JPH09308275A

JPH09308275A - 振動体の駆動方法、粉体フィーダの駆動方法および粉体フィーダ

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Publication number: JPH09308275A
Application number: JP8122092A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Murai; 克己村井; Mamoru Tateishi; 守立石; Masanori Iketani; 昌紀池谷
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-11-28
Also published as: US5938075A

Abstract

(57)【要約】【課題】共振周波数を有する振動体を共振周波数で間欠
的に駆動するにあたり、共振周波数での駆動終了後には
速やかに共振周波数での振動が減衰し、また、共振周波
数での駆動開始後には速やかに共振周波数での振動が大
きくなる振動体の駆動方法を提供する。さらに、粉体搬
送量の制御の容易な超音波モータを用いた粉体フィーダ
の駆動方法、さらには粉体フィーダを提供する。【解決手段】共振周波数で駆動すると先端部２ｃが楕円
振動する超音波モータ１０に、粉体供給パイプ２０を取
り付け、ホッパ本体３０から粉体Ｐを供給する。このと
き、超音波モータ１０の圧電素子１に、共振周波数と非
共振周波数の交流電圧を交互に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共振周波数を有す
る振動体に間欠的に共振周波数で振動させる駆動方法に
関し、特に粉体フィーダの駆動方法およびかかる駆動方
法を行うことのできる粉体フィーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】共振周波数を有する振動体を共振領域
（共振点）で駆動する場合に、連続的に駆動すると、共
振点においては、その振幅などの出力を駆動力（たとえ
ば駆動電圧）で制御しようとしても、高い精度で制御す
ることは困難である。そこで、駆動力を間欠的に与えて
出力を制御することが考えられている。たとえば駆動電
圧を間欠的に印加し、１周期あたりのの割合（デューテ
ィー比）によって、時間平均した出力を制御しようとす
るものである。

【０００３】このような制御は、たとえば、図８のブロ
ック図に示すような回路で行われる。即ち、共振周波数
で発振している共振周波数発振回路と、たとえば、デュ
ーティー比を変更するためのデューティー比制御用クロ
ック発生手段とのAND（積）をとり、その出力を電力増
幅して振動体に印加するのである。

【０００４】このような制御を行うものとしては、たと
えば超音波振動子を用いた超音波モータがある。超音波
モータにおいては、電気エネルギーによる圧電素子の機
械的変形を用いて振動体に機械的振動を発生させ、駆動
電圧のデューティー比を変化させることで、この超音波
モータの出力を変化させる。たとえば、縦振動（長さ方
向振動）と曲げ振動が同時に生じるように構成した超音
波振動子は、その共振周波数において、先端に楕円振動
を生じる。そこで、先端にパイプを取り付け、パイプ中
に粉体を供給すると、粉体は、楕円振動により一定方向
に搬送されるため、粉体フィーダとして利用されること
がある。この場合にも、粉体の搬送量を制御するのに、
共振周波数を有する交流駆動電圧を間欠的に振動子に印
加していた。

【０００５】また、パルス振動を得ることを目的として
共振周波数の駆動力を間欠的に印加するものもある。水
中に間欠的に超音波を発射し、反射して戻ってくるエコ
ーを検出することで、海底の地形や魚群の有無を調査す
る魚群探知機においては、魚群探知機用振動子に、間欠
的に共振周波数の駆動電圧を印加して水中に超音波を発
射する。一方、超音波を発射した後は、振動子の駆動を
止め、水中からのエコーを受信して、水中の情報をキャ
ッチするセンサとしての役割を果たす。同様な例として
は、空中に超音波を間欠的に発射し、物体からの反射超
音波の有無で物体の有無を感知する超音波センサや、反
射超音波が戻る時間を計測して距離を測定する超音波距
離計が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように間欠的に振動体を駆動すると、駆動力を無くした
後にも、振動体がしばらく自由振動をする。たとえば共
振周波数を有する駆動電圧を印加した後には、駆動電圧
の印加を停止しても振動を続け、徐々にその振幅が小さ
くなってゆく。従って、図９に示すように、デューティ
ー比が大きい場合、即ち駆動電圧を印加しない時間間隔
が短い場合には、振動が止まらないうちに、次の駆動が
始まることとなる。ここで、図９(a) は、アクティブ期
間（駆動電圧印加期間）をHigh、インアクティブ期間
（駆動電圧非印加期間）をLow として表した場合の、サ
イクルを表す。また、図９(b) は、駆動電圧の変化を表
し、図９(c) は、振動体の振動の様子を示す。

【０００７】一方、共振周波数で駆動を開始した場合
に、振動体の振幅は、徐々に大きくなって、定常状態に
なる。従って、図９(c) に示すように、共振周波数での
駆動開始後に振幅が徐々に増加し、振幅が最大（定常状
態）になるまでには時間がかかる。このため、図９
(b) に示すような駆動波形で間欠的に振動体を駆動して
も、実際には、図９(c) に示すように、振動体の振幅が
増減するだけで、振動が止まる期間が無く、また、駆動
開始後の振幅も緩やかに立ち上がるので、図９(b)の駆
動波形とは大きく異なった振動波形となってしまう。

【０００８】逆に、図１０(a) に示すように、ディーテ
ィー比が小さく、従って図１０(b)に示すように、駆動
電圧を印加する時間が短い場合には、振動が十分大きく
ならないうちに駆動期間が終了してしまう（図１０(c)
）。しかも、駆動期間の終了後には、しばらくの間、
自由振動をする。なお、図１０(a) (b) (c) は、各々図
９と同様の内容を示す。

【０００９】従って、このように、共振周波数を有する
振動体を間欠的に駆動すると、駆動波形に近似した形状
の振動波形が得られない。また、このような振動波形で
は、デューティー比に比例した出力が得られず、超音波
モータや、たとえば、粉体フィーダのような、これを応
用した機器の出力の直線性を損ねることとなっていた。

【００１０】また、魚群探知機用振動子や超音波距離計
においては、超音波出力パルス波形が方形にならず、緩
やかに立ち上がると受信した反射波との時間差計測に誤
差を生じ、また、自由振動が止まらないと、反射波の計
測が困難になるなどの不具合を生じる。

【００１１】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、共振周波数を有する振動体を共振周波数
で間欠的に駆動するにあたり、共振周波数での駆動終了
後には速やかに共振周波数での振動が減衰し、また、共
振周波数での駆動開始後には速やかに共振周波数での振
動が大きくなる振動体の駆動方法を提供することを目的
とする。さらに、本発明は、粉体搬送量の制御の容易な
超音波モータを用いた粉体フィーダの駆動方法、さらに
は粉体フィーダを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１に記載の手段は、共振周波数を有する振動体
を間欠的にこの共振周波数で駆動する駆動方法であっ
て、共振周波数で駆動しない期間のうち、共振周波数で
駆動する期間の直前および直後の少なくともいずれか
に、非共振周波数で駆動することを特徴とする振動体の
駆動方法である。

【００１３】ここで、間欠的な駆動とは、共振周波数で
駆動する期間と共振周波数で駆動しない期間とが交互に
現れる駆動を指し、必ずしも一定の期間の繰り返しでな
くともよい。

【００１４】また、共振周波数を有し、間欠的に共振周
波数で駆動する振動体としては、電動機（モータ）等で
振動を励起させられる機械であっても、圧電素子や、電
歪素子、磁歪素子等を用いて電気、磁気的エネルギーを
機械的エネルギーに変換する振動体であってもよい。

【００１５】非共振周波数での駆動を、共振周波数での
駆動の直前に行っていると、共振周波数での駆動開始
後、振幅を速やかに大きくすることができる。従って、
共振周波数での駆動期間が短い場合でも十分大きな振幅
を得ることができる。即ち、共振周波数での駆動期間の
初期部分で、方形に近い形状の振動波形（振幅）が得ら
れる。

【００１６】一方、非共振周波数での駆動を、共振周波
数での駆動の終了直後に行っていると、共振周波数での
駆動終了後、共振周波数での自由振動を速やかに小さく
することができる。従って、共振周波数での駆動期間同
士の間隔が短い場合でも、共振周波数での自由振動をし
ていない期間を確保することができる。即ち、共振周波
数での駆動期間の終期部分で、方形に近い形状の振動波
形（振幅）が得られる。

【００１７】非共振周波数での駆動は、振動体の使用方
法に応じて共振周波数での駆動の直前、直後いずれかに
設ければよいが、直前及び直後の両方に設ける、即ち、
非共振周波数で駆動する期間で共振周波数で駆動する期
間を挟むようにすると、共振周波数での振動がより方形
状に近くなりさらに都合がよい。

【００１８】ここで、非共振周波数は、共振周波数と異
なる周波数であればよく、共振周波数より高くても低く
てもよいが、振動体に他の共振周波数がある場合にはそ
のような周波数を避けるのがよく、具体的には、共振周
波数の整数倍の周波数や、１／２の倍数（半整数）の周
波数などに他の共振周波数があることが多いので、この
ような値は避けるのが適当である。

【００１９】前記目的を達成するための請求項２に記載
の手段は、前記共振周波数で駆動しない期間には、前記
非共振周波数で駆動し続けることを特徴とする請求項１
に記載の振動体の駆動方法である。

【００２０】非共振周波数で駆動することで、共振周波
数での駆動終了後に速やかに共振周波数での振動を抑制
することができる。また、共振周波数での駆動開始後速
やかに振幅が大きくなり、定常振幅にすることができ
る。

【００２１】前記目的を達成するための請求項３に記載
の手段は、共振周波数を有する振動体に印加する交流駆
動電圧の周波数を、共振周波数と非共振周波数との交互
に変化させることを特徴とする振動体の駆動方法であ
る。

【００２２】ここで、印加する交流駆動電圧は、共振周
波数と非共振周波数で異なっていてもよいが、非共振周
波数における電圧が小さすぎると好ましくない。残留す
る共振周波数での振動を十分に抑圧できない場合や、共
振周波数での駆動開始時に振幅の増加が十分促進されな
い場合があるからである。

【００２３】なお、周波数を交互に変化させる方法とし
ては、共振周波数で発振している発振回路と非共振周波
数で発振している発振回路の２つの発振回路の出力を交
互に切り替えて印加する方法がある。その他、発振回路
の発振条件を変動させることにより発振周波数自身を変
化させてもよく、たとえば、ＶＣＯ（電圧制御発振器）
を利用すると容易に発振周波数を制御することができ
る。

【００２４】前記目的を達成するための請求項４に記載
の手段は、前記振動体が電気−機械エネルギー変換素子
を駆動源とする振動体であることを特徴とする請求項１
〜３に記載の振動体の駆動方法である。

【００２５】電気−機械エネルギー変換素子は、電気的
入力により機械的な変形が生じるものであり、具体的に
は、圧電素子、電歪素子、磁歪素子などが挙げられる。
これらを駆動源として使用する場合には、電圧の印加に
よって容易に機械的変形が得られる。圧電素子等を駆動
源とする振動体の例としては、魚群探知機の水中音波発
生に使用する魚群探知機用振動子、超音波距離計や超音
波センサなどに使用する空中超音波用振動子、プラスチ
ックの溶着・加工・切断などに使用する超音波振動子、
超音波モータなどがある。

【００２６】前記目的を達成するための請求項５に記載
の手段は、圧電素子に所定の共振周波数を印加すると先
端部が楕円振動をする振動体と、この振動体の先端部に
形成した粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、この粉体搬送路
に粉体を送り込むホッパと、からなる粉体フィーダにお
ける振動体の駆動方法であって、前記圧電素子に印加す
る交流駆動電圧の周波数を、前記共振周波数と非共振周
波数との交互に変化させる粉体フィーダにおける振動体
の駆動方法である。

【００２７】振動体は先端部が楕円振動するため、船体
部に取り付けられた粉体供給パイプも楕円振動する。す
ると、ホッパからパイプ中に供給された粉体は、この楕
円振動により横方向（振動体の縦方向振動に対する直角
方向で、振動体の曲げ方向振動にたいして平行な方向）
に加速を受け移動する。従って、粉体を搬送することが
できる。

【００２８】この場合において、圧電素子に印加する交
流駆動電圧の周波数を、前記共振周波数と非共振周波数
との交互に変化させるので、振動体が共振周波数で駆動
されている期間は粉体が搬送される。一方、非共振周波
数で駆動している期間には、振動体の先端部は楕円振動
をしないので、粉体は搬送されない。しかも、共振周波
数での駆動開始時には速やかに振幅が大きくなって粉体
が搬送され、共振周波数での駆動終了後は、速やかに楕
円振動は抑圧されるので、粉体が搬送されることがな
い。従って、共振周波数での駆動期間と非共振周波数で
の駆動期間との比、即ち、デューティー比によって、粉
体の搬送量を精度よく制御することができる。

【００２９】前記目的を達成するための請求項６に記載
の手段は、圧電素子に所定の共振周波数を印加すると先
端部が楕円振動をする振動体と、この振動体の先端部に
形成した粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、この粉体搬送路
に粉体を送り込むホッパと、前記共振周波数および非共
振周波数の交流駆動電圧を交互に前記圧電素子に印加す
る駆動回路と、からなる粉体フィーダである。

【００３０】共振周波数および非共振周波数の交流駆動
電圧を交互に圧電素子に印加する駆動回路としては、共
振周波数で発振している発振回路と非共振周波数で発振
している発振回路の２つの発振回路の出力を交互に切り
替えて圧電素子に印加する駆動回路がある。また、発振
条件を変動させることにより発振周波数自身を変化させ
る発振回路を組み込んだ駆動回路でもよく、たとえば、
ＶＣＯ（電圧制御発振器）を発振回路として利用しても
よい。

【００３１】前記目的を達成するための請求項７に記載
の手段は、前記駆動回路が、前記共振周波数で発振する
共振周波数発振回路と、前記非共振周波数で発振する非
共振周波数発振回路と、共振周波数発振回路の出力と非
共振周波数発振回路の出力とのいずれかを出力する切り
替え手段と、切り替え手段の出力を電力増幅して前記圧
電素子に印加する電力増幅回路と、からなる請求項６に
記載の粉体フィーダである。

【００３２】このような駆動回路とすることで、共振周
波数と非共振周波数とが交互に切り替わる交流駆動電圧
を容易に発生させ、圧電素子に印加することができる。
切り替え手段としては、切り替え信号と共振周波数発振
回路出力とのAND 出力と、切り替え信号のインバータ出
力と非共振周波数発振回路出力とのAND 出力とのOR出力
を得るようにするとよい。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係る
粉体フィーダの構造を図１に示す。振動体１０は、いわ
ゆるリニア型超音波モータであり、平板リング形状の圧
電素子１を２枚、図示しない電極板を介して積層し、こ
の両面を、略円柱状の金属ホーン２ａおよび略円筒状の
金属バックホーン２ｂで挟んだ構造となっている。この
振動体１０は、バックホーン２ｂと圧電素子１の中央部
を貫通する透孔を経由して挿入され、一端がホーン２ａ
に締結されたボルト３によって、固定部材４に固定され
ている。このホーン２ａの先端部２ｃは、二面取りさ
れ、後述するパイプを貫挿するための貫通孔２ｄが設け
られている。

【００３４】貫通孔２ｄには、内部を粉体が流通する粉
体供給パイプ２０が貫挿・固着されている。この粉体供
給パイプ２０の図中左側の端部２１は、やや下方に屈曲
させられており、図中右側から搬送された粉体Ｐがパイ
プ２０の端部２１から落下移動しやすいようにされてい
る。一方、パイプ２０の図中右側の端部２２は、逆にや
や上方に屈曲させられ、ホッパ本体３０から供給される
粉体Ｐを、容易に図中左側へ搬送できるようにされてい
る。

【００３５】ホッパ本体３０は、粉体Ｐを貯蔵し、パイ
プ２０へ徐々に粉体を供給するためのものであって、底
部３１は漏斗状になっている。この底部３１にはチュー
ブ３２がつながれており、チューブ３２の他端は、粉体
供給パイプ２０の端部２２につながれている。従って、
ホッパ本体３０に投入された粉体Ｐは、チューブ３２を
経由して、パイプ２０に供給される。なお、チューブ３
２は、振動体１０の振動を妨げないように屈曲自在の材
質が選択され、本例では、ナイロンチューブを用いてい
る。

【００３６】図２に、振動体１０の入力インピーダンス
の周波数特性を、インピーダンスアナライザで測定した
結果を示す。この結果から、振動体１０の共振周波数Ｆ
ｒは、約２９．４ｋＨｚであることが判る。この共振周
波数Ｆｒで駆動した場合には、大きく振動する。一方、
共振周波数から外れた周波数、即ち、非共振周波数で駆
動した場合には、インピーダンスが高くなって駆動エネ
ルギーが注入できないため、振動はほとんど生じない。

【００３７】ここで、振動体１０を共振周波数で駆動し
た場合の振動の様子を説明する。共振周波数で圧電素子
１を駆動すると、圧電素子が伸び縮みするため、振動体
１０は、図３に示すように屈曲振動する。この振動は、
図中上下方向への伸び縮みの振動（縦振動）と、図中横
方向への曲げ振動（撓み振動）との合成振動である。

【００３８】この振動の一周期分についてさらに詳細に
説明すると、図４に示すように振動をしている。なお、
図４では、先端部（図中下端部）の動きを判りやすくす
るため、先端中央部に黒点を打っている。まず、ｔ＝０
（図４(a) ）では、先端部（黒点）は右側に位置するよ
うに曲げられている。ついで、１／４周期後のｔ＝π／
２（図４(b) ）では、振動体は縮み、先端部（黒点）は
図中上側に位置している。さらに、ｔ＝π（図４(c) ）
では、先端部（黒点）が左側に位置するように曲げられ
ている。さらに１／４周期後のｔ＝３π／２（図４(d)
）では、振動体は伸び、先端部（黒点）は図中下側に
位置している。従って、一周期分について黒点の動きを
たどってゆくと、図４に示すように楕円運動をしている
ことが判る。

【００３９】従って、この先端部にパイプを取り付け、
パイプ中に粉体を供給すると、粉体は浮き上がりながら
も図中左方向への加速を受けて、左側へ搬送されてゆく
こととなる。

【００４０】しかし、従来の駆動方法では、粉体搬送量
（切り出し量）を調整するために、共振周波数で駆動す
る時間割合を調整、即ち、デューティー比を変化させて
も、切り出し量との間に直線的な関係が得られなかっ
た。そこで、本発明においては、共振周波数で駆動する
期間相互の間は、非共振周波数で駆動するようにした。

【００４１】図５に基づいて、本発明の駆動方法につい
て説明する。図５(a) は、駆動周波数を共振周波数と非
共振周波数とに切り替えるタイミングクロックを示す。
なお、図５(a) では、共振周波数で駆動する期間（アク
ティブ期間）ＴａをHigh、非共振周波数で駆動する期間
（インアクティブ期間）ＴｉをLow として表現してい
る。デューティー比は、一周期における共振周波数駆動
期間Ｔａの割合で表し、Ｔａ／（Ｔａ＋Ｔｉ）で算出さ
れる。

【００４２】図５(b) に、圧電素子１に印加する駆動電
圧の変化を示す。印加電圧の大きさ自身は変化していな
いが、アクティブ期間Ｔａにおいては、共振周波数Ｆｒ
の交流電圧が印加され、一方、インアクティブ期間Ｔｉ
においては、非共振周波数Ｆｉの交流電圧が印加され
る。ここで、非共振周波数Ｆｉとしては、３００ｋＨｚ
を選択した。

【００４３】圧電素子１に、図５(b) のような駆動電圧
が印加されると、振動体１０は振動する。この場合に、
共振周波数Ｆｒで駆動すると、振動体１０は共振して大
きく振動し、しかも、先端部が楕円振動となる。一方、
非共振周波数Ｆｉで駆動する場合には、振動体１０はほ
とんど振動せず、また、楕円振動は発生しない。従っ
て、図５(c) に示すように、印加電圧は同じでも、アク
ティブ期間とインアクティブ期間では、振動の程度（振
幅）は大きく異なる。また、アクティブ期間には、粉体
Ｐが搬送され、一方、インアクティブ期間には、粉体Ｐ
が搬送されることはない。

【００４４】しかも、アクティブ期間Ｔａ相互の間は、
非共振周波数Ｆｉで駆動している（インアクティブ期間
Ｔｉ）ので、以下のような特長を得ることができた。即
ち、アクティブ期間の終了後、速やかに非共振周波数での
振動が開始し、結果として、共振周波数での自由振動が
抑圧される。従って、インアクティブ期間が始まってか
らも、振動体１０が自由振動して粉体Ｐを搬送すること
が無い。アクティブ期間の開始後、速やかに共振周波数での振
動が大きくなって定常状態に達する。即ち、アクティブ
期間開始直後から所定量の粉体Ｐを搬送することができ
る。

【００４５】このようにして、粉体Ｐは、アクティブ期
間のみ所定量を搬送するので、デューティー比を変化さ
せれば、精度よく粉体を搬送することができる。上述し
た粉体フィーダについて、デューティー比を変化させた
場合についての粉体切り出し量（ｇ／１０ｓｅｃ）の変
化を調査した。なお、比較のため、従来技術であるイン
アクティブ期間には非共振周波数での駆動を行わない駆
動方法でもデューティー比を変化させて同様に調査し
た。

【００４６】結果を図６のグラフに示す。ここで、実線
で結ばれたものが本発明の駆動方法で駆動したものであ
り、破線で結ばれたものが、従来技術で駆動したもので
ある。図６の結果から明らかなように、従来技術に比べ
て著しく直線性が改善され、デューティー比を増加する
と、それに比例して切り出し量（粉体搬送量）が増加す
ることが判る。

【００４７】従来技術では、特にディーティー比が小さ
い領域（本態様では４０％以下の領域）において、切り
出し量が少なくなっている。これは、すでに図１０を参
照して説明したように、デューティー比が小さい場合に
は、共振周波数で駆動を開始しても、十分振幅が大きく
なる前に、駆動が終了してしまうため、粉体の搬送がほ
とんどされないためである。一方、デューティー比が高
い領域（本態様では４０％を越える領域）では、切り出
し量が急激に増加している。これは、図９を参照して説
明したように、デューティー比が大きい場合には、イン
アクティブ期間においても振動体が自由振動して粉体Ｐ
を搬送してしまうからである。

【００４８】これに対して、本発明の駆動方法によれ
ば、アクティブ期間には素早く振幅が増大して粉体Ｐを
搬送し、インアクティブ期間には粉体Ｐを搬送しないの
で、デューティー比との関係でみれば良好な直線関係が
得られる。従って、少ない量から、精度よく粉体を切り
出す（搬送する）ことができる。

【００４９】なお、非共振周波数Ｆｉ＝３００ｋＨｚと
して場合について示したが、Ｆｉ＝１０ｋＨｚとした場
合にも、同様な結果が得られた。

【００５０】上述のような駆動方法を実現するための駆
動回路としては、図７に示す回路構成を用いた。即ち、
共振周波数Ｆｒで発振している共振周波数発振回路と、
非共振周波数Ｆｉで発振している非共振周波数発振回路
とを用意しておき、切り替え手段によって、どちらの発
振回路の出力を電力増幅器に入力するかを切り替え、電
力増幅器の出力を振動体に入力するのである。本態様に
おいては、デューティー比制御用クロック発生手段によ
って切り替え信号を発生させ、この切り替え信号と共振
周波数発振回路とのAND 出力をとる一方、切り替え信号
の反転出力（インバータ出力）と非共振周波数発振回路
とのAND 出力をとり、さらにこの両者のOR出力を得るよ
うにしたものを、切り替え手段として用いた。

【００５１】上記実施態様においては、圧電素子を駆動
源とした超音波モータを用いた粉体フィーダの駆動につ
いて例示したが、本発明の駆動方法はこれに限定される
ことはなく、共振周波数で間欠的に駆動する振動体の駆
動方法として広く用いることができる。たとえば、水中
測深や魚群探知などに用いる魚群探知機用振動子や、空
中で超音波を用いた超音波距離計や超音波モータの駆動
方法として、あるいは、プラスチックの溶着、加工等に
用いる超音波ウェルダーなどの超音波加工機用振動子の
駆動方法などに用いることができる。

【００５２】また、上述の例においては、インアクティ
ブ期間Ｔｉに連続して非共振周波数Ｆｉで振動体１０を
駆動していたが、必ずしもインアクティブ期間中連続し
て駆動している必要はなく、アクティブ期間Ｔａの終了
直後および開始直前に非共振周波数で駆動すれば足り
る。また、振動体の用途によっては、直前と直後のいず
れかにおいてのみ非共振周波数で駆動してもよい。ただ
し、上述のようにすると、駆動回路が簡単に構成できる
ので都合がよい。

【００５３】また、上記例では、非共振周波数Ｆｉとし
て、Ｆｉ＝３００ｋＨｚ、および１０ｋＨｚを用いた
が、このことから明らかなように、共振周波数Ｆｒに対
して、高くても低くてもよい。

【００５４】駆動回路として、共振周波数発振回路と非
共振周波数発振回路との２つの発振回路を用意し、これ
を切り替えた例を示したが、発振周波数を適宜切り替え
ることができるようにすればよく、たとえば、発振回路
の発振条件を適当に変化することで発振周波数を変化さ
せてもよい。具体的には、ＶＣＯを用い、制御電圧を変
動させることで発振周波数を変動させる方法を用いても
よい。この場合には、発振回路が１つで足りる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の駆動方法によれば、振動体を間欠的に駆動するのにあ
たり、共振周波数での駆動に立ち上がりが速やかにで
き、また、共振周波数での駆動後は自由振動を効果的に
抑制できる。また、このような駆動方法で粉体フィーダ
を駆動すると、デューティー比と切り出し量との関係が
直線的になり、粉体の切り出し量を少量から容易に制御
できる。また、かかる駆動方法を実現する駆動回路を備
えた粉体フィーダは、粉体の切り出し量を精度よくコン
トロールできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様にかかる粉体フィーダの構造
を示す一部切り欠き断面図である。

【図２】振動体の入力インピーダンスの周波数特性を示
すグラフである。

【図３】振動体の共振時の振動の様子を示す模式図であ
る。

【図４】振動体の共振時の振動の様子を１／４周期毎に
示した模式図である。

【図５】振動体に印加する電圧の様子と、振動の状態を
示す説明図であり、(a) は、アクティブ期間とインアク
ティブ期間を切り替えるクロックの状態を示し、(b)
は、振動体の圧電素子に印加される駆動電圧を示し、
(c) は、振動体の振幅を示す。

【図６】粉体フィーダにおいて、本発明と従来技術の駆
動方法で駆動した場合の、デューティー比に対する切り
出し量の変化を示すグラフである。

【図７】本発明にかかる駆動回路を示すブロック図であ
る。

【図８】従来技術にかかる駆動回路を示すブロック図で
ある。

【図９】従来技術にかかる駆動方法において、デューテ
ィー比が大きい場合の、振動体を駆動する様子と、振動
の状態を示す説明図であり、(a) は、駆動期間と非駆動
期間を切り替えるタイミングを示し、(b) は、振動体に
加えられる駆動力を示し、(c) は、振動体の振幅を示
す。

【図１０】従来技術にかかる駆動方法において、デュー
ティー比が小さい場合の、振動体を駆動する様子と、振
動の状態を示す説明図であり、(a) は、駆動期間と非駆
動期間を切り替えるタイミングを示し、(b) は、振動体
に加えられる駆動力を示し、(c) は、振動体の振幅を示
す。

【符号の説明】

１圧電素子２ａ金属ホーン２ｂバックホーン２ｃ先端部２ｄ貫通孔３ボルト４固定部材２０粉体供給パイプ３０ホッパ本体３１底部３２チューブＰ粉体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共振周波数を有する振動体を間欠的にこ
の共振周波数で駆動する駆動方法であって、共振周波数
で駆動しない期間のうち、共振周波数で駆動する期間の
直前および直後の少なくともいずれかに、非共振周波数
で駆動することを特徴とする振動体の駆動方法。
【請求項２】前記共振周波数で駆動しない期間には、
前記非共振周波数で駆動し続けることを特徴とする請求
項１に記載の振動体の駆動方法。
【請求項３】共振周波数を有する振動体に印加する交
流駆動電圧の周波数を、共振周波数と非共振周波数との
交互に変化させることを特徴とする振動体の駆動方法。
【請求項４】前記振動体が電気−機械エネルギー変換
素子を駆動源とする振動体であることを特徴とする請求
項１〜３に記載の振動体の駆動方法。
【請求項５】圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、この振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、この粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、からなる粉体フィーダにおける振動体の駆動方法で
あって、前記圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を、前記共振周波数と非共振周波数との交互に変化させる粉
体フィーダにおける振動体の駆動方法。
【請求項６】圧電素子に所定の共振周波数を印加する
と先端部が楕円振動をする振動体と、この振動体の先端部に形成された粉体搬送路と、粉体を貯蔵し、この粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、前記共振周波数および非共振周波数の交流駆動電圧を交
互に前記圧電素子に印加する駆動回路と、からなる粉体
フィーダ。
【請求項７】前記駆動回路が、前記共振周波数で発振する共振周波数発振回路と、前記非共振周波数で発振する非共振周波数発振回路と、共振周波数発振回路の出力と非共振周波数発振回路の出
力とのいずれかを出力する切り替え手段と、切り替え手段の出力を電力増幅して前記圧電素子に印加
する電力増幅回路と、からなる請求項６に記載の粉体フ
ィーダ。