CN1096840C - 气动式振动器 - Google Patents

Abstract

一种气动式振动器(10)，在容纳圆盘状振动子(40)的圆盘状工作室(38)内向切向方向喷射压缩空气而使振动子(40)振动，振动子(40)的轴向端面实际上形成平滑状，并且，在工作室(38)的内侧端面(34，36)上设置向内方向突出的突起(66，72)。在振动器非工作时可防止振动子(40)粘附在工作室(38)的内侧端面(34，36)上，还可提高振动子(40)的产量和提高制造的合格率。

Description

气动式振动器

技术领域

本发明涉及利用具有压缩空气那种压力的作用流体的作用而产生振动的振动器vibrator(振动发生装置)，尤其涉及对具有圆盘状的振动发生元件(振动子)形式的振动器的改进。

背景技术

美国专利4,453,919号上公开了一种气动式振动器，其具有：含有圆盘状工作室的本体；在所述工作室内容纳着可运动的圆盘状的钢铁制的振动子；在工作室内将压缩空气向切向方向喷射的喷射嘴；排气口。该振动器可用作例如牙科用除石器dental scaler(牙石去除装置)。

尽管该振动器的振动发生原理尚不十分清楚，但当通过从喷射嘴喷射压缩空气而在工作室内产生回转流时，振动子象在桌子表面上摇摇晃晃旋转的硬币那样一边进行旋转一边敲击工作室的相对的端壁，产生振动。

在使用后，当停止喷射压缩空气时，振动子的运动停止，振动子靠重力的作用在工作室内沿铅垂方向朝下落下。振动子最后以怎样的姿势落到工作室的哪个部分上随着工作室相对铅垂线的姿势(方向)而不同。

如美国专利4,453,919号的图6A所示，在振动器非工作时，当振动子以水平或接近水平的姿势停歇在工作室的内侧端壁上时，振动子的轴向端面紧贴在工作室的内侧端面，振动子有时粘附在工作室的内侧端面。当在振动子的端面与工作室的内侧端面之间夹入润滑油或冷凝水的膜时，特别容易发生粘附。另外，为了提高尺寸精度，振动子的端面与工作室的内侧端面最好用研磨机进行镜面加工，如此，在经镜面加工的情况下，粘附力就进一步增强。

如此，一旦振动子粘附在工作室的内侧端面，仅仅再喷射压缩空气，振动子不再起动。为了使振动器再工作，必须利用敲击振动器等方法使振动子脱离工作室的内壁。

鉴于如此不便，在美国专利4,453,919号的装置中，如其专利附图5A~5H及图6B所示，振动子的轴向两端面沿振动子的外周缘以微小的角度倒角成圆锥状，利用喷射在振动子的圆锥面与平滑的工作室内侧端面之间的楔状间隙的压缩空气流而使振动子脱离工作室的内壁。

振动子的轴向端面的倒角，历来用外圆磨床加工。

因此，将切断成圆盘状的振动子1夹紧在外圆磨床的旋转工件架的夹头2上(见图1)，将工件架的轴线3相对旋转砂轮4的轴线5定位成例如88°(见图2)，以工件架的轴线3为中心，一边使夹紧在夹头2上的振动子1旋转，一边使其向旋转砂轮4推进，先用旋转砂轮磨削振动子1的端壁，将其一面倒角成圆锥形。

接着，从工件架的夹头上卸下振动子，朝相反方向再夹紧，对另一面进行倒角。

然而，组装在牙科用除石器上的振动器显然是小型的，振动子的轴向厚度薄到约1mm。因此，将振动子夹紧在外圆磨床的工件架上是不容易的，尤其将一面倒角后的振动子向相反方向再夹紧是困难的。

因此，为了振动子的轴线与工件架的轴线对准而要正确夹紧振动子是困难的，不能高精度倒角。其结果，产生许多不合格品，合格率非常低。

另外，由于振动子的倒角必须1个1个用手工来进行，故振动子的质量产生误差，这就是合格率进一步恶化的原因。此外，用手工倒角需要许多工序和时间，很麻烦，阻碍了批量生产。

发明的公开

本发明的目的在于，提供一种振动子不需倒角(锥面加工)的、在喷射压缩空气时任何时候都能可靠地使振动子起动的振动器。

本发明的另一目的在于，提供一种可防止振动子粘附在工作室的内侧端面且对构成部件的制造合格率优异的振动器。

本发明的又一目的在于，提供一种可有效防止振动子的粘附且具有容易制造的结构的振动器。

本发明的再一目的在于，提供一种可防止振动子的粘附且具有适宜于批量生产的结构的振动器。

本发明的再一目的在于，提供一种由能以同样高品质制造的构成部件所制成的振动器。

为达到上述目的，本发明的振动器具有：含有圆盘状工作室的本体；在所述工作室内容纳着可运动的圆盘状的振动子；在工作室内将压缩空气向切向方向喷射的装置；排气装置，其特点在于，振动子的轴向端面实际上形成平滑状，在所述本体上设置从工作室的一对内侧端面的至少一方向轴向内方向突出的突起。

采用该结构，设在工作室内侧端面的突起在振动器非工作时阻碍了振动子的轴向端面与工作室的内侧端面面对面接触，防止振动子粘附在工作室的内侧端面上。即使振动子的轴向端面加工成平滑状，也因突起的存在，而在振动器的非工作时可在振动子的轴向端面与工作室的内侧端面之间确保一定的间隙。因此，在使用之际，当在工作室内喷射压缩空气时，振动子容易再起动。

如此，由于振动子的轴向端面可平滑地形成，不必进行锥面加工，故振动子与现有的制造方法相比，明显地可简单制造。由于振动子的平滑的轴向端面可利用平面磨床和研磨机等进行高精度机械加工，故可飞跃性地提高振动子的合格率。此外，与用外圆磨床1个1个磨削振动子的现有的制造方法相比，由于平面磨削与研磨可与许多振动子分批式地一次实施，故振动子可批量生产。

突起，可用钎焊、工作室的内侧端面的突起加工及其它的适当的任意方法而与工作室的内侧端面形成一体。但是，在本发明的最佳实施形态中，用不同于形成工作室内侧端面的构件来形成突起。因此，在划定工作室内侧端面的端板上设置轴向贯通孔，具有从工作室内侧端面向轴向内方向突出的延长部的插入零件是利用压入等方法固定在其轴向孔内。

在该实施形态中，由于端板的端面可做成平滑状，故端板可用平面研磨而简单地进行高精度的加工。插入零件可与端板分开地批量生产。当将插入零件利用压入方法固定在端板的轴向孔内时，可容易地组装端板与插入零件。

在另一实施形态中，插入零件可利用具有轴向贯通孔的挡圈形成，挡圈的轴向贯通孔构成排气通道的一部分。挡圈与本体同轴配置。采用这种结构，由于利用排气口而可固定挡圈，故振动器的制造与装配可简单化。另外，挡圈配置在本体的中央，不影响振动子。

在本发明的其它实施形态中，振动子的轴向端面实际上加工成平滑状，在振动子的中央设置轴向贯通孔，在该贯通孔中，可固定从振动子的轴向端面向轴向外侧突出的插入零件。

本发明的上述特点和效果及其它特点和优点，通过下述实施例进行阐明。

附图的简单说明

图1表示振动器的振动子的现有的磨削方法。

图2表示振动器的振动子的现有的磨削方法。

图3是本发明的振动器的最简单的实施形态的轴向剖视图，为便于理解，概念性表示有相对工作室指向切向方向的喷射嘴(以下相同)。

图4是图3表示的振动器的主要部分的分解立体图。

图5是沿图4中V-V线的剖视图。

图6是表示图3所示的振动器的振动子运动状态的模式图。

图7是图3表示的振动器的主要部分的剖视图，并表示振动器处于非工作位置状态。

图8是图3所示的振动器的主要部分的剖视图，并表示振动器处于非工作位置状态。

图9表示图3所示的端板与挡圈这类副部件的变化形态。

图10表示图3所示的端板与挡圈这类副部件的变化形态。

图11表示图3所示的振动器主要部分的变化形态。

图12是装入本发明振动器后另一实施形态的牙科用除石器的放大侧视图。

图13是图12所示的牙科用除石器的轴向放大剖视图。

图14是图13所示的振动器的主要部分的放大剖视图。

实施发明的最佳形态

图3到图5表示本发明的振动器的最简单的形态。参照所述附图，振动器10具有例如用钢铁形成的本体12。在图示的实施例中，本体12具有圆柱形的外部壳体14，在该外部壳体14中形成有具有轴线16的圆形孔18。本体12还具有：在圆形孔18内同轴配置的筒状的喷射环20；夹住环20而互相对峙的一对圆盘状的端板22及24。

喷射环20与端板22及24，通过与外部壳体14的内螺纹26旋合的挡圈28而一体地保持在外部壳体14内。在挡圈28上为使扳手卡合而在半径方向设有相对峙的一对孔30。

利用喷射环20的内周面32和端板22的内侧端面34与端板24的内侧端面36构成圆盘状的工作室(振动子室)38。

在该工作室38内，容纳有运动自如的圆盘状的振动子(振动发生元件)40。振动子40由一对平滑的轴向端面42和圆柱形的外周面44构成。振动子40的轴向尺寸及半径方向尺寸，分别稍小于工作室38的轴向尺寸及半径方向尺寸，振动子40相对工作室38具有稍许间隙而容纳在工作室38内。

振动子40和端板22及24最好用高速钢那样的耐磨性优异的材料做成。为了高精度控制轴向厚度，热处理后的振动子40与端板22、24用平面磨床磨削后，最好用研磨机进行精密加工。为了批量生产，振动子40和端板22、24的平面磨削和研磨，最好分别与许多振动子同时分批式地进行。

在喷射环20上形成有例如3个喷射嘴46。从图5中可知，喷射嘴46相对工作室38而向切向方向开口，在工作室38内发生空气的回转流48。

在外部壳体14上，处于面对喷射嘴46的位置形成有内周槽50，该内周槽50通过径向出口52而与入口接头54连通。

当将压缩空气软管(未图示)与入口接头54连接而供给压缩空气时，则压缩空气从喷射嘴46向切向方向喷射到工作室38内，在工作室38内就产生空气的回转流48。

其结果，如图6所示，振动子40就象在台子表面上摇晃旋转的硬币那样一边进行旋转，一边敲击端板22及24，产生振动。振动子40的如此运动，估计在端板22及24的内侧端面34及36上产生磨损而形成圆形的辙56(图6)。

使用后的空气，通过在端板24上同轴贯通形成的排气口58和在挡圈28上同轴贯通形成的排气口60而向外部排出。所述排气口58及60构成排气装置。

再参照图3及图4，根据本发明，在端板22上形成有同轴的轴向孔62，在该轴向孔62中压入有棒状的插入零件64。从图3可知，插入零件64的轴向长度稍大于端板22的轴向厚度，插入零件64的内侧端板，形成从端板22的内侧端面34向工作室38内朝轴向内方向突出的突起66。

另一方面，在端板24的排气口58中压入有作为插入零件的挡圈68。在挡圈68上设有实际上起到排气通道作用的轴向贯通孔70。与插入零件64相同，挡圈68的轴向长度稍大于端板24的轴向厚度，挡圈68的环状内侧端部72从端板24的内侧端面36向工作室38内朝轴向内方向突出。该环状延长部72与突起66相同，在振动器非工作时，作为防止振动子40紧贴在端板24的内侧端面用的突起而起到作用。

为使零件通用化，端板22和插入零件64的副部件可做成与端板24和挡圈·插入零件68的副部件相同的结构。

在振动子40作振动运动时，为避免干扰突起72，挡圈68的半径必须设定得比振动子40的辙56(图6)足够小。

另外，从端板的内侧端面34及36的突起66及72的轴向高度，必须限制成在振动子40运动时振动子40不干扰所述突起66及72。

因此，突起66及72的轴向高度，最好通过对端板22和插入零件64的副部件、及端板24和挡圈68的副部件进行平面磨削和研磨来控制。但是也可改成，预先制造具有规定轴向长度的插入零件64及挡圈68，通过将其压入端板22及24的轴孔内来装配副部件。

现对该振动器的使用形态与工作原理进行说明，振动器的本体12可以振动传递关系与应施加振动的物体连接。将压缩空气软管与入口接头54连接，当从喷射嘴46使压缩空气喷射到工作室38内时，如按图6所述那样，振动子40一边旋转一边敲击端板22及24而产生振动，该振动传递给物体。

如前所述，由于突起66及72的轴向高度和半径方向位置设定成运动中的振动子40不干扰突起66及72，故振动子40的振动运动未受到妨碍。

在停止喷射压缩空气时，振动子40因重力的作用在工作室38内向铅垂方向落下。

在非工作时，在以端板24位于端板22下方的姿势保持振动器10时，典型状态的如图7所示，振动子40停歇在挡圈68的环状突起72上。其结果，振动子40的轴向端面42仅以突起72的高度离开端板24的内侧端面36，突起72防止振动子40的轴向端面42与端板24的内侧端面36紧贴。

这种状态下再喷射压缩空气时，则压缩空气吹入振动子40的轴向端面42与端板24的内侧端面36之间，从而再可靠地使振动子40起动。

如图8所示，在振动器非使用时，在端板22位于端板24下方的场合下，振动子40的边缘的圆周方向一部分与端板22的内侧端面34抵接，而直径方向相反侧的部分因突起66的存在而从内侧端面34上被提起。因此，当再喷射压缩空气时，压缩空气就吹入振动子40的轴向端面42与端板22的内侧端面34之间的间隙，振动子40再次可靠地运动。

图9表示端板24的挡圈68的变化形态。在该形态中，在挡圈68的环状突起72上设有在直径方向相对的开口74。采用这种结构，若在振动器处于图7所示的姿势时再喷射压缩空气，则压缩空气通过开口74而被顺利地排出到排气通道70，此时，磨损粉末和润滑油通过开口74而被排出到排气口。

图10表示端板24的突起的变化形态。在图10A中，在端板24上处于向半径方向外侧偏离排气口58的位置形成有轴向贯通孔，在该贯通孔中，压入有长度稍大于端板24的轴向厚度的销76。在图10B的实施形态中，在形成于端板24上的凹坑中压入有钢球78，形成突起。在图10C的实施形态中，在端板24上一体形成有与排气口58邻接并围绕排气口58的环状突起80。

图11表示在振动子40一方设置突起的实施形态。

在图11A的实施形态中，在振动子40的中央贯通孔中，从振动子40的轴向两端面突出地压入有长度稍大于振动子40的轴向厚度的挡圈82。挡圈82的外径比端板24的排气口58的内径大，在振动器非工作时，振动子40与端板24的内侧端面36不紧贴。

在图11B的实施形态中，在振动子40的中央贯通孔中，压入有直径稍大于振动子40的轴向厚度的钢球84。在端板24上处于向半径方向外侧偏离其轴线的位置形成有排气口58A。

在图11C的实施形态中，在振动子40的中央贯通孔中，压入有长度稍大于振动子40的轴向厚度的棒状的插入件86。

在所述的实施形态中，都可在振动器非工作时防止振动子40与端板22及24的内侧端面紧贴。

图12到图14表示装入本发明振动器的另一实施形态的牙科用除石器。牙科用除石器通过牙科用软管与牙科用装置连接，从而构成由牙科用装置提供压缩空气的气动式手动器械。

参照图12至图14，牙科用除石器100具有能用手握持的外壳102。外壳102可包括：前壳104；与前壳104后部内螺纹旋合的连接接头106；与连接接头后部的外螺纹旋合的后壳108；与后壳108后部的内螺纹旋合的端部构件110。在端部构件110上设有外螺纹112，利用衬垫114与现有型式的软管接头116就能与来自牙科用装置(未图示)的牙科用软管118连接。

在前壳104内容纳有振动器120，通过将连接接头106与前壳104内旋合而在轴向定位。振动器120利用合成橡胶制的多个O型圈(仅用图13中参照编号122表示其1个)来对前壳104及连接接头106进行防振。

振动器120具有外部壳体124，在该外部壳体124上沿牙科用除石器100的轴线而形成有带有阶梯的贯通孔126。在孔126的前部设有内螺纹128，在该内螺纹128内旋合着除石工具130的外螺纹部。在除石工具130上形成有贯通其中央的冲洗·冷却水供给通道132，在除石中冲洗碎石片，冷却牙齿和工具。在工具130的水供给通道132中，通过水管134、外端用闷头136封住的连接接头106的半径方向通道138、水管140及贯通孔126而由牙科用装置供给压力水。

振动器120许多方面类似于图3至图5所示的实施例。主要参照图14的放大图，与图3至图5所示的实施例相同，振动器120具有圆盘状的端板142、空气喷射环144和圆盘状的端板146，所述部件通过与外部壳体124旋合的挡圈148而一体地保持在外部壳体124内，形成工作室。在工作室150内配置振动子152。为了不干扰水管140，在振动子152上形成有中央孔154。

为能以6000Hz以上的高振动数使除石工具130振动，最好振动器120尽量做成小型。最好振动子152的轴向尺寸大约是1~1.5mm，振动子152的外径大约是5~8mm，工作室150的轴向尺寸约比振动子152的轴向尺寸大0.5~1mm，工作室150的内径约比振动子152的外径大0.5~2mm。

喷射环144的切向方向喷射嘴156，通过外部壳体124的内周槽158和径向孔160而和外部壳体124与前壳104之间的环状空间162(图13)连通。

来自牙科用装置的压缩空气，通过压缩空气管164、向径向外侧偏离牙科用除石器的轴线而在连接接头106上形成的轴向通道166以及连接接头106的径向通道168而供给环状空间162，再供给喷射环144。在水管140与壳体124之间配置的0型圈169，可防止工作室150内的空气向前方泄漏。

工作室150内的使用后的空气，通过端板146的排气口170与挡圈148的中央口172而被送到挡圈148与连接接头106之间的空间174，此后，通过向径向外侧偏离除石器的轴线而在连接接头106上形成的轴向排气通道176、后壳108的内部空间178、排气管180及牙科用软管118而返回到牙科用装置中。

为使零件通用化，端板142与146做成相同的结构。因此，仅对一个端板146进行说明，与图3及图4所示的端板24相同，在端板146的圆形中央开口182压入有挡圈184。挡圈184的内孔起到排气口170作用。挡圈184具有比振动子152内径大的外径。

挡圈184的内侧端比端板146的内侧端面稍向工作室150内突出。在振动子152及工作室150具有如前所述的尺寸的情况下，为防止振动子152在振动器非工作时粘附在端板146上，从端板146内侧端面到挡圈184内侧端的突出量约为50μm就足够。采用这样的突出量，在振动子工作时，振动子就不会干扰挡圈184。

端板142和146及挡圈184涉及图3至图5所示的实施例，可用与前述的相同方法进行制造装配。

由于振动器120的工作原理与图3至图6的实施例相同，故不需再说明。发生的振动通过壳体124而传递给除石工具130，则如众所周知，使除石工具130的顶端振动，去除齿石。

与图7关联并从前述的结果就可明白，在牙科用除石器非工作时，从端板142及146的内侧端面稍突出的挡圈184防止了振动子152粘附在端板142或146上，因此，当再喷射压缩空气时，振动子152能可靠地再起动。

本发明者对图12至图14所示的牙科用除石器进行了试验，进行了23,400次的2秒停止、2秒工作的循环，经过实际工作13小时反复，结果，振动子不会粘附在端板上而能可靠地再起动。

此外，对图12至图14所示的振动器制造了50套，根据振动发生是否良好而测定了振动子的合格率，结果，振动子的优良品合格率大约是82％。这与用现有的制造方法的合格率只有约19％相比，显然是高比例。

以上说明了本发明特定的实施例，而本发明不限定于此，可实施各种的设计变更。例如，振动器可适用于牙科用除石器以外的任何用途。振动器的构成要素的数量、振动器的结构和外形、空气通道的配置、喷射嘴的数量和喷射角度可作适当变更。

Claims (9)

1.一种振动器，其具有：含有由与轴线垂直的互相相对的一对内侧端面与圆柱形的内周面所构成的圆盘状工作室的刚性本体；含有比所述工作室小的、在所述工作室内容纳着可运动的大致圆盘状的振动子；为使作用流体在工作室内发生回转流而向所述工作室内喷射加压的气体状作用流体的装置；将使用后的作用流体从所述工作室予以排出用的排气装置，所述振动子的轴向端面实际上形成平滑状，其特征在于，

在所述本体上设置从所述一对内侧端面的至少一方向轴向内方向突出的突起。

2.如权利要求1所述的振动器，其特征在于，所述本体具有构成所述内侧端面至少一方的端板，在所述端板上设有贯通它的轴向孔，在端板的所述轴向孔内固定有插入零件，所述插入零件具有从所述内侧端面向轴向内方向突出的延长部，所述突起利用所述延长部形成。

3.如权利要求2所述的振动器，其特征在于，所述插入零件利用压入方法而固定在端板的轴向孔内。

4.如权利要求2或3所述的振动器，其特征在于，所述轴向孔及插入零件与所述本体同轴。

5.如权利要求4所述的振动器，其特征在于，所述插入零件由具有轴向贯通孔的挡圈所构成。

6.如权利要求5所述的振动器，其特征在于，所述挡圈的轴向贯通孔构成所述排气装置的一部分。

7.如权利要求5或6所述的振动器，其特征在于，挡圈的所述延长部是环状。

8.如权利要求5或6所述的振动器，其特征在于，挡圈的所述延长部向圆周方向开口。

9.如权利要求1～3，5、6中任一项所述的振动器，其特征在于，所述振动子在其中央具有轴向贯通孔。

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