JPH05329442A - Ultrasonic generator - Google Patents

Ultrasonic generator

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JPH05329442A
JPH05329442A JP14130992A JP14130992A JPH05329442A JP H05329442 A JPH05329442 A JP H05329442A JP 14130992 A JP14130992 A JP 14130992A JP 14130992 A JP14130992 A JP 14130992A JP H05329442 A JPH05329442 A JP H05329442A
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JP
Japan
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inductor
piezoelectric vibrator
output
drive circuit
resonance frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP14130992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Mishiro
祥二 三代
Seishi Hamada
晴司 浜田
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Taga Electric Co Ltd
Original Assignee
Taga Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To maintain the conjugate matching of a piezoelectric vibrator to be driven at a resonance frequency by the driving power of a driving circuit with the driving circuit in spite of a change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator of the ultrasonic generator which attains the conjugate matching by compensating the self-capacitance of the piezoelectric vibrator with an inductance. CONSTITUTION:The indutance is formed by the primary coil of an indictor 7 and a conjugate matching means 12 for energizing a DC current variable in a current value is connected to a secondary coil 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波ウェルダや超音
波加工機などの超音波応用装置の圧電振動子を共振周波
数で駆動する超音波発生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave generator for driving a piezoelectric vibrator of an ultrasonic wave application device such as an ultrasonic welder or an ultrasonic processing machine at a resonance frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、超音波応用装置の振動子を超音
波で発振させる超音波発生装置は、共振特性の尖鋭度Q
が大きな値を有している振動子の動作効率を高めるため
に振動子を共振周波数で駆動するようになっている。し
かし、このような超音波発生装置では、振動子に接続す
るホーンやツールを交換したり温度変化や負荷変動等が
生じるなどすると、振動子の共振周波数が変化して駆動
周波数とずれて動作効率が低下するので、一般的には振
動子の駆動電力の発振周波数をPLL(PhaseLocked
Loop)方式の自動追尾回路で共振周波数に追尾制御する
などしている。このような超音波発生装置の自動追尾回
路は、例えば、駆動回路に発振周波数が可変自在なVC
O(Voltage Controlled Oscillator)などで形成さ
れており、振動子の駆動電圧と駆動電流との一方と、こ
の振動子の振動速度に比例した検出信号との相対位相が
一定となるように振動子の駆動電源の発振周波数を追尾
制御するようになっている。
2. Description of the Related Art Generally, an ultrasonic wave generator for oscillating a vibrator of an ultrasonic wave application device by ultrasonic waves has a sharpness Q of resonance characteristics.
In order to increase the operating efficiency of the vibrator having a large value, the vibrator is driven at the resonance frequency. However, in such an ultrasonic generator, when the horn or tool connected to the vibrator is replaced, temperature changes, load fluctuations, etc. occur, the resonance frequency of the vibrator changes and it deviates from the drive frequency, resulting in operational efficiency. Therefore, the oscillation frequency of the driving power of the oscillator is generally set to the PLL (Phase Locked
The loop-type automatic tracking circuit controls tracking to the resonance frequency. The automatic tracking circuit of such an ultrasonic generator is, for example, a VC whose oscillation frequency is variable in a drive circuit.
It is formed of O (Voltage Controlled Oscillator) or the like, and one of the drive voltage and drive current of the oscillator and the detection signal proportional to the oscillation speed of the oscillator have a constant relative phase so that the oscillator has a constant relative phase. The oscillation frequency of the driving power source is tracked and controlled.

【0003】ここで、上述のような振動子としては圧電
振動子などが実用化されているが、これはキャパシティ
ブな特性を有するため、そのまま定電圧性電源で駆動す
ると回路の力率が“1”とならず、有効に電力が伝達さ
れない。そこで、従来から広く用いられて公知のよう
に、インダクタを直列に接続して圧電振動子の自己キャ
パシタンスを補償することで共軛整合を実現するように
なっている。このようにすることで、圧電振動子の駆動
電源の電圧と電流との位相が一致して力率が“1”に改
善されるので、共振周波数で振動する振動系の負荷に対
応して駆動エネルギが圧電振動子に良好に伝達されるこ
とになる。
Here, a piezoelectric vibrator or the like has been put into practical use as the above-mentioned vibrator, but since it has a capacitive characteristic, if it is driven by a constant voltage power supply as it is, the power factor of the circuit becomes "1". ", And power is not effectively transmitted. Therefore, as has been widely used in the past and is well-known, the inductors are connected in series to compensate for the self-capacitance of the piezoelectric vibrator, thereby realizing mutual matching. By doing so, the phase of the voltage and the current of the driving power source of the piezoelectric vibrator match and the power factor is improved to "1". Therefore, driving is performed corresponding to the load of the vibration system that vibrates at the resonance frequency. Energy will be satisfactorily transferred to the piezoelectric vibrator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のような超音波発
生装置では、駆動回路の力率を“1”として圧電振動子
を共振周波数で駆動することで効率を向上させている。
In the ultrasonic generator as described above, the efficiency is improved by driving the piezoelectric vibrator at the resonance frequency with the power factor of the drive circuit set to "1".

【0005】しかし、実際の超音波発生装置では、前述
のように圧電振動子に接続するホーンやツールを交換す
ることで、圧電振動子の共振周波数に大きなバラツキが
生じるとインダクタとの整合性が低下し、ホーンやツー
ルから振動エネルギを有効に取出せなくなってくる。例
えば、ホーンやツールが連結された圧電振動子とインダ
クタとが整合した超音波発生装置の振動系の共振周波数
が10%変化すると、その最大出力は約70%にまで低下す
る。つまり、振動系とインダクタとが整合した状態の共
振周波数が40(kHz)で出力が100(W)の超音波発生装置で
は、ホーンやツールの交換のために振動系の共振周波数
が36(kHz)や44(kHz)などに変化すると、その出力は70
(W)まで低下することになる。
However, in an actual ultrasonic wave generator, when the horn or the tool connected to the piezoelectric vibrator is replaced as described above, if there is a large variation in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator, the matching with the inductor is achieved. As a result, vibration energy cannot be effectively extracted from the horn or the tool. For example, when the resonance frequency of the vibration system of the ultrasonic wave generator in which the piezoelectric vibrator connected with the horn or the tool and the inductor are matched changes by 10%, the maximum output decreases to about 70%. In other words, in an ultrasonic generator with a resonance frequency of 40 (kHz) and an output of 100 (W) when the vibration system and the inductor are matched, the resonance frequency of the vibration system is 36 (kHz) due to the replacement of the horn or tool. ) Or 44 (kHz), the output will change to 70
It will be reduced to (W).

【0006】なお、このような出力低下は圧電振動子と
インダクタとの非整合のみに起因するものではないが、
これらの整合を修正することにより、その大部分を回復
させることができる。
Incidentally, such a decrease in output is not due to only the mismatch between the piezoelectric vibrator and the inductor,
By modifying these matches, most of them can be recovered.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
圧電振動子に共軛整合用のインダクタを介して駆動回路
を接続し、この駆動回路が出力する駆動電力によって共
振周波数で駆動される前記圧電振動子の自己キャパシタ
ンスを前記インダクタのインダクタンスで補償して共軛
整合を実現するようにした超音波発生装置において、コ
ア上に位置する一次コイルで前記インダクタを形成し、
このインダクタと前記コアを共有する二次コイルに電流
値が可変自在な直流電流を通電して前記インダクタのイ
ンダクタンスを可変する共軛整合手段を設けた。
The invention according to claim 1 is
A drive circuit is connected to the piezoelectric vibrator through an inductor for common matching, and the self-capacitance of the piezoelectric vibrator driven at the resonance frequency by the drive power output by the drive circuit is compensated by the inductance of the inductor. In an ultrasonic wave generator that realizes mutual matching, the inductor is formed by a primary coil located on a core,
The secondary coil sharing the core with this inductor is provided with common matching means for supplying a direct current having a variable current value to vary the inductance of the inductor.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、駆動回路が出力する駆動電圧と駆動電流と
の相対位相が“0”となるようにインダクタの二次コイ
ルに通電する直流電流をPLL制御することで、前記駆
動回路の出力の力率を“1”とする共軛整合手段を設け
た。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a direct current is applied to the secondary coil of the inductor so that the relative phase between the drive voltage and the drive current output from the drive circuit becomes "0". A common matching means for setting the power factor of the output of the drive circuit to “1” by providing the PLL control of the current is provided.

【0009】[0009]

【作用】請求項1記載の発明は、圧電振動子の共振周波
数が変化しても圧電振動子と駆動回路とを共軛整合させ
て力率を“1”にすることができるので、圧電振動子の
出力低下を防止して省電力化や能率向上に寄与すること
ができる。
According to the invention described in claim 1, since the power factor can be set to "1" by coherently matching the piezoelectric oscillator and the drive circuit even if the resonance frequency of the piezoelectric oscillator changes, the piezoelectric vibration is generated. It is possible to prevent the output of the child from decreasing and contribute to power saving and efficiency improvement.

【0010】請求項2記載の発明は、圧電振動子の共振
周波数が変化しても圧電振動子と駆動回路とが自動的に
共軛整合して力率を“1”とすることができるので、圧
電振動子の出力低下を防止して省電力化や能率向上に寄
与することができる。
According to the second aspect of the present invention, even if the resonance frequency of the piezoelectric vibrator changes, the piezoelectric vibrator and the drive circuit can automatically and coherently match each other, and the power factor can be set to "1". It is possible to prevent a decrease in output of the piezoelectric vibrator and contribute to power saving and efficiency improvement.

【0011】[0011]

【実施例】請求項1記載の発明の実施例を図1に基づい
て説明する。まず、この超音波発生装置1では、PLL
回路2が接続されたVCO3をパワーアンプ4に接続す
ることで駆動回路5が形成されており、この駆動回路5
が出力トランス6とインダクタ7とを介して圧電振動子
8に接続されている。そして、この超音波発生装置1で
は、前記インダクタ7は一次コイルで形成されており、
この一次コイルであるインダクタ7とコア10を共有す
る二次コイル11には、出力する直流電流の電流値が可
変自在な共軛整合手段12が接続されている。ここで、
この共軛整合手段12は、キャパシタ13が並列に接続
された直流定電流電源14にインダクタ15を直列に接
続した構造となっており、このインダクタ15は一個の
コア16上に位置するコイルで形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the invention described in claim 1 will be described with reference to FIG. First, in this ultrasonic generator 1, the PLL
The drive circuit 5 is formed by connecting the VCO 3 to which the circuit 2 is connected to the power amplifier 4.
Is connected to the piezoelectric vibrator 8 via the output transformer 6 and the inductor 7. Further, in this ultrasonic generator 1, the inductor 7 is formed of a primary coil,
The secondary coil 11 sharing the core 10 with the inductor 7, which is the primary coil, is connected with the common matching means 12 in which the current value of the output DC current is variable. here,
The common matching means 12 has a structure in which an inductor 15 is connected in series to a DC constant current power source 14 in which a capacitor 13 is connected in parallel. The inductor 15 is formed by a coil located on one core 16. Has been done.

【0012】なお、この超音波発生装置1では、前記直
流定電流電源14に高周波電流が流入しないように前記
キャパシタ13が設けられており、このキャパシタ13
はバイパスコンデンサとして機能している。また、この
超音波発生装置1では、前記インダクタ15は、前記イ
ンダクタ7と前記コア10を共有する前記二次コイル1
1に発生する電圧が前記直流定電流電源14で短絡しな
いように設けられているので、このインダクタ15のイ
ンダクタンスは前記二次コイル11のインダクタンスに
比較して十分に大きな値となっている。
In this ultrasonic generator 1, the capacitor 13 is provided so that the high frequency current does not flow into the DC constant current power source 14, and the capacitor 13 is provided.
Functions as a bypass capacitor. In the ultrasonic generator 1, the inductor 15 includes the secondary coil 1 that shares the core 10 with the inductor 7.
Since the voltage generated at 1 is not short-circuited in the DC constant current power source 14, the inductance of the inductor 15 has a sufficiently large value as compared with the inductance of the secondary coil 11.

【0013】このような構成において、この超音波発生
装置1では、例えば、圧電振動子8に複数種類のホーン
やツール(共に図示せず)を交換自在に連結する超音波ウ
ェルダや超音波加工機などに利用されるようになってい
る。そして、このような超音波発生装置1では、ホーン
の交換や温度変化等のために圧電振動子8の共振周波数
が変化すると、この圧電振動子8の駆動回路5の発生周
波数を共振周波数に追尾制御するようになっている。
In the ultrasonic generator 1 having such a structure, for example, an ultrasonic welder or an ultrasonic processing machine in which a plurality of types of horns and tools (neither are shown) are exchangeably connected to the piezoelectric vibrator 8 is used. It has come to be used for. Then, in such an ultrasonic generator 1, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 changes due to replacement of the horn or temperature change, the generation frequency of the drive circuit 5 of the piezoelectric vibrator 8 is tracked to the resonance frequency. It is designed to be controlled.

【0014】より詳細には、この超音波発生装置1で
は、例えば、圧電振動子8の振動速度を振動センサ(図
示せず)が検出するようになっており、この振動センサ
の検出信号と圧電振動子8の駆動電流との相対位相が
“0”となるようにPLL回路2がVCO3の発振周波
数を制御することで、パワーアンプ4が出力する駆動電
力の周波数が圧電振動子8の共振周波数に追尾制御され
る。
More specifically, in this ultrasonic wave generator 1, for example, a vibration sensor (not shown) detects the vibration speed of the piezoelectric vibrator 8. The PLL circuit 2 controls the oscillation frequency of the VCO 3 so that the relative phase with the drive current of the vibrator 8 becomes “0”, so that the frequency of the drive power output by the power amplifier 4 is the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8. The tracking is controlled by.

【0015】そこで、このようにしてパワーアンプ4が
出力する駆動電力は出力トランス6で変圧されて圧電振
動子8とのインピーダンスマッチングが実行され、イン
ダクタ7により共軛整合されてから圧電振動子8に通電
されることになる。この時、この超音波発生装置1で
は、インダクタ7の二次コイル11がインダクタ15を
介して直流定電流電源14に接続されており、この直流
定電流電源14の直流電流によってインダクタ7は直流
磁化でバイアスされているので、このように直流磁気バ
イアスが重畳されたインダクタ7はインダクタンスが安
定的に低下している。
Therefore, the driving power output from the power amplifier 4 is transformed by the output transformer 6 in this way to perform impedance matching with the piezoelectric vibrator 8, and the piezoelectric vibrator 8 is jointly matched by the inductor 7. Will be energized. At this time, in the ultrasonic generator 1, the secondary coil 11 of the inductor 7 is connected to the DC constant current power supply 14 via the inductor 15, and the inductor 7 is DC magnetized by the DC current of the DC constant current power supply 14. Since the inductor 7 superposed with the DC magnetic bias in this way has a stable decrease in inductance.

【0016】そして、この超音波発生装置1では、ホー
ンの交換や温度変化等のために圧電振動子8の共振周波
数が変化して駆動回路5との共軛整合が阻害されると、
直流定電流電源14が出力する直流電流の電流値を可変
してインダクタ7のインダクタンスを調節するようにな
っている。このようにすることで、この超音波発生装置
1では、圧電振動子8の共振周波数が変化してもインダ
クタ7のインダクタンスを可変させて圧電振動子8と駆
動回路5とを共軛整合させて力率を“1”に復帰させる
ことができるので、圧電振動子8の出力低下を防止して
省電力化や能率向上に寄与することができる。
In the ultrasonic wave generator 1, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 is changed due to the replacement of the horn or the temperature change, the common matching with the drive circuit 5 is hindered.
The inductance of the inductor 7 is adjusted by changing the current value of the DC current output from the DC constant current power supply 14. By doing so, in the ultrasonic generator 1, even if the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 changes, the inductance of the inductor 7 is changed so that the piezoelectric vibrator 8 and the drive circuit 5 are consistently matched. Since the power factor can be returned to "1", it is possible to prevent a decrease in the output of the piezoelectric vibrator 8 and contribute to power saving and efficiency improvement.

【0017】つぎに、請求項2記載の発明の実施例を図
2に基づいて説明する。なお、本実施例で例示する超音
波発生装置17では、共軛整合手段18以外の部分は請
求項1記載の発明の実施例として前述した超音波発生装
置1と同一であるので、この同一の部分に関しては同一
の名称及び符号を用いて説明も省略する。まず、この超
音波発生装置17の共軛整合手段18では、電流検出抵
抗19が一端に接続された出力トランス6の二次コイル
の両端部に位相差変化検出手段である位相比較器20が
接続されており、この位相比較器20は積分抵抗21を
介して積分コンデンサ22とDC(Direct Current)
アンプ23とに接続されている。そして、このDCアン
プ23は、抵抗器を介してオフセット抵抗24とオフセ
ット増幅器25のマイナス端子とに接続されており、ま
たフィードバック抵抗器で入出力間がシャントされた前
記オフセット増幅器25の出力端子は、定電流増幅器2
6のプラス端子に接続されている。さらに、この定電流
増幅器26の出力端子は、パワートランジスタ27のベ
ースに接続されており、このパワートランジスタ27の
エミッタは、電流検出抵抗28に接続されると共に前記
定電流増幅器26のマイナス端子にフィードバック接続
されている。また、前記パワートランジスタ27のコレ
クタは、キャパシタ13とインダクタ15とに接続され
ており、このインダクタ15が一端に接続されたインダ
クタ7の二次コイル11の他端には直流電源29が接続
されている。
Next, an embodiment of the invention described in claim 2 will be described with reference to FIG. In the ultrasonic wave generator 17 illustrated in this embodiment, the parts other than the common matching means 18 are the same as the ultrasonic wave generator 1 described above as the embodiment of the invention of claim 1, and thus the same parts are used. The same names and reference numerals are used for the parts, and the description is omitted. First, in the common matching means 18 of the ultrasonic generator 17, a phase comparator 20 serving as a phase difference change detecting means is connected to both ends of a secondary coil of the output transformer 6 having a current detecting resistor 19 connected to one end. This phase comparator 20 is integrated with an integrating capacitor 22 and a DC (Direct Current) via an integrating resistor 21.
It is connected to the amplifier 23. The DC amplifier 23 is connected to the offset resistor 24 and the negative terminal of the offset amplifier 25 via a resistor, and the output terminal of the offset amplifier 25 whose input and output are shunted by a feedback resistor is , Constant current amplifier 2
6 is connected to the positive terminal. Further, the output terminal of the constant current amplifier 26 is connected to the base of the power transistor 27, and the emitter of the power transistor 27 is connected to the current detection resistor 28 and is fed back to the negative terminal of the constant current amplifier 26. It is connected. Further, the collector of the power transistor 27 is connected to the capacitor 13 and the inductor 15, and the DC coil 29 is connected to the other end of the secondary coil 11 of the inductor 7 to which the inductor 15 is connected to one end. There is.

【0018】なお、この超音波発生装置17では、前記
DCアンプ23の出力値は前記オフセット増幅器25で
反転増幅されてから前記定電流増幅器26に入力するよ
うになっており、この定電流増幅器26は前記パワート
ランジスタ27と前記電流検出抵抗28とで定電流制御
回路を形成しているので、前記直流電源29からインダ
クタ7の二次コイル11とインダクタ15とに通電され
る励磁電流の電流値は、前記DCアンプ23の出力によ
ってパワートランジスタ27等で制御されるようになっ
ている。また、この超音波発生装置17では、一端がマ
イナス電源(図示せず)に接続されたオフセット抵抗24
によってオフセット増幅器25に発生するオフセット電
圧で定電流増幅器26が駆動されることで、インダクタ
7の直流励磁の動作基準点が設定されている。
In this ultrasonic generator 17, the output value of the DC amplifier 23 is inverted and amplified by the offset amplifier 25 before being input to the constant current amplifier 26. Since the power transistor 27 and the current detection resistor 28 form a constant current control circuit, the current value of the exciting current supplied from the DC power supply 29 to the secondary coil 11 and the inductor 15 of the inductor 7 is The output of the DC amplifier 23 is controlled by the power transistor 27 and the like. Further, in this ultrasonic generator 17, an offset resistor 24 having one end connected to a negative power source (not shown)
By driving the constant current amplifier 26 with the offset voltage generated in the offset amplifier 25, the operation reference point of the DC excitation of the inductor 7 is set.

【0019】このような構成において、この超音波発生
装置17は、前述した超音波発生装置1と同様に圧電振
動子8を共振周波数で駆動するようになっており、この
圧電振動子8の共振周波数がホーンの交換や温度変化等
のために変化すると、駆動回路5の発生周波数が共振周
波数に追尾制御されると共に、この駆動回路5が出力す
る駆動電力はインダクタ7の自動制御により力率が
“1”となるように共軛整合されてから圧電振動子8に
通電されるようになっている。
In such a structure, the ultrasonic wave generator 17 drives the piezoelectric vibrator 8 at the resonance frequency like the ultrasonic wave generator 1 described above, and the resonance of the piezoelectric vibrator 8 occurs. When the frequency changes due to replacement of the horn or temperature change, the generated frequency of the drive circuit 5 is tracked to the resonance frequency, and the drive power output from the drive circuit 5 is controlled by the inductor 7 to automatically control the power factor. The piezoelectric vibrators 8 are energized after they are jointly matched so as to be "1".

【0020】ここで、この超音波発生装置17では、上
述のようにオフセット抵抗24の抵抗値で設定された直
流励磁電流がインダクタ7の二次コイル11に通電され
てコア10を共有するインダクタ7で共軛整合されてい
ると、出力トランス6の二次コイルが出力する駆動電力
の電圧と電流との位相が同相になっている。
Here, in the ultrasonic generator 17, the direct-current exciting current set by the resistance value of the offset resistor 24 as described above is applied to the secondary coil 11 of the inductor 7 to share the core 10 with the inductor 7. If both are matched, the phases of the drive power voltage and the current output from the secondary coil of the output transformer 6 are in phase.

【0021】そして、このような状態では、必然的に位
相比較器20の出力が“0”となってDCアンプ23の
出力も“0”なので、インダクタ15の励磁電流の電流
値をパワートランジスタ27等が制御する動作に影響が
生じることはない。
In such a state, the output of the phase comparator 20 is inevitably "0" and the output of the DC amplifier 23 is also "0". Therefore, the current value of the exciting current of the inductor 15 is changed to the power transistor 27. There is no influence on the operation controlled by etc.

【0022】ここで、このような超音波発生装置17に
おいて、例えば、ホーンの交換や温度変化等のために圧
電振動子8の共振周波数が上昇した場合、共振周波数を
追尾した周波数では駆動電圧に対して駆動電流が遅相す
ることになるので、出力トランス6の二次コイルに直結
された電流検出抵抗19によって発生する電圧と、出力
トランス6の二次コイルの駆動電圧との相対的な位相差
が発生して位相比較器20で検出される。そして、この
位相比較器20のマイナス出力は積分抵抗21と積分コ
ンデンサ22とからなる積分回路で積分されてからDC
アンプ23で増幅される。すると、このDCアンプ23
の出力値が入力されるオフセット増幅器25の出力電圧
は動作基準点の電圧よりもプラスに変位するので、イン
ダクタ7の二次コイル11に通電される電流値が増加し
てインダクタ7はインダクタンスが減少するので、この
超音波発生装置17は駆動回路5の出力の力率が“1”
に復帰して共軛整合が維持されることになる。また、ホ
ーンの交換や温度変化等のために圧電振動子8の共振周
波数が低下した場合は、上述した場合とは逆の動作によ
ってインダクタ7のインダクタンスが増加して駆動回路
5の力率が“1”に復帰するようになっている。
Here, in such an ultrasonic generator 17, for example, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 rises due to the replacement of the horn or the temperature change, the drive voltage is changed to the drive voltage at the frequency tracking the resonance frequency. On the other hand, since the drive current is delayed, the voltage generated by the current detection resistor 19 directly connected to the secondary coil of the output transformer 6 and the drive voltage of the secondary coil of the output transformer 6 are relative to each other. A phase difference is generated and detected by the phase comparator 20. Then, the negative output of the phase comparator 20 is integrated by an integrating circuit composed of an integrating resistor 21 and an integrating capacitor 22, and then DC
It is amplified by the amplifier 23. Then, this DC amplifier 23
Since the output voltage of the offset amplifier 25 to which the output value of is input is displaced more positively than the voltage at the operation reference point, the current value supplied to the secondary coil 11 of the inductor 7 increases and the inductance of the inductor 7 decreases. Therefore, in this ultrasonic generator 17, the power factor of the output of the drive circuit 5 is "1".
Returning to, the coherence will be maintained. Further, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 is lowered due to replacement of the horn, temperature change, or the like, the inductance of the inductor 7 increases and the power factor of the drive circuit 5 increases by the operation opposite to that described above. It is designed to return to 1 ".

【0023】つまり、この超音波発生装置17では、圧
電振動子8の共振周波数が変化して駆動回路5の力率が
低下しようとするとインダクタ7の二次コイル11に通
電する直流電流がPLL制御されるので、前記駆動回路
5の出力の力率が“1”となって共軛整合が維持される
ことになる。
That is, in the ultrasonic generator 17, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 8 changes and the power factor of the drive circuit 5 is about to decrease, the direct current flowing through the secondary coil 11 of the inductor 7 is PLL controlled. As a result, the power factor of the output of the drive circuit 5 becomes "1" and the common matching is maintained.

【0024】[0024]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、圧電振動子に共
軛整合用のインダクタを介して駆動回路を接続し、この
駆動回路が出力する駆動電力によって共振周波数で駆動
される前記圧電振動子の自己キャパシタンスを前記イン
ダクタのインダクタンスで補償して共軛整合を実現する
ようにした超音波発生装置において、コア上に位置する
一次コイルで前記インダクタを形成し、このインダクタ
と前記コアを共有する二次コイルに電流値が可変自在な
直流電流を通電して前記インダクタのインダクタンスを
可変する共軛整合手段を設けたことにより、圧電振動子
の共振周波数が変化しても圧電振動子と駆動回路とを共
軛整合させて力率を“1”にすることができるので、圧
電振動子の出力低下を防止して省電力化や能率向上に寄
与することができる等の効果を有するものである。
According to the first aspect of the present invention, a drive circuit is connected to the piezoelectric vibrator through an inductor for common matching, and the piezoelectric vibration driven by the drive power output from the drive circuit at the resonance frequency. In an ultrasonic generator in which the self-capacitance of a child is compensated by the inductance of the inductor to realize common matching, the inductor is formed by a primary coil located on the core, and the inductor and the core are shared. Since the secondary coil is provided with a common matching means for supplying a direct current having a variable current value to vary the inductance of the inductor, even if the resonance frequency of the piezoelectric vibrator changes, the piezoelectric vibrator and the drive circuit. Since the power factor can be made "1" by coordinating and, it is possible to prevent the output reduction of the piezoelectric vibrator and contribute to power saving and efficiency improvement. Those having an effect equal.

【0025】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、駆動回路が出力する駆動電圧と駆動電流と
の相対位相が“0”となるようにインダクタの二次コイ
ルに通電する直流電流をPLL制御することで、前記駆
動回路の出力の力率を“1”とする共軛整合手段を設け
たことにより、圧電振動子の共振周波数が変化しても圧
電振動子と駆動回路とが自動的に共軛整合して力率を
“1”にすることができるので、圧電振動子の出力低下
を防止して省電力化や能率向上に寄与することができる
等の効果を有するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a direct current is applied to the secondary coil of the inductor so that the relative phase between the drive voltage and the drive current output from the drive circuit becomes "0". By providing the common matching means for setting the power factor of the output of the drive circuit to "1" by controlling the current by the PLL, even if the resonance frequency of the piezoelectric vibrator changes, the piezoelectric vibrator and the drive circuit Automatically adjusts the power factor to "1", which can prevent the output of the piezoelectric vibrator from decreasing and contribute to power saving and efficiency improvement. Is.

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

【図1】請求項1記載の発明の実施例を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 1.

【図2】請求項2記載の発明の実施例を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,17 超音波発生装置 5 駆動回路 7 インダクタ 8 圧電振動子 10 コア 11 二次コイル 12,18 共軛整合手段 1,17 Ultrasonic wave generator 5 Drive circuit 7 Inductor 8 Piezoelectric vibrator 10 Core 11 Secondary coil 12,18 Shared matching means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動子に共軛整合用のインダクタを
介して駆動回路を接続し、この駆動回路が出力する駆動
電力によって共振周波数で駆動される前記圧電振動子の
自己キャパシタンスを前記インダクタのインダクタンス
で補償して共軛整合を実現するようにした超音波発生装
置において、コア上に位置する一次コイルで前記インダ
クタを形成し、このインダクタと前記コアを共有する二
次コイルに電流値が可変自在な直流電流を通電して前記
インダクタのインダクタンスを可変する共軛整合手段を
設けたことを特徴とする超音波発生装置。
1. A drive circuit is connected to a piezoelectric vibrator through an inductor for common matching, and a self-capacitance of the piezoelectric vibrator driven at a resonance frequency by drive power output from the drive circuit is set to the inductor. In an ultrasonic generator that compensates with an inductance to achieve joint matching, the primary coil located on the core forms the inductor, and the secondary coil sharing the core with the inductor has a variable current value. An ultrasonic wave generator comprising a common matching means for applying a free direct current to vary the inductance of the inductor.
【請求項2】 駆動回路が出力する駆動電圧と駆動電流
との相対位相が“0”となるようにインダクタの二次コ
イルに通電する直流電流をPLL制御することで、前記
駆動回路の出力の力率を“1”とする共軛整合手段を設
けたことを特徴とする請求項1記載の超音波発生装置。
2. The output of the drive circuit is controlled by PLL control of the direct current supplied to the secondary coil of the inductor so that the relative phase between the drive voltage and the drive current output by the drive circuit becomes “0”. The ultrasonic generator according to claim 1, further comprising a common matching means for setting the power factor to "1".
JP14130992A 1992-06-02 1992-06-02 Ultrasonic generator Pending JPH05329442A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018526231A (en) * 2015-07-08 2018-09-13 ザウアー ゲーエムベーハーSAUER GmbH Method and device for measuring the resonant frequency of a tool set in an ultrasonic vibration state for machining

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018526231A (en) * 2015-07-08 2018-09-13 ザウアー ゲーエムベーハーSAUER GmbH Method and device for measuring the resonant frequency of a tool set in an ultrasonic vibration state for machining

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