JPS5990672A - 超音波振動素子駆動装置 - Google Patents

超音波振動素子駆動装置

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JPS5990672A
JPS5990672A JP57199485A JP19948582A JPS5990672A JP S5990672 A JPS5990672 A JP S5990672A JP 57199485 A JP57199485 A JP 57199485A JP 19948582 A JP19948582 A JP 19948582A JP S5990672 A JPS5990672 A JP S5990672A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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「ｊノニルター、超合波溶
首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８素子駆動装置に関づる。
従来技術 従来の超音波振動素子駆動′３Ａ置に［１３いては、超
音波振動素子に設（〕られた加工用ボーンにひび割れが
生ずるどか、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ックの溶
着不良を生ずる等の問題点があった。
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
たものであって、基本周波数以外の異なる周波数にて超
音波振動素子が１肢動された場合、その界なる振動周波
数による超音波振動素子の振動を防１１−シて、基本周
波数による振動に自動的に移行するにうにし、被加工物
の溶着不良を防止し１９る超音波振動素子駆動装置を提
供りることにある。
実施例 以下この発明を超音波加工機に具体化した一実施例を回
向に従って説明Ｊ゛る。
第１図に示すように、−デープル１上には支社２が立設
され、その支柱２の−に部には固定台３が固定されてい
る。その固定台３に【よ流体圧シリンダ１が固定され、
その下方に延びるビス１〜ンロツド５には可動枠体６が
固定されて、ｌ−３つ、その可動枠体６に；ま超音波振
動素子７が保持されている。その超音波振動素子７の下
端には加工用ボーン８が看脱可能に取りイ」（）られ、
イの１Ｓ＠の加工部８ａは前記デープル１と対向してい
る。又、超音波振動素子７を発振さ已゛る発振回路９が
段（）られてい６　。
でしてデープル１上に型１０を載置し、その型１０内に
シラスチックからなる２枚の被加工物１１を重合しぞ載
置して、流体圧シリンダ４のピストンロッド５を下動さ
けると、可動枠体６とともに加工用ホーン８が下動され
、その加工部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ｒＦ）ノ素
子７を振動させ被加工物１つに加工部８ａから超音波振
動を付ノコするど両波加工物１１の加工部１１ａが溶着
加−１される。加工終了後は流体圧シリンダ１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」
−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
って説明づる。超音波振動素子７　ＬＪ駆動用素子７ａ
ど検出用素子７ｂどを協えており、発振回路９により発
振される。その発振回路９についＣ説明づるど、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ｆ
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１
２は、一端が超音波振動素子７の検出用素子７１＋に接
続され、他端が抵抗１３を介して接地されたニー１ンデ
ンザ１４ど、その抵抗１３ど、イの抵抗１．′３に一次
側端子が並列接続された１−ランス１５どからなり、ト
ランス１５の二次側端子は帰還回路１２の出力端子どな
つ−Ｃいる。帰還回路１２の出力端子から出力されるフ
ィードバック信号Ｓ　Ｇ　２　ｔＪ減衰回路１６に入力
される。その減辰回路１６は、３飼の抵抗Ｒ１，Ｉ’？
２．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、ログスイッヂ１７が並列接続
され、抵抗Ｒ１どＲ２どの接続点／〕曹う減衰回路１Ｇ
の出力信＠ＳＧ３が出力される。イの出力信号Ｓ　Ｇ　
３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１つ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．電ツノ増幅回
路１つ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、電圧増幅率を人０．電圧帰るどき発
振する。
超音波振動素子７の検出用素子７１）からの高周波信号
Ｓ０１は検波整流回路２１へ入力され、その検波整流回
路２１は高周波信ｔＵ　Ｓ　Ｇ　１の電圧（１ｒ１に比
例覆る直流電圧ＶＤを可変直流電源２２に角与する。そ
の可変直流電源２２には電源・電丹ｖＣが（＝Ｊ〜され
ており、直流電圧ＶＤにより制御される出ツノ電圧ｖＯ
を可変増幅度増幅回路１８に付与づ−る。イの出力型Ｅ
’　Ｖ　Ｏ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１（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型ｆｆＶＯに比
例する。従つ−（、超音波振動素子７の振動周波数［が
低下りるど高周波信号ＳＧＩ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Ｊ、
り可変増幅度増幅回路１８の増幅率が高くなり、超音波
振動素子７の駆動用素子７ａには人さな高周波型ツノが
供給される。従って超音波振動素子７は結果的に一定の
振動数にて振動づることになり、高周波信号ＳＧ１の電
圧値も一定どなる。又、反対に超音波振動素子７の振動
周波数ｆが高くなった時も、同様に制御されて結果的に
ＪｆＩ音波振動素子７は一定の振動周波数［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は袖本周波数ｆｏ以外
の周波数を含む。この基本周波数ｆＯ以外の周波数とし
ては、高調波、発振回路９の）７遁容聞等に起因リ−る
寄生振動によるしの等が存在するが、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
［０に接Ｍ　Ｌ−た周波数て゛ビーク値を右づると、超
音波振動索子７の実際の振動周波数［は基本周波数ｆＯ
から外れ−Ｃしまうことどなる。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２
２．可変増幅度増幅回路１８によっては、もはや超音波
振動索子７の振動周波数ｆを一定に保つことができなく
なってしまう。
イこてこの発明においては発振回路９に以下に述べるよ
うな回路構成を設りている。帰還回路１２の抵抗１３ど
コンデン＋ｊ１４どの接続点からは超音波振動素子７の
振動周波数「の電気信号が出力されている。その振動周
波数１は周波数−電圧変換器からなる周波数検出装置２
３に入ツノされ、その周波数検出装置２３はｊ辰動周波
数「に比例りる自流電圧Ｖｆを判別手段２４にｆＮｌ与
りる。その判別手段２４は、超音波振動素子７の基本周
波数ｆＯＪ、り僅かに高い周波数ｆ（）トΔｆに比例−
する直流電圧Ｖ　Ｈと、基本周波数ｒＯより僅かに低い
周波数［０−△［に比例Ｊる直流電圧ｖしとを出力づる
基準電圧発生器２５と、直流電圧Ｖｆと直流電圧Ｖ１−
１とが２個の入力端子にそれぞれ入力される比較器２６
ど、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個の入力端子にぞれぞれ接続された
ＯＲ回路２８とからなる。
比較器２６は直流電圧ｖｒが直流電圧Ｖ　＋ｉ　Ｊ：り
高くなった時、リ−なわち超音波振動素子７の振動周波
数１１３＜基本周波数［ＯよりΔｆだ番）高くなった時
、論理１の出力信号を出力し、比較器２７は直流電圧Ｖ
［が直流電圧Ｖしより低くなった時、Ｔｌなわち超音波
振動索子７の振動周波数ｆが基本周波数ｒＯよりΔｆだ
（Ｊ低くなった時、論理１の出力信号を出力りるにうに
なっており、ＯＲ回路２８は、両比較器２６．２７の出
力のいずれか一方又は両方が論理１どなった時、論Ｊ、
！Ｉ！　１の判別信号ＳＧ／１を出力する。イの判別信
号ＳＧ４は、スイッチ２９を介して、警報表示手段３０
又はアナログスイッチ駆動回路３１に入力される。ぞの
警報表示手段３０は、警報１３号を発生ずる発光ダイΔ
−ド。
スピーカー等の警報素子３２ど、での警報素子３２を駆
動づる警報表示素子駆動回路３３とからなる。超音波振
動索子７の実際の周波数ｆがｆＯ±△ｆの範囲内の値に
収まっていない場合には、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３２ｈ）ら光、音等の警報信号が発生される
。
又、スイッチ２９がアナログスイッチ駆動回路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が出力されるどアナログスイッチ駆動回路３１
が作動し、そのアナログスイッチ駆動回路３１は前記減
衰回路１６のアナログスイッチ１７をオンさける。減衰
回路１６の減６５９２は、アナログスイッ７−１７がオ
ー７されているときにはｒＲ１／　（Ｒ１４−Ｒ２−１
−Ｒ３）であるが、アナログスイッチ１７がオンされた
時にはＲ１７／（Ｆ？、　１’＋　Ｒ３）となる。従っ
て、アプゴ」グスイッヂ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。それににり超音波振動素子７は
、例え基本周波数［０に接近した周波数でスプリアス特
性のピーク値をイｊする場合でも通常でのピーク値は基
本周波数ｆＯのピーク値より低いため、基本周波数ｆＯ
以外の周波数では発振し難くなり、基本周波数１０で発
振するようになる。するど、周波数検出装置２３から出
力される直流電圧Ｖ［は、基準電圧発生器２５力目ら出
力される直流電圧ＶＬ−Ｖ１］の値の範囲内に収まり、
判別手段２４からは論１！Ｉ！０の信号が出力される。
従ってアナ〔１グスイッチ駆動回路３１ば作動せず、ア
ナログスイッチ１７がオフされる。すると、発振回路引
〕の全体の電圧和（ｑは元の値に戻って、イのまま基本
周波数ｆＯにて超音波振動素子７が振動されることとな
る。
前述しＩＦｃ検波整流回路２１．η交直流電源２２等か
らなる回路は、超音波振動素子７の基本周波数［０の値
が何らかの原因によりずれた場合にイの基本周波数ｆＯ
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２３１判別手段２４゜警報
表示手段３０．アナ［：１グスイッチ駆動回路３１、ア
ナログスイッチ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ｆＯ以外の高調
波成分等による周波数によって発振されるのを防止する
回路でありその目的が箕仕る。
なａ３、周波数検出装置２３としては、振動周波数ｒの
高周波信号ＳＧ１をその周波数〔のパルス１３号に変換
−するシュミット回路で］？４成し、その周波数ｆもし
くは周期を直接ｈ１測することににり判別信＠ＳＧ４を
出力するように判別手段２４を構成してもよい。
効果 以上詳述したにうにこの発明番よ、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１ｇ号Ｖｆを検出する周波数検出装
置２３ど、その周波数検出装置２３によ・〕で検出され
た電気信号Ｖｆが予め定められた周波数ｆＯと一致する
か杏かを判別する判別手段２４ど、その判別手段２４に
よって前記検出された周波数「が前記予め定められた周
波数ｆＯ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２ｏがら駆動用素子７ａに
供給する高周波電力を減少ざμる手段とを設（）だこと
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ｆｏど異なる周波数［に−
Ｃ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ｆＯにて振動されるＪ：うになり、被加工物の
溶着不良をなくずことができ゛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。

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、 （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、 ぞの電力供給回路（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
    Ｉ）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（Ｖ［）を検出する周波数
    検出駅間（２３）と、その周波数検出装置（２３）によ
    って検出された電気信号（Ｖｆ　）が予め定めＩうれｌ
    こ周波数〈ＣＯ）と一致Ｊ“るか否かを判別づる判別手
    段＜２／Ｉ）と、イの判別手段（２４）によって前記検
    出された周波数（ｒ）が前記予め定められた周波数（「
    ０）ど一致しないど判別された場合、イの判別結果に応
    答して前記電力供給回路（２０）から駆動用素ｒ−（７
    ａ）に供給する高周波ミノＪを減少させる手段と を設（）たことを特徴ど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＠’（ＳＧ１）を減衰させる
    ためのアナログスーイッヂ（１７）を有する減衰回路（
    １６）を含み、前記高周波電ツノを減少させる手段は前
    記アナログスイッヂ（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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07313937A (ja) * 1995-06-16 1995-12-05 Olympus Optical Co Ltd 超音波変換器駆動回路
JP2015212154A (ja) * 2014-05-01 2015-11-26 株式会社イシダ 超音波包装機

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