JPH053268Y2 - - Google Patents

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JPH053268Y2
JPH053268Y2 JP12391285U JP12391285U JPH053268Y2 JP H053268 Y2 JPH053268 Y2 JP H053268Y2 JP 12391285 U JP12391285 U JP 12391285U JP 12391285 U JP12391285 U JP 12391285U JP H053268 Y2 JPH053268 Y2 JP H053268Y2
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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。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an automatic frequency tracking type ultrasonic oscillator used in ultrasonic cleaning machines, ultrasonic processing machines, and the like.

(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。
(Prior Art) Ultrasonic oscillators used in cleaning machines, processing machines, etc. are generally excited at the resonant frequency of a vibrated system including a vibrator in order to increase the work efficiency. As is well known, the resonant frequency of an ultrasonic transducer fluctuates with changes in mechanical load conditions, drive level, temperature, etc., so it is possible to follow the fluctuations in the resonant frequency without fixing the frequency of the driving oscillator. It is desirable to adopt a method that allows driving at the resonance point at all times. For this reason, conventionally, so-called vibration feedback type oscillators that feed back vibration signals from a vibrator have been widely used. However, this method has the disadvantage that oscillation stops if the mechanical load is too large.Recently, however, a built-in voltage-controlled oscillator that does not have this disadvantage, and the voltage and current of the excitation signal that excites the resonator, has been developed. A so-called PLL that automatically tracks the resonant frequency of the vibrator by controlling the oscillation frequency based on the phase difference between the
(Phase Locked Loop) type oscillators have come into use.

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。
FIG. 2 shows a block diagram of a recently used PLL type oscillator. In the figure, a signal output from a voltage controlled oscillator 1 is amplified by a power amplifier circuit 2 and supplied to an ultrasonic transducer 5 as an excitation signal. The voltage phase of this excitation signal is detected by the output voltage detection circuit 3, the current phase is detected by the output current detection circuit 4, and each of these detection signals is applied to the phase comparison circuit 6. There is. The phase comparison circuit 6 compares the phases of the voltage phase and the current phase, outputs a control signal proportional to the phase difference, and controls the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 1 so that the phase difference becomes zero.

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。
By controlling this oscillation frequency, it becomes possible to make the frequency of the excitation signal track the resonance frequency of the vibrated system.

(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。
(Problems to be solved by the invention) However, the conventional PLL type oscillator is
For example, when used in an ultrasonic cleaning machine, it is susceptible to the effects of waves caused by the cleaning liquid, especially when the depth of the cleaning liquid is inappropriate (especially when the distance between the vibration radiation surface and the liquid level is 1 /4 If the wavelength is an odd multiple)
etc., several resonant frequencies appear. As a result, there are several frequencies at which the phase difference between the output current and output voltage becomes 0, and in the PLL type oscillator described above,
In principle, it is impossible to always oscillate at the optimal frequency because the oscillation frequency is not determined or the output is not at the maximum and oscillates at an inappropriate frequency. As a result, there is a problem that the cleaning effect deteriorates and sufficient cleaning performance cannot be exhibited.

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。
This invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to find the optimal resonant frequency when multiple resonant frequencies occur due to the above-mentioned standing waves or other causes. An object of the present invention is to provide an ultrasonic oscillator that can excite a vibrator more stably.

(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。
(Means for solving the problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a voltage controlled oscillator and a phase control system that compares the voltage phase and current phase of an excitation signal that excites a vibrator and controls the frequency of the voltage controlled oscillator so that the phase difference becomes zero. an oscillation frequency controller that can manually adjust the frequency of the voltage-controlled oscillator; and a detection signal that detects a signal proportional to the power of the excitation signal or the displacement amplitude of the vibrator. a comparison switching circuit that compares the detected value of the detection signal with a reference setting value and outputs a switching signal when the detected value becomes smaller than the reference setting value; a first switching contact for interrupting a frequency control signal from the circuit to the voltage controlled oscillator; and a second switching contact for connecting the oscillation frequency controller to the voltage controlled oscillator according to the switching signal.
The ultrasonic oscillator has a switching contact and an indicator that notifies the output of the switching signal.

(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。
(Function) In the present invention having the above configuration, the vibrator is normally excited by controlling the frequency of the voltage-controlled oscillator using the control signal of the phase comparison circuit, as in the conventional example. In the present invention, a signal proportional to the power of the excitation signal or the displacement amplitude of the vibrator is constantly detected by the detection circuit, and this detected value is compared with a predetermined reference setting value by the comparison switching circuit. It will be done.

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。
Therefore, for example, in a washing machine, multiple resonance frequencies appear due to the influence of standing waves caused by changes in liquid depth, etc., and tracking of the oscillation frequency becomes unstable.
If the output starts to oscillate at an inappropriate frequency that is not at its maximum, the comparison and switching circuit determines that this output has decreased, and the comparison and switching circuit outputs a switching signal.
This switching signal causes a desired display to be displayed on the display, and the first switching contact is automatically or manually opened to cut off the control signal applied from the phase comparison circuit to the voltage-controlled oscillator. Then, the second switching contact is automatically or manually closed to establish a connection between the voltage controlled oscillator and the oscillation frequency controller. Therefore, by manually adjusting the oscillation frequency controller in this state, the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator can be set to the optimal value, which allows the vibrator to be stably excited at a high-output resonance frequency. It is possible.

(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。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. In the description of this embodiment, the same parts as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

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。
FIG. 1 shows a block configuration of an embodiment of the present invention. This embodiment has the same configuration as the conventional example, but includes an oscillation frequency controller 7, a detection circuit 8, a comparison switching circuit 9, a display 10, and a first switching contact 11.
and a second switching contact 12 are newly added. The oscillation frequency controller 7 is used to manually adjust the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 1. The detection circuit 8 detects a signal compared with the power of the excitation signal or the displacement amplitude of the vibrator 5, and applies the detected value to the comparison switching circuit 9 as a detection signal. The comparison switching circuit 9 compares the detected value with a reference set value of power corresponding to the detected value of the detection signal given in advance or a reference set value for a signal proportional to the displacement amplitude of the vibrator 5, and determines the detected value. When the value becomes smaller than a reference set value, a switching signal is applied to the indicator 10 and the first switching contact 11 and the second switching contact 12, each consisting of a relay contact. In response to the switching signal, the display 10 notifies that the switching signal has been output from the comparison switching circuit 9, that is, that the output of the excitation signal has fallen below the reference setting value, by a desired means such as flashing, lighting, or an alarm. do. On the other hand, the first switching contact 11 connects the phase comparison circuit 6 and the voltage controlled oscillator 1.
In response to the switching signal, the switch opens and automatically cuts off the control signal applied from the phase comparator circuit 6 to the voltage controlled oscillator 1.
Further, the second switching contact 12 is connected to the voltage controlled oscillator 1.
and the oscillation frequency controller 7,
Upon receiving the switching signal, the switch is closed;
The controlled oscillator 1 and the oscillation frequency controller 7 are connected. In this connection state, the oscillation frequency controller 7
By manually operating
In other words, the resonance frequency is adjusted to the maximum output. According to this embodiment configured as described above, the output of the excitation signal, that is, the power of the excitation signal or the amplitude of the vibrator 5 (actually a signal value proportional to the amplitude of the vibrator 5) is set as the reference. When the value is greater than or equal to the value,
As in the conventional example, the control signal from the phase comparison circuit 6 causes the vibrator 5 to be excited by automatic tracking of the so-called resonance frequency. If the output of the excitation signal decreases due to multiple resonance frequencies appearing due to standing waves or other causes, this abnormal condition is detected by the comparison switching circuit, and the switching signal is used to switch the switching contact. Automatic tracking is stopped by the required contact switching operations 11 and 12, and the abnormality is notified on the display 10.
Therefore, the operator manually operates the oscillation frequency controller 7 based on the notification on the display 10 to adjust the oscillation frequency (frequency of the excitation signal) of the voltage-controlled oscillator 1.
can be set to an optimal value, it is possible to stably maintain extremely efficient excitation of the vibrator 5.

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。
In the above embodiment, the first switching contact 11 and the second switching contact 12 are configured as relay contacts, and each contact is automatically switched by a switching signal. Contact 11
And 12 is a manual switching contact (switching switch)
Alternatively, the operator may manually switch the contacts based on the notification from the display 10.

(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。
(Effects of the invention) Since the invention has the configuration and operation described above, when the ultrasonic oscillator tracks the resonant frequency of the vibrated system and performs the oscillation operation, even if the Even if the output of the excitation signal drops due to the appearance of multiple resonance frequencies, this abnormality can be detected immediately and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator can be manually set to the optimal value.
It is possible to always excite the vibrator using a stable resonant frequency with high output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a conventional device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Voltage controlled oscillator, 2... Power amplifier circuit, 3... Output voltage detection circuit, 4... Output current detection circuit, 5... Vibrator, 6... Phase comparison circuit, 7
...Oscillation frequency controller, 8...Detection circuit, 9...
Comparison switching circuit, 10... Indicator, 11... First switching contact, 12... Second switching contact.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 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。
Comprising a voltage-controlled oscillator and a phase comparison circuit that compares the voltage phase and current phase of an excitation signal that excites the vibrator and controls the frequency of the voltage-controlled oscillator so that the phase difference becomes zero. The ultrasonic oscillator comprises: an oscillation frequency controller capable of manually adjusting the frequency of the voltage-controlled oscillator; and a detection circuit that detects a signal proportional to the power of the excitation signal or the displacement amplitude of the vibrator and outputs a detection signal. , a comparison switching circuit that compares the detected value of the detection signal with a reference setting value and outputs a switching signal when the detected value becomes smaller than the reference setting value; and a voltage controlled oscillator from the phase comparison circuit by this switching signal. a first switching contact that cuts off a control signal to the switching signal; a second switching contact that connects the oscillation frequency controller to the voltage-controlled oscillator according to the switching signal; and an indicator that notifies the output of the switching signal. An ultrasonic oscillator characterized by:
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