JPH10128237A - 超音波装置 - Google Patents

超音波装置

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JPH10128237A JP9307840A JP30784097A JPH10128237A JP H10128237 A JPH10128237 A JP H10128237A JP 9307840 A JP9307840 A JP 9307840A JP 30784097 A JP30784097 A JP 30784097A JP H10128237 A JPH10128237 A JP H10128237A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホーンの入力面に複数個の変換器を連結する
ことにより大型のホーンを駆動する超音波装置を提供す
る。 【解決手段】 ホーン（１４）に超音波振動を与えるよ
う、複数個の圧電電気音響変換器（１０、１２）がホー
ン（１４）に機械的に連結され、各変換器は共通の電源
（２８）により並列に付勢される。変換器の間に循環電
流が発生することを回避すべく平衡化変圧装置（３０）
が各変換器の回路に接続されている。また並列に接続さ
れた圧電変換器が使用されることによって回路全体のキ
ャパシタンスが増大するので、回路のキャパシタンスを
共振状態を確保するに必要な値に低減すべく、直列に接
続されたコンデンサ（３２、３４）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波装置に係
り、更に詳細には溶接、接合、切断等を行うべくホーン
により超音波周波数範囲の振動を加工片、特に熱可塑性
加工片に与える超音波装置に係る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上述の
如き超音波装置はよく知られており、三つの主要な部
材、即ちソリッドホーン、コンセントレータ、ツール、
機械的増幅器、レゾネータ、ソノトロード（sonotrode
）等とも呼ばれるホーンと、電気音響変換器と、電源
とを含んでいる。電源はライン周波数の電気エネルギを
受け、電気音響変換器へ供給される高周波の電気エネル
ギを出力する。電気音響変換器は供給された電気エネル
ギを機械的振動に変換し、機械的振動はホーンの入力面
へ伝達される。振動は入力面の反対側に位置する出力面
へホーンの内部を経て長手方向に伝達される。ホーンの
形状に応じて、同一の振幅又は増幅された振幅の振動が
出力面に押し付けられた加工片へ伝達される。
【０００３】振動系の周波数は振動が入力面より出力面
へ伝達されるよう所定の周波数にて共振する大きさに設
定されたホーンにより主として決定される。動作周波数
は一般に１６〜１００ kHzである。電力が効率的に変換
されるよう、大抵の変換器に於いては与えられる電力を
機械的振動に変換する圧電ディスクの積層体が使用され
ている。また変換器はホーンの大きさに応じた周波数に
て共振するよう構成されている。
【０００４】今まで以上に大きい加工片を処理し溶接す
る必要が生じたことにより、ホーンは次第に大型化して
きており、一般にホーンはその入力面の中央に配置され
た一つの変換器により駆動される。ホーンに与え得る全
パワーはホーンが曝される機械的応力により制限される
が、変換器内に於けるパワーの逸散や熱損により更に一
層制限される。例えば温度は圧電材料の減極温度よりも
低い温度に維持されなければならない。また変換器の作
用部のマウントには重合体製のリングが設けられてい
る。大型のホーンを形成する際に生じる他の一つの問題
は、ホーンの出力面に於ける振動振幅の大きさが変換器
がホーンに連結された中央領域より横方向へ離れるにつ
れて漸次減少することである。この問題を解消する種々
の試みが従来より行われており、例えば１９８７年３月
１７日付にて発行された米国特許第４，６５１，０４３
号公報には、大きい幅を有する加工片を溶接するための
密に互いに隔置された複数個のホーンが記載されてい
る。
【０００５】従ってホーンの出力面全体に亘り実質的に
均一な振動出力を得ると共に一つのホーンよりより一層
高い超音波パワーを出力しつつ大型のホーンを使用する
ことを可能にすべく、従来より複数個の変換器をホーン
の入力面に連結する必要性が生じている。複数個の変換
器を並列に駆動する構造を開発する場合には幾つかの問
題がある。製造されたままの変換器は完全に均一である
わけではなく、特性にばらつきがある。圧電変換手段を
使用する変換器は実質的に容量型の装置であり、かかる
装置が共通の電源に並列に接続される場合には大きい循
環電流が発生することがある。かかる循環電流は同一の
振動出力を発生するための駆動電圧のばらつきに起因し
て変換器の間に流れる。更にホーンよりの振動入力自身
が圧電積層体を横切る電圧となって反映し、一つ又はそ
れ以上の変換器が電源となる。その結果振動パターンが
規則的で予測可能なものであり且つ均一で既知の電流が
変換器に流れるのではなく、予測不可能な振動状態及び
電流状態が発生し、これに付随して変換器内に熱逸散が
発生する。
【０００６】１９９５年１０月１４日付にて出願された
欧州特許出願第ＥＰ０７１１６２６Ａ１号の公開公報に
は、複数個の圧電変換器が連結ホーン、即ちブースタホ
ーンによりホーンの入力面に連結された構造が開示され
ているが、この公報に於いては上述の問題は認識されて
いない。
【０００７】
【発明の概要】本発明による改良は、変換器の間に循環
電流（平衡化変圧装置が設けられない場合に発生する）
が発生することを抑制すべく、電源又は発電機より圧電
変換器までの電気回路に平衡化変圧装置を使用すること
である。平衡化変圧装置は、製造工程や使用される材料
に起因するばらつきに拘らず各変換器が適正な動作電圧
にて動作することを確保する。更に本発明は、上述の型
式の変換器が並列に接続される場合に電源に与えられる
キャパシタンスの増大を補償すべく直列に接続されたコ
ンデンサを使用することを提案する。電源が並列に接続
された複数個の変換器を駆動するために使用される場合
には、一つ又はそれ以上の変換器に接続される規格の電
源を製造しキャパシタンスの補償を行うことが経済的で
ある。本発明に於いては、補償用のコンデンサが電源と
各変換器との間に直列に接続され、コンデンサのキャパ
シタンスは互いに並列に接続される変換器の数及び共振
状態を確保するに必要な全キャパシタンスの関数であ
る。
【０００８】従って本発明の重要な目的の一つは、複数
個の変換器を入力面に連結することにより大型のホーン
を駆動する超音波装置を提供することである。
【０００９】本発明の他の一つの重要な目的は、並列に
接続された複数個の変換器によりホーンが共振状態にて
駆動される超音波装置を提供することである。
【００１０】本発明の更に他の一つの重要な目的は、複
数個の変換器が一つのホーンに連結され、変換器は電気
的に並列に接続され且つ一つの電源により付勢される超
音波装置を提供することである。
【００１１】本発明の更に他の一つの重要な目的は、複
数個の電気音響変換器が電源に並列に接続されると共
に、ホーンに振動を供給するようホーンの入力面に連結
されており、互いに並列に接続された変換器の間に循環
電流が発生することを抑制する手段が設けられた超音波
装置を提供することである。
【００１２】本発明の更に他の一つの重要な目的は、複
数個の電気音響変換器が一つの電源に並列に接続され、
変換器がホーンを駆動する際に循環電流が流れることを
防止するために平衡化変圧装置が使用された超音波装置
を提供することである。
【００１３】本発明の更に他の一つの重要な目的は、複
数個の電気音響変換器が一つの電源に並列に接続され、
並列に接続された圧電変換器に起因する高いキャパシタ
ンスを補償するために直列に接続されたコンデンサが使
用された超音波装置を提供することである。
【００１４】本発明の更に他の一つの重要な目的は、入
力面に複数個の変換器が連結され、変換器が並列に一平
面内にて駆動され、これにより一つの変換器しか連結さ
れていない同一のホーンにより得られる超音波パワーよ
りも高い超音波パワーを伝達する超音波ホーンを提供す
ることである。
【００１５】本発明の他の目的は、添付の図面を参照し
て以下の説明を読むことにより明らかとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】添付の図面、特に図１には、二つ
の電気音響変換器が一つのホーンに機械的に連結された
本発明の一つの典型的な実施形態が図示されている。図
示の如く、一対の圧電変換器１０及び１２が対応する中
間連結ホーン１６及び１８により溝を有する棒状のホー
ン１４に連結されており、連結ホーンはブースターホー
ン又はカプラーとも呼ばれる。高周波の電気エネルギを
受けることに応答して変換器１０及び１２により与えら
れる機械的振動は対応する連結ホーン１６及び１８に伝
達される。連結ホーン１６及び１８は用途に応じて１〜
１．２程度の機械的ゲインを与えるよう構成される。ま
た当技術分野に於いてよく知られている如く、連結ホー
ン１６及び１８には変換器及びホーンの組立体を静止ハ
ウジング内に支持するための取付けフランジ２０及び２
２がそれぞれ設けられている。
【００１７】変換器より連結ホーン１６及び１８を経て
伝達される振動はホーン１４の入力面２４へ伝達され、
更にホーン１４を経て入力面とは反対側の出力面２６へ
伝達される。出力面２６は熱可塑性材料の溶接、切断、
接合又はこれらと同様の工程を行うために振動が与えら
れる加工片（図示せず）に押し付けられる。
【００１８】電源２８により供給される高周波の電気エ
ネルギは平衡化変圧装置３０及び対応する直列に接続さ
れたコンデンサ３２及び３４を介して並列に接続された
各変換器１０及び１２へ供給される。コンデンサ３２及
び３４はそれぞれ対応する変換器に直列に接続されてい
る。平衡化変圧装置３０は「balancing unit」を略した
「balun 」としても知られている。また平衡化変圧装置
３０は磁気コア３６と一対の同一の巻線３８及び４０と
を含み、これらの巻線はそれぞれ一次巻線及び二次巻線
とも呼ばれる。巻線の間の漏れ誘導を低減すべく、巻線
はバイフィラー巻きの要領にて巻回されていることが好
ましい。
【００１９】平衡化変圧装置は以下の理由から必要であ
る。一般に変換器は２０ kHzにて動作し最大定格出力が
３ kHzであるBranson Ultrasonics Corporation のモデ
ル１０５や５０２の如き市販の圧電変換器である。変換
器の出力面に於いて最大の振動変位を得るための付勢電
圧は自乗平均値の平方根で９３０Ｖである。変換器を通
過する電流は負荷インピーダンスに応じて０〜３．５Ａ
の範囲に変動する。自乗平均値の平方根で付勢電圧が９
３０Ｖであるときには、出力振幅は約２０μであり、材
料のばらつきや製造のばらつきに起因して±１０％のば
らつきがある。従って同一の振動振幅を達成する端子電
圧の最大偏差は１８６Ｖになる。電圧のかかる偏差によ
り、上述の如く変換器の間に大きい循環電流が発生され
ることがある。平衡化変圧装置３０は、変換器を流れる
電流を互いに等しくし、循環電流が発生する虞れを排除
することにより平衡状態を確保する。巻線の導線寸法は
上述の全負荷電流に合わせて選択されなければならず、
入力巻線を横切る最大電圧は９３Ｖ、即ち駆動電圧の１
０％程度である。一つの典型的な実施形態に於いては、
各巻線３８及び４０に２２回の巻回が使用され、適正な
平衡状態を確保すべく、両方の巻線は実質的に互いに同
一である。
【００２０】直列に接続されたコンデンサ３２及び３４
を使用することは以下の理由から必要である。電源２８
は振動系全体が共振状態になる所定の周波数、典型的に
は２０ kHzにて動作するよう設計される。上述の型式の
各圧電変換器はスタンピングされた圧電ウエハ、即ち圧
電ディスクの積層体を有し、０．０２μＦの入力キャパ
シタンス、即ち一定のキャパシタンスを有する。また電
源には上述のキャパシタンスにて共振状態を確保するコ
イルが設けられる。二つの変換器が図示の如く並列に接
続されると、回路のキャパシタンスは２倍、即ち０．０
４μＦになる。各変換器に０．０１μＦのコンデンサを
直列に接続することにより、回路全体のキャパシタンス
が０．０２μＦになる。図３に示されている如く三つの
変換器が使用される前には、この例に於ける直列に接続
されたコンデンサは０．０１μＦのキャパシタンスを有
し、これにより各分岐部のキャパシタンスは変換器の
０．０２μＦ及びコンデンサの０．０１μＦを含む０．
０２／３＝０．００６７μＦになる。
【００２１】図２は図１に示された構成の修正例を示し
ている。一つの平衡化変圧装置３０の代わりに、二つの
平衡化変圧装置４２及び４４が使用される。第一の平衡
化変圧装置４２の一次巻線４６は変換器１０に接続さ
れ、第二の平衡化変圧装置４４の一次巻線４８は変換器
１２に接続されている。二次巻線５０及び５２は互いに
直列に接続されている。各平衡化変圧装置の両方の巻線
は互いに同一であってよいが、平衡状態を確保するため
には二つの平衡化変圧装置の一次巻線及び各二次巻線が
それぞれ互いに同一であることが重要である。
【００２２】図３は共通の電源に並列に接続され且つ一
つのホーンに機械的に連結された三つの変換器を示して
いる。図示の如く、三つの変換器５４、５６、５８と、
直列に接続された三つの補償コンデンサ６０、６２、６
４と、三つの平衡化変圧装置６６、６８、７０とが存在
する。各平衡化変圧装置は上述の如く二つの巻線を有
し、一次巻線は対応する変換器の入力端子に直列に接続
され、二次巻線は互いに直列に接続されている。三つの
平衡化変圧装置は実質的に互いに同一でなければならな
い。
【００２３】四つ以上の変換器が並列に使用される場合
にも上述の構成が採用されてよく、これ以上の説明を要
しない。
【００２４】図４は変換器７２及び７４が共通の連結ホ
ーン７６に機械的に連結され、連結ホーン７６が出力ホ
ーン７８に連結された他の一つの構造を示している。図
には示されていない電気回路は上述の実施形態の場合と
同一である。他の一つの修正例に於いては、連結ホーン
が省略され、変換器は出力ホーン１４又は７８に直接連
結される。
【００２５】電源が最初から所定の数の変換器について
動作するよう設計される場合には、直列に接続されるコ
ンデンサ３２、３４やコンデンサ６０、６２、６４が省
略されてもよい。この場合電源に与えられる図には示さ
れていないインダクタンス値は共振状態を確保すべくそ
の数の変換器により与えられる全キャパシタンスに対応
するよう選択される。
【００２６】図５は図３に示された回路の修正例を示し
ている。各変換器の回路に設けられた一つのコンデンサ
である三つのコンデンサ６０、６２、６４が一つのコン
デンサ８０に置き換えられており、コンデンサ８０のキ
ャパシタンスは三つのコンデンサ６０、６２、６４のキ
ャパシタンスの合計に等しい。
【００２７】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の
実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】一つのホーンに連結され且つ平衡化変圧装置を
使用して電源に並列に接続された複数個の変換器を示し
ている。
【図２】図１に示された平衡化変圧装置の修正例を示し
ている。
【図３】三つの並列に接続された変換器を示す回路図で
ある。
【図４】複数個の変換器をホーンに連結する一つの連結
ホーンを示している。
【図５】電気回路の修正例を示している。
【符号の説明】
１０、１２…圧電変換器 １６、１８…連結ホーン ２４…入力面 ２６…出力面 ２８…電源 ３０…平衡化変圧装置 ３２、３４…コンデンサ ３６…磁気コア ３８、４０…巻線

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超音波周波数範囲の振動エネルギを加工片
    へ供給する超音波装置にして、 超音波周波数範囲の所定の周波数にて機械的に共振する
    大きさに設定されたホーンと、 前記所定の周波数にて前記ホーンを共振させるよう前記
    ホーンに連結された複数個の圧電変換器と、 前記所定の周波数の電気エネルギを前記変換器に供給し
    前記変換器を並列に付勢するよう前記変換器に接続され
    た電源と、 前記電源と各変換器との間の回路に接続され前記変換器
    に流れる電流を平衡化する手段と、を含む超音波装置。
  2. 【請求項２】超音波周波数範囲の振動エネルギを加工片
    へ供給する超音波装置にして、 超音波周波数範囲の所定の周波数の振動がホーンの入力
    面よりそれとは反対側の出力面まで長手方向に伝達され
    るよう機械的に共振する大きさに設定されたホーンと、 付勢されると前記所定の周波数の振動を前記ホーンの入
    力面に供給するよう前記入力面に沿って隔置され且つ前
    記入力面に機械的に連結された複数個の圧電電気音響変
    換器と、 前記所定の周波数の高周波電気エネルギを前記入力面に
    供給して前記変換器を並列に駆動するよう前記変換器に
    電気的に接続された電源と、 各変換器に実質的に等しい電流を流し、これにより実質
    的に前記変換器の間に循環電流が発生することを防止す
    るよう、前記電源と各変換器との間の接続部に設けられ
    た平衡化変圧装置と、を含む超音波装置。
  3. 【請求項３】各変換器を前記ホーンに機械的に連結する
    連結ホーンを含んでいることを特徴とする請求項２に記
    載の超音波装置。
  4. 【請求項４】前記複数個の変換器は二つの変換器を含
    み、前記平衡化変圧装置は実質的に互いに同一の一対の
    巻線が設けられた磁器コアを含み、一方の巻線は前記電
    源より前記変換器の一方までの電気回路と直列に接続さ
    れ、他方の巻線は前記電源より前記変換器の他方までの
    電気回路と直列に接続されていることを特徴とする請求
    項２に記載の超音波装置。
  5. 【請求項５】前記一対の巻線はバイフィラー巻きの要領
    にて巻回されていることを特徴とする請求項２に記載の
    超音波装置。
  6. 【請求項６】前記平衡化変圧装置は複数個の磁気コアを
    含み、各コアは一次巻線及び二次巻線を有し、前記一次
    巻線は実質的に互いに同一であり、各一次巻線は前記電
    源と対応する変換器との間の回路に直列に接続されてお
    り、前記二次巻線は実質的に互いに同一であり、互いに
    直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載
    の超音波装置。
  7. 【請求項７】各コアの前記一次巻線及び前記二次巻線は
    バイフィラー巻きの要領にて巻回されていることを特徴
    とする請求項６に記載の超音波装置。
  8. 【請求項８】前記一次巻線及び前記二次巻線は実質的に
    互いに同一であることを特徴とする請求項６に記載の超
    音波装置。
  9. 【請求項９】前記電源及び前記平衡化変圧装置より前記
    変換器までの電気回路に直列に接続されたコンデンサ装
    置であって、電気回路の全キャパシタンスを所定の共振
    周波数に対応する値に低減するコンデンサ装置を含んで
    いることを特徴とする請求項２に記載の超音波装置。
  10. 【請求項１０】前記コンデンサ装置は各変換器への電気
    回路に直列に接続されたコンデンサを含み、前記コンデ
    ンサは前記電源に於ける全回路キャパシタンスを一つの
    変換器の一定のキャパシタンスに実質的に等しい値に低
    減していることを特徴とする請求項９に記載の超音波装
    置。
  11. 【請求項１１】前記コンデンサ装置は一つのコンデンサ
    を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の超音波
    装置。
  12. 【請求項１２】前記ホーンは１６〜１００ kHzの範囲の
    所定の周波数に於いて共振する大きさに設定された溝を
    有する棒状のホーンであることを特徴とする請求項３に
    記載の超音波装置。
  13. 【請求項１３】前記連結ホーンは前記複数個の変換器に
    共通の一つの部材であることを特徴とする請求項３に記
    載の超音波装置。
  14. 【請求項１４】超音波周波数範囲の振動エネルギを加工
    片へ供給する超音波装置にして、 超音波周波数範囲の所定の周波数の振動がホーンの入力
    面よりそれとは反対側の出力面まで長手方向に伝達され
    るよう機械的に共振する大きさに設定されたホーンと、 複数個の圧電変換器及び複数個の連結ホーンであって、
    各変換器は対応する連結ホーンに機械的に連結されてお
    り、前記ホーンの前記入力面が前記変換器より前記所定
    の周波数の振動を受け、その振動が前記連結ホーンを経
    て伝達されるよう、前記連結ホーンは前記ホーンの前記
    入力面に沿って互いに隔置され且つ前記入力面に機械的
    に連結された複数個の圧電変換器及び複数個の連結ホー
    ンと、 前記所定の周波数の高周波電気エネルギを前記変換器に
    供給し、前記変換器を並列に駆動して前記変換器が振動
    を発生するよう前記変換器に電気的に接続された電源
    と、 各変換器に対応して設けられた平衡化変圧装置であっ
    て、各平衡化変圧装置は一次巻線及び二次巻線を有し、
    各一次巻線は前記電源より対応する変換器までの電気接
    続部に直列に接続されており、各二次巻線は互いに直列
    に電気的に接続された平衡化変圧装置と、を含む超音波
    装置。
  15. 【請求項１５】前記電源より前記平衡化変圧装置及び前
    記変換器までの電気接続部に直列に接続されたコンデン
    サ装置であって、前記電源に於けるキャパシタンスを前
    記複数個の変換器の一定のキャパシタンスの合計よりも
    小さい値に低減するコンデンサ装置を含んでいることを
    特徴とする請求項１４に記載の超音波装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6605178B1 (en) 1998-03-23 2003-08-12 Shikoku Kakoki Co., Ltd. Ultrasonic sealer
JP2007507855A (ja) * 2003-10-06 2007-03-29 マイクロセミ・コーポレーション 複数のｃｃｆランプを動作させるための電流分配方法および装置
JP2007105610A (ja) * 2005-10-13 2007-04-26 Seidensha Electronics Co Ltd 超音波加工用工具ホーン
JP2007144996A (ja) * 2005-10-05 2007-06-14 Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co 振動溶接装置及び方法
JP2008235291A (ja) * 2004-11-05 2008-10-02 Taiyo Yuden Co Ltd ランプ点灯装置

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002210409A (ja) * 2000-11-20 2002-07-30 Sony Corp 超音波振動方法および超音波振動装置
US6841921B2 (en) * 2002-11-04 2005-01-11 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Ultrasonic horn assembly stack component connector
US6786383B2 (en) * 2002-11-14 2004-09-07 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Ultrasonic horn assembly with fused stack components
US7187139B2 (en) 2003-09-09 2007-03-06 Microsemi Corporation Split phase inverters for CCFL backlight system
US7279851B2 (en) 2003-10-21 2007-10-09 Microsemi Corporation Systems and methods for fault protection in a balancing transformer
US7187140B2 (en) 2003-12-16 2007-03-06 Microsemi Corporation Lamp current control using profile synthesizer
US7468722B2 (en) 2004-02-09 2008-12-23 Microsemi Corporation Method and apparatus to control display brightness with ambient light correction
US7112929B2 (en) 2004-04-01 2006-09-26 Microsemi Corporation Full-bridge and half-bridge compatible driver timing schedule for direct drive backlight system
WO2005101920A2 (en) 2004-04-07 2005-10-27 Microsemi Corporation A primary side current balancing scheme for multiple ccf lamp operation
US7755595B2 (en) 2004-06-07 2010-07-13 Microsemi Corporation Dual-slope brightness control for transflective displays
US7173382B2 (en) 2005-03-31 2007-02-06 Microsemi Corporation Nested balancing topology for balancing current among multiple lamps
US8910727B2 (en) * 2006-02-03 2014-12-16 California Institute Of Technology Ultrasonic/sonic jackhammer
US7569998B2 (en) 2006-07-06 2009-08-04 Microsemi Corporation Striking and open lamp regulation for CCFL controller
SG174746A1 (en) 2006-10-26 2011-10-28 Xyleco Inc Processing biomass
JP2009136135A (ja) * 2007-11-08 2009-06-18 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電駆動装置
TW200939886A (en) 2008-02-05 2009-09-16 Microsemi Corp Balancing arrangement with reduced amount of balancing transformers
NZ714365A (en) 2008-04-30 2017-08-25 Xyleco Inc Producing modified saccharides by processing biomass
US8212087B2 (en) 2008-04-30 2012-07-03 Xyleco, Inc. Processing biomass
US8236535B2 (en) 2008-04-30 2012-08-07 Xyleco, Inc. Processing biomass
US8093839B2 (en) 2008-11-20 2012-01-10 Microsemi Corporation Method and apparatus for driving CCFL at low burst duty cycle rates
WO2012012195A2 (en) 2010-07-19 2012-01-26 Microsemi Corporation Led string driver arrangement with non-dissipative current balancer
DE102011005536A1 (de) * 2011-03-15 2012-09-20 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Sonotrode mit Bearbeitungskanal
WO2012151170A1 (en) 2011-05-03 2012-11-08 Microsemi Corporation High efficiency led driving method
US8754581B2 (en) 2011-05-03 2014-06-17 Microsemi Corporation High efficiency LED driving method for odd number of LED strings
CN202670170U (zh) * 2011-05-11 2013-01-16 株式会社石田 包装机的横封装置
DE102011118208A1 (de) * 2011-11-11 2013-05-16 Artech Ultrasonic Systems Ag Ultraschall-Schneidevorrichtung
AU2014259886B2 (en) * 2013-05-03 2018-02-01 Bio-Rad Laboratories, Inc. Ultrasonically cleaned low-pressure filter
US9993843B2 (en) * 2013-07-15 2018-06-12 Dukane Ias, Llc Adapter for ultrasonic transducer assembly
DE102018108979A1 (de) * 2018-04-16 2019-10-17 Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co. Ohg Vibrationsschweißvorrichtung, Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei länglichen Bauteilen mittels Vibrationsschweißen sowie ein Herstellungsverfahren für die Vibrationsschweißvorrichtung
US11185011B2 (en) * 2018-08-21 2021-11-30 Cnh Industrial America Llc System and method for performing cutting operations using an ultrasonic cutting member of an agricultural implement

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2891176A (en) * 1955-07-13 1959-06-16 Branson Instr Compressional wave generating apparatus
DE1117334B (de) * 1957-07-02 1961-11-16 Bendix Corp Schaltungsanordnung zur Erzielung einer gleichmaessigen Belastung der Wechselstromspeisequelle bei Ultraschallschwingern
US3113225A (en) * 1960-06-09 1963-12-03 Cavitron Ultrasonics Inc Ultrasonic vibration generator
US3315102A (en) * 1963-01-14 1967-04-18 Electromation Components Corp Piezoelectric liquid cleaning device
US3562041A (en) * 1967-10-26 1971-02-09 Cavitron Corp Method and apparatus for the ultrasonic joining of materials according to a pattern
US3839698A (en) * 1973-05-29 1974-10-01 Raytheon Co Transducer compensation network
JPS6068926A (ja) * 1983-09-26 1985-04-19 Eiji Mori 超音波溶着機用工具ホ−ン
US4554477A (en) * 1983-11-25 1985-11-19 Ratcliff Henry K Drive circuit for a plurality of ultrasonic generators using auto follow and frequency sweep
US4651043A (en) * 1985-10-23 1987-03-17 Branson Ultrasonics Corporation Resonator exhibiting uniform motional output
JPS62273832A (ja) * 1986-05-23 1987-11-27 Eiji Mori 超音波プラスチツクウエルダ−用工具ホ−ン
JPS62273833A (ja) * 1986-05-23 1987-11-27 Eiji Mori 超音波プラスチツクウエルダ−用ホ−ン
US4786356A (en) * 1987-05-21 1988-11-22 Branson Ultrasonics Corporation High frequency resonator for welding material
DE4439470C2 (de) * 1994-11-08 1999-05-20 Herrmann Ultraschalltechnik Vorrichtung zum Ultraschallbearbeiten eines Werkstücks

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6605178B1 (en) 1998-03-23 2003-08-12 Shikoku Kakoki Co., Ltd. Ultrasonic sealer
JP2007507855A (ja) * 2003-10-06 2007-03-29 マイクロセミ・コーポレーション 複数のｃｃｆランプを動作させるための電流分配方法および装置
KR101085579B1 (ko) * 2003-10-06 2011-11-25 마이크로세미 코포레이션 다수의 ｃｃｆ 램프 동작을 위한 전류 공유 방법 및 장치
US8222836B2 (en) 2003-10-06 2012-07-17 Microsemi Corporation Balancing transformers for multi-lamp operation
JP2008235291A (ja) * 2004-11-05 2008-10-02 Taiyo Yuden Co Ltd ランプ点灯装置
JP2007144996A (ja) * 2005-10-05 2007-06-14 Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co 振動溶接装置及び方法
JP2007105610A (ja) * 2005-10-13 2007-04-26 Seidensha Electronics Co Ltd 超音波加工用工具ホーン

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