JPH053268Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、超音波洗浄機や、超音波加工機等に
使用される、周波数自動追尾型の超音波発振器に
関するものである。

（従来の技術） 洗浄機や加工機等に使用される超音波発振器
は、その作業能率を高めるための振動子を含めた
被振動系の共振周波数で励振するのが一般的であ
る。周知のように、超音波振動子の共振周波数
は、機械的負荷条件や駆動レベル、温度等の変化
に伴つて変動するので、駆動する発振器の周波数
を固定させずに、共振周波数の変動に追随させ
て、常に共振点で駆動できるようにする方式を採
るのが望ましい。このため、従来は、振動子の振
動信号を帰還するいわゆる振動帰還型発振器が多
く用いられてきた。しかし、この方式は、機械的
負荷が大きすぎると発振が停止する等の欠点があ
り、最近では、この欠点のない、電圧制御型発振
器を内蔵し、振動子を励振する励振信号の電圧と
電流との位相差により発振周波数を制御し、振動
子の共振周波数を自動追尾するいわゆるPLL
（Phase Locked Loop：位相ロツクループ）型
発振器が用いられるようになつてきた。

第２図には最近使用されているPLL型発振器
のブロツク図が示されている。図において、電圧
制御型発振器１から出力された信号は電力増幅回
路２によつて増幅され励振信号として超音波振動
子５に供給される。そして、この励振信号の電圧
位相は出力電圧検出回路３によつて検出され、ま
た、電流位相は出力電流検出回路４によつて検出
され、これらの各検出信号は位相比較回路６に加
えられている。位相比較回路６は前記電圧位相と
電流位相との位相を比較し、その位相差に比例し
た制御信号を出力し前記位相差が０になるように
電圧制御型発振器１の発振周波数を制御する。

この発振周波数の制御により励振信号の周波数
を被振動系の共振周波数に追尾させることが可能
となるのである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前記従来のPLL型発振器を、
例えば、超音波洗浄機に使用するような場合に
は、洗浄液による安在波の影響を受け易く、特
に、洗浄液の液深が不適当な場合（特に振動輻射
面と液面との距離が1/4波長の奇数倍になる場合）
等には、数個の共振周波数が現れる。それに伴
い、出力電流と出力電圧の位相差が０になる周波
数も数カ所になり、前述のPLL型発振器では、
原理上発振周波数が定まらなかつたり、出力が最
大ではない不適当な周波数で発振したりして、常
に最適な周波数で発振するということが不可能で
ある。その結果、洗浄効果が悪くなり、充分な洗
浄性能を発揮することができなくなるという問題
がある。

本考案は上記従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、前述の定在波や
その他の原因により共振周波数が複数発生するよ
うな場合には、そのうちの最適共振周波数により
安定して振動子の励振を行うことができる超音波
発振器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記目的を達成するため、次のように
構成されている。すなわち、本考案は、電圧制御
型発振器と、振動子を励振する励振信号の電圧位
相と電流位相との位相を比較しその位相差が０に
なるように電圧制御型発振器の周波数を制御する
位相比較回路とを備えてなる超音波発振器におい
て、手動により電圧制御型発振器の周波数調整が
可能な発振周波数制御器と、前記励振信号の電力
又は振動子の変位振幅に比例した信号を検出し検
出信号を出力する検出回路と、前記検出信号の検
出値と基準設定値とを比較し検出値が基準設定値
よりも小さくなつたときに切換信号を出力する比
較切換回路と、この切換信号により位相比較回路
から電圧制御型発振器への周波数制御信号を遮断
する第１の切換接点と、前記切換信号により発振
周波数制御器を電圧制御型発振器に接続する第２
の切換接点と、前記切換信号の出力を報知する表
示器とを有する超音波発振器である。

（作用） 上記構成からなる本考案において、通常時にお
ける振動子の励振は、従来例と同様に、位相比較
回路の制御信号により電圧制御型発振器の周波数
を制御することにより行われる。そして、本考案
では、励振信号の電力又は振動子の変位振幅に比
例した信号が常時検出回路により検出され、この
検出値とあらかじめ与えられている基準設定値と
の比較が比較切換回路によつて行われる。

したがつて、例えば洗浄機等において、液深の
変化等に起因する定在波の影響により共振周波数
が複数現れ、発振周波数の追尾が不安定となり、
出力が最大でない不適当な周波数で発振を始めた
場合には、この出力の低下が比較切換回路により
判断され、比較切換回路は切換信号を出力する。
この切換信号により表示器に所望の表示が行われ
るとともに、第１の切換接点が自動又は手動によ
り開かれ、位相比較回路から電圧制御型発振器に
加えられる制御信号が遮断される。そして、さら
に第２の切換接点が自動又は手動で閉じられ電圧
制御型発振器と発振周波数制御器との接続が行わ
る。したがつて、この状態で発振周波数制御器を
手動調整することにより電圧制御型発振器の発振
周波数を最適値に設定でき、これにより振動子の
励振を高出力の共振周波数により安定して行うこ
とが可能となるものである。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例の
構成部分と同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。

第１図は本考案に係る実施例のブロツク構成が
示されている。本実施例は従来例と同一の構成に
発振周波数制御器７と、検出回路８と、比較切換
回路９と、表示器１０と、第１の切換接点１１
と、第２の切換接点１２とが新たに加えられたも
のである。前記発振周波数制御器７は電圧制御型
発振器１の発振周波数を手動により調整するもの
である。検出回路８は励振信号の電力又は振動子
５の変位振幅に比較した信号を検出し、その検出
値を検出信号として比較切換回路９に加える。比
較切換回路９は予め与えられている前記検出信号
の検出値に対応する電力の基準設定値又は振動子
５の変位振幅に比例した信号に対する基準設定値
と前記検出値とを比較し、検出値が基準設定値よ
りも小さくなつたときに切換信号を表示器１０と
リレー接点からなる第１の切換切接１１および第
２の切換切接１２に加える。表示器１０は切換信
号を受けて比較切換回路９から切換信号が出力さ
れたこと、すなわち励振信号の出力が基準設定値
よりも低下したことを点滅、点灯あるいは警音等
の所望の手段により報知する。一方、第１の切換
接点１１は位相比較回路６と電圧制御型発振器１
間に設けられており、前記切換信号を受けてスイ
ツチ開動作を行い位相比較回路６から電圧制御型
発振器１に加える制御信号を自動的に遮断する。
また、第２の切換接点１２は電圧制御型発振器１
と発振周波数制御器７との間に設けられており、
前記切換信号を受けてスイツチの閉動作を行い、
制御型発振器１と発振周波数制御器７とを接続す
る。この接続状態において、発振周波数制御器７
を手動操作することにより電圧制御型発振器１か
ら出力される励振信号の周波数は最適な周波数、
すなわち最大出力の共振周波数に調整されるので
ある。上記のように構成されている本実施例によ
れば、励振信号の出力、すなわち、励振信号の電
力又は振動子５の振幅（実際には振動子５の振幅
に比例する信号値）が基準設定値以上のときは、
従来例と同様に、位相比較回路６からの制御信号
によつていわゆる共振周波数の自動追尾による振
動子５の励振が行われる。そして、定在波その他
の何らかの原因により共振周波数が複数現れるな
どして、励振信号の出力が低下した場合には、こ
の異常状態が比較切換回路によつて検出され、切
換信号によつて切換接点１１および同１２の所要
の接点切換え動作による自動追尾の停止が行われ
るとともに表示器１０にその異常が報知される。
したがつて、作業者はこの表示器１０の報知に基
づいて発振周波数制御器７を手動操作し、電圧制
御型発振器１の発振周波数（励振信号の周波数）
を最適値に設定できるから、極めて効率的な振動
子５の励振を安定に維持することが可能である。

なお、上記実施例では第１の切換接点１１およ
び第２の切換接点１２をリレー接点によつて構成
し、各接点切換えを切換信号により自動的に行う
ように構成されているが、これらの切換接点１１
および同１２を手動の切換接点（切換スイツチ）
により構成し、表示器１０の報知に基づいて作業
者が手動で接点切換えを行うようにしてもよい。

（考案の効果） 本考案は以上説明したような構成と作用とを有
しているので、超音波発振器を被振動系の共振周
波数に追尾して発振動作をしているときに、たと
え何らかの原因により共振周波数が複数現れるな
どして励振信号の出力が低下した場合でも、この
異常が直ちに検知され、手動によつて電圧制御型
発振器の発振周波数を最適値に設定できるから、
常に高出力の安定した共振周波数によつて振動子
の励振を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のブロツク構成図、
第２図は従来装置の構成を示すブロツク図であ
る。 １……電圧制御型発振器、２……電力増幅回
路、３……出力電圧検出回路、４……出力電流検
出回路、５……振動子、６……位相比較回路、７
……発振周波数制御器、８……検出回路、９……
比較切換回路、１０……表示器、１１……第１の
切換接点、１２……第２の切換接点。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電圧制御型発振器と、振動子を励振する励振信
   号の電圧位相と電流位相との位相を比較しその位
   相差が０になるように電圧制御型発振器の周波数
   を制御する位相比較回路とを備えてなる超音波発
   振器において、手動により電圧制御型発振器の周
   波数調整が可能な発振周波数制御器と、前記励振
   信号の電力又は振動子の変位振幅に比例した信号
   を検出し検出信号を出力する検出回路と、前記検
   出信号の検出値と基準設定値とを比較し検出値が
   基準設定値よりも小さくなつたときに切換信号を
   出力する比較切換回路と、この切換信号により位
   相比較回路から電圧制御型発振器への制御信号を
   遮断する第１の切換接点と、前記切換信号により
   発振周波数制御器を電圧制御型発振器に接続する
   第２の切換接点と、前記切換信号の出力を報知す
   る表示器とを有することを特徴とする超音波発振
   器。