JP3525015B2 - 振動体駆動装置及び粉体供給装置 - Google Patents
振動体駆動装置及び粉体供給装置Info
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- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
- B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
- B06B1/0246—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
- B06B1/0261—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal taken from a transducer or electrode connected to the driving transducer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S331/00—Oscillators
- Y10S331/02—Phase locked loop having lock indicating or detecting means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、共振周波数を有す
る振動体の実際の共振周波数が変化したときに、振動体
に与える共振周波数を実際の共振周波数に追従させるた
めのＰＬＬ制御を行う振動駆動装置に関するものであ
る。
る振動体の実際の共振周波数が変化したときに、振動体
に与える共振周波数を実際の共振周波数に追従させるた
めのＰＬＬ制御を行う振動駆動装置に関するものであ
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）で駆動する場合に最も一般的なのは、駆動電
圧を制御する方法である。例えば、超音波モータを駆動
するための電圧制御回路を図１０に示す。この回路で
は、駆動電圧の波高値がＤＣ−ＤＣコンバータで制御さ
れている。この電圧制御回路の作用を、超音波モータに
供給される駆動電圧の関係として図１２に示す。
（共振点）で駆動する場合に最も一般的なのは、駆動電
圧を制御する方法である。例えば、超音波モータを駆動
するための電圧制御回路を図１０に示す。この回路で
は、駆動電圧の波高値がＤＣ−ＤＣコンバータで制御さ
れている。この電圧制御回路の作用を、超音波モータに
供給される駆動電圧の関係として図１２に示す。
【０００３】一方、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、電圧制御回路による方
法のように、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。また、微小制御領域でフィードバックがかからなく
なる問題がある。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。このような制御は、例えば、図１１のブロッ
ク図に示すような回路で行われる。
域（共振点）で駆動する場合に、電圧制御回路による方
法のように、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。また、微小制御領域でフィードバックがかからなく
なる問題がある。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。このような制御は、例えば、図１１のブロッ
ク図に示すような回路で行われる。
【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、粉体供給装置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。デューティー比制御された時の駆動電圧を
図１３に示す。
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、粉体供給装置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。デューティー比制御された時の駆動電圧を
図１３に示す。
【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。
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】一方、振動体等の共振周波数は、例えば、
粉体供給装置では、搬送している粉体の重量等により変
化する場合がある。振動体の実際の共振周波数が変化し
たときに、振動体に与える共振周波数を実際の共振周波
数に追従させるための回路として、ＰＬＬ（phase-lock
ed loop）制御回路が広く使用されている。一般的なＰ
ＬＬ回路を図４にブロック図で示す。また、ＰＬＬ回路
の作用を図５に示す。ＰＬＬは、周波数変調された搬送
波の中からベースバンド信号を抽出する（復調する）た
めに用いられるフィードバックループであって、位相比
較器１０１と電圧制御発振器１０３、及びループフィル
タ１０２で構成される。変調された入力信号と電圧制御
発振器１０３の出力の位相が比較され、その出力で電圧
制御発振器１０３の周波数が制御される。
粉体供給装置では、搬送している粉体の重量等により変
化する場合がある。振動体の実際の共振周波数が変化し
たときに、振動体に与える共振周波数を実際の共振周波
数に追従させるための回路として、ＰＬＬ（phase-lock
ed loop）制御回路が広く使用されている。一般的なＰ
ＬＬ回路を図４にブロック図で示す。また、ＰＬＬ回路
の作用を図５に示す。ＰＬＬは、周波数変調された搬送
波の中からベースバンド信号を抽出する（復調する）た
めに用いられるフィードバックループであって、位相比
較器１０１と電圧制御発振器１０３、及びループフィル
タ１０２で構成される。変調された入力信号と電圧制御
発振器１０３の出力の位相が比較され、その出力で電圧
制御発振器１０３の周波数が制御される。
【０００７】すなわち、入力信号と電圧制御発振器１０
３の周波数が異なる場合、位相比較器１０１の出力とし
ては両信号の周波数の差に対応するビート信号が発生す
る。図５において、入力信号がＰＬＬの同期範囲内であ
れば、正の半周期で電圧制御発振器１０３の周波数が入
力信号のそれに接近し、負の半周期では逆に遠ざかる。
このために正の半周期は負の半周期よりゆるやかに変化
し、全体のＤＣレベルは正となる。このＤＣ電圧が周波
数差を小さくする方向に電圧制御発振器１０３を制御す
る。そして、ＰＬＬの応答がビート波形に追随できるよ
うになると完全に同期する。
３の周波数が異なる場合、位相比較器１０１の出力とし
ては両信号の周波数の差に対応するビート信号が発生す
る。図５において、入力信号がＰＬＬの同期範囲内であ
れば、正の半周期で電圧制御発振器１０３の周波数が入
力信号のそれに接近し、負の半周期では逆に遠ざかる。
このために正の半周期は負の半周期よりゆるやかに変化
し、全体のＤＣレベルは正となる。このＤＣ電圧が周波
数差を小さくする方向に電圧制御発振器１０３を制御す
る。そして、ＰＬＬの応答がビート波形に追随できるよ
うになると完全に同期する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
振動体駆動装置には次のような問題があった。すなわ
ち、電圧制御方法では、駆動電圧の波高値が低くなる
と、ＰＬＬの位相比較器１０１における電流検出が困難
となり、また、超音波モータ等に適性電圧が印加されな
いでＰＬＬのループが開いてしまい、振動体の実際の共
振周波数が変化したときに自動的に追従できないという
問題があった。
振動体駆動装置には次のような問題があった。すなわ
ち、電圧制御方法では、駆動電圧の波高値が低くなる
と、ＰＬＬの位相比較器１０１における電流検出が困難
となり、また、超音波モータ等に適性電圧が印加されな
いでＰＬＬのループが開いてしまい、振動体の実際の共
振周波数が変化したときに自動的に追従できないという
問題があった。
【０００９】また、デューティー比制御による方法にお
いても、デューティー比のインアクティブの期間にＰＬ
Ｌのループが開いてしまい、振動体の実際の共振周波数
が変化したときに自動的に追従ができないという問題が
あった。これは、デューティー比が小さいとき、特に問
題であった。すなわち、図１１の回路における信号波形
を図１４に示す。（ａ）がデューティー比制御回路の出
力であり、（ｂ）が駆動回路の出力であり、（ｃ）が波
形整形された出力である。波形整形されることにより、
デューティー比制御回路で振動が与えられていない時の
パルスは消滅してしまうため、ＰＬＬにフィードバック
がかからず、ＰＬＬが開いてしまい、振動体の実際の共
振周波数が変化してもＰＬＬが作用しないからである。
いても、デューティー比のインアクティブの期間にＰＬ
Ｌのループが開いてしまい、振動体の実際の共振周波数
が変化したときに自動的に追従ができないという問題が
あった。これは、デューティー比が小さいとき、特に問
題であった。すなわち、図１１の回路における信号波形
を図１４に示す。（ａ）がデューティー比制御回路の出
力であり、（ｂ）が駆動回路の出力であり、（ｃ）が波
形整形された出力である。波形整形されることにより、
デューティー比制御回路で振動が与えられていない時の
パルスは消滅してしまうため、ＰＬＬにフィードバック
がかからず、ＰＬＬが開いてしまい、振動体の実際の共
振周波数が変化してもＰＬＬが作用しないからである。
【００１０】また、魚群探知機用振動子や超音波距離計
においては、超音波出力パルスの周波数が一定しない
と、受信した反射波との時間差計測に誤差を生じる問題
があった。
においては、超音波出力パルスの周波数が一定しない
と、受信した反射波との時間差計測に誤差を生じる問題
があった。
【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、振動体をデューティー比制御しなが
ら、振動体の実際の共振周波数が変化したときに、振動
体に与える共振周波数を実際の共振周波数に追従させる
ことの可能なＰＬＬ制御を正確に行うことのできる振動
体駆動装置を提供することを目的とする。
されたものであり、振動体をデューティー比制御しなが
ら、振動体の実際の共振周波数が変化したときに、振動
体に与える共振周波数を実際の共振周波数に追従させる
ことの可能なＰＬＬ制御を正確に行うことのできる振動
体駆動装置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】上記目的を達成するため
に、本発明の振動体駆動装置は、共振周波数を有する振
動体に該共振周波数の交番電圧を与えて駆動する振動体
駆動装置であり、振動体の実際の共振周波数が変化した
ときに、振動体に与える共振周波数を実際の共振周波数
に追従させるためのＰＬＬ（フェーズロックループ）制
御手段を有する振動体駆動装置であって、（１）振動体
に対してデューティー比に応じた時間だけ、共振周波数
の交番電圧を与えるデューティー比制御手段と、（２）
デューティー比制御手段が、振動体に共振周波数の交番
電圧を与えていないときに、振動体の残留振動により発
生する起電力の残留周波数と位相を検知して、その検知
した残留周波数をＰＬＬ制御手段にフィードバックする
残留振動フィードバック手段とを有している。
に、本発明の振動体駆動装置は、共振周波数を有する振
動体に該共振周波数の交番電圧を与えて駆動する振動体
駆動装置であり、振動体の実際の共振周波数が変化した
ときに、振動体に与える共振周波数を実際の共振周波数
に追従させるためのＰＬＬ（フェーズロックループ）制
御手段を有する振動体駆動装置であって、（１）振動体
に対してデューティー比に応じた時間だけ、共振周波数
の交番電圧を与えるデューティー比制御手段と、（２）
デューティー比制御手段が、振動体に共振周波数の交番
電圧を与えていないときに、振動体の残留振動により発
生する起電力の残留周波数と位相を検知して、その検知
した残留周波数をＰＬＬ制御手段にフィードバックする
残留振動フィードバック手段とを有している。
【００１３】また、本発明の振動体駆動装置は、上記装
置において、前記残留振動フィードバック手段が、前記
残留振動により発生する起電力による電流を電流モニタ
ーに流すための抵抗と、前記抵抗を流れる電流を電流モ
ニターにより電圧に変換した後ゼロクロスコンパレータ
を通して、位相情報と振動周波数情報に変換するゼロク
ロス変換手段とを有することを特徴とする。
置において、前記残留振動フィードバック手段が、前記
残留振動により発生する起電力による電流を電流モニタ
ーに流すための抵抗と、前記抵抗を流れる電流を電流モ
ニターにより電圧に変換した後ゼロクロスコンパレータ
を通して、位相情報と振動周波数情報に変換するゼロク
ロス変換手段とを有することを特徴とする。
【００１４】ここで、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、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。これら
を振動体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。
周波数で駆動する振動体としては、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。これら
を振動体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。
【００１５】また、本発明の粉体供給装置は、（１）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、（２）振動体の先端部に形成した粉
体搬送路と、粉体を貯蔵し、前記粉体搬送路に粉体を送
り込むホッパと、（３）振動体に対してデューティー比
に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与えるデュ
ーティー比制御手段と、（４）前記振動体の実際の共振
周波数が変化したときに、振動体に与える共振周波数を
実際の共振周波数に追従させるためのＰＬＬ（フェーズ
ロックループ）制御手段と、（５）デューティー比制御
手段が、共振周波数の交番電圧を与えていないときに、
振動体の残留振動により発生する起電力の残留周波数を
検知して、その検知した残留周波数を前記ＰＬＬ制御手
段にフィードバックする残留振動フィードバック手段と
を有している。
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、（２）振動体の先端部に形成した粉
体搬送路と、粉体を貯蔵し、前記粉体搬送路に粉体を送
り込むホッパと、（３）振動体に対してデューティー比
に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与えるデュ
ーティー比制御手段と、（４）前記振動体の実際の共振
周波数が変化したときに、振動体に与える共振周波数を
実際の共振周波数に追従させるためのＰＬＬ（フェーズ
ロックループ）制御手段と、（５）デューティー比制御
手段が、共振周波数の交番電圧を与えていないときに、
振動体の残留振動により発生する起電力の残留周波数を
検知して、その検知した残留周波数を前記ＰＬＬ制御手
段にフィードバックする残留振動フィードバック手段と
を有している。
【００１６】また、本発明の粉体供給装置は、上記装置
において、前記残留振動フィードバック手段が、前記残
留振動により発生する起電力による電流を電流モニター
に流すための抵抗と、前記抵抗を流れる電流を前記電流
モニターにより電圧に変換した後ゼロクロスコンパレー
タを通して、位相情報と振動周波数情報に変換するゼロ
クロス変換手段とを有することを特徴とする。
において、前記残留振動フィードバック手段が、前記残
留振動により発生する起電力による電流を電流モニター
に流すための抵抗と、前記抵抗を流れる電流を前記電流
モニターにより電圧に変換した後ゼロクロスコンパレー
タを通して、位相情報と振動周波数情報に変換するゼロ
クロス変換手段とを有することを特徴とする。
【００１７】次に、上記構成を有する振動体駆動装置及
び粉体供給装置の作用を説明する。デューティー比制御
手段は、振動体に対してデューティー比に応じた時間だ
け、共振周波数の交番電圧を供給する。これにより、振
動体は、その共振周波数で振動する。そして、共振周波
数の交番電圧が供給されていないときは、振動体は、残
留する振動により小さい振動を行っているだけである。
一方、振動体の実際の共振周波数は、振動体にかかる負
荷変動等の外部の影響により変化する場合がある。この
場合に振動体に与える共振周波数を自動的に実際の共振
周波数に追従させるためにＰＬＬ制御手段が設けられて
いる。ＰＬＬは、ループを構成しており、僅かの周波数
のずれに対して迅速かつ正確に作用する。
び粉体供給装置の作用を説明する。デューティー比制御
手段は、振動体に対してデューティー比に応じた時間だ
け、共振周波数の交番電圧を供給する。これにより、振
動体は、その共振周波数で振動する。そして、共振周波
数の交番電圧が供給されていないときは、振動体は、残
留する振動により小さい振動を行っているだけである。
一方、振動体の実際の共振周波数は、振動体にかかる負
荷変動等の外部の影響により変化する場合がある。この
場合に振動体に与える共振周波数を自動的に実際の共振
周波数に追従させるためにＰＬＬ制御手段が設けられて
いる。ＰＬＬは、ループを構成しており、僅かの周波数
のずれに対して迅速かつ正確に作用する。
【００１８】しかし、従来、振動体がデューティー比制
御により振動を停止しているときには、フィードバック
がかからないため、ＰＬＬ制御が中断し、再びデューテ
ィー比制御による交番電圧の供給が開始されてからＰＬ
Ｌ制御が再開されていた。そのため、ＰＬＬが十分に作
用せず、振動体に対してデューティー比制御とＰＬＬ制
御とを併用した場合に振動体の実際の共振周波数が変化
したときに、振動が弱くなるという問題が発生してい
た。また、実際の共振周波数が変化しないときでも、Ｐ
ＬＬ制御が開いて、共振周波数から外れて振動が弱くな
る問題があった。本発明では、残留振動フィードバック
手段が、振動体の残留振動により発生する起電力による
電流を検知して、その周波数をＰＬＬのフィードバック
信号として用いているので、デューティー比制御により
交番電圧が供給されていないときでも、ＰＬＬが作用す
るため、振動体の実際の共振周波数が変化したときで
も、常に迅速かつ正確に振動体に与える共振周波数を、
振動体の実際の共振周波数に追従させることができる。
御により振動を停止しているときには、フィードバック
がかからないため、ＰＬＬ制御が中断し、再びデューテ
ィー比制御による交番電圧の供給が開始されてからＰＬ
Ｌ制御が再開されていた。そのため、ＰＬＬが十分に作
用せず、振動体に対してデューティー比制御とＰＬＬ制
御とを併用した場合に振動体の実際の共振周波数が変化
したときに、振動が弱くなるという問題が発生してい
た。また、実際の共振周波数が変化しないときでも、Ｐ
ＬＬ制御が開いて、共振周波数から外れて振動が弱くな
る問題があった。本発明では、残留振動フィードバック
手段が、振動体の残留振動により発生する起電力による
電流を検知して、その周波数をＰＬＬのフィードバック
信号として用いているので、デューティー比制御により
交番電圧が供給されていないときでも、ＰＬＬが作用す
るため、振動体の実際の共振周波数が変化したときで
も、常に迅速かつ正確に振動体に与える共振周波数を、
振動体の実際の共振周波数に追従させることができる。
【００１９】ここで、起電力により発生する電流の流れ
を促進するために、残留振動フィードバック手段に電流
を流すための抵抗を設けている。そして、残留振動によ
り発生した起電力による電流を抵抗に流して、電流モニ
ターに流れる電流を増加させて、電流モニターにより電
圧情報として取り込んでいる。そして、取り出した電圧
をゼロクロス変換手段であるゼロクロスコンパレータを
通して、振動周波数情報及び位相情報としている。ここ
で、電流モニターは電流検出回路と移相回路とを有し、
電流を電圧に変換すると同時に位相をずらしている（遅
らせている）。これは、ＰＬＬ制御回路へのフィードバ
ックには必要なことであり、ＰＬＬ制御回路を有効に作
動させるためである。これにより、起電力から正確に残
留振動の実際の共振周波数を得ることができ、ＰＬＬの
フィードバック信号として十分な信号を得ることができ
る。
を促進するために、残留振動フィードバック手段に電流
を流すための抵抗を設けている。そして、残留振動によ
り発生した起電力による電流を抵抗に流して、電流モニ
ターに流れる電流を増加させて、電流モニターにより電
圧情報として取り込んでいる。そして、取り出した電圧
をゼロクロス変換手段であるゼロクロスコンパレータを
通して、振動周波数情報及び位相情報としている。ここ
で、電流モニターは電流検出回路と移相回路とを有し、
電流を電圧に変換すると同時に位相をずらしている（遅
らせている）。これは、ＰＬＬ制御回路へのフィードバ
ックには必要なことであり、ＰＬＬ制御回路を有効に作
動させるためである。これにより、起電力から正確に残
留振動の実際の共振周波数を得ることができ、ＰＬＬの
フィードバック信号として十分な信号を得ることができ
る。
【００２０】振動体は先端部が楕円振動するため、先端
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。粉体供給装置に、上記振動体駆動装置を用いる
ことにより、デューティー比制御により、圧電素子に交
番電圧が供給されていないときでも、ＰＬＬ制御を継続
できるため、粉体の搬送量を精度よく安定に制御するこ
とができる。
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。粉体供給装置に、上記振動体駆動装置を用いる
ことにより、デューティー比制御により、圧電素子に交
番電圧が供給されていないときでも、ＰＬＬ制御を継続
できるため、粉体の搬送量を精度よく安定に制御するこ
とができる。
【００２１】
【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
粉体供給装置である粉体フィーダの構造を図６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２
ａ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。
図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係る
粉体供給装置である粉体フィーダの構造を図６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２
ａ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。
【００２２】貫通孔２ｄには、内部を粉体Ｐ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。
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。
【００２３】ホッパ本体３０は、粉体Ｐを貯蔵し、パイ
プ２０へ徐々に粉体Ｐ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３
２を経由して、パイプ２０に供給される。なお、チュー
ブ３２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。
プ２０へ徐々に粉体Ｐ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３
２を経由して、パイプ２０に供給される。なお、チュー
ブ３２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。
【００２４】図７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。
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８
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。
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。
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８
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。
【００２５】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９に示すように振動をしている。なお、
図９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９(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９(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９(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９(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９に示すように楕円運動をしている
ことが判る。従って、この先端部にパイプを取り付け、
パイプ中に粉体Ｐを供給すると、粉体Ｐ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。
説明すると、図９に示すように振動をしている。なお、
図９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９(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９(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９(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９(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９に示すように楕円運動をしている
ことが判る。従って、この先端部にパイプを取り付け、
パイプ中に粉体Ｐを供給すると、粉体Ｐ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。
【００２６】次に、本実施の形態の粉体フィーダの制御
回路の具体例を図３に示し、その概念的なブロック図を
図１に示す。図１及び図３に示すように、ＰＬＬ制御回
路１１がデューティー比制御回路１２に接続している。
デューティー比制御回路１２は、駆動回路１３に接続し
ている。駆動回路１３は、超音波モータ１６に接続して
いる。超音波モータ１６は、電流モニタ１５に接続して
いる。また、超音波モータ１６と電流モニタ１５との間
に抵抗１４が接続されている。電流モニタ１５は、ゼロ
クロス変換手段であるゼロクロスコンパレータ１７に接
続している。ゼロクロスコンパレータ１７は、ＰＬＬ制
御回路１１に接続している。このうち、電流モニタ１
５、抵抗１４、及びゼロクロスコンパレータ１７とで残
留振動フィードバック手段を構成している。
回路の具体例を図３に示し、その概念的なブロック図を
図１に示す。図１及び図３に示すように、ＰＬＬ制御回
路１１がデューティー比制御回路１２に接続している。
デューティー比制御回路１２は、駆動回路１３に接続し
ている。駆動回路１３は、超音波モータ１６に接続して
いる。超音波モータ１６は、電流モニタ１５に接続して
いる。また、超音波モータ１６と電流モニタ１５との間
に抵抗１４が接続されている。電流モニタ１５は、ゼロ
クロス変換手段であるゼロクロスコンパレータ１７に接
続している。ゼロクロスコンパレータ１７は、ＰＬＬ制
御回路１１に接続している。このうち、電流モニタ１
５、抵抗１４、及びゼロクロスコンパレータ１７とで残
留振動フィードバック手段を構成している。
【００２７】次に、上記構成を有する振動体駆動装置及
び粉体フィーダの作用を説明する。デューティー比制御
手段１２は、超音波モータ１６の振動体１０に対してデ
ューティー比に応じた時間だけ、共振周波数である２
９．４ＫＨｚの交番電圧を供給する。これにより、振動
体１０は、共振周波数で振動する。そして、共振周波数
の交番電圧が供給されていないときは、振動体１０は、
残留する振動により小さい振動を行っているだけであ
る。一方、振動体１０の実際の共振周波数Ｆｒ´は、図
７に破線で示すように、振動体１０にかかる負荷変動等
の外部の影響により従来の共振周波数Ｆｒから異なった
値に変化する場合がある。この場合に振動体に与える共
振周波数を自動的に、振動体の実際の共振周波数Ｆｒ´
に追従させるためにＰＬＬ制御手段１１が設けられてい
る。
び粉体フィーダの作用を説明する。デューティー比制御
手段１２は、超音波モータ１６の振動体１０に対してデ
ューティー比に応じた時間だけ、共振周波数である２
９．４ＫＨｚの交番電圧を供給する。これにより、振動
体１０は、共振周波数で振動する。そして、共振周波数
の交番電圧が供給されていないときは、振動体１０は、
残留する振動により小さい振動を行っているだけであ
る。一方、振動体１０の実際の共振周波数Ｆｒ´は、図
７に破線で示すように、振動体１０にかかる負荷変動等
の外部の影響により従来の共振周波数Ｆｒから異なった
値に変化する場合がある。この場合に振動体に与える共
振周波数を自動的に、振動体の実際の共振周波数Ｆｒ´
に追従させるためにＰＬＬ制御手段１１が設けられてい
る。
【００２８】ＰＬＬ制御回路１１は、図４に示すような
ループを構成しており、僅かの周波数のずれに対して迅
速かつ正確に作用する。ＰＬＬ制御回路１１は、周波数
変調された搬送波の中からベースバンド信号を抽出する
（復調する）ために用いられるフィードバックループで
あって、位相比較器１０１と電圧制御発振器１０３、及
びループフィルタ１０２で構成される。変調された入力
信号と電圧制御発振器１０３の出力の位相が比較され、
その出力で電圧制御発振器１０３の周波数が制御され
る。
ループを構成しており、僅かの周波数のずれに対して迅
速かつ正確に作用する。ＰＬＬ制御回路１１は、周波数
変調された搬送波の中からベースバンド信号を抽出する
（復調する）ために用いられるフィードバックループで
あって、位相比較器１０１と電圧制御発振器１０３、及
びループフィルタ１０２で構成される。変調された入力
信号と電圧制御発振器１０３の出力の位相が比較され、
その出力で電圧制御発振器１０３の周波数が制御され
る。
【００２９】すなわち、入力信号と電圧制御発振器１０
３の周波数が異なる場合、位相比較器１０１の出力とし
ては両信号の周波数の差に対応するビート信号が発生す
る。図５において、入力信号がＰＬＬの同期範囲内であ
れば、正の半周期で電圧制御発振器１０３の周波数が入
力信号のそれに接近し、負の半周期では逆に遠ざかる。
このために正の半周期は負の半周期よりゆるやかに変化
し、全体のＤＣレベルは正となる。このＤＣ電圧が周波
数差を小さくする方向に電圧制御発振器１０３を制御す
る。そして、ＰＬＬの応答がビート波形に追随できるよ
うになると完全に同期する。
３の周波数が異なる場合、位相比較器１０１の出力とし
ては両信号の周波数の差に対応するビート信号が発生す
る。図５において、入力信号がＰＬＬの同期範囲内であ
れば、正の半周期で電圧制御発振器１０３の周波数が入
力信号のそれに接近し、負の半周期では逆に遠ざかる。
このために正の半周期は負の半周期よりゆるやかに変化
し、全体のＤＣレベルは正となる。このＤＣ電圧が周波
数差を小さくする方向に電圧制御発振器１０３を制御す
る。そして、ＰＬＬの応答がビート波形に追随できるよ
うになると完全に同期する。
【００３０】デューティー比制御回路１２が共振周波数
を駆動回路１３に与えていないときには、超音波モータ
１６は、慣性力による残留振動により僅かに振動してい
る。このときの残留振動は、振幅は小さいが周波数は、
デューティー比制御回路１２からの電圧供給が遮断され
る直前における周波数と同じである。この残留振動によ
り起電力が発生する。ここで、起電力により発生する電
流の流れを促進するために、抵抗１４を設け、電流モニ
タ１５に十分な電流を流し、同時に位相をずらして（遅
らせて）、電圧に変換している。そして、取り出した電
圧をゼロクロスコンパレータ１７を通して、実際の共振
周波数情報としてＰＬＬ制御回路１１にフィードバック
している。これにより、起電力から正確に残留振動の実
際の共振周波数を得ることができ、ＰＬＬ制御回路１１
のフィードバック信号として十分な信号を得ることがで
きる。
を駆動回路１３に与えていないときには、超音波モータ
１６は、慣性力による残留振動により僅かに振動してい
る。このときの残留振動は、振幅は小さいが周波数は、
デューティー比制御回路１２からの電圧供給が遮断され
る直前における周波数と同じである。この残留振動によ
り起電力が発生する。ここで、起電力により発生する電
流の流れを促進するために、抵抗１４を設け、電流モニ
タ１５に十分な電流を流し、同時に位相をずらして（遅
らせて）、電圧に変換している。そして、取り出した電
圧をゼロクロスコンパレータ１７を通して、実際の共振
周波数情報としてＰＬＬ制御回路１１にフィードバック
している。これにより、起電力から正確に残留振動の実
際の共振周波数を得ることができ、ＰＬＬ制御回路１１
のフィードバック信号として十分な信号を得ることがで
きる。
【００３１】上記作用をデータとして図２に示す。
（ａ）がデューティー制御が行われるタイミングを示す
デューティー比クロックを示し、（ｂ）が駆動回路１３
における駆動電圧及び超音波モータ１６で発生する起電
力を示している。また、（ｃ）が電流モニタ１５で検知
される負過電流ｉを示し、（ｄ）がゼロクロスコンパレ
ータ１７の出力を示している。デューティー比制御回路
１２からの駆動電圧が与えられていない時にも、（ｂ）
に示すように、残留振動により起電力が発生しているこ
とがわかる。これを電流モニタ１５が（ｃ）に示すよう
に、負過電流ｉとして検知する。この信号をゼロクロス
コンパレータ１７にかけることにより、モータ起電力の
電圧が低いときにも周波数情報を得ることができる。残
留振動による起電力の周波数は、振動体１０と同期して
いるので、その周波数をＰＬＬ制御回路１１にフィード
バックすることにより、ＰＬＬ制御回路１１を有効に作
動させることができる。
（ａ）がデューティー制御が行われるタイミングを示す
デューティー比クロックを示し、（ｂ）が駆動回路１３
における駆動電圧及び超音波モータ１６で発生する起電
力を示している。また、（ｃ）が電流モニタ１５で検知
される負過電流ｉを示し、（ｄ）がゼロクロスコンパレ
ータ１７の出力を示している。デューティー比制御回路
１２からの駆動電圧が与えられていない時にも、（ｂ）
に示すように、残留振動により起電力が発生しているこ
とがわかる。これを電流モニタ１５が（ｃ）に示すよう
に、負過電流ｉとして検知する。この信号をゼロクロス
コンパレータ１７にかけることにより、モータ起電力の
電圧が低いときにも周波数情報を得ることができる。残
留振動による起電力の周波数は、振動体１０と同期して
いるので、その周波数をＰＬＬ制御回路１１にフィード
バックすることにより、ＰＬＬ制御回路１１を有効に作
動させることができる。
【００３２】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の振動体駆動装置によれば、振動体１０に対してデュー
ティー比に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与
えるデューティー比制御回路１２と、デューティー比制
御回路１２が、共振周波数の交番電圧を与えていないと
きに、振動体１０の残留振動により発生する起電力の残
留周波数を検知して、その検知した残留周波数をＰＬＬ
制御回路１１にフィードバックする電流モニタ１５、ゼ
ロクロスコンパレータ１７とを有しているので、デュー
ティー比制御により交番電圧が供給されていないときで
も、ＰＬＬ制御回路１１が有効に作用するため、振動体
１０の実際の共振周波数が変化したときに、常に迅速か
つ正確に振動体に与える共振周波数を、振動体の実際の
共振周波数Ｆｒ´に追従させることができる。
の振動体駆動装置によれば、振動体１０に対してデュー
ティー比に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与
えるデューティー比制御回路１２と、デューティー比制
御回路１２が、共振周波数の交番電圧を与えていないと
きに、振動体１０の残留振動により発生する起電力の残
留周波数を検知して、その検知した残留周波数をＰＬＬ
制御回路１１にフィードバックする電流モニタ１５、ゼ
ロクロスコンパレータ１７とを有しているので、デュー
ティー比制御により交番電圧が供給されていないときで
も、ＰＬＬ制御回路１１が有効に作用するため、振動体
１０の実際の共振周波数が変化したときに、常に迅速か
つ正確に振動体に与える共振周波数を、振動体の実際の
共振周波数Ｆｒ´に追従させることができる。
【００３３】また、本実施の形態の粉体フィーダによれ
ば、（１）圧電素子１に所定の共振周波数Ｆｒ＝２９．
４ＫＨｚを印加すると先端部が楕円振動をする振動体１
０と、（２）振動体１０の先端部に形成した粉体供給パ
イプ２０と、粉体Ｐを貯蔵し、粉体供給パイプ２０に粉
体Ｐを送り込むホッパ本体３０と、（３）振動体１０に
対してデューティー比に応じた時間だけ、共振周波数の
交番電圧を与えるデューティー比制御手段１２と、
（４）振動体１０の実際の共振周波数が変化してＦｒ´
になったときに、振動体１０に与える共振周波数を実際
の共振周波数Ｆｒ´に追従させるためのＰＬＬ制御回路
１１と、（５）デューティー比制御手段１２が、共振周
波数の交番電圧を与えていないときに、振動体１０の残
留振動により発生する起電力を残留周波数を検知して、
その検知した残留周波数をＰＬＬ制御手段１２にフィー
ドバックする電流モニタ１５、ゼロクロスコンパレータ
１７とを有しているので、デューティー比制御回路１２
により、圧電素子１に交番電圧が供給されていないとき
でも、ＰＬＬ制御を継続できるため、粉体Ｐの搬送量を
精度よく制御することができる。
ば、（１）圧電素子１に所定の共振周波数Ｆｒ＝２９．
４ＫＨｚを印加すると先端部が楕円振動をする振動体１
０と、（２）振動体１０の先端部に形成した粉体供給パ
イプ２０と、粉体Ｐを貯蔵し、粉体供給パイプ２０に粉
体Ｐを送り込むホッパ本体３０と、（３）振動体１０に
対してデューティー比に応じた時間だけ、共振周波数の
交番電圧を与えるデューティー比制御手段１２と、
（４）振動体１０の実際の共振周波数が変化してＦｒ´
になったときに、振動体１０に与える共振周波数を実際
の共振周波数Ｆｒ´に追従させるためのＰＬＬ制御回路
１１と、（５）デューティー比制御手段１２が、共振周
波数の交番電圧を与えていないときに、振動体１０の残
留振動により発生する起電力を残留周波数を検知して、
その検知した残留周波数をＰＬＬ制御手段１２にフィー
ドバックする電流モニタ１５、ゼロクロスコンパレータ
１７とを有しているので、デューティー比制御回路１２
により、圧電素子１に交番電圧が供給されていないとき
でも、ＰＬＬ制御を継続できるため、粉体Ｐの搬送量を
精度よく制御することができる。
【００３４】上記実施の形態においては、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。
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。
【００３５】
【発明の効果】本発明の（１）振動体に対してデューテ
ィー比に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与え
るデューティー比制御手段と、（２）デューティー比制
御手段が、共振周波数の交番電圧を与えていないとき
に、振動体の残留振動により発生する起電力の残留周波
数を検知して、その検知した残留周波数をＰＬＬ制御手
段にフィードバックする残留振動フィードバック手段と
を有しているので、デューティー比制御により交番電圧
が供給されていないときでも、デューティー比制御回路
が有効に作用するため、振動体の実際の共振周波数が変
化したときに、常に迅速かつ正確に振動体に与える共振
周波数を、振動体の実際の共振周波数に追従させること
ができる。
ィー比に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与え
るデューティー比制御手段と、（２）デューティー比制
御手段が、共振周波数の交番電圧を与えていないとき
に、振動体の残留振動により発生する起電力の残留周波
数を検知して、その検知した残留周波数をＰＬＬ制御手
段にフィードバックする残留振動フィードバック手段と
を有しているので、デューティー比制御により交番電圧
が供給されていないときでも、デューティー比制御回路
が有効に作用するため、振動体の実際の共振周波数が変
化したときに、常に迅速かつ正確に振動体に与える共振
周波数を、振動体の実際の共振周波数に追従させること
ができる。
【００３６】また、本発明の粉体供給装置は、（１）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、（２）振動体の先端部に形成した粉
体搬送路と、粉体を貯蔵し、前記粉体搬送路に粉体を送
り込むホッパと、（３）振動体に対してデューティー比
に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与えるデュ
ーティー比制御手段と、（４）振動体の実際の共振周波
数が変化したときに、振動体に与える共振周波数を実際
の共振周波数に追従させるためのＰＬＬ制御回路と、
（５）デューティー比制御手段が、共振周波数の電圧を
与えていないときに、前記振動体の残留振動により発生
する起電力の残留周波数を検知して、その検知した残留
周波数をＰＬＬ制御手段にフィードバックする残留振動
フィードバック手段とを有しているので、デューティー
比制御回路により、圧電素子に交番電圧が供給されてい
ないときでも、ＰＬＬ制御を継続できるため、粉体の搬
送量を精度よく制御することができる。
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、（２）振動体の先端部に形成した粉
体搬送路と、粉体を貯蔵し、前記粉体搬送路に粉体を送
り込むホッパと、（３）振動体に対してデューティー比
に応じた時間だけ、共振周波数の交番電圧を与えるデュ
ーティー比制御手段と、（４）振動体の実際の共振周波
数が変化したときに、振動体に与える共振周波数を実際
の共振周波数に追従させるためのＰＬＬ制御回路と、
（５）デューティー比制御手段が、共振周波数の電圧を
与えていないときに、前記振動体の残留振動により発生
する起電力の残留周波数を検知して、その検知した残留
周波数をＰＬＬ制御手段にフィードバックする残留振動
フィードバック手段とを有しているので、デューティー
比制御回路により、圧電素子に交番電圧が供給されてい
ないときでも、ＰＬＬ制御を継続できるため、粉体の搬
送量を精度よく制御することができる。
【図１】本発明の振動体駆動装置の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】振動体駆動装置の作用を示すデータ図である。
【図３】振動体駆動装置の回路図である。
【図４】ＰＬＬ制御回路１１の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図５】ＰＬＬ制御回路１１の作用を示す説明図であ
る。
る。
【図６】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。
を示す一部切り欠き断面図である。
【図７】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。
すグラフである。
【図８】振動体の共振時の振動の様子を示す模式図であ
る。
る。
【図９】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。
示した模式図である。
【図１０】従来の電圧制御回路図である。
【図１１】従来のデューティー制御回路のブロック図で
ある。
ある。
【図１２】従来の電圧制御の作用を示すデータ図であ
る。
る。
【図１３】従来のデューティー制御の駆動電圧を示すデ
ータ図である。
ータ図である。
【図１４】従来のデューティー制御の信号を示すデータ
図である。
図である。
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
１１ ＰＬＬ制御回路
１２ デューティー比制御回路
１３ 駆動回路
１４ 抵抗
１５ 電流モニタ
１６ 超音波モータ
１７ ゼロクロスコンパレータ
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
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05D 19/00 - 19/02
H02N 1/00 - 2/00
B65D 88/00 - 90/66
B65G 65/30 - 65/48
Claims (4)
- 【請求項１】 共振周波数を有する振動体に該共振周波
数の交番電圧を与えて駆動する振動体駆動装置であっ
て、振動体の実際の共振周波数が変化したときに、振動
体に与える共振周波数を該実際の共振周波数に追従させ
るためのＰＬＬ（フェーズロックループ）制御手段を有
する振動体駆動装置において、 前記振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、
共振周波数の交番電圧を与えるデューティー比制御手段
と、 前記デューティー比制御手段が、前記振動体に前記共振
周波数の交番電圧を与えていないときに、前記振動体の
残留振動により発生する起電力の残留周波数を検知し
て、その検知した残留周波数を前記ＰＬＬ制御手段にフ
ィードバックする残留振動フィードバック手段とを有す
ることを特徴とする振動体駆動装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載する振動体駆動装置にお
いて、 前記残留振動フィードバック手段が、 前記残留振動により発生する起電力による電流を電流モ
ニターに流すための抵抗と、 前記抵抗を流れる電流を前記電流モニターにより電圧に
変換した後ゼロクロスコンパレータを通して、位相情報
と振動周波数情報に変換するゼロクロス変換手段とを有
することを特徴とする振動体駆動装置。 - 【請求項３】 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、 前記振動体の先端部に形成した粉体搬送路と、 粉体を貯蔵し、前記粉体搬送路に粉体を送り込むホッパ
と、 前記振動体に対してデューティー比に応じた時間だけ、
共振周波数の交番電圧を与えるデューティー比制御手段
と、 前記振動体の実際の共振周波数が変化したときに、前記
振動体に与える前記共振周波数を前記実際の共振周波数
に追従させるためのＰＬＬ（フェーズロックループ）制
御手段と、 前記デューティー比制御手段が、前記振動体に前記共振
周波数の交番電圧を与えていないときに、前記振動体の
残留振動により発生する起電力の残留周波数を検知し
て、その検知した残留周波数を前記ＰＬＬ制御手段にフ
ィードバックする残留振動フィードバック手段とを有す
ることを特徴とする粉体供給装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載する粉体供給装置におい
て、 前記残留振動フィードバック手段が、 前記残留振動により発生する起電力による電流を電流モ
ニターに流すための抵抗と、 前記抵抗を流れる電流を前記電流モニターにより電圧に
変換した後ゼロクロスコンパレータを通して、位相情報
と振動周波数情報に変換するゼロクロス変換手段とを有
することを特徴とする粉体供給装置。
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