JPS6232985B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6232985B2 JPS6232985B2 JP59228481A JP22848184A JPS6232985B2 JP S6232985 B2 JPS6232985 B2 JP S6232985B2 JP 59228481 A JP59228481 A JP 59228481A JP 22848184 A JP22848184 A JP 22848184A JP S6232985 B2 JPS6232985 B2 JP S6232985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- ultrasonic transducer
- ultrasonic
- resistor
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電歪型の超音波振動子に超音波信号を
供給して駆動する超音波振動子駆動回路に関す
る。
供給して駆動する超音波振動子駆動回路に関す
る。
従来のこの種のものにおいては、超音波振動子
の無負荷運転時（非加工時）においてもその振動
子へ電力供給がなされており、これは電力浪費で
あり、しかもこのため超音波信号出力回路を構成
しているトランジスタ及び超音波振動子の温度上
昇をきたしていた。
の無負荷運転時（非加工時）においてもその振動
子へ電力供給がなされており、これは電力浪費で
あり、しかもこのため超音波信号出力回路を構成
しているトランジスタ及び超音波振動子の温度上
昇をきたしていた。
本発明の目的は上記従来の欠点に鑑み、電力を
効率良く利用することにより前記超音波信号出力
回路のトランジスタ及び超音波振動子の温度上昇
を抑制し、しかも超音波振動子による加工に際し
ても優れた性能を発揮する超音波振動子駆動回路
を提供しようとするにある。
効率良く利用することにより前記超音波信号出力
回路のトランジスタ及び超音波振動子の温度上昇
を抑制し、しかも超音波振動子による加工に際し
ても優れた性能を発揮する超音波振動子駆動回路
を提供しようとするにある。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図において、１は交流電源、２はトランス
３を介して交流電源１から供給された交流電力を
直流電力に変換するブリツジ整流回路であり、そ
の正出力端子は超音波加工機側に設けられた手動
スイツチ４を介してトランス５の一次巻線６の一
端に接続されるとともに、電流制御用トランジス
タ７のコレクタに接続され、その負出力端子は前
記トランス２の鉄心とともに接地されている。８
はブリツジ整流回路３の正出力端子と接地との間
に接続されたコンデンサ、９はそのコレクタ及び
エミツタが前記トランジスタ７のコレクタ及びベ
ースに夫々接続されたトランジスタ、１０はトラ
ンジスタ９と接地との間に接続されたコンデン
サ、１１は手動スイツチ４とコンデンサ１０との
間に接続された抵抗、１２はトランス５の一次巻
線６と並列に接続されたコンデンサである。１３
は検出回路を構成している検出用トランジスタで
あり、そのコレクタは電流制御用トランジスタ７
のエミツタに接続されるとともに可変抵抗１４を
介して自己のエミツタに接続され、エミツタはコ
ンデンサ１５と抵抗１６との並列回路を介して自
己のベースに接続され、ベースはツエナーダイオ
ード１７，１８及び抵抗１９を介してコンデンサ
８の正極側に接続されている。２０はトランジス
タであり、そのコレクタはトランジスタ９のベー
スに接続され、ベースは抵抗２１を介してトラン
ジスタ１３のエミツタに接続され、エミツタは抵
抗２２を介して抵抗１４，２１の共通接続点に接
続されている。２３はトランジスタ２０のエミツ
タと接地との間に接続されたコンデンサである。
３を介して交流電源１から供給された交流電力を
直流電力に変換するブリツジ整流回路であり、そ
の正出力端子は超音波加工機側に設けられた手動
スイツチ４を介してトランス５の一次巻線６の一
端に接続されるとともに、電流制御用トランジス
タ７のコレクタに接続され、その負出力端子は前
記トランス２の鉄心とともに接地されている。８
はブリツジ整流回路３の正出力端子と接地との間
に接続されたコンデンサ、９はそのコレクタ及び
エミツタが前記トランジスタ７のコレクタ及びベ
ースに夫々接続されたトランジスタ、１０はトラ
ンジスタ９と接地との間に接続されたコンデン
サ、１１は手動スイツチ４とコンデンサ１０との
間に接続された抵抗、１２はトランス５の一次巻
線６と並列に接続されたコンデンサである。１３
は検出回路を構成している検出用トランジスタで
あり、そのコレクタは電流制御用トランジスタ７
のエミツタに接続されるとともに可変抵抗１４を
介して自己のエミツタに接続され、エミツタはコ
ンデンサ１５と抵抗１６との並列回路を介して自
己のベースに接続され、ベースはツエナーダイオ
ード１７，１８及び抵抗１９を介してコンデンサ
８の正極側に接続されている。２０はトランジス
タであり、そのコレクタはトランジスタ９のベー
スに接続され、ベースは抵抗２１を介してトラン
ジスタ１３のエミツタに接続され、エミツタは抵
抗２２を介して抵抗１４，２１の共通接続点に接
続されている。２３はトランジスタ２０のエミツ
タと接地との間に接続されたコンデンサである。
２４は電流検出用抵抗であり、その一端は電流
制御用トランジスタ７のエミツタに接続され、そ
の他端は電力増幅用トランジスタ２５のコレクタ
及びエミツタ、抵抗２６、電力増幅用トランジス
タ２７のコレクタ及びエミツタ、抵抗２８を介し
て接地されている。２９は発振増幅用トランジス
タであり、コレクタはコンデンサ１２とトランス
５の一次巻線６との共通接続点に接続され、ベー
スは抵抗３０の一端に接続されるとともにコンデ
ンサ３１を介して接地され、エミツタは抵抗３２
を介して接地されている。３３はトランス５の二
次巻線であり、その一端は抵抗３４とコンデンサ
３５との並列回路を介してトランジスタ２５のベ
ースに接続され、他端はダイオード３６と抵抗３
７とコンデンサ３８との並列回路を介し、更に抵
抗３９とコンデンサ４０とを介して接地されてい
る。４１はコンデンサ３８とトランジスタ２５の
コレクタとの間に接続された抵抗である。４２は
トランス５の二次巻線であり、その一端は抵抗４
３とコンデンサ４４との並列回路を介してトラン
ジスタ２７のベースに接続され、その他端はダイ
オード４５と抵抗４６とコンデンサ４０との並列
回路を介して接地されている。
制御用トランジスタ７のエミツタに接続され、そ
の他端は電力増幅用トランジスタ２５のコレクタ
及びエミツタ、抵抗２６、電力増幅用トランジス
タ２７のコレクタ及びエミツタ、抵抗２８を介し
て接地されている。２９は発振増幅用トランジス
タであり、コレクタはコンデンサ１２とトランス
５の一次巻線６との共通接続点に接続され、ベー
スは抵抗３０の一端に接続されるとともにコンデ
ンサ３１を介して接地され、エミツタは抵抗３２
を介して接地されている。３３はトランス５の二
次巻線であり、その一端は抵抗３４とコンデンサ
３５との並列回路を介してトランジスタ２５のベ
ースに接続され、他端はダイオード３６と抵抗３
７とコンデンサ３８との並列回路を介し、更に抵
抗３９とコンデンサ４０とを介して接地されてい
る。４１はコンデンサ３８とトランジスタ２５の
コレクタとの間に接続された抵抗である。４２は
トランス５の二次巻線であり、その一端は抵抗４
３とコンデンサ４４との並列回路を介してトラン
ジスタ２７のベースに接続され、その他端はダイ
オード４５と抵抗４６とコンデンサ４０との並列
回路を介して接地されている。
４７はトランスであり、その一次巻線４８の一
端はコンデンサ４９を介してコンデンサ３８と抵
抗３９との共通接続点及びトランジスタ２７のコ
レクタに接続され、他端は接地されている。前記
トランス４７の二次巻線５０の一端は電歪型の超
音波振動子５１及び抵抗５２とコンデンサ５３と
の並列回路を介して二次巻線５０の他端に接続さ
れている。また、その他端はコンデンサ５４を介
してトランス５の一次巻線５５の一端に接続さ
れ、更にその一次巻線５５の他端はトランジスタ
２９のベースに接続されている。５６はコンデン
サ５４とトランス５の一次巻線５５との共通接続
点と接地との間に接続された抵抗である。
端はコンデンサ４９を介してコンデンサ３８と抵
抗３９との共通接続点及びトランジスタ２７のコ
レクタに接続され、他端は接地されている。前記
トランス４７の二次巻線５０の一端は電歪型の超
音波振動子５１及び抵抗５２とコンデンサ５３と
の並列回路を介して二次巻線５０の他端に接続さ
れている。また、その他端はコンデンサ５４を介
してトランス５の一次巻線５５の一端に接続さ
れ、更にその一次巻線５５の他端はトランジスタ
２９のベースに接続されている。５６はコンデン
サ５４とトランス５の一次巻線５５との共通接続
点と接地との間に接続された抵抗である。
上記構成において、次にその回路動作を第２図
及び第３図を併せ参照し説明する。
及び第３図を併せ参照し説明する。
（） 手動スイツチ４が開放状態にあるとき、
ブリツジ整流回路３から発振増幅用トランジス
タ２９のコレクタへの回路は断たれ、従つてこ
の発振回路は発振状態にない。また、ブリツジ
整流回路３から抵抗１１を介してトランジスタ
９のベースに到る回路も断たれるのでトランジ
スタ９、従つて電流制御用トランジスタ７は遮
断状態にあり、トランジスタ２５，２７により
構成されているプツシユプル増幅回路には電力
供給がなされていない。従つて、この場合超音
波振動子５１は振動停止状態にある。
ブリツジ整流回路３から発振増幅用トランジス
タ２９のコレクタへの回路は断たれ、従つてこ
の発振回路は発振状態にない。また、ブリツジ
整流回路３から抵抗１１を介してトランジスタ
９のベースに到る回路も断たれるのでトランジ
スタ９、従つて電流制御用トランジスタ７は遮
断状態にあり、トランジスタ２５，２７により
構成されているプツシユプル増幅回路には電力
供給がなされていない。従つて、この場合超音
波振動子５１は振動停止状態にある。
（） 手動スイツチ４が閉成され、且つ超音波
振動子５１が負荷運転時（加工状態）の場合。
振動子５１が負荷運転時（加工状態）の場合。
前記定電流電源、発振回路及びプツシユプル
増幅回路は動作状態にあり、超音波振動子５１
は超音波振動をしている。この超音波振動子５
１へ供給される電流は抵抗５２及びコンデンサ
５３により検出され、この検出信号がコンデン
サ５４を介してトランジスタ２９等により構成
される発振回路に帰還されることにより通常の
周波数自動追尾がなされる。
増幅回路は動作状態にあり、超音波振動子５１
は超音波振動をしている。この超音波振動子５
１へ供給される電流は抵抗５２及びコンデンサ
５３により検出され、この検出信号がコンデン
サ５４を介してトランジスタ２９等により構成
される発振回路に帰還されることにより通常の
周波数自動追尾がなされる。
また、定電流電源は電流検出用抵抗２４の両
端に発生する電圧を検出し、トランジスタ２０
の導通状態を制御することによりトランジスタ
７から、即ちこの定電流電源から出力される電
流値を一定に保つている。従つて、超音波振動
子５１は一定の振幅でもつて振動される。この
動作は通常の定電流電源回路と同様である。
端に発生する電圧を検出し、トランジスタ２０
の導通状態を制御することによりトランジスタ
７から、即ちこの定電流電源から出力される電
流値を一定に保つている。従つて、超音波振動
子５１は一定の振幅でもつて振動される。この
動作は通常の定電流電源回路と同様である。
尚、電歪型の超音波振動子５１の振動子アド
ミツタンスＹは無負荷運転時より負荷運転時の
方が小さく、しかも定電流電源から出力される
電流は一定値であるので、電流検出用抵抗２４
の出力側端子電圧は比較的高い。従つて、この
場合、ツエナーダイオード１７，１８、検出用
トランジスタ１３は非導通状態である。
ミツタンスＹは無負荷運転時より負荷運転時の
方が小さく、しかも定電流電源から出力される
電流は一定値であるので、電流検出用抵抗２４
の出力側端子電圧は比較的高い。従つて、この
場合、ツエナーダイオード１７，１８、検出用
トランジスタ１３は非導通状態である。
上記状態は第２図及び第３図において、振動
子アドミツタンスＹがＹ１以下として示してあ
る。
子アドミツタンスＹがＹ１以下として示してあ
る。
即ち、第２図及び第３図において、通常の負
荷運転のときは、振動子アドミツタンスＹがＹ
１からＹ２の間にあり、そのとき電流制御用ト
ランジスタ７の出力電流ＩはＩ１と一定であ
り、そのトランジスタ７のコレクタ・エミツタ
間電圧Ｖは振動子アドミツタンスＹの変化に伴
いＶ０からＶ１まで変化する。
荷運転のときは、振動子アドミツタンスＹがＹ
１からＹ２の間にあり、そのとき電流制御用ト
ランジスタ７の出力電流ＩはＩ１と一定であ
り、そのトランジスタ７のコレクタ・エミツタ
間電圧Ｖは振動子アドミツタンスＹの変化に伴
いＶ０からＶ１まで変化する。
また、超音波振動子５１が過負荷運転時のと
き、振動子アドミツタンスＹはＹ２以下と更に
小さくなり、この場合、定電流電源により定電
流特性を得ることができなくなる。
き、振動子アドミツタンスＹはＹ２以下と更に
小さくなり、この場合、定電流電源により定電
流特性を得ることができなくなる。
（） 手動スイツチ４が閉成され、且つ超音波
振動子５１が無負荷運転時（被加工状態）の場
合。
振動子５１が無負荷運転時（被加工状態）の場
合。
電歪型の超音波振動子５１は、前述の通り、
その振動子アドミツタンスＹが負荷運転時より
大きくなるので、電流検出用抵抗２４の出力側
端子の電圧は下がる。従つて、ツエナーダイオ
ード１７，１８が導通することにより検出回路
を構成している検出用トランジスタ１３が導通
し、而して前記トランジスタ２０のベース電圧
は上昇しその導通度も上る。依つて、トランジ
スタ９、電流制御用トランジスタ７の導通度は
低下し、定電流電源の定電流設定値は前記
（）における定電流設定値の約1/2となる。そ
のため、超音波振動子５１は前述の負荷運転時
よりも小さな振幅でもつて振動される。
その振動子アドミツタンスＹが負荷運転時より
大きくなるので、電流検出用抵抗２４の出力側
端子の電圧は下がる。従つて、ツエナーダイオ
ード１７，１８が導通することにより検出回路
を構成している検出用トランジスタ１３が導通
し、而して前記トランジスタ２０のベース電圧
は上昇しその導通度も上る。依つて、トランジ
スタ９、電流制御用トランジスタ７の導通度は
低下し、定電流電源の定電流設定値は前記
（）における定電流設定値の約1/2となる。そ
のため、超音波振動子５１は前述の負荷運転時
よりも小さな振幅でもつて振動される。
この状態は第２図及び第３図において、振動
子アドミツタンスＹがＹ１以上として示してあ
る。
子アドミツタンスＹがＹ１以上として示してあ
る。
即ち、第２図及び第３図において、無負荷運
転のときは、振動子アドミツタンスＹがＹ１以
上と大きくなるので、そのとき電流制御用トラ
ンジスタ７の出力電流Ｉは前記電流Ｉ１の約1/
２の値であるＩ２の一定値となり、またそのト
ランジスタ７のコレクタ・エミツタ間電圧Ｖは
振動子アドミツタンスＹの変化に伴いＶ２から
Ｖ３まで変化する。
転のときは、振動子アドミツタンスＹがＹ１以
上と大きくなるので、そのとき電流制御用トラ
ンジスタ７の出力電流Ｉは前記電流Ｉ１の約1/
２の値であるＩ２の一定値となり、またそのト
ランジスタ７のコレクタ・エミツタ間電圧Ｖは
振動子アドミツタンスＹの変化に伴いＶ２から
Ｖ３まで変化する。
尚、定電流電源の定電流設定値が検出用トラ
ンジスタ１３の導通によりＩ１からＩ２に切替
わることにより、超音波振動子５１等の負荷に
供給される電流が減少するので、ブリツジ整流
回路３から出力される電源電圧の内、電流制御
用トランジスタ７に印加される電圧が大きくな
り、従つて、第３図において電流制御用トラン
ジスタ７のコレクタ・エミツタ間電圧ＶはＶ１
からＶ２まで上昇する。
ンジスタ１３の導通によりＩ１からＩ２に切替
わることにより、超音波振動子５１等の負荷に
供給される電流が減少するので、ブリツジ整流
回路３から出力される電源電圧の内、電流制御
用トランジスタ７に印加される電圧が大きくな
り、従つて、第３図において電流制御用トラン
ジスタ７のコレクタ・エミツタ間電圧ＶはＶ１
からＶ２まで上昇する。
以上に詳述した通り、本実施例においては、電
歪型の超音波振動子５１の無負荷運転時における
定電流設定値Ｉ２が負荷運転時における定電流設
定値Ｉ１より小さくなるように、前記定電流電源
の定電流設定値を異ならせたので、無負荷運転時
においては電力消費量が少なく、電力を節約する
ことができるとともに、電流制御用トランジスタ
７と超音波振動子５１における発熱量を低減する
ことができる。
歪型の超音波振動子５１の無負荷運転時における
定電流設定値Ｉ２が負荷運転時における定電流設
定値Ｉ１より小さくなるように、前記定電流電源
の定電流設定値を異ならせたので、無負荷運転時
においては電力消費量が少なく、電力を節約する
ことができるとともに、電流制御用トランジスタ
７と超音波振動子５１における発熱量を低減する
ことができる。
また、この無負荷運転時においても少量の電流
Ｉ２が負荷に供給されており、従つて超音波振動
子５１には超音波信号が供給され、而してその振
動子５１は振動を持続しているので、負荷運転へ
の移行に際して直ちに大出力が得られる、即ち定
電流電源から出力される定電流設定値がＩ２から
Ｉ１へ速やかに切替わるので、応答性において優
れている。
Ｉ２が負荷に供給されており、従つて超音波振動
子５１には超音波信号が供給され、而してその振
動子５１は振動を持続しているので、負荷運転へ
の移行に際して直ちに大出力が得られる、即ち定
電流電源から出力される定電流設定値がＩ２から
Ｉ１へ速やかに切替わるので、応答性において優
れている。
更に、超音波振動子５１の加工用ホーンに被加
工物を圧接しておいてその振動子５１の振動を開
始させた場合はその振動子５１を振動させておい
てから前記ホーンを被加工物に圧接する場合に比
べて加工開始時だけではなくその後の加工時にお
いても充分な振動振幅を得ることができなく、加
工効率が低下し易いが、本実施例においては、超
音波振動子５１を予備振動させているので、加工
時においても充分な振動振幅を得ることができ
る。
工物を圧接しておいてその振動子５１の振動を開
始させた場合はその振動子５１を振動させておい
てから前記ホーンを被加工物に圧接する場合に比
べて加工開始時だけではなくその後の加工時にお
いても充分な振動振幅を得ることができなく、加
工効率が低下し易いが、本実施例においては、超
音波振動子５１を予備振動させているので、加工
時においても充分な振動振幅を得ることができ
る。
上述の通り、本発明は消費電力が節約され、ま
た無負荷運転時には超音波振動子を予備振動させ
ているので負荷運転への移行もスムーズに行い
得、その奏する効果は大きい。
た無負荷運転時には超音波振動子を予備振動させ
ているので負荷運転への移行もスムーズに行い
得、その奏する効果は大きい。
第１図は本発明の一実施例を説明するための回
路図、第２図は振動子アドミツタンスＹと電流制
御用トランジスタの出力電流Ｉとの関係を示す
図、第３図は振動子アドミツタンスＹと電流制御
用トランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧Ｖと
の関係を示す図である。 図中、７は電流制御用トランジスタ、１３は検
出用トランジスタ、２４は電流検出用抵抗、５１
は超音波振動子である。
路図、第２図は振動子アドミツタンスＹと電流制
御用トランジスタの出力電流Ｉとの関係を示す
図、第３図は振動子アドミツタンスＹと電流制御
用トランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧Ｖと
の関係を示す図である。 図中、７は電流制御用トランジスタ、１３は検
出用トランジスタ、２４は電流検出用抵抗、５１
は超音波振動子である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電歪型の超音波振動子と、 その超音波振動子を駆動すると共に、その超音
波振動子の振幅を変更できるように構成された超
音波信号出力回路と、 前記超音波振動子の負荷運転時と無負荷運転時
とを検出する検出回路とを備え、 その検出回路の検出結果に基づいて超音波振動
子の無負荷運転時には、前記超音波信号出力回路
は超音波振動子の振幅値を負荷運転時の振幅値よ
りも小さくなるように制御することを特徴とする
超音波振動子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22848184A JPS60156585A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 超音波振動子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22848184A JPS60156585A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 超音波振動子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60156585A JPS60156585A (ja) | 1985-08-16 |
| JPS6232985B2 true JPS6232985B2 (ja) | 1987-07-17 |
Family
ID=16877144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22848184A Granted JPS60156585A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 超音波振動子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60156585A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023234168A1 (ja) * | 2022-06-01 | 2023-12-07 | ローム株式会社 | 圧電素子制御装置及び超音波センサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54140526A (en) * | 1978-04-24 | 1979-10-31 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Electrostrictive vibrator drive circuit |
-
1984
- 1984-10-30 JP JP22848184A patent/JPS60156585A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60156585A (ja) | 1985-08-16 |
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