JPH08243494A - 超音波発振装置 - Google Patents
超音波発振装置Info
- Publication number
- JPH08243494A JPH08243494A JP7078250A JP7825095A JPH08243494A JP H08243494 A JPH08243494 A JP H08243494A JP 7078250 A JP7078250 A JP 7078250A JP 7825095 A JP7825095 A JP 7825095A JP H08243494 A JPH08243494 A JP H08243494A
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- JP
- Japan
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- circuit
- vibration system
- actuator vibration
- impedance
- oscillation
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- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクチュエータ振動系の固有共振周波数をユ
ーザでも簡単に測定可能とする。 【構成】 超音波発振装置１０は、アクチュエータ振動
系１２の固有共振周波数ｆM に一致させるための追尾量
を検出する自動追尾量検出回路１４と、追尾量に基づき
周波数信号Ｓfcを出力する制御回路１６と、周波数信号
Ｓfcに基づき発振する発振回路１８と、発振回路１８で
発生した発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ
電力を供給する電力増幅回路２０と、アクチュエータ振
動系１２のインピーダンスＺを測定するインピーダンス
測定回路２２と、自動追尾量検出回路１４側の接続とイ
ンピーダンス測定回路２２側の接続とを選択的に切り換
える切換えスイッチ２４とを備えている。制御回路１６
は、切換えスイッチ２４がインピーダンス測定回路２２
側に切り換えられた際に，発振周波数ｆC におけるイン
ピーダンスＺをインピーダンス測定回路２２から入力す
る機能を有している。
ーザでも簡単に測定可能とする。 【構成】 超音波発振装置１０は、アクチュエータ振動
系１２の固有共振周波数ｆM に一致させるための追尾量
を検出する自動追尾量検出回路１４と、追尾量に基づき
周波数信号Ｓfcを出力する制御回路１６と、周波数信号
Ｓfcに基づき発振する発振回路１８と、発振回路１８で
発生した発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ
電力を供給する電力増幅回路２０と、アクチュエータ振
動系１２のインピーダンスＺを測定するインピーダンス
測定回路２２と、自動追尾量検出回路１４側の接続とイ
ンピーダンス測定回路２２側の接続とを選択的に切り換
える切換えスイッチ２４とを備えている。制御回路１６
は、切換えスイッチ２４がインピーダンス測定回路２２
側に切り換えられた際に，発振周波数ｆC におけるイン
ピーダンスＺをインピーダンス測定回路２２から入力す
る機能を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波ウェルダ，超音
波カッタ，超音波洗浄機等に使用する超音波発振装置に
関する。
波カッタ，超音波洗浄機等に使用する超音波発振装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波発振装置により効率よく超音波を
発生させるには、アクチュエータ振動系の固有共振周波
数ｆM と超音波発振装置の発振周波数ｆC とを一致させ
る必要がある。ｆM とｆC とを一致させるには、次の二
通りがある。従来技術…ｆMにｆC が自動的に一致す
るように，ｆM を検出しつつｆC を変化させる周波数自
動追尾機能を、超音波発振装置に持たせる。従来技術
…超音波発振装置にはｆC 固定のものを用い、ｆC にｆ
M が一致するようにアクチュエータ振動系のホーン等を
加工する。この場合は、旋盤等でアクチュエータ振動系
を加工した後、インピーダンスアナライザでアクチュエ
ータ振動系のインピーダンスを測定し、ｆC にｆM が一
致するまで加工・測定を繰り返す。
発生させるには、アクチュエータ振動系の固有共振周波
数ｆM と超音波発振装置の発振周波数ｆC とを一致させ
る必要がある。ｆM とｆC とを一致させるには、次の二
通りがある。従来技術…ｆMにｆC が自動的に一致す
るように，ｆM を検出しつつｆC を変化させる周波数自
動追尾機能を、超音波発振装置に持たせる。従来技術
…超音波発振装置にはｆC 固定のものを用い、ｆC にｆ
M が一致するようにアクチュエータ振動系のホーン等を
加工する。この場合は、旋盤等でアクチュエータ振動系
を加工した後、インピーダンスアナライザでアクチュエ
ータ振動系のインピーダンスを測定し、ｆC にｆM が一
致するまで加工・測定を繰り返す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、追尾可
能なｆC の範囲に技術的な限界があり、例えば周波数が
40kHz である場合は38〜42kHz である。この範囲を外れ
るｆM については、使用できないばかりか、無理に使用
すれば負荷が大きすぎることにより破損する場合もあ
る。そのため、従来技術を用いる場合でも、ある程度
は従来技術に示すホーン等の加工が必要であった。
能なｆC の範囲に技術的な限界があり、例えば周波数が
40kHz である場合は38〜42kHz である。この範囲を外れ
るｆM については、使用できないばかりか、無理に使用
すれば負荷が大きすぎることにより破損する場合もあ
る。そのため、従来技術を用いる場合でも、ある程度
は従来技術に示すホーン等の加工が必要であった。
【０００４】しかしながら、この作業は、専用のインピ
ーダンスアナライザを必要とするため、超音波発振装置
のユーザが行うことは困難であり、超音波発振装置のメ
ーカが行っていた。これは、ユーザから見れば一々メー
カに依頼しなければならないので不便であり、メーカか
ら見れば大きな負担となっていた。
ーダンスアナライザを必要とするため、超音波発振装置
のユーザが行うことは困難であり、超音波発振装置のメ
ーカが行っていた。これは、ユーザから見れば一々メー
カに依頼しなければならないので不便であり、メーカか
ら見れば大きな負担となっていた。
【０００５】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、アクチュエー
タ振動系の固有共振周波数をユーザでも簡単に測定でき
る超音波発振装置を提供することにある。
タ振動系の固有共振周波数をユーザでも簡単に測定でき
る超音波発振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波発振
装置は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、アクチュエータ振動系の固有共振周波数に一致させ
るための追尾量を検出する自動追尾量検出回路と、この
自動追尾量検出回路で検出された追尾量に基づき周波数
信号を出力する制御回路と、この制御回路から出力され
た周波数信号に基づき発振する発振回路と、この発振回
路で発生した発振周波数で前記アクチュエータ振動系へ
電力を供給する電力増幅回路とを備えたものである。そ
して、前記アクチュエータ振動系のインピーダンスを測
定するインピーダンス測定回路と、前記アクチュエータ
振動系，前記自動追尾量検出回路及び前記電力増幅回路
の接続と前記アクチュエータ振動系，前記インピーダン
ス測定回路及び前記電力増幅回路の接続とを選択的に切
り換える切換えスイッチとが付設されている。これに加
え、前記制御回路は、前記切換えスイッチが前記インピ
ーダンス測定回路側に切り換えられた際に，前記周波数
信号をある範囲内で変化させて出力するとともに，その
発振周波数における前記アクチュエータ振動系のインピ
ーダンスを前記インピーダンス測定回路から入力する機
能を有する。また、前記発振回路は、デジタルオシレー
タとしてもよい。
装置は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、アクチュエータ振動系の固有共振周波数に一致させ
るための追尾量を検出する自動追尾量検出回路と、この
自動追尾量検出回路で検出された追尾量に基づき周波数
信号を出力する制御回路と、この制御回路から出力され
た周波数信号に基づき発振する発振回路と、この発振回
路で発生した発振周波数で前記アクチュエータ振動系へ
電力を供給する電力増幅回路とを備えたものである。そ
して、前記アクチュエータ振動系のインピーダンスを測
定するインピーダンス測定回路と、前記アクチュエータ
振動系，前記自動追尾量検出回路及び前記電力増幅回路
の接続と前記アクチュエータ振動系，前記インピーダン
ス測定回路及び前記電力増幅回路の接続とを選択的に切
り換える切換えスイッチとが付設されている。これに加
え、前記制御回路は、前記切換えスイッチが前記インピ
ーダンス測定回路側に切り換えられた際に，前記周波数
信号をある範囲内で変化させて出力するとともに，その
発振周波数における前記アクチュエータ振動系のインピ
ーダンスを前記インピーダンス測定回路から入力する機
能を有する。また、前記発振回路は、デジタルオシレー
タとしてもよい。
【０００７】
【作用】切換えスイッチの操作により、アクチュエータ
振動系，自動追尾量検出回路及び電力増幅回路の接続を
選択したときの動作を「パワーモード」、アクチュエー
タ振動系，インピーダンス測定回路及び電力増幅回路の
接続を選択したときの動作を「測定モード」とそれぞれ
呼ぶことにする。
振動系，自動追尾量検出回路及び電力増幅回路の接続を
選択したときの動作を「パワーモード」、アクチュエー
タ振動系，インピーダンス測定回路及び電力増幅回路の
接続を選択したときの動作を「測定モード」とそれぞれ
呼ぶことにする。
【０００８】パワーモードについて説明する。超音波発
振装置を超音波ウェルダ等に使用し、超音波ウェルダ等
で加工作業をしている際に、アクチュエータ振動系の固
有共振周波数は常に変化している。この変化に対する追
尾量は、自動追尾量検出回路で検出されている。検出さ
れた追尾量は制御回路に入力され、制御回路は追尾量に
基づき周波数信号を発振回路へ出力する。発振回路は周
波数信号に基づき発振し、電力増幅回路はその発振周波
数でアクチュエータ振動系へ電力を供給する。これによ
り、アクチュエータ振動系の固有共振周波数が変化して
も、その変化した固有共振周波数に一致した発振周波数
でアクチュエータ振動系へ電力が供給される。
振装置を超音波ウェルダ等に使用し、超音波ウェルダ等
で加工作業をしている際に、アクチュエータ振動系の固
有共振周波数は常に変化している。この変化に対する追
尾量は、自動追尾量検出回路で検出されている。検出さ
れた追尾量は制御回路に入力され、制御回路は追尾量に
基づき周波数信号を発振回路へ出力する。発振回路は周
波数信号に基づき発振し、電力増幅回路はその発振周波
数でアクチュエータ振動系へ電力を供給する。これによ
り、アクチュエータ振動系の固有共振周波数が変化して
も、その変化した固有共振周波数に一致した発振周波数
でアクチュエータ振動系へ電力が供給される。
【０００９】測定モードについて説明する。制御回路は
ある周波数信号を出力する。発振回路はその周波数信号
に基づき発振し、電力増幅回路はその発振周波数でアク
チュエータ振動系へ電力を供給する。このとき、インピ
ーダンス測定回路は、アクチュエータ振動系の電圧，電
流，これらの位相差等に基づき、アクチュエータ振動系
のインピーダンスを測定する。測定されたインピーダン
スは、制御回路へ出力される。続いて、制御回路は、前
回と異なる周波数信号を出力し、そのときのインピーダ
ンスを入力する。これを何回も繰り返す（スウィープす
る）ことにより、制御回路では、ある範囲内の発振周波
数におけるアクチュエータ振動系のインピーダンスのデ
ータが得られる。
ある周波数信号を出力する。発振回路はその周波数信号
に基づき発振し、電力増幅回路はその発振周波数でアク
チュエータ振動系へ電力を供給する。このとき、インピ
ーダンス測定回路は、アクチュエータ振動系の電圧，電
流，これらの位相差等に基づき、アクチュエータ振動系
のインピーダンスを測定する。測定されたインピーダン
スは、制御回路へ出力される。続いて、制御回路は、前
回と異なる周波数信号を出力し、そのときのインピーダ
ンスを入力する。これを何回も繰り返す（スウィープす
る）ことにより、制御回路では、ある範囲内の発振周波
数におけるアクチュエータ振動系のインピーダンスのデ
ータが得られる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明に係る超音波発振装置の基本
的構成を示す機能ブロック図である。以下、この図に基
づき説明する。
的構成を示す機能ブロック図である。以下、この図に基
づき説明する。
【００１１】本発明に係る超音波発振装置１０は、アク
チュエータ振動系１２の固有共振周波数ｆM に一致させ
るための追尾量を検出する自動追尾量検出回路１４と、
自動追尾量検出回路１４で検出された追尾量に基づき周
波数信号Ｓfcを出力する制御回路１６と、制御回路１６
から出力された周波数信号Ｓfcに基づき発振する発振回
路１８と、発振回路１８で発生した発振周波数ｆC でア
クチュエータ振動系１２へ電力を供給する電力増幅回路
２０と、アクチュエータ振動系１２のインピーダンスＺ
を測定するインピーダンス測定回路２２と、アクチュエ
ータ振動系１２，自動追尾量検出回路１４及び電力増幅
回路２０の接続とアクチュエータ振動系１２，インピー
ダンス測定回路２２及び電力増幅回路２０の接続とを選
択的に切り換える切換えスイッチ２４とを備えている。
そして、制御回路１６は、切換えスイッチ２４がインピ
ーダンス測定回路２２側に切り換えられた際に，周波数
信号Ｓfcをある範囲内で変化させて出力するとともに，
その発振周波数ｆC におけるアクチュエータ振動系１２
のインピーダンスＺをインピーダンス測定回路２２から
入力する機能を有している。
チュエータ振動系１２の固有共振周波数ｆM に一致させ
るための追尾量を検出する自動追尾量検出回路１４と、
自動追尾量検出回路１４で検出された追尾量に基づき周
波数信号Ｓfcを出力する制御回路１６と、制御回路１６
から出力された周波数信号Ｓfcに基づき発振する発振回
路１８と、発振回路１８で発生した発振周波数ｆC でア
クチュエータ振動系１２へ電力を供給する電力増幅回路
２０と、アクチュエータ振動系１２のインピーダンスＺ
を測定するインピーダンス測定回路２２と、アクチュエ
ータ振動系１２，自動追尾量検出回路１４及び電力増幅
回路２０の接続とアクチュエータ振動系１２，インピー
ダンス測定回路２２及び電力増幅回路２０の接続とを選
択的に切り換える切換えスイッチ２４とを備えている。
そして、制御回路１６は、切換えスイッチ２４がインピ
ーダンス測定回路２２側に切り換えられた際に，周波数
信号Ｓfcをある範囲内で変化させて出力するとともに，
その発振周波数ｆC におけるアクチュエータ振動系１２
のインピーダンスＺをインピーダンス測定回路２２から
入力する機能を有している。
【００１２】図２は、本発明に係る超音波発振装置の一
実施例を示す回路図である。以下、図１及び図２に基づ
き説明する。
実施例を示す回路図である。以下、図１及び図２に基づ
き説明する。
【００１３】アクチュエータ振動系１２は、ボルト締め
ランジュバン形振動子，ホーン等から構成されている。
自動追尾量検出回路１４は、コンデンサ１４１，１４
２，１４３からなるブリッジとピックアップ用コイル１
４４とにより構成され、アクチュエータ振動系１２の両
端間の抵抗成分の電圧ＶRMを同位相かつ低インピーダン
スで取り出すことができる。この回路構成は、「モーシ
ョナルブロック」と呼ばれるものである。
ランジュバン形振動子，ホーン等から構成されている。
自動追尾量検出回路１４は、コンデンサ１４１，１４
２，１４３からなるブリッジとピックアップ用コイル１
４４とにより構成され、アクチュエータ振動系１２の両
端間の抵抗成分の電圧ＶRMを同位相かつ低インピーダン
スで取り出すことができる。この回路構成は、「モーシ
ョナルブロック」と呼ばれるものである。
【００１４】制御回路１６は、マイクロコンピュータ１
６１と入力用のＡ／Ｄコンバータ１６２とから構成され
ている。マイクロコンピュータ１６１は、図示しないＣ
ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェース及びコン
ピュータプログラムによって構成されている。
６１と入力用のＡ／Ｄコンバータ１６２とから構成され
ている。マイクロコンピュータ１６１は、図示しないＣ
ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェース及びコン
ピュータプログラムによって構成されている。
【００１５】電力増幅回路２０は、図示しないが、例え
ば直流電圧電源とスイッチングトランジスタ回路とから
構成され、トランジスタのオン・オフにより直流電圧を
発振周波数ｆC で交流化して出力するものである。ま
た、電力増幅回路２０と自動追尾量検出回路１４との間
には、出力トランス３０と力率改善用チョークコイル３
２とが介挿されている。電力増幅回路２０の電源電圧
は、測定モードで10〜50VDC 、パワーモードで100 〜20
0VDCである。
ば直流電圧電源とスイッチングトランジスタ回路とから
構成され、トランジスタのオン・オフにより直流電圧を
発振周波数ｆC で交流化して出力するものである。ま
た、電力増幅回路２０と自動追尾量検出回路１４との間
には、出力トランス３０と力率改善用チョークコイル３
２とが介挿されている。電力増幅回路２０の電源電圧
は、測定モードで10〜50VDC 、パワーモードで100 〜20
0VDCである。
【００１６】インピーダンス測定回路２２は、抵抗器２
２１，２２２，２２３によって構成され、アクチュエー
タ振動系１２の電圧，電流及びこれらの位相差を検出し
て、Ａ／Ｄコンバータ１６２へ出力する。例えば図２に
おいて、電力増幅回路２０の出力電圧Ｖ1 を10V 、抵抗
器２２１，２２２，２２３の抵抗値Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3を
それぞれ 100Ω、アクチュエータ振動系１２のインピー
ダンスをｘとする。このとき、Ａ／Ｄコンバータ１６２
の入力電圧Ｖ2 は、Ｖ2 ＝10000 ／（20ｘ＋3000）で与
えられる。したがって、入力電圧Ｖ2 を測定することに
よってインピーダンスｘが求められる。
２１，２２２，２２３によって構成され、アクチュエー
タ振動系１２の電圧，電流及びこれらの位相差を検出し
て、Ａ／Ｄコンバータ１６２へ出力する。例えば図２に
おいて、電力増幅回路２０の出力電圧Ｖ1 を10V 、抵抗
器２２１，２２２，２２３の抵抗値Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3を
それぞれ 100Ω、アクチュエータ振動系１２のインピー
ダンスをｘとする。このとき、Ａ／Ｄコンバータ１６２
の入力電圧Ｖ2 は、Ｖ2 ＝10000 ／（20ｘ＋3000）で与
えられる。したがって、入力電圧Ｖ2 を測定することに
よってインピーダンスｘが求められる。
【００１７】切換えスイッチ２４は、手動スイッチ又は
制御回路１６から切換え可能なスイッチであり、アクチ
ュエータ振動系１２と自動追尾量検出回路１４とを接離
する開閉接点２４１，２４２と、アクチュエータ振動系
１２とインピーダンス測定回路２２とを接離する開閉接
点２４３，２４４と、増幅回路２０の接続を自動追尾量
検出回路１４又はインピーダンス測定回路２２に切り換
える切換え接点２４５と、Ａ／Ｄコンバータ１６２の接
続を自動追尾量検出回路１４又はインピーダンス測定回
路２２に切り換える切換え接点２４６とから構成されて
いる。開閉接点２４１，２４２，２４３，２４４及び切
換え接点２４５，２４６は、互いに連動することにより
次の二通りの状態のどちらか一方のみをとり得る。第一
の状態は、「パワーモード」であり、開閉接点２４１，
２４２が閉，開閉接点２４３，２４４が開，切換え接点
２４５，２４６が自動追尾量検出回路１４側である。こ
れとは逆に第二の状態は、「測定モード」であり、開閉
接点２４１，２４２が開，開閉接点２４３，２４４が
閉，切換え接点２４５，２４６がインピーダンス測定回
路２２側である。なお、図２における切換えスイッチ２
４の状態は測定モードを示している。
制御回路１６から切換え可能なスイッチであり、アクチ
ュエータ振動系１２と自動追尾量検出回路１４とを接離
する開閉接点２４１，２４２と、アクチュエータ振動系
１２とインピーダンス測定回路２２とを接離する開閉接
点２４３，２４４と、増幅回路２０の接続を自動追尾量
検出回路１４又はインピーダンス測定回路２２に切り換
える切換え接点２４５と、Ａ／Ｄコンバータ１６２の接
続を自動追尾量検出回路１４又はインピーダンス測定回
路２２に切り換える切換え接点２４６とから構成されて
いる。開閉接点２４１，２４２，２４３，２４４及び切
換え接点２４５，２４６は、互いに連動することにより
次の二通りの状態のどちらか一方のみをとり得る。第一
の状態は、「パワーモード」であり、開閉接点２４１，
２４２が閉，開閉接点２４３，２４４が開，切換え接点
２４５，２４６が自動追尾量検出回路１４側である。こ
れとは逆に第二の状態は、「測定モード」であり、開閉
接点２４１，２４２が開，開閉接点２４３，２４４が
閉，切換え接点２４５，２４６がインピーダンス測定回
路２２側である。なお、図２における切換えスイッチ２
４の状態は測定モードを示している。
【００１８】図３は、図２における発振回路１８の一例
を示すブロック図である。以下、図２及び図３に基づき
説明する。
を示すブロック図である。以下、図２及び図３に基づき
説明する。
【００１９】発振回路１８は、デジタルオシレータであ
り、一定周波数のクロックパルスを発生する水晶発振器
１８１と、クロックパルスを入力してその数を測定する
カウンタ１８２と、マイクロコンピュータ１６１から出
力された周波数信号Ｓfcを保持するデータラッチ１８３
と、カウンタ１８２から出力されるデータＡとデータラ
ッチ１８３から出力されるデータＢとを比較し，これら
が一致したときにパルス（発振周波数ｆC ）を出力する
コンペアレジスタ１８４とから構成されている。カウン
タ１８２，データラッチ１８３，コンペアレジスタ１８
４に用いられるＩＣは、例えばそれぞれ74161,74273,74
688 である。
り、一定周波数のクロックパルスを発生する水晶発振器
１８１と、クロックパルスを入力してその数を測定する
カウンタ１８２と、マイクロコンピュータ１６１から出
力された周波数信号Ｓfcを保持するデータラッチ１８３
と、カウンタ１８２から出力されるデータＡとデータラ
ッチ１８３から出力されるデータＢとを比較し，これら
が一致したときにパルス（発振周波数ｆC ）を出力する
コンペアレジスタ１８４とから構成されている。カウン
タ１８２，データラッチ１８３，コンペアレジスタ１８
４に用いられるＩＣは、例えばそれぞれ74161,74273,74
688 である。
【００２０】発振回路１８の動作を説明する。例えば、
水晶発振器１８１の発振周波数が40MHz で、周波数信号
Ｓfcが`1000'であったとする。水晶発振器１８１のクロ
ックパルスはカウンタ１８２でカウントされ、Ａ＝Ｂ＝
1000となる度にコンペアレジスタ１８４からパルスが出
力され、このパルスによりカウンタ１８２が再びクリア
される。したがって、発振周波数ｆC は40kHz となる。
水晶発振器１８１の発振周波数が40MHz で、周波数信号
Ｓfcが`1000'であったとする。水晶発振器１８１のクロ
ックパルスはカウンタ１８２でカウントされ、Ａ＝Ｂ＝
1000となる度にコンペアレジスタ１８４からパルスが出
力され、このパルスによりカウンタ１８２が再びクリア
される。したがって、発振周波数ｆC は40kHz となる。
【００２１】測定モードにおいて低い周波数から高い周
波数までデジタル設定される発振周波数ｆC の変化量
は、パワーモードにおける自動追尾の範囲幅よりも十分
に小さく、例えば１Hzステップづつ変化させることが好
ましい。また、その変化する速度は、アクチュエータ振
動系１２の応答よりも十分に速く、例えば0.1 秒間に±
1kHz程度以上とすることが好ましい。発振周波数ｆC は
例えば20〜60kHz とすることが好ましい。発振回路１８
をデジタルオシレータとしたことにより、このような特
性も容易に得られる。
波数までデジタル設定される発振周波数ｆC の変化量
は、パワーモードにおける自動追尾の範囲幅よりも十分
に小さく、例えば１Hzステップづつ変化させることが好
ましい。また、その変化する速度は、アクチュエータ振
動系１２の応答よりも十分に速く、例えば0.1 秒間に±
1kHz程度以上とすることが好ましい。発振周波数ｆC は
例えば20〜60kHz とすることが好ましい。発振回路１８
をデジタルオシレータとしたことにより、このような特
性も容易に得られる。
【００２２】次に、図１乃至図３に基づき超音波発振装
置１０の動作を説明する。
置１０の動作を説明する。
【００２３】パワーモードについて説明する。超音波発
振装置１０を超音波ウェルダ等に使用し、超音波ウェル
ダ等で加工作業をしている際に、アクチュエータ振動系
１２の固有共振周波数ｆM は常に変化している。固有共
振周波数ｆM に対する追尾量は: アクチュエータ振動系
１２の両端間の抵抗成分の電圧ＶRMとして、自動追尾量
検出回路１４で検出される。電圧ＶRMは制御回路１６に
入力され、制御回路１６は、電圧ＶRMが最大となるよう
に、固有共振周波数ｆM に一致する周波数信号Ｓfcを発
振回路１８へ出力する。発振回路１８は周波数信号Ｓfc
に基づき発振し、電力増幅回路２０はその発振周波数ｆ
C でアクチュエータ振動系１２へ電力を供給する。これ
により、アクチュエータ振動系１２の固有共振周波数ｆ
M が変化しても、その変化した固有共振周波数ｆM に一
致した発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ電
力が供給される。
振装置１０を超音波ウェルダ等に使用し、超音波ウェル
ダ等で加工作業をしている際に、アクチュエータ振動系
１２の固有共振周波数ｆM は常に変化している。固有共
振周波数ｆM に対する追尾量は: アクチュエータ振動系
１２の両端間の抵抗成分の電圧ＶRMとして、自動追尾量
検出回路１４で検出される。電圧ＶRMは制御回路１６に
入力され、制御回路１６は、電圧ＶRMが最大となるよう
に、固有共振周波数ｆM に一致する周波数信号Ｓfcを発
振回路１８へ出力する。発振回路１８は周波数信号Ｓfc
に基づき発振し、電力増幅回路２０はその発振周波数ｆ
C でアクチュエータ振動系１２へ電力を供給する。これ
により、アクチュエータ振動系１２の固有共振周波数ｆ
M が変化しても、その変化した固有共振周波数ｆM に一
致した発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ電
力が供給される。
【００２４】測定モードについて説明する。制御回路１
６は、測定モードに入ったことを切換えスイッチ２４に
連動する接点（図示せず）によって判断し、スウィープ
用の最初の周波数信号Ｓfcを出力する。発振回路１６は
その周波数信号Ｓfcに基づき発振し、電力増幅回路２０
はその発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ電
力を供給する。このとき、インピーダンス測定回路２２
は、アクチュエータ振動系１２の電圧，電流，これらの
位相差等に基づき、アクチュエータ振動系１２のインピ
ーダンスＺを測定する。測定されたインピーダンスＺ
は、制御回路１６へ出力される。続いて、制御回路１６
は、前回と異なる周波数信号Ｓfcを出力し、そのときの
インピーダンスＺを入力する。これを何回も繰り返すこ
とにより、制御回路１６では、ある範囲内の発振周波数
ｆC におけるアクチュエータ振動系１２のインピーダン
スＺのデータが得られる。このデータをマイクロコンピ
ュータ１６１のメモリから読み出し、共振点を求めるこ
とにより固有共振周波数ｆMが得られる。インピーダン
スＺのデータは、ＬＣＤディスプレイ等にリアルタイム
に表示するようにしてもよい。
６は、測定モードに入ったことを切換えスイッチ２４に
連動する接点（図示せず）によって判断し、スウィープ
用の最初の周波数信号Ｓfcを出力する。発振回路１６は
その周波数信号Ｓfcに基づき発振し、電力増幅回路２０
はその発振周波数ｆC でアクチュエータ振動系１２へ電
力を供給する。このとき、インピーダンス測定回路２２
は、アクチュエータ振動系１２の電圧，電流，これらの
位相差等に基づき、アクチュエータ振動系１２のインピ
ーダンスＺを測定する。測定されたインピーダンスＺ
は、制御回路１６へ出力される。続いて、制御回路１６
は、前回と異なる周波数信号Ｓfcを出力し、そのときの
インピーダンスＺを入力する。これを何回も繰り返すこ
とにより、制御回路１６では、ある範囲内の発振周波数
ｆC におけるアクチュエータ振動系１２のインピーダン
スＺのデータが得られる。このデータをマイクロコンピ
ュータ１６１のメモリから読み出し、共振点を求めるこ
とにより固有共振周波数ｆMが得られる。インピーダン
スＺのデータは、ＬＣＤディスプレイ等にリアルタイム
に表示するようにしてもよい。
【００２５】なお、本発明は、いうまでもなく、上記実
施例に限定されるものではない。例えば、発振回路はア
ナログオシレータでもよいし、インピーダンス測定回
路，切換えスイッチ等も他の回路構成でもよい。信号用
の平滑・フィルタ回路等は、必要に応じて設けてもよ
い。
施例に限定されるものではない。例えば、発振回路はア
ナログオシレータでもよいし、インピーダンス測定回
路，切換えスイッチ等も他の回路構成でもよい。信号用
の平滑・フィルタ回路等は、必要に応じて設けてもよ
い。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係る超音波発振装置によれば、
アクチュエータ振動系のインピーダンスを測定するイン
ピーダンス測定回路と、インピーダンス測定回路側又は
自動追尾量検出回路側とを切り換え可能な切換えスイッ
チという簡単な構成を付設したことにより、既存の回路
を利用してインピーダンスアナライザ機能を付与でき
る。したがって、アクチュエータ振動系の固有共振周波
数をユーザでも簡単に測定でき、ユーザ側でのホーン等
の設計，保守及び調整を可能にするとともに、その分メ
ーカ側の負担を軽減できる。
アクチュエータ振動系のインピーダンスを測定するイン
ピーダンス測定回路と、インピーダンス測定回路側又は
自動追尾量検出回路側とを切り換え可能な切換えスイッ
チという簡単な構成を付設したことにより、既存の回路
を利用してインピーダンスアナライザ機能を付与でき
る。したがって、アクチュエータ振動系の固有共振周波
数をユーザでも簡単に測定でき、ユーザ側でのホーン等
の設計，保守及び調整を可能にするとともに、その分メ
ーカ側の負担を軽減できる。
【図１】本発明に係る超音波発振装置の基本的構成を示
す機能ブロック図である。
す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る超音波発振装置の一実施例を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】図２における発振回路の一例を示すブロック図
である。
である。
１０ 超音波発振装置 １２ アクチュエータ振動系 １４ 自動追尾量検出回路 １６ 制御回路 １８ 発振回路 ２０ 電力増幅回路 ２２ インピーダンス測定回路 ２４ 切換えスイッチ ｆM アクチュエータ振動系の固有共振周波数 ｆC 発振回路の発振周波数 Ｓfc 周波数信号 Ｚ アクチュエータ振動系のインピーダンス
Claims (2)
- 【請求項１】 アクチュエータ振動系の固有共振周波数
に一致させるための追尾量を検出する自動追尾量検出回
路と、この自動追尾量検出回路で検出された追尾量に基
づく周波数信号を出力する制御回路と、この制御回路か
ら出力された周波数信号に基づき発振する発振回路と、
この発振回路で発生した発振周波数で前記アクチュエー
タ振動系へ電力を供給する電力増幅回路とを備えた超音
波発振装置において、 前記アクチュエータ振動系のインピーダンスを測定する
インピーダンス測定回路と、前記アクチュエータ振動
系，前記自動追尾量検出回路及び前記電力増幅回路の接
続と前記アクチュエータ振動系，前記インピーダンス測
定回路及び前記電力増幅回路の接続とを選択的に切り換
える切換えスイッチとが付設され、 前記制御回路は、前記切換えスイッチが前記インピーダ
ンス測定回路側に切り換えられた際に，前記周波数信号
をある範囲内で変化させて出力するとともに，その発振
周波数における前記アクチュエータ振動系のインピーダ
ンスを前記インピーダンス測定回路から入力する機能を
有することを特徴とする超音波発振装置。 - 【請求項２】 前記発振回路がデジタルオシレータであ
る請求項１記載の超音波発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7078250A JPH08243494A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 超音波発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7078250A JPH08243494A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 超音波発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243494A true JPH08243494A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=13656762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7078250A Withdrawn JPH08243494A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 超音波発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08243494A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098023A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-05-28 | 新科産業有限会社 | 超音波振動装置 |
| RU2673780C1 (ru) * | 2015-07-08 | 2018-11-29 | Зауер Гмбх | Способ и устройство для измерения резонансной частоты приводимого в ультразвуковое колебание инструмента для обработки резанием |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP7078250A patent/JPH08243494A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098023A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-05-28 | 新科産業有限会社 | 超音波振動装置 |
| RU2673780C1 (ru) * | 2015-07-08 | 2018-11-29 | Зауер Гмбх | Способ и устройство для измерения резонансной частоты приводимого в ультразвуковое колебание инструмента для обработки резанием |
| US10730158B2 (en) | 2015-07-08 | 2020-08-04 | Sauer Gmbh | Method and device for measuring a resonance frequency of a tool set in ultrasonic vibration for machining |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |