(gè)盤簧15。各盤簧15的下端直接與相應(yīng)的壓電振動元件16的上端相連。壓電振動元件16的下端以相同于上端的角度緊固在基座部分17。當(dāng)從電源向壓電振動單元間斷地供電時(shí)，壓電振動元件16振蕩或振動。壓電振動元件16的振蕩或振動經(jīng)盤簧15傳遞至部件饋送器10的碗狀體12?；糠?7經(jīng)墊子或阻尼部件18固定在地面上。壓電振動元件16共同構(gòu)成使碗狀體12起振的壓電振動單元14的主要部分。例如在1995年12月5日授權(quán)給Yagi等人的美國專利No.5,472,079中描述了部件饋送器的操作，該專利作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。
以下借助圖3描述驅(qū)動壓電振動元件16的控制裝置40。每個(gè)壓電振動元件16與包含電功率放大器等的驅(qū)動電路20相連，并且驅(qū)動電路20與包含輸出壓電振動元件16的驅(qū)動信號的微計(jì)算機(jī)的控制單元22相連。而且壓電振動元件16與檢測壓電振動元件電極產(chǎn)生的電壓的電壓檢測電路相連，并且電壓檢測電路24的輸出端與控制單元22的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。
借助驅(qū)動電路20調(diào)整壓電振動元件16的振幅的振幅設(shè)定電路26與控制單元22相連。此外，使部件饋送器10的驅(qū)動模式從調(diào)整模式向操作模式轉(zhuǎn)換或者相反轉(zhuǎn)換的模式設(shè)定電路28與控制單元22相連。而且控制單元22設(shè)有諸如非易失存儲器之類的存儲單元30，用于存儲諸如預(yù)設(shè)電壓值、相位差和頻率之類的數(shù)據(jù)并相對控制單元22輸出、輸入數(shù)據(jù)。
以下為該實(shí)施例的壓電振動部件饋送器10的驅(qū)動方法和控制方法。首先，如圖4-6所示，開啟電源并且由模式設(shè)定電路28選擇壓電振動部件饋送器10的驅(qū)動模式。通常，在裝運(yùn)壓電振動部件饋送器10時(shí)測量壓電振動部件饋送器10的共振頻率并存儲其中。而且由于共振頻率隨振動系統(tǒng)自身頻率的變化(因?yàn)橥霠铙w12或其他部件的交換引起)而變化，所以在調(diào)整模式下測量共振頻率并且存儲其中。
由于在壓電振動單元14內(nèi)共振頻率處振幅最大，因此如圖5所示，頻率被掃頻而不改變驅(qū)動電源，并且將振幅最大處的頻率假定為共振頻率。在共振頻率的測量中，壓電振動元件16由驅(qū)動電路20驅(qū)動，驅(qū)動電路20的驅(qū)動在每個(gè)預(yù)設(shè)驅(qū)動周期處暫時(shí)停頓，并且在停頓期間測量壓電振動元件16的壓電效應(yīng)獲得的電壓。電壓最大處的頻率被假定為共振頻率。測量共振頻率的操作按照預(yù)定程序自動完成。壓電振動單元14在以共振頻率驅(qū)動時(shí)的振幅由振幅設(shè)定電路26設(shè)定。
接著，由模式設(shè)定電路28將驅(qū)動模式切換至驅(qū)動模式。壓電振動元件16由驅(qū)動電路20在設(shè)定的共振頻率和振幅下驅(qū)動，并且如圖6所示，驅(qū)動電路20的驅(qū)動在每預(yù)設(shè)周期(例如50個(gè)周期)上暫時(shí)停頓1或1.5個(gè)周期。從壓電振動元件16獲得的在停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的電壓由電壓檢測電路24檢測并且輸出至控制單元22。在控制單元22，完成電壓檢測電路24獲得的電壓波形的A/D轉(zhuǎn)換并且計(jì)算該電壓波形與驅(qū)動驅(qū)動電路20并用作激發(fā)力的驅(qū)動信號波形的相位差。而且上述共振頻率、該頻率下的電壓波形的波高以及上述相位差被存儲在存儲單元30內(nèi)。
隨后，在壓電振動部件饋送器10的操作下，由模式設(shè)定電路28將模式設(shè)定為操作模式。在調(diào)整模式期間讀取存儲在存儲單元30內(nèi)的驅(qū)動電壓的波高和共振頻率并且控制單元22以這些值，借助驅(qū)動電路20驅(qū)動壓電振動單元16。在該模式下，驅(qū)動電路20的驅(qū)動在每預(yù)設(shè)周期(例如50個(gè)周期)上暫時(shí)停頓1或1.5個(gè)周期。壓電振動元件16產(chǎn)生在該停頓期間內(nèi)由壓電效應(yīng)引起的電壓并且該電壓由電壓檢測電路24檢測并輸出至控制單元22。在控制單元22，完成電壓檢測電路24獲得的電壓波形的A/D轉(zhuǎn)換并且計(jì)算該電壓波形與驅(qū)動驅(qū)動電路20并用作激發(fā)力的驅(qū)動信號波形的相位差。壓電振動元件16振動頻率的控制方式為使壓電振動元件16獲得的電壓波形與驅(qū)動電路20的驅(qū)動電壓的相位差等于上述在調(diào)整模式期間存儲的相位差。該控制在壓電振動部件饋送器10操作期間延續(xù)。
按照本實(shí)施例控制壓電振動部件饋送器的方法和裝置，由于驅(qū)動電壓的暫時(shí)停頓和轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號，所以由壓電振動元件16本身檢測其機(jī)械振動，并且檢測信號送至控制單元22。因此可以精確地完成振幅檢測和驅(qū)動控制而無需檢測振幅的特殊傳感器。而且由于壓電振動元件16本身用作傳感器，所以結(jié)構(gòu)得到簡化并且檢測信號非常精確。而且由于即使暫時(shí)停頓壓電振動元件16的驅(qū)動但因慣性而振動，所以不存在壓電振動單元14的驅(qū)動問題。
而且由于調(diào)整模式與操作模式可以互換并且在調(diào)整模式下部件饋送器10可以調(diào)整為所需的優(yōu)化共振頻率。因此部件饋送器總是可以合適的狀態(tài)驅(qū)動。
在部件饋送器是自激發(fā)振動類型的情況下，如果控制頻率從而使壓電振動元件16的電壓相位與共振頻率測量時(shí)的相等則可以獲得精確的振動。在部件饋送器為分立激發(fā)振動類型的情況下，用戶將頻率設(shè)定為預(yù)定的值。在這種情況下，也可以通過檢測壓電振動元件的振動電壓和驅(qū)動電壓的相位完成共振頻率的精確控制。
應(yīng)該指出的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例并且可以作出任何改進(jìn)。例如，可以設(shè)定任何周期的操作停頓周期只要基本上不影響部件饋送器10的驅(qū)動。而且可以通過與上述檢測壓電振動元件16壓電效應(yīng)引起的電壓相同的方法來檢測電流以完成上述控制。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于包含碗狀體的部件饋送器，而且可以應(yīng)用于任何利用壓電振動元件饋送的裝置。因此上述實(shí)施例僅僅是示意性質(zhì)的而無限定性質(zhì)，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定而非前面描述限定，并且所有落在或等價(jià)于權(quán)利要求的變化都包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種控制壓電振動部件饋送器的方法，饋送器包括提供有以預(yù)設(shè)頻率振動的壓電振動元件的壓電振動單元、驅(qū)動壓電振動元件的驅(qū)動電路以及向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號以使其按預(yù)先設(shè)定驅(qū)動的控制單元，所述方法包含以下步驟在所述壓電振動元件每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上暫時(shí)使所述壓電振動元件的驅(qū)動停頓；以及根據(jù)從所述壓電振動元件獲得的在所述停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的信號來控制所述壓電振動元件的振動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)從上述壓電振動元件獲得的在所述停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的信號波形與所述驅(qū)動電路驅(qū)動信號的相位差控制所述壓電振動元件的所述振動。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述控制完成如下預(yù)先測量所述壓電振動部件饋送器的共振頻率，由所述驅(qū)動電路在所述共振頻率下驅(qū)動所述壓電振動元件，在每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期暫時(shí)停頓驅(qū)動電路的驅(qū)動，將從所述壓電振動元件獲得的在所述停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的所述信號波形與所述驅(qū)動電路的驅(qū)動信號的相位差和所述共振頻率存儲在存儲單元內(nèi)，以及當(dāng)被驅(qū)動時(shí)以存儲的共振頻率驅(qū)動所述壓電振動單元。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述壓電振動部件饋送器的所述共振頻率的測量完成如下由所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述壓電振動元件，在每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期暫時(shí)停頓驅(qū)動電路的驅(qū)動，測量從所述壓電振動元件獲得的在所述停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的信號，以及將所述信號最大處的頻率假定為所述共振頻率。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述壓電振動單元的控制方式為使從所述壓電振動元件獲得的在所述停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的所述信號波形與所述驅(qū)動電路的驅(qū)動信號的相位差等于存儲的相位差。
6.如權(quán)利要求1、2、3或5所述的方法，其特征在于所述停頓周期為所述驅(qū)動周期的1或1.5倍。
7.一種控制壓電振動部件饋送器的裝置，其特征在于包括提供有以預(yù)設(shè)頻率振動的壓電振動元件的壓電振動單元；適于借助壓電振動單元使其中部件排出的碗狀體；驅(qū)動壓電振動元件的驅(qū)動電路；向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號以使其按預(yù)先設(shè)定驅(qū)動并在壓電振動元件每預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動周期上暫時(shí)使壓電振動元件的驅(qū)動停頓的控制單元；在停頓期間檢測從壓電振動元件獲得的由壓電效應(yīng)引起的信號波形的信號檢測裝置；檢測信號檢測裝置獲得的信號波形與驅(qū)動電路的驅(qū)動信號波形之間相位差的相位差檢測裝置；以及根據(jù)相位差檢測裝置獲得的相位差控制壓電振動元件振動的振動控制裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述信號檢測裝置為電壓檢測電路。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于所述控制單元裝備有振幅設(shè)定電路，用于通過所述驅(qū)動電路調(diào)整所述壓電振動元件的振幅；模式設(shè)定電路，用于使所述部件饋送器的驅(qū)動模式從調(diào)整模式向操作模式轉(zhuǎn)換或者相反轉(zhuǎn)換；以及存儲數(shù)據(jù)的非易失存儲器。
全文摘要
一種控制壓電振動部件饋送器(10)的裝置,包括:提供有以預(yù)設(shè)頻率振動的壓電振動元件的壓電振動單元(14);適于借助壓電振動單元(14)使其中部件排出的碗狀體(12);驅(qū)動壓電振動元件(16)的驅(qū)動電路(20);以及向驅(qū)動電路(20)輸出驅(qū)動信號以按預(yù)先設(shè)定驅(qū)動的控制單元(22)?？刂仆瓿煞绞綖槭箟弘娬駝釉?16)的振動在每個(gè)預(yù)設(shè)驅(qū)動周期上暫時(shí)停頓并且根據(jù)停頓周期內(nèi)壓電效應(yīng)引起的信號控制壓電振動元件(16)的振動。
文檔編號B06B1/06GK1338668SQ01124969
公開日2002年3月6日 申請日期2001年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者屋木晉 申請人:Ykk株式會社