JPH05104421A - 超音波加工装置の電歪振動子制御回路 - Google Patents
超音波加工装置の電歪振動子制御回路Info
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- JPH05104421A JPH05104421A JP3290685A JP29068591A JPH05104421A JP H05104421 A JPH05104421 A JP H05104421A JP 3290685 A JP3290685 A JP 3290685A JP 29068591 A JP29068591 A JP 29068591A JP H05104421 A JPH05104421 A JP H05104421A
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- electrostrictive
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- Drilling And Boring (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Knives (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動子に検出器を接着するのに伴って発生す
る接着剤からの検出器の剥離が防止できると共にその剥
離に伴う異音の発生を防止する。また、各種工具を交換
しても最適な周波数の調整を行うことができる。 【構成】 この発明の超音波加工装置の電歪振動子制御
回路は、位相差回路から基準発振回路に出力する位相差
信号を入力し抵抗値を変化させて周波数を変更させるた
めＣｄｓホトカプラを使用しており、初期設定した基準
周波数に対し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）におい
ては、位相差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を
変化させて周波数の変更を行い常時電圧振動子を自動的
に共振状態で動作することができる。
る接着剤からの検出器の剥離が防止できると共にその剥
離に伴う異音の発生を防止する。また、各種工具を交換
しても最適な周波数の調整を行うことができる。 【構成】 この発明の超音波加工装置の電歪振動子制御
回路は、位相差回路から基準発振回路に出力する位相差
信号を入力し抵抗値を変化させて周波数を変更させるた
めＣｄｓホトカプラを使用しており、初期設定した基準
周波数に対し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）におい
ては、位相差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を
変化させて周波数の変更を行い常時電圧振動子を自動的
に共振状態で動作することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水晶振動子等の電歪
振動子を用いてヤスリやカッタ等の工具を微小振動させ
て被加工物を加工する超音波加工装置に係り、特にその
加工に用いる工具の種類や工具形状の変化したものに応
じて電歪振動子を適正に調整する超音波加工装置の電歪
振動子制御回路に関するものである。
振動子を用いてヤスリやカッタ等の工具を微小振動させ
て被加工物を加工する超音波加工装置に係り、特にその
加工に用いる工具の種類や工具形状の変化したものに応
じて電歪振動子を適正に調整する超音波加工装置の電歪
振動子制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波を効率的に利用して被加工物の加
工や溶接を行うため、振動子として電歪振動子（例えば
ＰＺＴ）を用い、この振動子に振動振幅拡大用のホーン
を接合した超音波加工機や超音波溶接機（以下超音波加
工装置とよぶ）が提案されている。この超音波加工装置
には、励振のために発振周波数が振動系の共振周波数に
自動的に追尾する、振動帰還形発振器を用いることがで
きる。
工や溶接を行うため、振動子として電歪振動子（例えば
ＰＺＴ）を用い、この振動子に振動振幅拡大用のホーン
を接合した超音波加工機や超音波溶接機（以下超音波加
工装置とよぶ）が提案されている。この超音波加工装置
には、励振のために発振周波数が振動系の共振周波数に
自動的に追尾する、振動帰還形発振器を用いることがで
きる。
【０００３】例えばこのようなものとして、図１８に示
すように、振動子１００にホーン１０１を接合して振動
系を構成するとともに、振動子１００に電歪素子を振動
検出器１０２として接着し、この検出器１０２により振
動速度に比例した出力を取出し、これを帰還電圧として
振幅制限回路１０３を経て増幅部における可変増幅度増
幅器１０４入力端に正帰還させて発振させ、同時に振動
系の負荷変動に拘わらず振動速度を一定に保持するため
に帰還電圧の一部を検波回路１０５で整流し、これを基
準電圧と比較してその差の電圧を可変増幅度増幅器１０
４に加えて一種の整列負帰還を行い、振動振幅が一定と
なるよう制御した構成のものがある。
すように、振動子１００にホーン１０１を接合して振動
系を構成するとともに、振動子１００に電歪素子を振動
検出器１０２として接着し、この検出器１０２により振
動速度に比例した出力を取出し、これを帰還電圧として
振幅制限回路１０３を経て増幅部における可変増幅度増
幅器１０４入力端に正帰還させて発振させ、同時に振動
系の負荷変動に拘わらず振動速度を一定に保持するため
に帰還電圧の一部を検波回路１０５で整流し、これを基
準電圧と比較してその差の電圧を可変増幅度増幅器１０
４に加えて一種の整列負帰還を行い、振動振幅が一定と
なるよう制御した構成のものがある。
【０００４】そして、この回路構成のものは、検波回路
１０５の後段に増幅器１０６を設けており、この増幅器
１０６の後段の時定数回路１０７はハンチングを防止す
るためのものである。また増幅部にはバンドパスフィル
タ１０８及び電力増幅器１０９を備えている。
１０５の後段に増幅器１０６を設けており、この増幅器
１０６の後段の時定数回路１０７はハンチングを防止す
るためのものである。また増幅部にはバンドパスフィル
タ１０８及び電力増幅器１０９を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成の発振制御回路の場合には、振動子１００とは別に
検出器１０２を用い、これを振動子１００に接着させた
構成となっているので、接着部分が振動のために熱を生
じ、剥離し易いので、特殊な接着剤等が必要となる。ま
た、その接着部分にすきまを生じ、異音が生ずるおそれ
もある。
構成の発振制御回路の場合には、振動子１００とは別に
検出器１０２を用い、これを振動子１００に接着させた
構成となっているので、接着部分が振動のために熱を生
じ、剥離し易いので、特殊な接着剤等が必要となる。ま
た、その接着部分にすきまを生じ、異音が生ずるおそれ
もある。
【０００６】さらに、このような構成のものでは、超音
波加工機のようなものに使用する場合、例えば工具を変
更するようなときにそれに合せて自動追尾するのに最適
な固有振波数に調整する必要がある。ところが、その調
整可能な周波数幅がそれ程広くなく、そのため専用のも
のを別途用意する等の措置が必要となる場合も考えられ
る。
波加工機のようなものに使用する場合、例えば工具を変
更するようなときにそれに合せて自動追尾するのに最適
な固有振波数に調整する必要がある。ところが、その調
整可能な周波数幅がそれ程広くなく、そのため専用のも
のを別途用意する等の措置が必要となる場合も考えられ
る。
【０００７】そこで、この発明は、上記した欠点に鑑
み、振動検出器を特に必要とせず、このため振動子に検
出器を接着しなくともすみ、従って検出器の剥離や異音
の発生が防止できる超音波加工装置の電歪振動子制御回
路を提供することを目的とするものである。また、この
発明は、各種工具を交換して使用する際に固有周波数の
調整幅を広く設定でき、しかも工具に合せて最適な周波
数の微調整を容易に行うこともできる超音波加工装置の
電歪振動子制御回路を提供することを目的とするもので
ある。
み、振動検出器を特に必要とせず、このため振動子に検
出器を接着しなくともすみ、従って検出器の剥離や異音
の発生が防止できる超音波加工装置の電歪振動子制御回
路を提供することを目的とするものである。また、この
発明は、各種工具を交換して使用する際に固有周波数の
調整幅を広く設定でき、しかも工具に合せて最適な周波
数の微調整を容易に行うこともできる超音波加工装置の
電歪振動子制御回路を提供することを目的とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、基準
周波数の正弦波信号を発振すると共に、共振周波数の調
整のための基準電圧を出力する基準発振回路と、この基
準発振回路から出力する正弦波の振幅を増大させる増幅
回路と、この増幅回路からの正弦波を入力してヤヤスリ
やカッタ等の工具を微小振動させる電歪振動子と、この
電歪振動子の振動により出力する負荷電流の波形と基準
発振回路から出力する基準電圧の波形との位相を比較
し、その位相差に応じた電圧を基準発振回路へ出力する
位相差比較回路とを備えた超音波加工装置の電歪振動子
制御回路において、前記位相差比較回路から出力する位
相差信号に応じて発光する発光部と、基準発振回路内の
三角波信号を出力する積分回路の抵抗の一部として可変
抵抗素子を構成する受光部とからなるＣｄｓホトカプラ
を備え、発光部からの光を受光して抵抗値を変化させ基
準発振回路から発振する信号の周波数を変更させて共振
周波数の微調整を行うと共に、前記積分回路の一部を構
成する抵抗として固定抵抗と可変抵抗とを設け、これら
の抵抗を粗調整切替手段によって適宜切替えて使用する
ように構成したものである。
周波数の正弦波信号を発振すると共に、共振周波数の調
整のための基準電圧を出力する基準発振回路と、この基
準発振回路から出力する正弦波の振幅を増大させる増幅
回路と、この増幅回路からの正弦波を入力してヤヤスリ
やカッタ等の工具を微小振動させる電歪振動子と、この
電歪振動子の振動により出力する負荷電流の波形と基準
発振回路から出力する基準電圧の波形との位相を比較
し、その位相差に応じた電圧を基準発振回路へ出力する
位相差比較回路とを備えた超音波加工装置の電歪振動子
制御回路において、前記位相差比較回路から出力する位
相差信号に応じて発光する発光部と、基準発振回路内の
三角波信号を出力する積分回路の抵抗の一部として可変
抵抗素子を構成する受光部とからなるＣｄｓホトカプラ
を備え、発光部からの光を受光して抵抗値を変化させ基
準発振回路から発振する信号の周波数を変更させて共振
周波数の微調整を行うと共に、前記積分回路の一部を構
成する抵抗として固定抵抗と可変抵抗とを設け、これら
の抵抗を粗調整切替手段によって適宜切替えて使用する
ように構成したものである。
【０００９】
【作用】この発明の超音波加工装置の電歪振動子制御回
路は、位相差回路から基準発振回路に出力する位相差信
号を入力し抵抗値を変化させて周波数を変更させるＣｄ
ｓホトカプラを使用しており、初期設定した基準周波数
に対し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）においては、
位相差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を変化さ
せて周波数の変更を行い（微調整）常時電圧振動子を自
動的に共振状態で動作することができる。これによっ
て、特に形状に大きな変化のない工具へ取替えて使用す
る場合や、同一工具を使用するときに振動系におけるあ
る程度の負荷変動、例えば振動子の発熱，先端工具の取
付け具合或はある程度の形状変化等が発生する場合に自
動追尾を行うことができる。
路は、位相差回路から基準発振回路に出力する位相差信
号を入力し抵抗値を変化させて周波数を変更させるＣｄ
ｓホトカプラを使用しており、初期設定した基準周波数
に対し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）においては、
位相差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を変化さ
せて周波数の変更を行い（微調整）常時電圧振動子を自
動的に共振状態で動作することができる。これによっ
て、特に形状に大きな変化のない工具へ取替えて使用す
る場合や、同一工具を使用するときに振動系におけるあ
る程度の負荷変動、例えば振動子の発熱，先端工具の取
付け具合或はある程度の形状変化等が発生する場合に自
動追尾を行うことができる。
【００１０】また、特定範囲をこえる大幅な負荷変動、
例えば基準周波数に対し振動子固有の共振周波数が±３
ＫＨｚをこえるような場合、例えば著しく形状が異る工
具への変換等の場合には、積分回路の一部に設けた可変
抵抗を切替えて選択・使用し、インジケータによって表
示される振動状態を見ながら基準周波数を大幅に自動調
節（微調整）することもできる。
例えば基準周波数に対し振動子固有の共振周波数が±３
ＫＨｚをこえるような場合、例えば著しく形状が異る工
具への変換等の場合には、積分回路の一部に設けた可変
抵抗を切替えて選択・使用し、インジケータによって表
示される振動状態を見ながら基準周波数を大幅に自動調
節（微調整）することもできる。
【００１１】
【実施例】以下この発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図１はこの発明に係る超音波加
工装置の電歪振動子制御回路を示すものであり、この電
歪振動子制御回路は、基準発振回路１と、増幅回路２
と、電歪振動子３と、位相差比較回路４と、振動状態表
示回路５とを備えている。基準発振回路１は、基準周波
数ｆ0 （初期振動周波数）の正弦波信号を電歪振動子３
側に向けて発振すると共に、共振周波数の調整のための
基準電圧を位相差比較回路４へ出力するようになってい
る。この基準発振回路１は、図２に示すように、三角波
（図４参照）を形成する三角波形成回路１Ａとこの三角
波を図５に示す正弦波に整形して電歪振動子３に向けて
出力する波形整形回路１Ｂとから構成されている。
参照しながら説明する。図１はこの発明に係る超音波加
工装置の電歪振動子制御回路を示すものであり、この電
歪振動子制御回路は、基準発振回路１と、増幅回路２
と、電歪振動子３と、位相差比較回路４と、振動状態表
示回路５とを備えている。基準発振回路１は、基準周波
数ｆ0 （初期振動周波数）の正弦波信号を電歪振動子３
側に向けて発振すると共に、共振周波数の調整のための
基準電圧を位相差比較回路４へ出力するようになってい
る。この基準発振回路１は、図２に示すように、三角波
（図４参照）を形成する三角波形成回路１Ａとこの三角
波を図５に示す正弦波に整形して電歪振動子３に向けて
出力する波形整形回路１Ｂとから構成されている。
【００１２】三角波形成回路１Ａは、図３に示す方形波
α1 を形成するオペアンプＯＰＭ１と、このオペアンプ
ＯＰＭ１の出力にリミットをかけ、この出力の振幅を安
定させるためのツェナーダイオードＤＺ1 ，ＤＺ2 と、
位相差比較回路４との間に設けたＣｄｓホトカプラの受
光部Ｒ1 を含む抵抗Ｒ0 、コンデンサＣ1 及びオペアン
プＯＰＭ2 で構成した積分回路１Ｃとから構成されてい
る。そして、この三角波形成回路１Ａは、積分回路１Ｃ
を構成する抵抗Ｒ0 ，コンデンサＣ1 によって一義的に
決定される基準周波数ｆ0 ｆ0 ＝１／４・Ｃ1 ・Ｒ0 の三角波α2 （図４参照）を出力するようになってい
る。
α1 を形成するオペアンプＯＰＭ１と、このオペアンプ
ＯＰＭ１の出力にリミットをかけ、この出力の振幅を安
定させるためのツェナーダイオードＤＺ1 ，ＤＺ2 と、
位相差比較回路４との間に設けたＣｄｓホトカプラの受
光部Ｒ1 を含む抵抗Ｒ0 、コンデンサＣ1 及びオペアン
プＯＰＭ2 で構成した積分回路１Ｃとから構成されてい
る。そして、この三角波形成回路１Ａは、積分回路１Ｃ
を構成する抵抗Ｒ0 ，コンデンサＣ1 によって一義的に
決定される基準周波数ｆ0 ｆ0 ＝１／４・Ｃ1 ・Ｒ0 の三角波α2 （図４参照）を出力するようになってい
る。
【００１３】また、この積分回路１Ｃを構成する抵抗Ｒ
0 は、図２に示す如く切替スイッチＳＷによって固定抵
抗Ｒ2 ，可変抵抗Ｒ3の何れかと手動で切替接続するこ
とによって、抵抗値を随時大幅に変更し基準周波数ｆ0
も変更できるようになっている。また、このうち可変抵
抗Ｒ3 に接続した場合には、粗調整つまみ（図略）によ
って粗く初期設定を行うことができるようになってい
る。また、Ｃｄｓホトカプラの受光部を構成する可変抵
抗Ｒ1 は、振動子から（の振動により）出力する負荷電
流波形に応じて基準周波数を微調整するようになってお
り、位相差比較回路４に設けたＣｄｓホトカプラの発光
部ＬＥＤから出射する発光光量（光強度）の変化に基づ
いて抵抗値が変化するようになっている。
0 は、図２に示す如く切替スイッチＳＷによって固定抵
抗Ｒ2 ，可変抵抗Ｒ3の何れかと手動で切替接続するこ
とによって、抵抗値を随時大幅に変更し基準周波数ｆ0
も変更できるようになっている。また、このうち可変抵
抗Ｒ3 に接続した場合には、粗調整つまみ（図略）によ
って粗く初期設定を行うことができるようになってい
る。また、Ｃｄｓホトカプラの受光部を構成する可変抵
抗Ｒ1 は、振動子から（の振動により）出力する負荷電
流波形に応じて基準周波数を微調整するようになってお
り、位相差比較回路４に設けたＣｄｓホトカプラの発光
部ＬＥＤから出射する発光光量（光強度）の変化に基づ
いて抵抗値が変化するようになっている。
【００１４】なお、抵抗Ｒ4 ，Ｒ5 は各々ツェナーダイ
オードでリミットされた電圧とＯＰＭ２の出力とを比較
し、ＯＰＭ１に正帰還させることによって正負の方形波
を得るためのものである。また、オペアンプＯＰＭ１か
ら出力する方形波の一部を位相差比較回路４へ出力する
ため、抵抗Ｒ6とＣｄｓホトカプラの受光部Ｒ1 との間
であってツェナーダイオードＺＤ1 との接合部分が位相
差比較回路４側と接続されている。増幅回路２は、基準
発振回路１から出力する正弦波の振幅を増大させ、図６
に示す正弦波βとして電歪振動子３に出力するものであ
る。
オードでリミットされた電圧とＯＰＭ２の出力とを比較
し、ＯＰＭ１に正帰還させることによって正負の方形波
を得るためのものである。また、オペアンプＯＰＭ１か
ら出力する方形波の一部を位相差比較回路４へ出力する
ため、抵抗Ｒ6とＣｄｓホトカプラの受光部Ｒ1 との間
であってツェナーダイオードＺＤ1 との接合部分が位相
差比較回路４側と接続されている。増幅回路２は、基準
発振回路１から出力する正弦波の振幅を増大させ、図６
に示す正弦波βとして電歪振動子３に出力するものであ
る。
【００１５】電歪振動子３は、図１に示す如く振動振幅
拡大用のホーン３Ａを接合すると共に、そのホーン３Ａ
先端部に被加工物の加工用工具６を取付けてある。ま
た、この電歪振動子３は、増幅回路２から信号を入力し
て微小振動する際に、その振動に伴って図７に示す波形
の負荷電流γを出力するようになっている。位相差比較
回路４は、電歪振動子３の振動により出力する負荷電流
γと基準発振回路１から出力する基準電圧α1 との各波
形の位相を比較し、図８に示すようなその位相差に応じ
た電圧δ′を基準発振回路１へ出力するものである。即
ち、この位相差比較回路４は、図３に示すオペアンプＯ
ＰＭ１から出力された方形波α1 を図９に示すプラスの
みに波形整形するとともに、図７に示す正弦波の負荷電
流γを図１０に示す方形波γ′に波形整形し、かつこれ
ら双方の波形の位相差をとって図１１に示すような位相
差波形（方形波）δを形成するようになっている。ま
た、この位相差比較回路４は、図１１に示す位相差波形
（方形波）δにおいて“Ｈ”の出力時間Δｔの長さに応
じて図８に示すような電圧ΔＶ ΔＶ∝Δｔ を発生するようになっている。
拡大用のホーン３Ａを接合すると共に、そのホーン３Ａ
先端部に被加工物の加工用工具６を取付けてある。ま
た、この電歪振動子３は、増幅回路２から信号を入力し
て微小振動する際に、その振動に伴って図７に示す波形
の負荷電流γを出力するようになっている。位相差比較
回路４は、電歪振動子３の振動により出力する負荷電流
γと基準発振回路１から出力する基準電圧α1 との各波
形の位相を比較し、図８に示すようなその位相差に応じ
た電圧δ′を基準発振回路１へ出力するものである。即
ち、この位相差比較回路４は、図３に示すオペアンプＯ
ＰＭ１から出力された方形波α1 を図９に示すプラスの
みに波形整形するとともに、図７に示す正弦波の負荷電
流γを図１０に示す方形波γ′に波形整形し、かつこれ
ら双方の波形の位相差をとって図１１に示すような位相
差波形（方形波）δを形成するようになっている。ま
た、この位相差比較回路４は、図１１に示す位相差波形
（方形波）δにおいて“Ｈ”の出力時間Δｔの長さに応
じて図８に示すような電圧ΔＶ ΔＶ∝Δｔ を発生するようになっている。
【００１６】振動状態表示回路５は、電歪振動子３から
出力される図７に示すような波形γの負荷電流の一部を
入力して電歪振動子３の振動状態をインジケータ７に表
示するものである。即ち、このインジケータ７に表示さ
れる振動状態を目視で確認しながら、可変抵抗Ｒ3 の粗
調整つまみを調節して最適な固有の基準周波数を設定す
ることができるようになっている。
出力される図７に示すような波形γの負荷電流の一部を
入力して電歪振動子３の振動状態をインジケータ７に表
示するものである。即ち、このインジケータ７に表示さ
れる振動状態を目視で確認しながら、可変抵抗Ｒ3 の粗
調整つまみを調節して最適な固有の基準周波数を設定す
ることができるようになっている。
【００１７】次に、この実施例の動作について説明す
る。 （Ｉ）大幅な負荷変動を生じるような工具６の交換等を
行う場合、 まず切替スイッチＳＷを可変抵抗Ｒ3 側に切替えると
共に適当な値に粗調整つまみをセットする。 すると、そのセット値に応じた基準周波数ｆ0 で正弦
波α3 が出力され、増幅回路２によって正弦波α3 の振
幅が増大された正弦波βを出力する。 その出力された正弦波βが電歪振動子３に入力したと
きに、交換した工具６の重量，長さ等に応じて決定され
ていた固有振動と共振するように基準周波数がセットさ
れている場合には、ＬＥＤインジケータ７によって確認
されるので、粗調整つまみは、その後調整しなくともよ
い。 すると、基準電圧α1 と負荷電流γとが位相差比較回
路４に入力するが、基準電圧α1 と負荷電流γとは殆ど
位相差を生じておらず図１２の如き“Ｈ”の出力時間ｔ
1 が短いので、それに合せて僅かな電圧値Ｖ1 の位相差
信号δ′が位相差比較回路４に出力される。なお、この
とき工具６と基準周波数との差が大きい場合には、その
差に応じて図１４に示すような位相差信号δ2 が出力さ
れ、図１５に示すその信号δ2の“Ｈ”の出力時間ｔ2
に合せた大きな電圧値Ｖ2 の位相差信号δ2 ′が出力さ
れる。また、その差がさらに大きいと、図１６に示すよ
うな位相差信号δ3 が出力され、図１７に示すその信号
δ3 の“Ｈ”出力時間ｔ3 に合せたさらに大きな電圧値
Ｖ3 の位相差信号δ3 ′が出力される。
る。 （Ｉ）大幅な負荷変動を生じるような工具６の交換等を
行う場合、 まず切替スイッチＳＷを可変抵抗Ｒ3 側に切替えると
共に適当な値に粗調整つまみをセットする。 すると、そのセット値に応じた基準周波数ｆ0 で正弦
波α3 が出力され、増幅回路２によって正弦波α3 の振
幅が増大された正弦波βを出力する。 その出力された正弦波βが電歪振動子３に入力したと
きに、交換した工具６の重量，長さ等に応じて決定され
ていた固有振動と共振するように基準周波数がセットさ
れている場合には、ＬＥＤインジケータ７によって確認
されるので、粗調整つまみは、その後調整しなくともよ
い。 すると、基準電圧α1 と負荷電流γとが位相差比較回
路４に入力するが、基準電圧α1 と負荷電流γとは殆ど
位相差を生じておらず図１２の如き“Ｈ”の出力時間ｔ
1 が短いので、それに合せて僅かな電圧値Ｖ1 の位相差
信号δ′が位相差比較回路４に出力される。なお、この
とき工具６と基準周波数との差が大きい場合には、その
差に応じて図１４に示すような位相差信号δ2 が出力さ
れ、図１５に示すその信号δ2の“Ｈ”の出力時間ｔ2
に合せた大きな電圧値Ｖ2 の位相差信号δ2 ′が出力さ
れる。また、その差がさらに大きいと、図１６に示すよ
うな位相差信号δ3 が出力され、図１７に示すその信号
δ3 の“Ｈ”出力時間ｔ3 に合せたさらに大きな電圧値
Ｖ3 の位相差信号δ3 ′が出力される。
【００１８】（II）小さな負荷変動を生じるような工具
６の取付具合の変化，振動子３の発熱，振動子３のある
程度の形状変化を生じる場合、 この場合には、粗調整つまみを調整する必要なく、つ
まり手動調整は一切行う必要がない。 即ち、特定の幅以下で負荷が変動すると、それに合せ
て電歪振動子３から負荷電流が位相比較回路４へ出力さ
れる。 一方、基準発振回路１からは一定の基準電圧波形が出
力され、負荷電流と基準電圧との位相差に応じた電圧値
の位相信号が、位相差比較回路４から基準発振回路１へ
出力される。換言すれば、位相差比較回路４のＣｄｓホ
トカプラの発光部であるＬＥＤからその電圧に応じた光
強度の光が出射し、光を受光したＣｄｓホトカプラの受
光部Ｒ1 はこの光強度に応じて抵抗値Ｒ1 が変化する。
即ち、負荷変動が大きく（小さく）位相差が大きい（小
さい）場合には、発光部から大きな（小さな）強度で光
が出射されるので抵抗値Ｒ1 が減少（増大）し、その結
果基準周波数が大きく（小さく）なる。 これにより、電圧値の位相差信号が形成され、位相差
比較回路４から基準発振回路１へ出力される。 従って、その位相差信号に応じてＣｄｓホトカプラの
受光部Ｒ1 は抵抗値が最適値に微調整され、同調状態と
なる。
６の取付具合の変化，振動子３の発熱，振動子３のある
程度の形状変化を生じる場合、 この場合には、粗調整つまみを調整する必要なく、つ
まり手動調整は一切行う必要がない。 即ち、特定の幅以下で負荷が変動すると、それに合せ
て電歪振動子３から負荷電流が位相比較回路４へ出力さ
れる。 一方、基準発振回路１からは一定の基準電圧波形が出
力され、負荷電流と基準電圧との位相差に応じた電圧値
の位相信号が、位相差比較回路４から基準発振回路１へ
出力される。換言すれば、位相差比較回路４のＣｄｓホ
トカプラの発光部であるＬＥＤからその電圧に応じた光
強度の光が出射し、光を受光したＣｄｓホトカプラの受
光部Ｒ1 はこの光強度に応じて抵抗値Ｒ1 が変化する。
即ち、負荷変動が大きく（小さく）位相差が大きい（小
さい）場合には、発光部から大きな（小さな）強度で光
が出射されるので抵抗値Ｒ1 が減少（増大）し、その結
果基準周波数が大きく（小さく）なる。 これにより、電圧値の位相差信号が形成され、位相差
比較回路４から基準発振回路１へ出力される。 従って、その位相差信号に応じてＣｄｓホトカプラの
受光部Ｒ1 は抵抗値が最適値に微調整され、同調状態と
なる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明に係
る超音波加工装置の電歪振動子制御回路によれば、位相
差回路から基準発振回路に出力する位相差信号を入力し
抵抗値を変化させて周波数を変更させるためにＣｄｓホ
トカプラを使用しており、初期設定した基準周波数に対
し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）においては、位相
差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を変化させて
周波数の変更を行い常時電圧振動子を自動的に共振状態
で動作することができる。これによって、特に形状に大
きな変化のない工具へ取替えて使用する場合や、同一工
具を使用するときに振動系におけるある程度の負荷変
動、例えば振動子の発熱，先端工具の取付け具合或はあ
る程度の形状変化等が生じても、確実に自動追尾を行う
ことができる。また、基準周波数に対し振動子固有の共
振周波数が特定範囲をこえる大幅な負荷変動、例えば著
しく形状の異る工具への交換等を行う場合には、積分回
路の一部に設けた可変抵抗を切替えて選択・使用し、イ
ンジケータによって表示される振動状態を見ながら容易
に基準周波数の大幅な調整作業を行うこともできる。
る超音波加工装置の電歪振動子制御回路によれば、位相
差回路から基準発振回路に出力する位相差信号を入力し
抵抗値を変化させて周波数を変更させるためにＣｄｓホ
トカプラを使用しており、初期設定した基準周波数に対
し特定範囲（例えば±３ＫＨｚ前後）においては、位相
差信号によってＣｄｓホトカプラの抵抗値を変化させて
周波数の変更を行い常時電圧振動子を自動的に共振状態
で動作することができる。これによって、特に形状に大
きな変化のない工具へ取替えて使用する場合や、同一工
具を使用するときに振動系におけるある程度の負荷変
動、例えば振動子の発熱，先端工具の取付け具合或はあ
る程度の形状変化等が生じても、確実に自動追尾を行う
ことができる。また、基準周波数に対し振動子固有の共
振周波数が特定範囲をこえる大幅な負荷変動、例えば著
しく形状の異る工具への交換等を行う場合には、積分回
路の一部に設けた可変抵抗を切替えて選択・使用し、イ
ンジケータによって表示される振動状態を見ながら容易
に基準周波数の大幅な調整作業を行うこともできる。
【図１】この発明に係る超音波加工装置の電歪振動子制
御回路を示すブロック図である。
御回路を示すブロック図である。
【図２】この発明に係る基準発振回路を示す回路図であ
る。
る。
【図３】この発明に係る三角波形成回路のオペアンプＯ
ＰＭ１から出力される方形波を示す波形図である。
ＰＭ１から出力される方形波を示す波形図である。
【図４】同三角波形成回路のオペアンプＯＰＭ２から出
力される三角波を示す波形図である。
力される三角波を示す波形図である。
【図５】この発明に係る波形整形回路から出力される正
弦波を示す波形図である。
弦波を示す波形図である。
【図６】図５に示す正弦波を増幅回路で増幅して得られ
る正弦波を示す波形図である。
る正弦波を示す波形図である。
【図７】この発明に係る電歪振動子から出力される負荷
電流波形を示す波形図である。
電流波形を示す波形図である。
【図８】この発明に係る位相差比較回路から出力する位
相差信号を示す波形図である。
相差信号を示す波形図である。
【図９】この発明に係る基準発振回路から出力した基準
電圧波形を波形整形したときの波形図である。
電圧波形を波形整形したときの波形図である。
【図１０】この発明に係る電歪振動子から出力の負荷電
流を方形波に波形整形したときの波形図である。
流を方形波に波形整形したときの波形図である。
【図１１】この発明に係る位相差比較回路において位相
差をとったときの波形図である。
差をとったときの波形図である。
【図１２】この発明に係る位相差比較回路において求め
た位相差が小さいときに出力する位相差信号の波形図で
ある。
た位相差が小さいときに出力する位相差信号の波形図で
ある。
【図１３】図１２に示す波形図において“Ｈ”信号の出
力時間に応じた電圧値を発生する位相差信号を示す波形
図である。
力時間に応じた電圧値を発生する位相差信号を示す波形
図である。
【図１４】この発明に係る位相差比較回路によいて求め
た位相差がある程度大きい場合に出力する位相差信号を
示す波形図である。
た位相差がある程度大きい場合に出力する位相差信号を
示す波形図である。
【図１５】図１４に示す波形図において“Ｈ”信号の出
力時間に応じた比較的大きな電圧値を発生する位相差信
号を示す波形図である。
力時間に応じた比較的大きな電圧値を発生する位相差信
号を示す波形図である。
【図１６】この発明に係る位相差比較回路において求め
た位相差が大きい場合に出力する位相差信号を示す波形
図である。
た位相差が大きい場合に出力する位相差信号を示す波形
図である。
【図１７】図１６に示す波形図において“Ｈ”信号の出
力時間お応じた大きな電圧値を発生する位相差信号を示
す波形図である。
力時間お応じた大きな電圧値を発生する位相差信号を示
す波形図である。
【図１８】従来の高周波電源装置における発振制御回路
を示す回路図である。
を示す回路図である。
１ 基準発振回路 ２ 増幅回路 ３ 電歪振動子 ４ 位相差比較回路 ５ 振動状態表示回路 ７ ＬＥＤインジケータ ＳＷ 粗調整手段 Ｒ1 Ｃｄｓホトカプラ（受光部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｌ 7/06
Claims (2)
- 【請求項１】 基準周波数の正弦波信号を発振すると共
に、共振周波数の調整のための基準電圧を出力する基準
発振回路と、この基準発振回路から出力する正弦波の振
幅を増大させる増幅回路と、この増幅回路からの正弦波
を入力してヤヤスリやカッタ等の工具を微小振動させる
電歪振動子と、この電歪振動子の振動により出力する負
荷電流の波形と基準発振回路から出力する基準電圧の波
形との位相を比較し、その位相差に応じた電圧を基準発
振回路へ出力する位相差比較回路とを備えた超音波加工
装置の電歪振動子制御回路において、 前記位相差比較回路から出力する位相差信号に応じて発
光する発光部と、基準発振回路内の三角波信号を出力す
る積分回路の抵抗の一部として可変抵抗素子を構成する
受光部とからなるＣｄｓホトカプラを備え、発光部から
の光を受光して抵抗値を変化させ基準発振回路から発振
する信号の周波数を変更させて共振周波数の微調整を行
うと共に、 前記積分回路の一部を構成する抵抗として固定抵抗と可
変抵抗とを設け、これらの抵抗を粗調整切替手段によっ
て適宜切替えて使用するように構成したことを特徴とす
る超音波加工装置の電歪振動子制御回路。 - 【請求項２】 電歪振動子の振動により出力する負荷電
流の一部を入力して振動状態を常時インジケータに表示
する振動状態表示回路を備えたことを特徴とする請求項
１に記載の超音波加工装置の電歪振動子制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290685A JPH05104421A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 超音波加工装置の電歪振動子制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290685A JPH05104421A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 超音波加工装置の電歪振動子制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05104421A true JPH05104421A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17759179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3290685A Pending JPH05104421A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 超音波加工装置の電歪振動子制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05104421A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150124005A (ko) * | 2014-04-25 | 2015-11-05 | 한국기계연구원 | 초음파 밀링용 진동자 |
| CN105345606A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-02-24 | 芜湖市恒峰科技有限公司 | 一种超声波打孔机控制电路 |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP3290685A patent/JPH05104421A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150124005A (ko) * | 2014-04-25 | 2015-11-05 | 한국기계연구원 | 초음파 밀링용 진동자 |
| CN105345606A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-02-24 | 芜湖市恒峰科技有限公司 | 一种超声波打孔机控制电路 |
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