JP4088665B2 - Ultrasonic generator method and apparatus - Google Patents

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、超音波発生方法及びその方法を実施するため好ましい超音波発生装置に関する。 The present invention relates to a preferred ultrasonic generator for implementing the ultrasound generating method and a method thereof.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
超音波は、機械加工、溶接、洗浄、微粒子の分散、凝集、メッキ、化学、医療及び診断装置、害獣害虫の防除、距離計、ソナー、魚群探知、非破壊検査等の分野で広く用いられている。 Ultrasonic machining, welding, washing, dispersion of fine particles, agglomeration, plating, chemical, medical and diagnostic equipment, the control of vermin pests rangefinder, sonar, fish finder, widely used in the field of non-destructive inspection ing.
特に強力な超音波は、主として10KHzないし50KHzの帯域のものが使用されており、それらの超音波は、電歪材や磁歪材から成る振動子に高周波変動電界又は磁界を作用させて超音波帯域の周波数で機械的振動を発生させ、その振動を拡大するホーン及び導波筒を用いて所望の位置に導き、外方の媒体中に超音波を放射させるものである。 Particularly strong ultrasound is used mainly to not 10KHz those bands of 50 KHz, their ultrasound, by the action of high-frequency wave electric or magnetic field to the vibrator made of electrostrictive material or a magnetostrictive material ultrasonic band to generate mechanical vibrations in a frequency, the vibration using the horn and the waveguide tube to expand the lead to a desired position, in which to emit ultrasound in the medium of the outer. 超音波の媒体となるものには、大気、加工液、海水その他の液体及び溶液、人体又は動物の身体、各種機械部品、素材などがある。 The thing to be ultrasound medium, air, dielectric fluid, sea water and other liquids and solutions, human or animal body, the various machine parts, materials and the like.
【0003】 [0003]
而して、一般的には、周波数が50KHz以下の超音波発振装置の回路構成は、図1に示されているように、共振回路が用いられる。 And Thus, in general, frequency following circuit configuration of the ultrasonic oscillator 50KHz, as shown in Figure 1, the resonant circuit is used.
図1に示した装置は、共振回路10、直流電源接続端子11、周波数可変型のマルチバイブレーター12、スイッチング素子13、結合トランス14、及びホーン一体型の振動子を備えた超音波発振器15その他から成る公知の超音波発振装置である。 Apparatus shown in Figure 1, the resonant circuit 10, the DC power supply connection terminal 11, a variable frequency multi-vibrator 12, the switching element 13, the coupling transformer 14, and the ultrasonic oscillator 15 other having a horn integral oscillator a known ultrasonic oscillation device comprising.
【0004】 [0004]
超音波発振器15は、フェライトコア即ち振動子にコイルを巻き回したものである。 Ultrasonic generator 15 is obtained by winding a coil on a ferrite core or vibrator. マルチバイブレーター12はパワートランジスターやSCR(半導体制御整流器)等を用いたものであり、スイッチング素子13を駆動して所望の繰返し周波数の矩形波電圧パルスを発生させ、共振回路10に高周波正弦波電流を発生させる。 Multivibrator 12 is one using a power transistor or SCR (semiconductor controlled rectifier) ​​or the like, and drives the switching element 13 to generate a square-wave voltage pulses having a desired repetition frequency, a high-frequency sine-wave current to the resonant circuit 10 generate. この正弦波電流は結合トランス14を介して超音波発振器15のコイルに供給され、フェライトコアを高周波で縦方向に振動させ、その先端のコーンから強力な超音波を放射させる。 The sinusoidal current is supplied to the coil of the ultrasonic oscillator 15 through the coupling transformer 14, a ferrite core is vibrated in the vertical direction at a high frequency, to emit strong ultrasonic waves from the tip of the cone.
【0005】 [0005]
このとき、マルチバイブレーター12の出力パルスの繰返し周波数と、振動子の固有振動数とを合致させておけば、共振により強力な超音波が効率よく得られることとなる。 In this case, the repetition frequency of the output pulse of the multivibrator 12, if made to match the natural frequency of the vibrator, a strong ultrasonic waves so that the obtained efficiently by the resonance.
然しながら、この装置では、温度ドリフトなどのため生じる振動子の固有振動数の変動に追従して、マルチバイブレーター12の出力パルスの繰返し周波数を制御し、両者を常時完全に合致させておくことが困難であり、そのため安定した超音波が得られないと言う問題がある。 However, in this apparatus, to follow the variation of the natural frequency of the vibrator caused such as for temperature drift, to control the repetition frequency of the output pulse of the multivibrator 12, it is difficult to keep always fully align your both in it, there is a problem that therefore stable ultrasonic can not be obtained.
【0006】 [0006]
図2に示すものは、電歪素子などにより直接超音波を発生させるよう構成されている。 That shown in Figure 2, is configured to generate a direct ultrasound due electrostrictive element. この種の回路は、単一の衝撃超音波パルスを発生するのに適している。 This type of circuit is suitable for generating a single impact ultrasonic pulse.
図2において、21は直流電源端子、22は周波数可変型のマルチバイブレーター、23はスイッチング素子、24はフィルター回路、25は静電型超音波発振器である。 2, a DC power supply terminals 21, 22 are variable frequency multi-vibrator, 23 switching devices, 24 is a filter circuit, 25 is an electrostatic type ultrasonic generator. この装置の作動については最早説明の必要がないであろう。 It would not need explanation longer for operation of the device. この装置においても、温度ドリフトなどのため、安定した超音波が得られないものである。 In this device, such as for temperature drift, but not stable ultrasonic wave obtained.
【0007】 [0007]
このため、図3に示す如き装置が提案されている。 Therefore, as shown in FIG. 3 apparatus has been proposed. この回路は強力な超音波の発生源として広く用いられているものである。 This circuit is one that is widely used as a source of strong ultrasonic.
図3において、31は検波回路、32はコンパレーター、33は増幅器、34は移相回路、35はゲイン可変増幅器、36はバンドパスフィルター、37は振幅制限回路、38は電力増幅器、39は振動子である。 3, the detection circuit 31, 32 comparator, 33 an amplifier, the phase shift circuit 34, 35 is the gain variable amplifier 36 is a band pass filter, 37 is an amplitude limiting circuit, 38 a power amplifier, 39 the vibration it is a child.
【0008】 [0008]
この装置では、振動子39の振動が検波回路31により検出され、その振幅がコンパレーター32により基準値と比較され、そのコンパレーター32の出力によりゲイン可変増幅器35のゲインが制御される。 In this apparatus, the vibration of the vibrator 39 is detected by the detection circuit 31, the amplitude is compared with a reference value by the comparator 32, the gain of the gain variable amplifier 35 is controlled by the output of the comparator 32. 一方、検波回路31の出力信号は移相回路34により位相が修正され、ゲイン可変増幅器35に入力し、振動子39の振動と完全に同期した所定振幅の正弦波電圧信号に変換され、バンドパスフィルター36を経て、電力増幅器38により増幅され、振動子39のコイルに供給される。 On the other hand, the output signal of the detection circuit 31 is phase corrected by the phase shift circuit 34, and input to the variable gain amplifier 35, is converted to a sinusoidal voltage signal of a predetermined amplitude completely synchronized with vibration of the vibrator 39, a band-pass through the filter 36, is amplified by a power amplifier 38, it is supplied to the coil of the vibrator 39.
【0009】 [0009]
この装置では、振動子39のフェライトコアの共振周波数と同一の周波数で、かつ、完全に同期した励磁電流が振動コイルに与えられるが、振動検出の帰還量が大きいので、重負荷のときにはしばしば発振が停止すると言う問題がある上、バンドパスLCフィルターを用いるので、Q値が小さくなり、鋭い共振点を利用することが困難である。 In this apparatus, at the same frequency as the resonant frequency of the ferrite core of the transducer 39, and, although fully synchronous excitation current is applied to the vibration coil, since a large amount of feedback of the vibration detection, when a heavy load often oscillation there top there is a problem that the stop, since a band-pass LC filter, Q value decreases, it is difficult to utilize a sharp resonance point. 又、電力増幅器38の出力電流の位相が共振によって変動すると言う問題もあり、更に、振動コイルの制動アドミッタンスがなくなるので、共振周波数で共振が維持されるようにするため適切なインダクタンスを振動コイルに並列に接続する必要がある。 Further, there is also a problem that the phase of the output current of the power amplifier 38 is varied by the resonance, further, the braking admittance of the vibration coil is eliminated, the vibration coil appropriate inductance so that resonance is maintained at the resonance frequency there is a need to be connected in parallel. このため装置は複雑で高価なものとなる上、使用可能範囲の狭いものとなる。 Therefore apparatus on a complex and expensive, and having a narrow usable range.
【0010】 [0010]
このため、更に図4に示す如き装置が提案されている。 Therefore, it is proposed further as shown in FIG. 4 apparatus.
図4中、41は検波回路、42は制御信号発生回路、43は直流増幅器、44はゼロ点検出回路、45は位相差検出回路、46は位相整合回路、47は電力増幅器、48は振動子、49はマイクロホンである。 In Figure 4, the detection circuit 41, the control signal generating circuit 42, 43 is a DC amplifier, the zero point detection circuit 44, 45 is a phase difference detecting circuit, the phase matching circuit 46, 47 a power amplifier, 48 vibrator , 49 is a microphone.
制御信号発生回路42は、図3に示された回路と略同様な構成であり、コンパレーター421、時常数回路422、ゲイン可変増幅器423、波形整形回路424、電圧制御発振回路425とから成る。 Control signal generating circuit 42 is the circuit shown substantially the same structure in FIG. 3, the comparator 421, when constant circuit 422, the gain variable amplifier 423, a waveform shaping circuit 424, a voltage controlled oscillator circuit 425 Prefecture.
【0011】 [0011]
この装置においては、振動子48の振動は、マイクロホン49と検波回路41とにより検出され、その検出信号は制御信号発生回路42により振動子48に同期した正弦波信号に変換される。 In this apparatus, the vibration of the vibrator 48 is detected by the microphone 49 and the detection circuit 41, the detection signal is converted to a sine wave signal synchronized with the oscillator 48 by the control signal generating circuit 42.
この出力は、直流増幅器43により増幅され、その直流増幅器43の出力は、一方において位相差検出回路45に送られ、その位相が、ゼロ点検出回路44により検出される振動子の振動のゼロ点、即ち振動子の振動の位相と比較され、その位相差を示す信号は位相整合回路46の制御入力として用いられる。 This output is amplified by a DC amplifier 43, the output of the DC amplifier 43 is fed to a phase difference detection circuit 45 at one, its phase, the zero point of the vibration of the vibrator detected by the zero-point detection circuit 44 , that is, compared to the vibration of the phase of the oscillator, a signal indicating the phase difference is used as a control input of the phase matching circuit 46. この回路の各部の電圧波形は図5に示されている。 Voltage waveform of each unit of this circuit is shown in FIG. 図中、aに示す波形51は、制御信号発生回路42の出力電圧矩形波、b、c 及びdに示す波形52、53及び54は、何れも位相差検出回路45に入力する直流増幅器43の出力電流波形であり、そのハッチング部分は、aに示す波形51のオンタイムに当たる部分を示している。 In the figure, a waveform 51 shown in a, the output voltage square wave of the control signal generating circuit 42, b, the waveform 52, 53 and 54 shown in c and d, both of the DC amplifier 43 to be input to the phase difference detection circuit 45 an output current waveform, the hatched portion shows a portion which corresponds to the on-time of the waveform 51 shown in a. 位相差検出回路45の出力は、このハッチング部分の平均電流であり、上記電流と電圧が同位相であるbにおいては正の値521、位相差180度であるcにおいては531、位相差が90度であるdにおいては0となる。 The output of the phase difference detecting circuit 45 is the average current in the hatched portion, 531, the phase difference in c in b above current and voltage are in phase positive value 521, a phase difference of 180 degrees 90 becomes zero in time at which d.
【0012】 [0012]
更に上記直流増幅器43の出力は、他の一方において位相整合回路46に送られ、位相差検出回路45の出力する位相差信号電圧により制御され、振動子48の振動と完全に同一位相に整合され、次いで電力増幅器47に送られて電力増幅された後、振動子48の振動コイルに供給され、これにより発信コイルが励起され、コアが振動し、超音波が発振されるものである。 Further, the output of the DC amplifier 43 is fed to a phase matching circuit 46 in the other hand, is controlled by the phase difference signal voltage output from the phase difference detecting circuit 45, it is perfectly matched to the same phase and the vibration of the vibrator 48 and then after being power-amplified is sent to the power amplifier 47 is supplied to the vibration coil of the vibrator 48, thereby the transmitting coil is excited, the core vibrates, in which ultrasonic waves are oscillated.
この装置によれば、振動子48の共振周波数にシャープに追随して常時安定した発振が可能であるが、この装置は複雑で高価であるばかりでなく、大型で実用に適さないと言う欠点がある。 According to this apparatus, it is possible always stable oscillation to follow the sharp resonance frequency of the vibrator 48, the disadvantage that the device is not only complicated and expensive, not suitable for practical use in large is there.
【0013】 [0013]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
本発明が解決しようとする課題は、簡単で安価な回路により安価で電力効率が高く安定した超音波を発振し得る方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide, there is a simple and inexpensive circuit to provide a method and apparatus capable of oscillating a high and stable ultrasonic power efficiency at low cost.
【0014】 [0014]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明の課題は、超音波発振器に、その振動子の機械的共振周波数Fに近似の周波数の励振電流を供給し、超音波を発生させる方法において、 An object of the present invention, the ultrasonic generator, to supply an excitation current having a frequency approximate to a mechanical resonance frequency F of the oscillator, a method for generating ultrasonic waves,
超音波発振器の励振電極を、上記振動子の機械的共振周波数Fを共振周波数とする共振回路に接続し、 The excitation electrode of the ultrasonic generator, connect the mechanical resonance frequency F of the oscillator to the resonant circuit whose resonance frequency,
当該共振回路に、超音波の周期Tの100分の1以上、3分の1以下のパルス幅の衝撃電流パルスを供給し共振を生ぜしめ、超音波発生させると共に、 To the resonant circuit, one or more of 100 minutes of ultrasonic wave period T, the impact current pulses less than one pulse width of the third test paper to give rise to resonance, which both generates the ultrasonic waves,
負荷の変動、温度変化等による振動子の機械的共振周波数の変化に伴う音圧レベルの変化をマイクロホンにより検出し、これが一定に保たれるよう上記衝撃電流パルスの繰返し周波数を制御するよう構成することにより達成される。 Variations in load, a change in sound pressure level with changes in the mechanical resonance frequency of the vibrator due to temperature change or the like is detected by the microphone, which is configured to control the repetition frequency of the shock current pulses so as to be kept constant It is achieved by.
【0015】 [0015]
望まし実施例においては、衝撃電流パルスの繰返し周波数が、振動子の機械的共振周波数Fの2倍と等しくなるように追従制御され、振動子の共振周期の半波毎に正負の極性が反転するようにしてトランスの一次コイルに供給される In yet embodiment desirability, the repetition frequency of the shock current pulses are to follow-up control equal to twice the mechanical resonance frequency F of the oscillator, positive and negative polarities every half wave of the resonance period of the vibrator perform the flip is supplied to the transformer primary coil.
記の目的を達成するため、本発明方法を実施する装置においては、振動子に機械的共振を生じさせ、且つ二次側を電源と絶縁するため、 ランスが用いられる。 To achieve the above Symbol object of an apparatus for carrying out the method according to the invention gives rise to mechanical resonance vibrator for and to insulate the secondary power supply, transformers are used. 而して、トランスとしては、二次コイルが複数の出力端子を有するものも使用される。 And Thus, the transformer is also used as the secondary coil has a plurality of output terminals. それらの端子間にそれぞれ固有の共振周波数を有する振動子を接続し、各振動子がそれぞれ固有の共振周波数で共振せしめられるよう構成することも可能である。 Connect a vibrator having a respective natural resonance frequencies between those terminals, it is also possible to the transducers is configured such that each is caused to resonate at specific resonant frequencies.
更に、本発明の第二の課題は、 Further, a second object of the present invention,
上記の超音波発生方法を実施するための超音波発生装置であって、 An ultrasonic generator for implementing the above-described ultrasonic wave generating method,
少なくとも一つの超音波発振器と、 At least one ultrasonic oscillator,
中間タップを有する一次コイルと、上記超音波発振器の励振電極に接続され共振回路を形成する二次コイルとを有するトランスと、 A transformer having a primary coil having an intermediate tap and a secondary coil to form a connected resonant circuit to the excitation electrode of the ultrasonic oscillator,
トランスの一次コイルに、超音波発振器の振動子の機械的共振振動の各半波毎にオンタイムが上記機械的共振振動の周期Tの100分の1 以上、3分の1以下の衝撃パルス電流を供給する電源回路と、 The transformer primary coil, one or more on-time for each half-wave of the mechanical resonance vibrations of the transducer of the ultrasonic oscillator 100 minutes of the period T of the mechanical resonance vibrations, a third of the following impact pulse current and a power supply circuit for supplying,
負荷の変動、温度変化等による振動子の機械的共振周波数の変化に伴う音圧レベルの変化を検出するマイクロホンと、当該マイクロホンの出力に応じて上記電源回路の出力周波数を制御するフィードバック型周波数制御装置付パルス発振器と、 Variation of the load, and a microphone for detecting a change in the sound pressure level due to the change in the mechanical resonance frequency of the vibrator due to temperature change or the like, the feedback-type frequency control for controlling the output frequency of the power supply circuit in accordance with the output of the microphone and a pulse oscillator with equipment,
から構成されたことを特徴とする超音波発生装置により達成される。 Is achieved by the ultrasonic generator, characterized in that it is composed of.
而して好ましい実施例においては、 In the preferred embodiment it is Thus,
トランスの二次コイルが複数の出力端子を有し、それらの端子間にそれぞれ固有の共振周波数を有する超音波発振器の励振電極が接続され、各超音波発振器がそれぞれ固有の共振周波数で共振せしめられるよう構成される。 Transformer secondary coil has a plurality of output terminals, respectively, between their terminals are connected to the excitation electrodes of the ultrasonic oscillator having a natural resonance frequency, the ultrasonic oscillators are respectively brought resonance at the natural resonance frequency as constructed.
【0016】 [0016]
して、上記トランスの二次コイルには、複数の出力端子を設け、それらの端子間にそれぞれ振動子を接続し、更に、それらの振動子に適宜の時間差をもって衝撃パルス電流を与えてそれぞれ異なった周波数で共振させ得るよう構成することも可能である。 And Thus, the above-mentioned transformer secondary coil, a plurality of output terminals, connected respectively vibrator between their terminals, further, each shocking pulse current with an appropriate time difference to their vibrator it is also possible to configure so that may resonate at different frequencies.
【0017】 [0017]
作用としては、振動子の機械的共振等価回路を考えたとき、インピーダンスをZとすると、 The effect, when considering mechanical resonance equivalent circuit of the vibrator, when the impedance and Z,
【数1】 [Number 1]
ここで等価変換をして、 Here was the equivalent conversion,
【数2】 [Number 2]
と置いたとき、 When placed and,
【数3】 [Number 3]
【0018】 [0018]
電気的励振周期と機械系の自己共振周波数が一致し、同期したとき、図6に示すように、励振電流波一定の時間経過後は振幅一定の単一正弦波となる。 Match the self-resonant frequency of the electrical excitation cycle and the mechanical system, when synchronized, as shown in FIG. 6, after the excitation current wave certain time is constant amplitude single sine wave.
図中、60は励振電流、61はその包絡線である。 In the figure, 60 is the excitation current, 61 is its envelope.
このときの共振電流iは、 Resonant current i at this time,
【数4】 [Number 4]
となり、LRC共振回路と同等となる。 , And becomes equal to the LRC resonant circuit.
類推の理により、機械的な意義とは、 By the management of analogy, the mechanical significance,
【数5】 [Number 5]
【0019】 [0019]
このときの電流は図6に示した状態となり、定常状態に達するまでに一定の時間Tを必要とする。 Current at this time becomes the state shown in FIG. 6, which requires a certain time T to reach a steady state. この時常数TはL/Rであって結局質量と抵抗の比として求めることができる。 The time constant T can be obtained as the ratio of the end mass and the resistor A L / R.
即ち、超音波振動の振幅が所定値の63%に達するまでの時間Tは電源をオフにしたとき、この時間Tの関数の一定の時間T'の間は、減衰しながらも振動を保つことができる。 That is, when the amplitude of the ultrasonic vibration time T to reach 63% of the predetermined value to turn off the power during the predetermined time T of the function of time T 'is to keep the vibrations while attenuating can. この時間T'の間は振動が続いているので、この時間T'の間に電源周波数を振動子の共振周波数に追随して変化させ合致させれば、共振を続けることができる。 'Since during has continued vibration, the time T' This time T if caused to coincide the power supply frequency is varied to follow the resonance frequency of the vibrator during, can continue resonance.
【0020】 [0020]
実際には、T'は0.1〜1msec程度であるので、略1msec程度の間に発振周波数の0.1〜1%程度の修正を続ければ安定した連続共振を保持できることになる。 In practice, T 'because of the order 0.1~1Msec, becomes possible to maintain a stable continuous resonant Continuing 0.1-1% of modifying the oscillation frequency during about approximately 1 msec.
図7に実験回路を示す。 Figure 7 shows the experimental circuit. トランスを空心として超音波振動部分を機械的に結合しないで、超音波を発生させることができる。 Without mechanically coupling the ultrasonic vibration portion trans as air-core, it is possible to generate ultrasonic waves.
この場合、電源側と超音波振動側とが空隙を介してエネルギーを授受するので、回転やレシプロ運動の際は特に有効である。 In this case, since the power supply side and the ultrasonic vibration side to exchange energy via a gap, it is particularly effective when the rotational or reciprocating movement.
場合によってはフェライトトランスを使用することができる。 Sometimes it is possible to use a ferrite transformer.
この場合特に有効なのは、30〜100KHzとか、0.3〜3MHz程度の周波数帯域などでは有効である。 This case is especially valid, Toka 30~100KHz, is effective in such a frequency band of about 0.3~3MHz. 勿論空心トランスや、高周波(フェライト)トランスを用いることが出来る。 Of course air-core transformer or a high-frequency (ferrite) can be used transformer.
【0021】 [0021]
【数6】 [6]
と示すことができる。 It can be shown to. コイルの間隙長が一定のときは周波数fの二乗に比例してトランス結合度は大きくなり、電力供給結合率は向上することになる。 Trans coupling degree in proportion to the square of the frequency f when the gap length of the coil is constant is increased, the power supply coupling ratio will be improved.
超音波モーターでは、パルス幅が小さくなるに従ってより単位波長は短くなり、結局回転位置精度を高めることができることになる。 In the ultrasonic motor, and more unit wavelength becomes shorter as the pulse width is reduced, so that it is possible to eventually improve the rotational position accuracy.
【0022】 [0022]
【数7】 [Equation 7]
密度が大きく圧縮率の小さいものほど、衝撃インピーダンスが高くなる。 As those small density of large compression ratio, the impact impedance becomes high. 超音波モーターに利用する場合には衝撃が大きいことが有利となる。 Would be advantageous shock is large when using the ultrasonic motor.
従って、表1に示す材料は有利なモーター材として利用できるものである。 Therefore, those materials shown in Table 1 is available as an advantageous motor member.
【表1】 [Table 1]
アーク溶接の放電中に超音波を供給したとき、アーク放電によるクレーター部分に生じるデンドライと層の改善がなされ、溶接の強度が高められた。 When supplied with ultrasound during discharge of arc welding, improved Dendorai a layer resulting crater portion by the arc discharge is performed, the strength of the weld is increased.
【0023】 [0023]
パルス電流を流して抵抗溶接するときの溶接部分の温度と時間の関係は、式(8)のようになる。 Relationship between the temperature and time of the welding portion when resistance welding by supplying a pulse current is as shown in equation (8).
【数8】 [Equation 8]
電極加圧力150MPaで1.6mmの鉄板を溶接するとき、一般的にはδ値は1〜2KA/mm 2程度となる。 When welding the 1.6mm steel plate in the electrode pressure 150 MPa, generally δ value is 1~2KA / mm 2 approximately. 溶接材に33KHz、1.0Wの超音波を加えたときは、0.8KA/mm 2で、1スポット当たり5,000〜6,000Nの溶接強度が得られた。 33KHz the welding material, upon addition of ultrasound 1.0W is a 0.8 kA / mm 2, the weld strength of 5,000~6,000N per spot was obtained.
従って、特に低抵抗材の溶接には有利となる。 Therefore, it is advantageous, especially for welding low resistance material. 更に又、電極自体に超音波を加えたとき同じ条件で1スポット当たりの溶接強度は6,500Nとなった。 Furthermore, the welding intensity per spot in the same conditions when the ultrasonic added to the electrode itself became 6,500N.
【0024】 [0024]
図7に本発明に係る超音波発振装置の一実施例を示す。 It shows an embodiment of an ultrasonic oscillation device according to the present invention in FIG. 而して図中、71は交流電源、72は直流安定化電源、73はフィードバック型周波数制御装置付パルス発振器、74及び75はスイッチング素子、76はコンデンサー、77はトランス、78は超音波発振器ある。 Drawing and Thus, 71 AC power supply, 72 is regulated DC power supply, 73 pulse oscillator with feedback type frequency control, 74 and 75 are switching devices, 76 denotes a condenser, 77 trans, 78 are ultrasonic generator . 尚、ここでは、振動子78−1、電極78−2及びホーン78−3からなる静電型の超音波発振器の例を示す。 Here, an example of an ultrasonic oscillator electrostatic consisting vibrator 78-1, electrodes 78-2 and horn 78-3. 又、トランスは空心トランスであっても有心のものであっても良いこと勿論である。 In addition, the transformer is, of course, it may be of a cored be an air-core transformer. 又、このトランス77の二次側に適切なインダクタンスを入れることも推奨される。 Also recommended to put a proper inductance on the secondary side of the transformer 77.
【0025】 [0025]
フィードバック型周波数制御装置付パルス発振器73は、周波数可変型マルチバイブレーター731 、振動子78 1の頭に取り付けられたマイクロホン732 、増幅器733 、コンパレーター734 から成る。 Feedback frequency control with the pulse oscillator 73, variable frequency multivibrator 731, the vibrator 78 - 1 microphone 732 mounted on the head, the amplifier 733, consisting of the comparator 734.
而して、トランス77の一次コイルは、中心タップ付のコイルであり、中心タップにより区分される二つのコイル、即ち第一コイル771 及び第二コイル772 から成り、二次コイル773 は超音波発振器78の一対の励振電極78−2 、78−2 と直列に接続される。 And Thus, a primary coil of the transformer 77 is a coil dated center tap, two coils is divided by the center tap, i.e. made from the first coil 771 and second coil 772, secondary coil 773 ultrasonic generator a pair of excitation electrodes 78-2 78, is connected to 78-2 in series.
ホーン78−3 とマイクロホン732 は、振動子78−1に固く取り付けられており、一体として振動する振動系を形成し、一つの共振周波数Fを有する。 Horn 78-3 and a microphone 732 are rigidly attached to the vibrator 78-1, to form a vibration system vibrates integrally has one resonant frequency F. 以下の説明では、説明を簡略にするため、この共振周波数を単に振動子の共振周波数Fと言うものとする。 In the following description, for simplicity of explanation, simply it shall mean the resonant frequency F of the oscillator to the resonant frequency.
【0026】 [0026]
トランス77の一次コイル771 、772 に励起電流を供給する電源回路は、直流安定化電源72及びスイッチング素子74、75から成る。 Power supply circuit for supplying an excitation current to the primary coil 771, 772 of the transformer 77, a DC stabilized power supply 72 and the switching element 74, 75.
第一コイル771 に励起電流を供給する電源回路は、直流安定化電源72及びスイッチング素子75からなり、第二コイル772 に励起電流を供給する電源回路は、直流安定化電源72及びスイッチング素子74からなる。 Power supply circuit for supplying an excitation current to the first coil 771 is made of a regulated DC power supply 72 and the switching element 75, a power supply circuit for supplying an excitation current to the second coil 772, the DC stabilized power supply 72 and the switching element 74 Become.
而して、スイッチング素子74、75は、何れも周波数可変型マルチバイブレーター731 から供給される制御パルスでオンオフ制御されるが、これらのスイッチング素子74、75の制御パルスは公知の装置のそれと異なるものである。 And Thus, the switching elements 74 and 75, although both are on-off controlled by a control pulse supplied from a variable frequency multivibrator 731, the control pulse of the switching elements 74 and 75 it different from known devices it is.
即ち、公知の装置においては、これらのスイッチング素子74及び75は交互にオン、オフし、一方がオンである期間、他の一方はオフとされ、このため、トランス77の端子には図9 の上段に示す如き矩形波電圧が加えられ、コイルには同図下段に示される如き正弦波振動電流が流れる。 That is, in the known device, the switching elements 74 and 75 are alternately turned on and off, one period is on, the other one is turned off. Therefore, the transformer 77 to the terminal of FIG. 9 was added a rectangular wave voltage as shown in the upper row, the coil such sinusoidal oscillating current shown in the lower figure flows. 而してこの振動電流の周波数は、振動子78 1の機械的共振周波数に厳密に等しくなるよう精密に制御されなければならない。 Thus to the frequency of the oscillating current is vibrator 78 - made exactly equal to one mechanical resonance frequency as must be precisely controlled.
そのような公知の方法では、スイッチング素子74及び75を制御するパルスの繰返し周波数を振動子78 1の機械的共振周波数Fのドリフトに対応して厳密に追従制御する必要があるが、この制御は相当に困難であった。 In such a known method, the repetition frequency of the pulses for controlling the switching elements 74 and 75 the transducer 78 - it is necessary to strictly follow-up control in response to one of the drift of the mechanical resonance frequency F, the control It was considerably difficult.
又、 そのような超音波発生装置は、入力電力のAV値に比して超音波として放射されるエネルギーが僅かである為、力率が悪く、その出力に比して相当に大きな最大需要電力を必要とすると言う問題があった。 Also, such ultrasonic generator, because the energy emitted as an ultrasonic than the AV value of the input power is small, poor power factor, considerably large maximum demand power compared to the output the there has been a problem that the need.
【0027】 [0027]
本発明において、スイッチング素子74及び75に供給される駆動パルスは、従来公知のものと異なり、そのオンタイムは、図10の最下段に示されているように、振動子78−1の機械的共振周期Tの3分の1以下、100分の1以上である。 In the present invention, the drive pulses supplied to the switching element 74 and 75, unlike the conventional one, its on-time, as shown at the bottom of FIG. 10, the mechanical vibrator 78-1 following a third of the resonance period T, it is 1 or more 100 minutes.
このように、本発明方法で供給される駆動パルスなそのオンタイムが短いので電源の無効電力が少なくて済み、電源の電力効率が高まる。 Thus, because the on-time driving pulse supplied in the process of the invention is shorter fewer reactive power of the power supply, increasing the power efficiency of the power supply.
又、この共振系はQ値が低いので、多少の環境変化があっても共振は安定しており、超音波レベルの変動は軽微であり、そのため一般的な用途の場合、手動制御によっても超音波の発振レベルの変動を一定の許容範囲内に限定することが可能である。 In addition, since the resonance system has a low Q value, the resonance even if there is a slight environmental change is stable and variation of the ultrasonic level is insignificant, if the for general use, even by manual control super it is possible to limit the variation of the sound wave of the oscillation level within a certain tolerance.
【0028】 [0028]
このスイッチング素子74及び75は一定の間隔を置いて交互にオンオフされ、それぞれ図7に示されているようにトランス77の一次コイル771、772に結線され、二次コイル773に逆方向の誘導電流を生じるようになっている。 The switching elements 74 and 75 are alternately turned on and off at regular intervals, are connected to the primary coil 771 and 772 of the transformer 77 as shown in FIG. 7, respectively, reverse induced current in the secondary coil 773 so that the cause.
即ち、コイル771側と772側には逆方向のパルス電流が流れ、このため二次コイルには図10の中段に示すような交番パルス電流が発生する。 That is, a reverse pulse current flows through the coil 771 side and 772 side, alternating pulse current as shown in the middle of FIG. 10 generated in this order secondary coil.
而して、本発明においては、このようなスイッチング素子74及び75のオンオフによる刺激により、この装置の電気回路、即ち、コンデンサ76とトランス77の一次コイルからなるタンク回路と、トランス77の二次コイル773と超音波発振器78の一対の電極78−2、78−2の間のキャパシタンスからなる共振回路とによって共振を発生させ、これにより超音波を発生させるものである。 And Thus, in the present invention, by stimulation with such on-off switching element 74 and 75, the electrical circuit of the device, i.e., a tank circuit consisting of the primary coil of the condenser 76 and the transformer 77, the secondary of the transformer 77 primary a resonance circuit consisting of the capacitance between the coils 773 of the pair of electrodes 78-2,78-2 ultrasonic oscillator 78, to generate a resonance with, thereby those which generate ultrasonic waves.
【0029】 [0029]
而して、前述の如く、この回路においては、スイッチング素子74、75に供給される駆動パルスは、図10の最下段に示されているように、 一次コイル771 、772 に流れる正弦波励磁電流の周期Tの2分の1の周期で発振されるものであり、そのオンタイムは上記周期Tの100分の1以上、3分の1以下である。 And Thus, as described above, in this circuit, the drive pulses supplied to the switching elements 74 and 75, as shown at the bottom of FIG. 10, a sine wave exciting current flowing through the primary coil 771, 772 is intended to be oscillated in the first period half of the period T, its on-time of one or more 100 minutes of the period T, is less than one third.
そのため、この励磁電流のデューティファクタは小さく、従って平均電流値も亦小さい。 Therefore, the duty factor of the excitation current is small, thus the average current value is also small.
このスイッチング素子74、75の開閉駆動により、 一次コイル771、772には、図10の中段に示されているような交番衝撃電流が供給されることになる。 The opening and closing of the switching elements 74 and 75, the primary coil 771 and 772 would have alternating shock current as shown in the middle of FIG 10 is supplied. このとき二次コイル773には、正弦波共振電流も流れているので、結局、トランスの二次コイル773 即ち振動子78 1の励振コイルには、図10の上段に示されているような励磁電流が流れ、これにより超音波が発生することとなる。 At this time the secondary coil 773, so that also flows sinusoidal resonance current, eventually, the transformer secondary coil 773 words vibrator 78 - such as the one excitation coil, shown in the upper part of FIG. 10 exciting current flows, so that the thereby to generate ultrasonic waves.
【0030】 [0030]
振動子78−1 の機械的共振周波数は略一定ではあるが、その作動環境によって多少とも変動することは免れない。 Mechanical resonance frequency of the vibrator 78-1 is a substantially constant but inevitably be varied more or less depending on the operating environment.
振動子78−1 の機械的共振周波数が変化すると、音圧レベルが低下するので、マイクロホン732 で振幅を検出して、コンパレーター734により始めに設定したレベルと比較し、振幅が設定したレベルに保持されるよう周波数可変型マルチバイブレーター731 の発振パルスの繰返し周波数を調整するものである。 The mechanical resonance frequency of the vibrator 78-1 is changed, since the sound pressure level is reduced, by detecting the amplitude at the microphone 732, as compared to the level set at the beginning by the comparator 734, the level of amplitude is set and adjusts the repetition frequency of the oscillation pulse of the variable-frequency multivibrator 731 to be held.
【0031】 [0031]
次に、図8に示された装置に就いて説明する。 Next, description will be given on the apparatus shown in FIG.
この装置は、複数の振動子を設ける点を除けば、図7に示したものと基本的に同様のものである。 The apparatus, except providing a plurality of transducers are those intended basically similar to that shown in FIG.
而して、図中、交流電源81、直流安定化電源82、周波数制御装置付パルス発振器83、スイッチング素子84及び85、コンデンサー86は、前記図7に示した交流電源71、直流安定化電源72、周波数制御装置付パルス発振器73、スイッチング素子74及び75、コンデンサー76と同様の構成要素であるが、87はフェライトトランス、88−1、88−2及び88−3はそれぞれ固有の機械的共振周波数を有する振動子を具備する超音波発振器である。 And Thus, in the figure, an AC power supply 81, the DC stabilized power supply 82, a frequency controller with the pulse oscillator 83, the switching elements 84 and 85, a condenser 86, an AC power source 71 shown in FIG. 7, the DC stabilized power supply 72 , frequency control with the pulse oscillator 73, the switching elements 74 and 75, is a component similar to the condenser 76, 87 is ferrite transformer, each unique in 88-1 and 88-2 and 88-3 mechanical resonance frequency an ultrasonic oscillator having a resonator with.
これら超音波発振器88−1、88−2及び88−3の共振周波数は同一であっても良く、互いに異なっていても良い。 These resonant frequency of the ultrasonic oscillators 88-1 and 88-2 and 88-3 may be the same or may be different from each other.
【0032】 [0032]
而して、フェライトトランス87の一次コイルは中間タップ付コイルであり、二次コイル873 は3個の超音波振動子88−1 、88−2 及び88−3 のそれぞれの励振コイルを接続するため4個の中間タップA 、B 、C 及びD を有する。 And Thus, a primary coil of the ferrite transformer 87 is a coil with an intermediate tap, the secondary coil 873 three ultrasonic transducers 88-1, for connecting each of the excitation coils 88-2 and 88-3 four intermediate tap a, B, has a C and D.
而して、先ず、前述の図7 の説明に記載したように、トランスの一次コイル871 、872 のインピーダンスと、コンデンサー86のインピーダンスを整合して、これらからなるタンク回路が、超音波発振器88−1 の共振周波数F 1で共振するよう構成し、次いで、 And Thus, first, as described in the description of FIG. 7 described above, the impedance of the transformer primary coil 871, 872, and match the impedance of the capacitor 86, tank circuit consisting, ultrasonic generator 88- configured to resonate at the first resonant frequency F 1, then
トランス87のタップA 、D 間のインピーダンスと超音波発振器88−1 のインピーダンスを整合して、これらからなるタンク回路の共振周波数が超音波発振器88−1 の共振周波数F 1となるようにし、 Tap A of transformer 87, and matching the impedance and the impedance of the ultrasonic oscillator 88-1 between D, the resonance frequency of the tank circuit consisting of these as a resonance frequencies F 1 of the ultrasonic generator 88-1,
更に、トランス87のタップB 、D 間のインピーダンスと超音波発振器88−2 のインピーダンスを整合して、これらからなるタンク回路の共振周波数が超音波発振器88−2 の共振周波数F 2となるようにし、 Furthermore, tap B of the transformer 87, and matching the impedance and the impedance of the ultrasonic oscillator 88-2 between D, the resonance frequency of the tank circuit consisting of these as a resonance frequency F 2 of the ultrasonic oscillator 88-2 ,
更に、トランス87のタップC 、D 間のインピーダンスと超音波発振器88 3のインピーダンスを整合して、これらからなるタンク回路の共振周波数が超音波発振器88 3の共振周波数F 3となるようにする。 Furthermore, tap C of transformer 87, impedance and ultrasonic oscillator 88 between D - and matching the impedance of 3, the resonant frequency of the tank circuit consisting ultrasonic oscillator 88 - so that the resonant frequency F 3 of 3 to.
【0033】 [0033]
このようにすると、これら全てのタンク回路で共振が発生し、それぞれの超音波発振器88−1、88−2、88−3が周波数F 1 、F 2及びF 3の超音波を発振するようになる。 In this way, the resonance at all of the tank circuit is generated, so that each ultrasonic generator 88-1,88-2,88-3 oscillates an ultrasonic wave of frequency F 1, F 2 and F 3 Become.
一実施例において、振動子88−1、88−2及び88−3の極間静電容量を3,000pFとし、トランス二次コイルの端子間インダクタンスを、A−B間 3.3mH、A−C間 6.8mH、A−D間 13.5mHとしたとき、振動子88−1、88−2及び88−3をそれぞれ25KHz、30KHz及び50KHzの共振周波数で共振させることができた。 In one embodiment, the machining gap capacitance of transducers 88-1 and 88-2 and 88-3 and 3,000PF, the inter-terminal inductance of the transformer secondary coil, between A-B 3.3mH, between A-C 6.8MH, when the a-D between 13.5MH, the vibrator 88-1 and 88-2 and 88-3 respectively 25 KHz, can be made to resonate at a resonant frequency of 30KHz and 50 KHz.
【0034】 [0034]
この実施例では、代表的な振動子88−2にマイクロホン832を取り付け、これにより前述の図7に示した実施例と同様に発振レベルが一定となるよう制御をするものである。 In this embodiment, the microphone 832 mounted on a typical oscillator 88-2, thereby is to control so that the above-described embodiments as well as the oscillation level shown in FIG. 7 is constant.
勿論、総ての振動子88−1、88−2及び88−3にマイクロホンを取り付け、それらの出力を総合的に判断して周波数制御装置付パルス発振器83を制御するようにすることも可能である。 Of course, attach the microphone to all the vibrators 88-1 and 88-2 and 88-3, it is also possible to control the overall frequency control with pulse oscillator 83 to determine their outputs is there.
【0035】 [0035]
尚、ここでは、トランスの二次コイルに中間タップを設けるよう説明したが、このトランスの巻線は多重コイルでも良いこと勿論である。 Here, although described as providing an intermediate tap on the transformer secondary coil, winding of the transformer is of course that may be a multiple coil.
本発明方法では、制御の時間的裕度が高いので、手動で制御して使用することもでき、又本発明によるときは、発振器が単一の場合のみでなく、複数の場合でも実用的に利用することができるものであり、このことも本発明の極めて有利な点と言うことができる。 In the method of the present invention, since the temporal margin of the control is high, can be used by manually controlled, also when the present invention, the oscillator is not only the case of a single, practical, even if a plurality of are those that can be used, also can be said to significant advantage of the present invention this.
【0036】 [0036]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によるときは、振動子は常時その共振周波数で励振されるので、安定した超音波が得られる。 From the present invention is constructed as described on ordination, when according to the invention, the vibrator so is excited at its resonant frequency constantly stable ultrasonic obtained.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】共振回路を用いた公知の超音波発振装置の一例を示す回路図である。 1 is a circuit diagram showing an example of a known ultrasonic oscillation device using a resonant circuit.
【図2】共振回路を用いない公知の高周波超音波発振装置の一例を示す回路図である。 2 is a circuit diagram showing an example of a known high-frequency ultrasonic oscillator not using a resonant circuit.
【図3】広く用いられている公知の超音波発振装置の実用的な一例を示す回路図である。 3 is a circuit diagram showing a practical example of a widely used known ultrasonic oscillation device.
【図4】図3に示したものとは別異の公知の超音波発振装置の実用的な一例を示す回路図である。 From that shown in FIG. 3. FIG is a circuit diagram showing a practical example of a different, known ultrasonic oscillation device.
【図5】図4に示した回路の各部に現れる電圧波形図である。 5 is a voltage waveform diagram appearing at various parts of the circuit shown in FIG.
【図6】電気的励振周期と機械系の自己共振周波数が一致し、同期したときの、励振電流を示す波形図である。 [6] the self-resonant frequency of the electrical excitation cycle and the mechanical system are matched, when the synchronization is a waveform diagram showing the excitation current.
【図7】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。 7 is a circuit diagram showing one embodiment of an ultrasonic oscillation device according to the present invention.
【図8】本発明に係る超音波発振装置の他の一実施例を示す回路図である。 8 is a circuit diagram showing another embodiment of an ultrasonic oscillation device according to the present invention.
【図9】公知の方式において、振動部に加えられる電圧−時間関係と、トランスの一次側コイルに流れる電流−時間関係を示す波形図である。 [9] In known manner, the voltage applied to the vibrating unit - and time relationships, currents flowing through the transformer primary coil - is a waveform diagram showing a time relationship.
【図10】下段はスィッチングトランジスタのゲート電圧−時間関係を示す波形図、中段は下段のスィッチングトランジスタのゲート開閉により一次コイルに与えられるパルス電流波形図、上段はトランス二次コイルに流れる電流波形図である。 [10] the lower gate voltage of the switch ring transistor - waveform diagram showing a time relationship, the middle pulse current waveform applied to the primary coil by the gate opening and closing of the lower switch ing transistor, the upper current waveform flowing through the transformer secondary coil it is.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
10 共振回路 10 resonant circuit
11 直流電源接続端子 11 DC power supply connection terminal
12 周波数可変型のマルチレーター 12 frequency variable type of multi-server Yi Breakfast aerator
13 スイッチング素子 13 switching elements
14 結合トランス 14 coupling transformer
15 ホーン一体型の振動子を有する超音波発振器 Ultrasonic oscillator having a 15 horn integrated oscillator
21 直流電源端子 21 DC power supply terminal
22 周波数可変型のマルチレーター 22 frequency variable type of multi-server Yi Breakfast aerator
23 スイッチング素子 23 switching element
24 フィルター回路 24 filter circuit
25 静電型超音波発振器 25 electrostatic ultrasonic oscillator
31 検波回路 31 detection circuit
32 コンパレーター 32 comparator
33 増幅器 33 amplifier
34 移相回路 34 phase-shift circuit
35 ゲイン可変増幅器 35 variable gain amplifier
36 バンドパスフィルター 36 band-pass filter
37 振幅制限回路 37 amplitude-limiting circuit
38 電力増幅器 38 power amplifier
39 振動子 39 vibrator
41 検波回路 41 detection circuit
42 制御信号発生回路 42 the control signal generator circuit
421 コンパレーター 421 comparator
422 時常数回路 422 at constant circuit
423 ゲイン可変増幅器 423 variable gain amplifier
424 波形整形回路 424 waveform shaping circuit
425 電圧制御発振回路 425 voltage controlled oscillator circuit
43 直流増幅器 43 DC amplifier
44 ゼロ点検出回路 44 zero-point detection circuit
45 位相差検出回路 45 phase difference detecting circuit
46 位相整合回路 46 phase matching circuit
47 電力増幅器 47 power amplifier
48 振動子 48 vibrator
49 マイクロホン 49 microphone
71 交流電源 71 AC power supply
72 直流安定化電源 72 DC stabilized power supply
73 フィードバック型周波数制御装置パルス発振器 73 pulse oscillator with feedback type frequency control device
731 周波数可変型マルチレーター 731 variable-frequency multi-server Yi Breakfast aerator
732 マイクロホン 732 microphone
733 増幅器 733 amplifier
734 コンパレーター 734 comparator
74、75 スイッチング素子 74 and 75, the switching element
76 コンデンサー 76 condenser
77 空心トランス 77 air-core transformer
771 第一コイル 771 first coil
772 第二コイル 772 second coil
773 二次コイル 773 secondary coil
78 超音波発振器 78 ultrasonic generator
78−1 振動子 78-1 vibrator
78−2 電極 78-2 electrode
78−3 ホーン 78-3 horn
81 交流電源 81 AC power supply
82 直流安定化電源 82 DC stabilized power supply
83 周波数制御装置付パルス発 83 frequency control device with a pulse Oscillator
831 周波数可変型マルチレーター 831 variable-frequency multi-server Yi Breakfast aerator
832 マイクロホン 832 microphone
833 増幅器 833 amplifier
834 コンパレーター 834 comparator
84、85 スイッチング素子 84 and 85 the switching element
86 コンデンサー 86 condenser
87 トランス 87 transformer
88−1 、88−2 、88−3 振動子 88-1, 88-2, 88-3 vibrator

Claims (5)

  1. 超音波発振器(78、88−1、88−2、88−3)に、その振動子( 78 1 88 1 88 2 88 3 )の機械的共振周波数Fに近似の周波数の励振電流を供給し、超音波を発生させる方法において、 The ultrasonic generator (78,88-1,88-2,88-3), the oscillator (78 - 1, 88 - 1, 88 - 2, 88 - 3) mechanical resonance frequency F the frequency of the approximation of supplying the excitation current, a method for generating ultrasonic waves,
    超音波発振器(78、88−1、88−2、88−3)の励振電極 (78 −2)を、上記振動子( 78 1 88 1 88 2 88 3 )の機械的共振周波数Fを共振周波数とする共振回路( 773, 78 873, 88 1, 88 2, 88 3 )に接続し、 The excitation electrode (78 -2) of the ultrasonic generator (78,88-1,88-2,88-3), the oscillator (78 - 1, 88 - 1, 88 - 2, 88 - 3) of the machine resonant frequency F a resonance circuit whose resonance frequency is connected (773, 78, 873, 88 - 1, 88 - 3 - 2, 88), the
    当該共振回路( 773, 78 873, 88 1, 88 2, 88 3) に、超音波の周期Tの100分の1以上、3分の1以下のパルス幅の衝撃電流パルスを供給し共振を生ぜしめ、超音波発生させると共に、 The resonant circuit (773, 78, 873, 88 - 1, 88 - - 2, 88 3), one or more of the 100 minutes of ultrasonic wave period T, subjected to impact current pulses less than one pulse width of 3 minutes feeding to give rise to resonance, which both generates the ultrasonic waves,
    負荷の変動、温度変化等による振動子 (78 1) の機械的共振周波数の変化に伴う音圧レベルの変化をマイクロホン( 732 832 )により検出し、これが一定に保たれるよう上記衝撃電流パルスの繰返し周波数を制御すること、 Variation of the load, the transducer due to temperature change or the like (78 - 1) of the change in the sound pressure level due to changes in the mechanical resonance frequency is detected by a microphone (732, 832), the shock current so that it is kept constant controlling the repetition frequency of the pulses,
    を特徴とする上記の超音波発生方法。 It said ultrasonic generating method comprising.
  2. 衝撃電流パルスが、振動子の機械的共振振動の半波に1パルスの割合で供給され、且つその極性が1パルス毎に正負反転するよう構成された請求項1に記載の超音波発生方法。 Shock current pulse is supplied at a rate of one pulse half wave of the mechanical resonance vibrations of the vibrator, and the ultrasonic wave generating method according to claim 1 configured to sign inversion to the polarity of each pulse.
  3. 二次側を電源と絶縁し得るトランス(77)を用い、その二次コイルを共振回路の構成に利用する請求項1に記載の超音波発生方法。 Using a transformer (77) capable of insulating the secondary power supply, ultrasonic generation method according to claim 1 to utilize the secondary coil to the structure of the resonant circuit.
  4. 請求項1に記載の超音波発生方法を実施するための超音波発生装置であって、 An ultrasonic generator for implementing the ultrasound generating method as defined in claim 1,
    少なくとも一つの超音波発振器(78)と、 And at least one ultrasonic oscillator (78),
    中間タップを有する一次コイル(771、772)と、上記超音波発振器(78)の励振電極(78−2)に接続され共振回路を形成する二次コイル(773) とを有するトランス(77)と、 A primary coil having an intermediate tap (771, 772), a secondary coil (773) to form a connected resonant circuit to the excitation electrode (78-2) of the ultrasonic oscillator (78) and a transformer (77) having a ,
    トランス(77)の一次コイル(771、772)に、超音波発振器(78)の振動子(78−1)の機械的共振振動の各半波毎にオンタイムが上記機械的共振振動の周期Tの100分の1以上、3分の1以下の衝撃パルス電流を供給する電源回路と、 The transformer (77) primary coil (771 and 772) of the periodic transducer mechanical resonance on-time for each half-wave of the oscillation of (78-1) of the mechanical resonance vibrations of the ultrasonic generator (78) T 1 or more, and a power supply circuit for supplying a less shock pulse current-third of the 100 minutes of
    負荷の変動、温度変化等による振動子(78−1)の機械的共振周波数の変化に伴う音圧レベルの変化を検出するマイクロホン( 732 )と、当該マイクロホンの出力に応じて上記電源回路の出力周波数を制御するフィードバック型周波数制御装置付パルス発振器 (73)と、 Variation of the load, a microphone (732) for detecting a change in the sound pressure level due to the change in the mechanical resonance frequency of the vibrator (78-1) due to temperature change or the like, the output of the power supply circuit in accordance with the output of the microphone a pulse oscillator with feedback type frequency control device for controlling the frequency (73),
    から構成されたことを特徴とする超音波発生装置 Ultrasonic generator, characterized in that it is composed of.
  5. トランス( 87 )の二次コイルが複数の出力端子(A、B、C、D)を有し、それらの端子(A、B、C、D)間にそれぞれ固有の共振周波数を有する超音波発振器( 88 −1 、 88 −2 、 88 −3 )の励振電極が接続され、各超音波発振器( 88 −1 、 88 −2 、 88 −3 )がそれぞれ固有の共振周波数で共振せしめられるよう構成された請求項に記載の超音波発生装置。 Secondary coil is a plurality of output terminals of the transformer (87) (A, B, C, D) have their terminals (A, B, C, D ) ultrasonic oscillators each having a unique resonant frequency between (88 -1, 88 -2, 88 -3) is connected to the excitation electrodes of the ultrasonic generator (88 -1, 88 -2, 88 -3) is configured such that each is caused to resonate at the natural resonance frequency ultrasonic onset NamaSo location described in Motomeko 4.
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