JP2002282787A - 振動方向変換ホーン - Google Patents

振動方向変換ホーン

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JP2002282787A
JP2002282787A JP2001089069A JP2001089069A JP2002282787A JP 2002282787 A JP2002282787 A JP 2002282787A JP 2001089069 A JP2001089069 A JP 2001089069A JP 2001089069 A JP2001089069 A JP 2001089069A JP 2002282787 A JP2002282787 A JP 2002282787A
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春男 山森
Toshiaki Miyamoto
年昭 宮本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波応用縦振動体は、従属接続及び低周波
による波長の増大で振動体全体が長くなり、装置取り付
けスペースを広くしなければならず、装置が大型化して
取り扱いが不便であり、操作性が悪いという問題があっ
た。 【解決手段】ランジュバン型振動子１は２つの圧電素子
２、３を円筒ブロック４とほぼ同じ径の円筒部５ａとこ
の円筒部５ａから予め定められたテーパー曲線始まりの
接線角度θで傾斜して先端を細く形成したホーン部５ｂ
とからなるホーンブロック５で挟持され、ホーンブロッ
ク５の円筒部５ａに支持フランジ５ｃが設けられ、ホー
ンブロック５のホーン部５ｂの先端に振動方向拡大ホー
ン６の振動方向変換部６ａが設けられ、振動方向変換部
６ａからランジュバン型振動子１の中心軸Ｘに対して直
交方向に振動方向変換部６ａより僅かに狭い幅で突出す
る後部質量部６ｂが設けられ、振動方向変換部６ａの後
部質量部６ｂと対向した部分に振動方向変換部６ａから
予め決められたテーパー曲線始まりの接線角度θで徐々
に細く形成された拡大ホーン部６ｃが構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、従来の振動振幅を
増大する振動子と同等以上の性能を持ち、取り付けスペ
ースの小型化を図った振幅方向変換ホーンに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の強力超音波応用縦振動体は、放射
面での振動振幅を増大するため、ボルト締めランジュバ
ン型振動子にブースターを設け、このブースターにホー
ンを従属接続する構成が主であり、又、この超音波応用
縦振動体において、振幅振幅及び振動パワーが比較的大
きくとれる数十ｋＨｚの低周波領域で使用されることが
多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、この超音波応
用縦振動体は、従属接続及び低周波による波長の増大で
振動体全体が長くなり、装置取り付けスペースを広くし
なければならず、装置が大型化して取り扱いが不便であ
り、操作性が悪いという問題があった。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】本発明は、圧電素子を
円筒ブロックと該円筒ブロックとほぼ同じ径の円筒部と
該円筒部から予め定められた角度で傾斜して先端を細く
形成したホーン部とからなるホーンブロックで挟持して
構成したランジュバン型振動子と、該ランジュバン型振
動子のホーンブロックのホーン部の先端が装着される振
動方向変換部、該振動方向変換部から前記ランジュバン
型振動子のホーン部と直交方向に前記振動方向変換部よ
り僅かに狭く、予め定められた長さに突出する後部質量
部、該後部質量部と対向する前記振動方向変換部から予
め定められた角度で傾斜して先端を細く形成し、前記後
部質量部と同じ幅の拡大ホーン部によって構成された振
動速度拡大ホーンとからなり、前記ランジュバン型振動
子によって発生された超音波振動を前記振動速度拡大ホ
ーンの振動方向変換部から前記拡大ホーン部の先端に伝
達するものであり、又、前記振動速度拡大ホーンの前記
後部質量部及び前記拡大ホーン部の断面が長方形でもよ
いし、さらに、前記振動速度拡大ホーンの前記後部質量
部が円筒形でもよいし、又、前記振動速度拡大ホーンは
前記振動方向変換部の中心部分に側面に設けた支持突起
により支持してもよいし、前記振動速度拡大ホーンは前
記振動方向変換部の中心部分の側面の両側に設けた支持
くぼみにより支持してもよいし、前記振動速度拡大ホー
ンは前記振動方向変換部の中心部分の側面に設けた貫通
孔により支持してもよいし、前記振動速度拡大ホーンの
前記拡大ホーン部の先端のエッジは任意に円弧状に形成
してもよいし、前記振動速度拡大ホーンの前記拡大ホー
ン部の前記方向変換部からのテーパー曲線の始まりの接
線角度θは２０度から５０度の範囲でもよいし、前記ラ
ンジュバン型振動子の前記ホーン部のテーパー曲線の始
まりの接線角度θは２０度から５０度の範囲でもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明では、振動源にランジュバ
ン型振動子を使用し、このランジュバン型振動子を全長
で１／２波長共振させ、又、ランジュバン型振動子の先
端をテーパー状に絞り込んでホーン金属部分を構成して
振動速度を拡大し、このランジュバン型振動子のホーン
部に振動速度拡大ホーンを設け、ランジュバン型振動子
で発生した超音波振動を振動速度拡大ホーンで直交方向
に変換して、振動速度拡大ホーンの拡大ホーン部の先端
で超音波の振動、速度を拡大して伝達することにより、
取り付けスペースが小さくなり、使い勝手がよいという
利点がある。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の実施例の振動方向変換ホーン
の斜視図、図２は図１の振動方向変換ホーンの側面図、
図３は図１の振動方向変換ホーンの平面図で、ランジュ
バン型振動子１は２つの圧電素子２、３を円筒ブロック
４とほぼ同じ径の円筒部５ａとこの円筒部５ａから予め
定められたテーパー曲線始まりの接線角度θで傾斜して
先端を細く形成したホーン部５ｂとからなるホーンブロ
ック５で挟持され、又、このホーンブロック５の円筒部
５ａに支持フランジ５ｃが設けられ、このホーンブロッ
ク５のホーン部５ｂの先端に振動方向拡大ホーン６の振
動方向変換部６ａが設けられ、この振動方向変換部６ａ
からランジュバン型振動子１の中心軸Ｘに対して直交方
向のＹ軸方向に、振動方向変換部６ａより僅かに狭い幅
で突出する後部質量部６ｂが設けられ、又、振動方向変
換部６ａの後部質量部６ｂと対向した部分に後部質量部
とほぼ同じ幅で、振動方向変換部６ａから予め決められ
たテーパー曲線始まりの接線角度θで徐々に細く形成さ
れた拡大ホーン部６ｃとから構成され、中心軸Ｘと後部
振動部６ｂの端部までの長さより中心軸Ｘと拡大ホーン
部６ｃの端部までの長さの方が大きく取られ、さらに、
ランジュバン型振動子１から振動が入力される方向変換
部６ａの長さＬｘに対して、後部質量部６ｂの端部から
拡大ホーン部６ｃの端部までの振動速度拡大ホーン６の
長さＬｙが長くなるように構成され、Ｌｙ＝１／２波長
であり、又、拡大ホーン部の幅Ｗは、Ｗ＝１／４〜１／
３波長以下に設定される。
【０００７】このように構成した本実施例の振動方向変
換ホーンでは、ランジュバン型振動子１の圧電素子２、
３の端子２ａ、３ａから図示しない発振器からの発振出
力を印加すると、ランジュバン型振動子１は１／２波長
で共振され、又、振動速度拡大ホーン６はランジュバン
型振動子１とほぼ等しい周波数で１／２波長共振するよ
うに構成され、さらに、振動速度拡大ホーン６の振動方
向変換部６ａの長さＬｘに対して、振動速度拡大ホーン
６の長さＬｙが長くなるように構成されているので、振
動方向の変換作用だけでなく、振動速度の拡大を行うこ
とができ、拡大ホーン部６ｃの放射側を任意形状の曲線
でテーパー形状に絞ることによって振動速度の拡大を行
うことができる。
【０００８】なお、振動速度拡大ホーン６の振動方向変
換部６ａとランジュバン型振動子１のホーンブロック５
のホーン部５ｂの接続はネジ結合でも一体成形でもよい
し、又、振動方向変換ホーン６は重いので、振動速度拡
大ホーン６自体の支持は、図４に示すように、振動方向
変換部６ａの中心Ｏの側部に設けた支持突起７で支持す
るようにすればよいが、この場合、支持突起７の幅Ａ及
び長さＢに、Ａ＝Ｂ＝１／１０波長以下の条件が必要で
あり、又、図５に示すように、振動方向変換部６ａの中
心Ｏの側部に設けた支持くぼみ８により支持するように
してもよいし、さらに、図６に示すように、振動方向変
換部６ａの中心Ｏを通る貫通孔９により支持するように
してもよいが、支持くぼみ８及び貫通孔９の幅Ｃは、Ｃ
＝１／１０波長以下の条件が必要である。
【０００９】又、振動方向変換部６ｂの形状はその断面
が長方形であり、又、拡大ホーン部６ｃの断面も長方形
であるが、後部質量部６ｂを円筒形にしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の振動方向
変換ホーンでは、振動源にランジュバン型振動子を使用
し、ランジュバン型振動子の先端をテーパー状に絞り込
んでホーン部を構成して振動速度を拡大し、ランジュバ
ン型振動子の中心軸に直角方向に振動方向変換部から後
部質量部と拡大ホーン部を突出形成して振動速度拡大ホ
ーンを構成し、振動速度拡大ホーンの振動方向変換部を
ランジュバン型振動子のホーン部に連結して、ランジュ
バン型振動子で発生した超音波振動を振動速度拡大ホー
ンで直交方向に変換して、振動速度拡大ホーンの拡大ホ
ーン部の先端で超音波の振動、速度を拡大して伝達する
ことにより、取り付けスペースが小さくなり、使い勝手
がよいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の振動方向変換ホーンの斜視図
である。
【図２】図１の振動方向変換ホーンの側面図である。
【図３】図３は図１の振動方向変換ホーンの平面図であ
る。
【図４】図１の振動方向変換ホーン振動速度拡大ホーン
を支持するための構成図である。
【図５】図１の振動方向変換ホーンの振動速度拡大ホー
ンを支持するための他の構成図である。
【図６】図１の振動方向変換ホーンの振動速度拡大ホー
ンを支持するための他の構成図である。
【符号の説明】
１ ランジュバン型振動子 ２、３ 圧電素子 ４ 円筒ブロック ５ ホーンブロック ６ 振動方向変換ホーン ７ 支持突起 ８ 支持くぼみ ９ 支持貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 年昭 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 Ｆターム(参考） 5D107 AA13 CC04 FF02 FF03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電素子を円筒ブロックと該円筒ブロッ
    クとほぼ同じ径の円筒部と該円筒部から予め定められた
    角度で傾斜して先端を細く形成したホーン部とからなる
    ホーンブロックで挟持して構成したランジュバン型振動
    子と、該ランジュバン型振動子のホーンブロックのホー
    ン部の先端が装着される振動方向変換部、該振動方向変
    換部から前記ランジュバン型振動子のホーン部と直交方
    向に前記振動方向変換部より僅かに狭く、予め定められ
    た長さに突出する後部質量部、該後部質量部と対向する
    前記振動方向変換部から予め定められた角度で傾斜して
    先端を細く形成し、前記後部質量部と同じ幅の拡大ホー
    ン部によって構成された振動速度拡大ホーンとからな
    り、前記ランジュバン型振動子によって発生された超音
    波振動を前記振動速度拡大ホーンの振動方向変換部から
    前記拡大ホーン部の先端に伝達することを特徴とする振
    動方向変換ホーン。
  2. 【請求項２】 前記振動速度拡大ホーンの前記後部質量
    部及び前記拡大ホーン部の断面が長方形であることを特
    徴とする請求項１記載の振動方向変換ホーン。
  3. 【請求項３】 前記振動速度拡大ホーンの前記後部質量
    部が円筒形であることを特徴とする請求項１記載の振動
    方向変換ホーン。
  4. 【請求項４】 前記振動速度拡大ホーンは前記振動方向
    変換部の中心部分に側面に設けた支持突起により支持す
    ることを特徴とする請求項１記載の振動方向変換ホー
    ン。
  5. 【請求項５】 前記振動速度拡大ホーンは前記振動方向
    変換部の中心部分の側面の両側に設けた支持くぼみによ
    り支持することを特徴とする請求項１記載の振動方向変
    換ホーン。
  6. 【請求項６】 前記振動速度拡大ホーンは前記振動方向
    変換部の中心部分の側面に設けた貫通孔により支持する
    ことを特徴とする請求項１記載の振動方向変換ホーン。
  7. 【請求項７】 前記振動速度拡大ホーンの前記拡大ホー
    ン部の先端のエッジは任意に円弧状に形成することを特
    徴とする請求項１記載の振動方向変換ホーン。
  8. 【請求項８】 前記振動速度拡大ホーンの前記拡大ホー
    ン部の前記方向変換部からのテーパー曲線の始まりの接
    線角度θは２０度から５０度の範囲であることを特徴と
    する請求項１記載の振動方向変換ホーン。
  9. 【請求項９】 前記ランジュバン型振動子の前記ホーン
    部のテーパー曲線の始まりの接線角度θは２０度から５
    ０度の範囲であることを特徴とする請求項１記載の振動
    方向変換ホーン。
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