JPH0353995B2 - - Google Patents

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JPH0353995B2
JPH0353995B2 JP57199485A JP19948582A JPH0353995B2 JP H0353995 B2 JPH0353995 B2 JP H0353995B2 JP 57199485 A JP57199485 A JP 57199485A JP 19948582 A JP19948582 A JP 19948582A JP H0353995 B2 JPH0353995 B2 JP H0353995B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、いわゆる超音波ウエルダー、超音
波溶着機等の超音波加工機のための超音波振動素
子を超音波振動させる超音波振動素子駆動装置に
関する。
従来技術 従来の超音波振動素子駆動装置においては、超
音波振動素子に設けられた加工用ホーンにひび割
れが生ずるとか、加工用ホーンが交換された時に
は、超音波振動素子が基本周波数以外の異なる周
波数にて振動されるようになり、例えば被加工物
であるプラスチツクの溶着不良を生ずる等の問題
点があつた。
目 的 この発明の目的は、上記問題点を解決するため
に為されたものであつて、基本周波数以外の異な
る周波数にて超音波振動素子が振動された場合、
その異なる振動周波数による超音波振動素子の振
動を防止して、基本周波数による振動に自動的に
移行するようにし、被加工物の溶着不良を防止し
得る超音波振動素子駆動装置を提供することにあ
る。
実施例 以下この発明の超音波加工機に具体化した一実
施例を図面に従つて説明する。
第１図に示すように、テーブル１上には支柱２
が立設され、その支柱２の上部には固定台３が固
定されている。その固定台３には流体圧シリンダ
４が固定され、その下方に延びるピストンロツド
５には可動枠体６が固定されており、その可動枠
体６には超音波振動素子７が保持されている。そ
の超音波振動素子７の下端には加工用ホーン８が
着脱可能に取り付けられ、その下端の加工面８ａ
は前記テーブル１と対向している。又、超音波振
動素子７を発振させる発振回路９が設けられてい
る。
そしてテーブル１上に型１０を載置し、その型
１０内にプラスチツクからなる２枚の被加工物１
１を重合して載置して、流体圧シリンダ４のピス
トンロツド５を下動させると、可動枠体６ととも
に加工用ホーン８が下動され、その加工面８ａが
被加工物１１の加工部１１ａを押圧する。その状
態で発振回路９により超音波振動素子７を振動さ
せ被加工物１１に加工面８ａから超音波振動を付
与すると両被加工物１１の加工部１１ａが溶着加
工される。加工終了後は流体圧シリンダ４により
加工用ホーン８が上動され、被加工物１１がテー
ブル１上から取り除かれる。
次にこの実施例の超音波加工機の電子回路を第
２図に従つて説明する。超音波振動素子７は駆動
用素子７ａと検出用素子７ｂとを備えており、発
振回路９により発振される。その発振回路９につ
いて説明すると、検出用素子７ｂからは超音波振
動素子７の実際の振動周波数の電気的な高周波
信号SG１が出力され、その高周波信号SG１は帰
還回路１２に入力される。その帰還回路１２は、
一端が超音波振動素子７の検出用素子７ｂに接続
され、他端が抵抗１３を介して接地されたコンデ
ンサ１４と、その抵抗１３と、その抵抗１３に一
次側端子が並列接続されたトランス１５とからな
り、トランス１５の二次側端子は帰還回路１２の
出力端子となつている。帰還回路１２の出力端子
から出力されるフイードバツク信号SG２は減衰
回路１６に入力される。その減衰回路１６、３個
の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を直列接続してなり、ト
ランス１５の二次側端子に並列接続されている。
抵抗Ｒ２の両端にはアナログスイツチ１７が並列
接続され、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点から減衰回
路１６の出力信号SG３が出力される。その出力
信号SG３は可変増幅度増幅回路１８と電力増幅
回路１９により増幅され、その電力増幅回路１９
から高周波電力が超音波振動素子７の駆動用素子
７ａに供給される。そして、減衰回路１６、可変
増幅度増幅回路１８、電力増幅回路１９により電
力供給回路２０が構成されている。
この発振回路９は、電圧増幅率をA〓0、電圧帰
還率をβ〓とすればA〓0・β〓＝１なる条件を満足する
とき発振する。
超音波振動素子７の検出用素子７ｂからの高周
波信号SG１は検波整流回路２１へ入力され、そ
の検波整流回路２１ぱ高周波信号SG１の電圧値
に比例する直流電圧VDを可変直流電源２２に付
与する。その可変直流電源２２には電源電圧VC
が付与されており、直流電圧VDにより制御され
る出力電圧VOを可変増幅度増幅回路１８に付与
する。その出力電圧VOは、直流電圧VDが高く
なるほど低い値となり、直流電圧VDが低下する
ほど高くなる。前記可変増幅度増幅回路１８の増
幅率はその出力電圧VOに比例する。従つて、超
音波振動素子７の振動周波数ｆが低下すると高周
波信号SG１の電圧値が低くなり、直流電圧VDが
低下し出力電圧VOが高くなる。これにより可変
増幅度増幅回路１８の増幅率が高くなり、調音波
振動素子７の駆動用素子７ａには大きな高周波電
力が供給される。従つて超音波振動素子７は結果
的に一定の振動数にて振動することになり、高周
波信号SG１の電圧値も一定となる。又、反対に
超音波振動素子７の振動周波数ｆが高くなつた時
も、同様に制御されて結果的に超音波振動素子７
は一定の振動周波数ｆにて振動され、高周波信号
SG１の電圧も一定となる。
しかしながら、超音波振動素子７は基本周波数
f0以外の周波数を含む。この基本周波数f0以外の
周波数としては、高周波、発振回路９の浮遊容量
等に起因する寄生振動によるもの等が存在する
が、超音波振動素子７の周波数に対するいわゆる
スプリアス特性が基本周波数f0に近接した周波数
でピーク値を有すると、超音波振動素子７の実際
の振動周波数ｆは基本周波数f0から外れてしまう
こととなる。このような状態となると、前述した
ような検波整流回路２１、可変直流電源２２、可
変増幅度増幅回路１８によつては、もはや超音波
振動素子７の振動周波数ｆを一定に保つことがで
きなくなつてしまう。
そこでこの発明においては発振回路９に以下に
述べるような回路構成を設けている。帰還回路１
２の抵抗１３とコンデンサ１４との接続点からは
超音波振動素子７の振動周波数ｆの電気信号が出
力されている。その振動周波数ｆは周波数−電圧
変換器からなる周波数検出装置２３に入力され、
その周波数検出装置２３は振動周波数ｆに比例す
る直流電圧Vを判別手段２４に付与する。その
判別手段２４は、超音波振動素子７の基本周波数
f0より僅かに高い周波数f0＋Δfに比例する直流電
圧VHと、基本周波数f0より僅かに低い周波数f0
−Δfに比例する直流電圧VLとを出力する基準電
圧発生器２５と、直流電圧Vfと直流電圧VHとが
２個の入力端子にそれぞれ入力される比較器２６
と、直流電圧Vfと直流電圧VLとが２個の入力端
子にそれぞれ入力される比較器２７と、両比較器
２６，２７の出力端子が２個の入力端子にそれぞ
れ接続されたOR回路２８とからなる。比較器２
６は直流電圧Vfが直流電圧XHより高くなつた時、
すなわち超音波振動素子７の振動周波数ｆが基本
周波数f0よりΔfだけ高くなつた時、論理１の出
力信号を出力し、比較器２７は直流電圧Vfが直
流電圧VLより低くなつた時、すなわち超音波振
動素子７の振動周波数ｆが基本周波数f0よりΔf
だけ低くなつた時、論理１の出力信号を出力する
ようになつており、OR回路２８は、両比較器２
６，２７の出力のいずれか一方又は両方が論理１
となつた時、論理１の判別信号SG４を出力する。
その判別信号SG４は、スイツチ２９を介して、
警報表示手段３０又はアナログスイツチ駆動回路
３１に入力される。その警報表示手段３０は、警
報信号を発生する発光ダイオード、スピーカー等
の警報素子３２と、その警報素子３２を駆動する
警報表示素子駆動回路３３とからなる。超音波振
動素子７の実際の周波数ｆがf0±Δfの範囲内の
値に収まつていない場合には、判別手段２４から
論理１の判別信号SG４が警報表示素子駆動回路
３３に付与されて、警報素子３２から光、音等の
警報信号が発生される。
又、スイツチ２９がアナログスイツチ駆動回路
３１側へ倒されている時には、判別手段２４から
論理１の判別信号SG４が出力されるとアナログ
スイツチ駆動回路３１が作動し、そのアナログス
イツチ駆動回路３１は前記減衰回路１６のアナロ
グスイツチ１７をオンさせる。減衰回路１６の減
衰率は、アナログスイツチ１７がオフされている
ときにはR1／（R1＋R2＋R3）であるが、アナ
ログスイツチ１７がオンされた時にはR1／（R1
＋R3）となる。従つて、アナログスイツチ１７
がオンされた時のほうが減衰回路１６の減衰率は
大きくなり、発振回路９の全体の電圧利得は低下
する。それにより超音波振動素子７は、例え基本
周波数f0に接近した周波数てスプリアス特性のピ
ーク値を有する場合でも通常そのピーク値は基本
周波数f0のピーク値より低いため、基本周波数f0
以外の周波数では発振し難くなり、基本周波数f0
で発振するようになる。すると、周波数検出装置
２３から出力される直流電圧Vfは、基準電圧発
生器２５から出力される直流電圧VL〜VHの範囲
内に収まり、判別手段２４からは論理０の信号が
出力される。従つてアナログスイツチ駆動回路３
１は作動せず、アナログスイツチ１７がオフされ
る。すると、発振回路９の全体の電圧利得は元の
値に戻つて、そのまま基本周波数f0にて超音波振
動素子７が振動させることとなる。
前述した検波整流回路２１、可変直流電源２２
等からなる回路は、調音波振動素子７の基本周波
数f0の値が何らかの原因によりずれた場合にその
基本周波数f0の値を一定に保つための回路であ
る。これに対して周波数検出装置２３、判別手段
２４、警報表示手段３０、アナログスイツチ駆動
回路３１、アナログスイツチ１７、減衰回路１６
等により構成される回路は、超音波振動素子７が
基本周波数f0以外の高調波成分等による周波数に
よつて発振されるのを防止する回路でありその目
的が異なる。
なお、周波数検出装置２３としては、振動周波
数ｆの高周波信号SG１をその周波数ｆのパルス
信号に変換するシユミツト回路で構成し、その周
波数ｆもしくは周期を直接計測することにより判
別信号SG４を出力するように判別手段２４を構
成してもよい。
効 果 以上詳述したようにこの発明は、超音波振動素
子７の検出用素子７ｂから出力される高周波信号
SG１の周波数ｆに比例する電気信号Vfを検出す
る周波数検出装置２３と、その周波数検出装置２
３によつて検出された電気信号Vfが予め定めら
れた周波数f0と一致するか否かを判別する判別手
段２４と、その判別手段２４によつて前記検出さ
れた周波数ｆが前記予め定められた周波数f0と一
致しないと判別された場合、その判別結果に応答
して前記電力供給回路２０から駆動用素子７ａに
供給する高周波電力を減少させる手段とを設けた
ことにより、新しい加工用ホーンに交換した場合
等には、超音波振動素子７の基本周波数f0と異な
る周波数ｆにて超音波振動素子７が振動されよう
としても自動的に基本周波数f0にて振動されるよ
うになり、被加工物の加工不良をなくすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明を超音波加工機に具体化した一
実施例を示し、第１図は側面図、第２図は回路図
である。 超音波振動素子……７、加工用ホーン……８、
加工面……８ａ、発振回路……９、被加工物……
１１、帰還回路……１２、減衰回路……１６、ア
ナログスイツチ……１７、電力供給回路……２
０、周波数検出装置……２３、判別手段……２
４、警報表示手段……３０、アナログスイツチ駆
動回路……３１、振動周波数……ｆ、基本周波数
……f0、直流電圧……Vf、直流電圧……VH、直
流電圧……VL、判別信号……SG４。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動用素子７ａ及び検出用素子７ｂを備えた
    超音波振動素子７と、 その超音波振動素子７の駆動用素子７ａに高周
    波電力を供給するための電力供給回路２０と、 その電力供給回路２０に前記超音波振動素子７
    の検出用素子７ｂから出力される高周波信号SG
    １を正帰還する帰還回路１２と を含む超音波振動素子駆動装置において、 前記検出用素子７ｂから出力される高周波信号
    SG１の周波数ｆに比例する電気信号Vfを検出す
    る周波数検出装置２３と、 その周波数検出装置２３によつて検出された電
    気信号Vfが予め定められた周波数ｆ０と一致す
    るか否かを判別する判別手段２４と、 その判別手段２４によつて前記検出された周波
    数ｆが前記予め定められた周波数ｆ０と一致しな
    いと判別された場合、その判別結果に応答して前
    記電力供給回路２０から駆動用素子７ａに供給す
    る高周波電力を減少させる手段と を設けたことを特徴とする超音波振動素子駆動装
    置。 ２ 前記電力供給回路２０は前記検出用素子７ｂ
    から帰還された高周波信号SG１を減衰させるた
    めのアナログスイツチ１７を有する減衰回路１６
    を含み、前記高周波電力を減少させる手段は前記
    アナログスイツチ１７を駆動するための駆動回路
    ３１を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の超音波振動素子駆動装置。
JP57199485A 1982-11-13 1982-11-13 超音波振動素子駆動装置 Granted JPS5990672A (ja)

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