JP2009529359A - 弾性的に撓む連結ボディ - Google Patents
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Abstract
線形の入力運動をそれに対して横の線形の出力運動に変換することができる連結ボディ(26)は、2つの同じ長さの平行な曲げアーム(28、30)を有しており、それら曲げアームがその端部において横の結合アーム(32、34)によって結合されている。結合アーム(28、30)は、そのニュートラルラインから同方向かつ同じ距離隔たった、質量ボディをあらわす駆動ボディ(40、42)を支持している。
Description
本発明は、請求項1の前文に記載の高周波作業器具用の、弾性的に撓む連結ボディに関する。
請求項および明細書において、高周波というのは、数kHzから40kHz以上の周波数であるものとする。普通の歯科適用においては、周波数は、好ましくは15kHzから25kHzの領域にある。
歯科目的のための高周波作用器具は、特許文献1に記載されている。この作業器具は、超音波駆動ユニットを有しており、その超音波駆動ユニットは、相前後して配置された圧電ディスクの伸張されたスタックを有している。このディスクスタックは、作業器具のグリップ内に収容されている。連結ボディは、リング振動子として形成されており、そのリング振動子は周方向に等配された4つの振動最大を有している。振動最大の1つが、超音波駆動ユニットと結合されており、それに対して90°変位した振動最大が、工具と結合されている。従ってこの工具は、その方向が超音波駆動ユニットの従動運動の方向に対して90°だけ傾いた運動を実施する。
上述した種類の作業器具は、特に歯科領域において、歯の表面を清掃し、あるいは歯に空洞を形成するためにも、使用される。
その場合に連結ボディは、患者の口内の狭い状況においても歯科医がそれぞれの作業箇所を見ることを可能にするために、比較的小さい寸法を持たなければならない。従来技術に基づく、小さい直径を有するリング状の連結ボディは、それが極めて精確に加工されており、特殊な高価な材料から形成されている場合にだけ、確実に働く。この条件が維持されない場合には、連結ボディ内の破断と、それに伴って作業器具の故障がもたらされることがある。
独国特許DE4238384A1号
本発明によって、請求項1の前文に記載の連結ボディを、より簡単に形成することができ、かつ材料破断の傾向が少ないように、展開しようとしている。
この課題は、本発明によれば、請求項1に記載された特徴を有する連結ボディによって解決される。本発明に基づく連結ボディにおいては、曲げアームの予め定められた点にトルクを作用させることによって、固有振動の励振が行われる。このトルクは、梃子の腕の下で駆動される1つ/複数の曲げアームに作用する力によって発生される。
本発明の好ましい展開が、下位請求項に記載されている。
請求項2によれば、曲げアームの固有振動も特に効率的な励振が得られる。というのは、駆動する傾動運動が曲げアームの、曲げアームが固有振動の節を有する点に供給されるからである。
請求項3に記載の本発明の展開は、駆動される1本/複数本の曲げアームの対称の振動状況および対称の負荷に関して、効果的である。
請求項4に示す本発明の展開によって、駆動されない曲げアームも横のアーム中央平面に対して対称に振動し、かつ負荷を受ける。
請求項5に示す連結ボディは、同一方向に取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを備えた2つの曲げアームを有しており、その駆動ボディの重心はそれぞれ、それを支持する曲げアームのニュートラルファイバーから離れている。曲げアームに長手方向に力が供給された場合に、距離をおいて取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディは、その慣性に基づいて2つの曲げアームの同方向の曲りをもたらす。
曲げアームの2つの駆動される端部および2つの自由な駆動する端部が結合アームによって結合されているので、曲げアームの端部が駆動された場合に、そこにある結合アームの運動がもたらされ、その運動は2つの曲げアームの長手方向に垂直に、従ってまたそれに対して平行な、曲げアームの駆動される端部を結合する結合アームに加えられる駆動運動に対しても、垂直になる。
従って、請求項2に示す連結アームは、撓むことのできる平行な側を有するフレームと見なすことができ、それらの側は、フレームエッジから距離をおいて取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを支持している。従って連結ボディは、取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを備えた、弾性的に変形可能な平行四辺形ロッドを形成し、それによって、加えられる高周波の線形の交互入力運動が、それに対して傾動された、実質的に線形の、同じ周波数の交互出力運動に変換される。
請求項6に示す本発明の展開は、2つの曲げアーム内の負荷と運動状況を等しく調節することに関して、効果的である。
請求項7に示す連結ボディにおいて、駆動ボディの一方によって発生される質量慣性モーメントのために、種々のアームによって形成されるフレームの横の寸法が効果的である。従って、一方の駆動ボディの質量は、幾分小さく選択することができる。
その場合に、請求項8によれば、曲げアームと結合アームによって形成されるフレームが加速された場合に、質量ボディとして作用する駆動ボディが曲げアームに及ぼすトルクは、駆動ボディの質量が異なるにもかかわらず、互いに同化することができる。
請求項9に示す本発明の展開は、連結ボディのコンパクトな寸法に関して、効果的である。
請求項10に示す本発明の展開は、連結ボディの滑らかな境界面に関して、効果的である。
請求項11に示す連結ボディは、曲げアームと結合アームによって形成されるフレームの、曲げアーム軸の方向における加速が、効率的に振動運動に変換されることを、特徴としている。
その場合に請求項12によれば、フレームの内部にある駆動ボディに、特に大きい質量を与えることができる。
請求項13に示す本発明の展開も、曲げ振動の強い発生に関して効果的である。それから導き出される、工具側の結合アームによって準備される、工具軸の方向の従動運動も、同様に強い。
請求項14は、超音波発振器と連結ボディの結合の特に簡単かつ信頼できる可能性を与える。
請求項15に示す連結ボディは、連結ボディと超音波発振器従動端部とによって形成されるユニットが、フレーム平面に対して垂直な方向に特に短く組み立てられることを、許す。
請求項16に記載の展開も、機械的な負荷を2つの曲げアームへ均一に分配するために、用いられる。
請求項17に示す本発明の展開は、駆動運動の正確かつ信頼できる導入に関して、かつ工具の正確かつ確実な運動に関して、効果的である。
同じことが、特に、請求項18に示す連結ボディに当てはまる。
請求項19に示す連結ボディにおいて、力のない状態で占める幾何学配置は、矩形である。曲げアームの変位は、その曲げアームによって形成される矩形エッジの2つの側に向かって対称に行われ、それによって、曲げアームの変位が比較的大きい場合に残留する、入力運動に対して平行な残留運動コンポーネントを、極めて小さく抑えることができ、ないしは、ここで興味をもたれるように、変位が小さい場合には、実際はゼロである。
請求項20に示す本発明の展開は、連結ボディの材料内のローカルな応力を回避することに関して、効果的である。
請求項21に示す連結ボディにおいて、質量ボディと結合アームは、フレームの内部に位置する駆動ボディがフレームの変形を阻止することなしに、実質的に同一の平面内に位置することができる。その結果、平面平行の未加工鋳造品から連結ボディを、簡単な方法で形成することができる。
請求項22に示す本発明の展開は、連結ボディの駆動する部分に工具を簡単かつ確実に固定することに関して、効果的である。
請求項23に示す本発明の展開によれば、連結ボディは工具の近傍において極めて細く形成することができる。これは、従動部分への良好な視覚的接触に関して効果的である。
請求項24によれば、連結ボディと駆動ユニットの簡単かつ負荷をかけることのできる結合が得られる。駆動ユニットは、たとえば、超音波ジェネレータによって、あるいは超音波ジェネレータとその後段に接続された超音波発振器によって、簡単に形成することができる。
請求項25に示す本発明の展開も、連結ボディによって実現される作業器具の良好な人間工学に関して、効果的である。
請求項26に示す本発明の展開は、平面平行の未加工鋳造品から連結ボディを形成できることに関して、効果的である。さらに、曲げアームの矩形のプラズマ状の基本幾何学配置が、振動周波数を前もって正確に計算することを許す。そして、矩形形状によって、曲げ振動が正確に定められる:曲げアーム内に誘起される振動は、曲げアーム長手軸に関してほぼねじれがない。
上述した利点は、請求項27に示す連結ボディと請求項28に示す連結ボディについて、さらに強く当てはまる。
請求項29に示す本発明の展開は、連結ボディと、作業箇所の近傍にそれを有するハンドピースの、コンパクトな構造に関して、効果的である。これが、空間的に制限された状況の下での取扱いと作業箇所への視覚接触を容易にする。
請求項30に示す連結ボディは、特に長い寿命を特徴としている。
請求項2によれば、曲げアームの固有振動も特に効率的な励振が得られる。というのは、駆動する傾動運動が曲げアームの、曲げアームが固有振動の節を有する点に供給されるからである。
請求項3に記載の本発明の展開は、駆動される1本/複数本の曲げアームの対称の振動状況および対称の負荷に関して、効果的である。
請求項4に示す本発明の展開によって、駆動されない曲げアームも横のアーム中央平面に対して対称に振動し、かつ負荷を受ける。
請求項5に示す連結ボディは、同一方向に取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを備えた2つの曲げアームを有しており、その駆動ボディの重心はそれぞれ、それを支持する曲げアームのニュートラルファイバーから離れている。曲げアームに長手方向に力が供給された場合に、距離をおいて取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディは、その慣性に基づいて2つの曲げアームの同方向の曲りをもたらす。
曲げアームの2つの駆動される端部および2つの自由な駆動する端部が結合アームによって結合されているので、曲げアームの端部が駆動された場合に、そこにある結合アームの運動がもたらされ、その運動は2つの曲げアームの長手方向に垂直に、従ってまたそれに対して平行な、曲げアームの駆動される端部を結合する結合アームに加えられる駆動運動に対しても、垂直になる。
従って、請求項2に示す連結アームは、撓むことのできる平行な側を有するフレームと見なすことができ、それらの側は、フレームエッジから距離をおいて取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを支持している。従って連結ボディは、取り付けられた、質量ボディとして作用する駆動ボディを備えた、弾性的に変形可能な平行四辺形ロッドを形成し、それによって、加えられる高周波の線形の交互入力運動が、それに対して傾動された、実質的に線形の、同じ周波数の交互出力運動に変換される。
請求項6に示す本発明の展開は、2つの曲げアーム内の負荷と運動状況を等しく調節することに関して、効果的である。
請求項7に示す連結ボディにおいて、駆動ボディの一方によって発生される質量慣性モーメントのために、種々のアームによって形成されるフレームの横の寸法が効果的である。従って、一方の駆動ボディの質量は、幾分小さく選択することができる。
その場合に、請求項8によれば、曲げアームと結合アームによって形成されるフレームが加速された場合に、質量ボディとして作用する駆動ボディが曲げアームに及ぼすトルクは、駆動ボディの質量が異なるにもかかわらず、互いに同化することができる。
請求項9に示す本発明の展開は、連結ボディのコンパクトな寸法に関して、効果的である。
請求項10に示す本発明の展開は、連結ボディの滑らかな境界面に関して、効果的である。
請求項11に示す連結ボディは、曲げアームと結合アームによって形成されるフレームの、曲げアーム軸の方向における加速が、効率的に振動運動に変換されることを、特徴としている。
その場合に請求項12によれば、フレームの内部にある駆動ボディに、特に大きい質量を与えることができる。
請求項13に示す本発明の展開も、曲げ振動の強い発生に関して効果的である。それから導き出される、工具側の結合アームによって準備される、工具軸の方向の従動運動も、同様に強い。
請求項14は、超音波発振器と連結ボディの結合の特に簡単かつ信頼できる可能性を与える。
請求項15に示す連結ボディは、連結ボディと超音波発振器従動端部とによって形成されるユニットが、フレーム平面に対して垂直な方向に特に短く組み立てられることを、許す。
請求項16に記載の展開も、機械的な負荷を2つの曲げアームへ均一に分配するために、用いられる。
請求項17に示す本発明の展開は、駆動運動の正確かつ信頼できる導入に関して、かつ工具の正確かつ確実な運動に関して、効果的である。
同じことが、特に、請求項18に示す連結ボディに当てはまる。
請求項19に示す連結ボディにおいて、力のない状態で占める幾何学配置は、矩形である。曲げアームの変位は、その曲げアームによって形成される矩形エッジの2つの側に向かって対称に行われ、それによって、曲げアームの変位が比較的大きい場合に残留する、入力運動に対して平行な残留運動コンポーネントを、極めて小さく抑えることができ、ないしは、ここで興味をもたれるように、変位が小さい場合には、実際はゼロである。
請求項20に示す本発明の展開は、連結ボディの材料内のローカルな応力を回避することに関して、効果的である。
請求項21に示す連結ボディにおいて、質量ボディと結合アームは、フレームの内部に位置する駆動ボディがフレームの変形を阻止することなしに、実質的に同一の平面内に位置することができる。その結果、平面平行の未加工鋳造品から連結ボディを、簡単な方法で形成することができる。
請求項22に示す本発明の展開は、連結ボディの駆動する部分に工具を簡単かつ確実に固定することに関して、効果的である。
請求項23に示す本発明の展開によれば、連結ボディは工具の近傍において極めて細く形成することができる。これは、従動部分への良好な視覚的接触に関して効果的である。
請求項24によれば、連結ボディと駆動ユニットの簡単かつ負荷をかけることのできる結合が得られる。駆動ユニットは、たとえば、超音波ジェネレータによって、あるいは超音波ジェネレータとその後段に接続された超音波発振器によって、簡単に形成することができる。
請求項25に示す本発明の展開も、連結ボディによって実現される作業器具の良好な人間工学に関して、効果的である。
請求項26に示す本発明の展開は、平面平行の未加工鋳造品から連結ボディを形成できることに関して、効果的である。さらに、曲げアームの矩形のプラズマ状の基本幾何学配置が、振動周波数を前もって正確に計算することを許す。そして、矩形形状によって、曲げ振動が正確に定められる:曲げアーム内に誘起される振動は、曲げアーム長手軸に関してほぼねじれがない。
上述した利点は、請求項27に示す連結ボディと請求項28に示す連結ボディについて、さらに強く当てはまる。
請求項29に示す本発明の展開は、連結ボディと、作業箇所の近傍にそれを有するハンドピースの、コンパクトな構造に関して、効果的である。これが、空間的に制限された状況の下での取扱いと作業箇所への視覚接触を容易にする。
請求項30に示す連結ボディは、特に長い寿命を特徴としている。
以下、図面を参照しながら実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
図1には、工具12を駆動するために用いられる、超音波ハンドピースが全体を符号10で示されている。
工具12は、たとえば、歯の側面を加工する、ランセット形状のフラットな工具であることができる。工具12は、図面に記載された矢印14の方向に移動する。工具12による加工の間、ノズル16を通して加工液が工具へ向けられ、その加工液は水中に浮遊する研磨材を含んでいる。
図1には、工具12を駆動するために用いられる、超音波ハンドピースが全体を符号10で示されている。
工具12は、たとえば、歯の側面を加工する、ランセット形状のフラットな工具であることができる。工具12は、図面に記載された矢印14の方向に移動する。工具12による加工の間、ノズル16を通して加工液が工具へ向けられ、その加工液は水中に浮遊する研磨材を含んでいる。
図1において垂直な、工具12の昇降運動(その振幅は数10μmから100μmである)を発生させるために、超音波ジェネレータ20が用いられ、その超音波ジェネレータはハンドピース10のグリップ22の内部に収容されている。超音波ジェネレータ20は、軸方向に相前後して配置された多数の圧電ディスクを有しており、図1において左側に位置するその端部において、超音波発振器(sonotrode)24と結合されている。超音波発振器は、「漏斗効果」によって、超音波エネルギを集中させて、出口でそれに応じて増大された運動振幅を提供するために用いられる。超音波発振器24の端部は、連結ボディ26と結合されている。この連結ボディは、グリップ22の軸方向に向けられた、図面において水平の、超音波発振器24の運動を、グリップ22の軸に対して垂直の、図面において垂直の、工具12の運動に変換する。
図2は、連結ボディ26を図式的に示している。連結ボディは、互いに対して平行な、同じ長さの、それぞれ矩形の横断面を有する、2つの曲げアーム28、30を有しており、その場合に横断面の長い方の側が、図2の図面平面に対して垂直になる。曲げアーム28、30の端部が、結合アーム32、34によって閉成されて矩形のフレーム36となり、そのフレームの内側端縁は、角部において四分円形状の丸み38を有している。
結合アーム32、34は、図2の図面平面に対して垂直に、曲げアーム28、30と同じ寸法を有しているが、曲げアームの幅bよりもずっと大きい幅Bを有している。従って、その他の点では短い結合アーム32、34も、曲げアーム28、30に対して実質的に硬いと見なすことができる。
結合アーム32、34は、その中央に、質量ボディとして作用する、同一の駆動ボディ40、42を有しており、その駆動ボディの重心は、曲げアーム28、30のニュートラルファイバーから上方へ同じ距離Dだけ離れている。駆動ボディ40、42は、同様に、図2の図面平面に対して垂直に曲げアーム28、30および結合アーム32、34と同じ寸法を有している。従って連結ボディ26全体は、平面平行の未加工鋳造品から鋸で切り取ることによって形成することができる。
質量ボディとして作用する駆動ボディ40、42は、実質的に軸方向に短い筒の形状を有しており、移行部分44、46を介して隣接する結合アーム32、34と結合されている。
移行部分44、46は、その両側においてそれぞれ丸み48、50を介して曲げアーム28、30と結合されている。
移行部分44、46は、その両側においてそれぞれ丸み48、50を介して曲げアーム28、30と結合されている。
使用条件の下で、図面の左に位置する結合アーム32は、図示されていない留め金舌片を介して工具12と結合されており、図面右に位置する結合アーム34は、図2には図示されていない結合ヘッドを介して超音波発振器24の従動部分と結合されている。
図3と4には、図面の右に位置する結合アーム34に、右へ向いた、引っ張る力ないしは左へ向いた、押す力が作用した場合に、連結ボディがどのように変形するか、が示されている。
図3と4には、図面の右に位置する結合アーム34に、右へ向いた、引っ張る力ないしは左へ向いた、押す力が作用した場合に、連結ボディがどのように変形するか、が示されている。
図3に示すように、結合ウェブ34に右へ向いた力が作用した場合に、駆動ボディ40、42の慣性によって、曲げアーム28、30は下方へ湾曲される。駆動ボディ40、42は、その幾何学配置、その材料およびその重量に関して、正確に等しいので、2つの曲げアーム28、30は同じように下方へ屈曲される。その長さは一定であって、その自由端部は同じ動きをするので、図面左に位置する結合アーム32は、結合アーム34に対して平行に下方へ移動する。
それに対して、右の結合ウェブ34に左へ向けられた力が作用した場合に、駆動ボディ40、42の慣性によって、上述したのと同様に、曲げアーム28、30の同方向かつ同じ大きさの、上方へ向かう曲りとそれに伴って、結合アーム34の延びに対して正確に平行な方向において上方へ向かう、結合アーム32の移動がもたらされる。
従って、連結ボディ26は、超音波発振器24の軸およびそれに伴って超音波ジェネレータ20およびグリップ22の軸内で行われる、右に位置する結合アーム34に作用する交互運動を、超音波発振器24の軸に対して、そしてそれに伴ってグリップ22に対して垂直に行われる、工具運動に変換することが、明らかである。
従って、連結ボディ26は、超音波発振器24の軸およびそれに伴って超音波ジェネレータ20およびグリップ22の軸内で行われる、右に位置する結合アーム34に作用する交互運動を、超音波発振器24の軸に対して、そしてそれに伴ってグリップ22に対して垂直に行われる、工具運動に変換することが、明らかである。
図2から4から明らかなように、フレーム36の内部に位置し、下方の曲げアーム32によって支持される駆動ボディ40は、フレーム36の外部に位置する上方の曲げアーム34から、その曲げ運動が妨げられない距離だけ離れている。図示のように、2つの曲げアーム28、30は、同方向に同じ大きさだけ変位されるので、駆動ボディ40と曲げアーム30の間のこの間隔は、大きくする必要はない。
図5と6は、連結ボディ26のための実際の実施例を示している。連結ボディ26の、機能について上ですでに図2から4を参照して説明した部分に相当する部分には、同一の参照符号が設けられており、その原則的な特性について再度詳細に説明する必要はない。
図5に示す連結ボディ26は、平面平行の未加工鋳造品から、その曲げアーム28、30の領域に2つの長孔を形成し、その長孔の端部がそれぞれ半円筒状の面48で終わることによって、形成することができる。2つの長孔の間に残るウェブ内に、その後、スリット52が形成され、それによって下方の駆動ボディベース40が得られる。
図5に示す連結ボディ26は、平面平行の未加工鋳造品から、その曲げアーム28、30の領域に2つの長孔を形成し、その長孔の端部がそれぞれ半円筒状の面48で終わることによって、形成することができる。2つの長孔の間に残るウェブ内に、その後、スリット52が形成され、それによって下方の駆動ボディベース40が得られる。
同様に、未加工鋳造品の上方の部分に、2つの長孔が形成され、その長孔が扁平にされた半円筒状の面50によって終了しており、その長孔の左のものが、上方かつ左へ向かって次のように、すなわち長孔の底面が連結ボディ26の自由な水平の端部まで続き、長孔が上方へ向かっては、右の長孔終端面の直前で開放するように、開放される。
同様に、図5の右の長孔の上方において、上方の材料部分も、実質的にT字形状の駆動ボディ42が得られるように、抉られる。
同様に、図5の右の長孔の上方において、上方の材料部分も、実質的にT字形状の駆動ボディ42が得られるように、抉られる。
連結ボディ26の右に位置する結合アーム34に、結合ヘッド54が形成されており、その結合ヘッドが右へ向かって開放したねじ孔56を有しており、その中へ、超音波発振器24の、ねじを有する終端部分を螺合することができる。
結合ヘッド54の上方の境界面とこの結合ヘッドの下方の境界面は、結合ヘッドの中央に位置する孔56が、ほぼ上方の曲げアーム30の高さにくるような、位置にある。この上方の境界面と下方の境界面から本来の連結ボディへの移行面は、図面に符号58と60で示唆するように、弧を描いている。結合ヘッド54のエッジは、斜角面62によって潰されている。
結合ヘッド54の上方の境界面とこの結合ヘッドの下方の境界面は、結合ヘッドの中央に位置する孔56が、ほぼ上方の曲げアーム30の高さにくるような、位置にある。この上方の境界面と下方の境界面から本来の連結ボディへの移行面は、図面に符号58と60で示唆するように、弧を描いている。結合ヘッド54のエッジは、斜角面62によって潰されている。
連結ボディ26の、図5の左に位置する終端部分は、中央の垂直のスリット64を有しており、そのスリットが垂直の孔66へ通じている。左に位置する領域において、結合アーム32、34には、それぞれ長手中心平面に対して対称に斜めカット68を有しているので、左に位置する結合アーム34のクランプ部分70、72が得られる。
結合アーム32内に、孔66に対して平行に、軸方向に割られた収容ジャケット74が形成されており、その中へ工具のシャフトを挿入することができる。
図示されていないクランプボルトによって、クランプ部分70、72をそのばね力に抗して互いに対して移動させることができ、それによって工具のシャフトを収容ジャケット74内に堅固に挟持することができる。
結合アーム32内に、孔66に対して平行に、軸方向に割られた収容ジャケット74が形成されており、その中へ工具のシャフトを挿入することができる。
図示されていないクランプボルトによって、クランプ部分70、72をそのばね力に抗して互いに対して移動させることができ、それによって工具のシャフトを収容ジャケット74内に堅固に挟持することができる。
上方の駆動ボディ42は、上方の端面へ向かって開放した、中央の垂直のスリット78を有しており、そのスリットの底に透孔80が設けられている。透孔は、駆動ボディベース40内の固定孔82と整合している。
固定孔82内へ、質量バー84が堅固に挿入(溶接)されており、その質量バーは透孔80とスリット78に側方のあそびをもって挿通されているので、質量バー84は、連結ボディ26に超音波が供給されても側方に衝突しない。
固定孔82内へ、質量バー84が堅固に挿入(溶接)されており、その質量バーは透孔80とスリット78に側方のあそびをもって挿通されているので、質量バー84は、連結ボディ26に超音波が供給されても側方に衝突しない。
質量バー84の端面は、駆動ボディ42の上側と、実質的に同平面である。
駆動ボディ40および質量バー84の幾何学配置と質量は、全質量慣性モーメントが曲げアーム28への結合領域に関して、曲げアーム30における結合領域における駆動ボディ42の質量慣性モーメントに実質的に等しいように、選択されている。
駆動ボディ40および質量バー84の幾何学配置と質量は、全質量慣性モーメントが曲げアーム28への結合領域に関して、曲げアーム30における結合領域における駆動ボディ42の質量慣性モーメントに実質的に等しいように、選択されている。
機能について、図5と6に示す連結ボディ26は、図2から4に示すそれに相当する。
連結ボディ26と場合によってはその部分のための材料として、チタンが使用される。
連結ボディ26と場合によってはその部分のための材料として、チタンが使用される。
図7と8は、変形された連結ボディ26を示しており、その連結ボディは、曲げアーム28、30の軸線に対して垂直の方向にコンパクトに構成されている。これまでの図面を参照してすでに説明したコンポーネントには、幾何学的に少し異なるように形成されている場合でも、機能的に相当する限りにおいて、同一の参照符号が設けられている。
連結ボディ26のフレームを越えて外側へ張り出す駆動ボディ42は、縮小されており、フレームの内部にほんのわずかだけ突出している。フレームの内部へ突出する駆動ボディ40は、その上方の端面において曲げアーム30の内側の直前まで案内されている。
連結ボディ26のフレームを越えて外側へ張り出す駆動ボディ42は、縮小されており、フレームの内部にほんのわずかだけ突出している。フレームの内部へ突出する駆動ボディ40は、その上方の端面において曲げアーム30の内側の直前まで案内されている。
駆動ボディ40は、超音波発振器のための連結部分として用いられる。そのために、それにねじ孔56が設けられている。さらに、結合アーム32に、透孔86が設けられており、その透孔を通して超音波発振器24の従動部分88をあそびをもって差し込むことができる。
孔86の軸線は、曲げアーム28、30に対して平行かつその中央に延びているので、従動部分88は梃子の腕の下で(駆動ボディ40を介して)曲げアーム28に作用する。力導入のこの幾何学配置により、駆動ボディ40、42が他の実施例に比較して著しく減少された質量を有しているにもかかわらず曲げアーム28、30と結合アーム32、34により形成される連結ボディフレームの良好な跳ね上がりが保証されている。
孔86の軸線は、曲げアーム28、30に対して平行かつその中央に延びているので、従動部分88は梃子の腕の下で(駆動ボディ40を介して)曲げアーム28に作用する。力導入のこの幾何学配置により、駆動ボディ40、42が他の実施例に比較して著しく減少された質量を有しているにもかかわらず曲げアーム28、30と結合アーム32、34により形成される連結ボディフレームの良好な跳ね上がりが保証されている。
図7と8に示す連結ボディ26は、特にコンパクトな構造と、入力運動をそれに対して90°傾斜して延びる従動運動に良好に方向変換することを、特徴としている。
請求項9に示す連結ボディは、図7に示すそれによく似ている。
しかし、駆動ボディ42はなくなり、駆動ボディ40の端面が、製造技術的に可能な限り近く、曲げアーム30の内面に対してさらに近くへ、動かされている。
請求項9に示す連結ボディは、図7に示すそれによく似ている。
しかし、駆動ボディ42はなくなり、駆動ボディ40の端面が、製造技術的に可能な限り近く、曲げアーム30の内面に対してさらに近くへ、動かされている。
製造は、プレート形状の未加工鋳造品が所望の外側輪郭で削られて、丸み38、48を有する2つの切欠きが形成されるように行われ、その場合に最初は、中央のつながったウェブが残され、それが後に駆動ボディ40を形成する。このようにして得られた、その形状が実質的に「8」に相当する、中間製品に、その後、透孔86が穿設され、かつそれと整合するねじ孔56が形成される。
その後、スリット52が、曲げアーム30の内側に製造技術的に可能な限り近くに、細いディスクミリングカッターによって穿設される。
その後、スリット52が、曲げアーム30の内側に製造技術的に可能な限り近くに、細いディスクミリングカッターによって穿設される。
曲げアーム28は、それが支持する駆動ボディ40に基づいて、同じ横断面を有する、駆動ボディが取り付けられていない曲げアームが有するのとは、異なる振動挙動を有する。
この差を補償するために、図9において下に位置する曲げアームは、曲げアーム28よりも約25パーセント広く(図9において垂直方向の寸法)形成されている。このようにして、2つの曲げアーム28、30は、同一の固有周波数を有し、結合アーム34に隣接する端部において同じ振幅を有する相で振動する。
この差を補償するために、図9において下に位置する曲げアームは、曲げアーム28よりも約25パーセント広く(図9において垂直方向の寸法)形成されている。このようにして、2つの曲げアーム28、30は、同一の固有周波数を有し、結合アーム34に隣接する端部において同じ振幅を有する相で振動する。
実際的な実施例において、連結ボディ26は、長手方向(図面において水平の方向)に測定して、24.2mmの全体寸法を有し、横(図面において垂直)方向に測定して、連結ボディの下方の境界面は、その長手軸から4mmの間隔を有しており、連結ボディの上方の外側面は、長手軸から3.6mmの間隔しか有していない。間隔の差は、図9の下に位置する曲げアーム30の増大された横方向の寸法に相当する。
この実際的な実施例において、連結ボディ26を形成するプレートの厚みは、5mmであり、透孔86の直径は4mmであり、ねじ孔56の直径は3.5mmである。
連結ボディ26のための材料として、チタンが用いられる。
この実際的な実施例において、連結ボディ26を形成するプレートの厚みは、5mmであり、透孔86の直径は4mmであり、ねじ孔56の直径は3.5mmである。
連結ボディ26のための材料として、チタンが用いられる。
Claims (30)
- 駆動ユニット(20、24)を工具(12)と連結するための弾性的に撓む連結ボディであって、入力軸に沿って行われる入力運動を、入力軸とは異なる出力軸に沿って行われる出力運動に変換するものにおいて、
前記連結ボディが、2つの平行な、同じ長さの曲げアーム(28、30)を有しており、前記曲げアームがその端部において、横の結合アーム(32、34)によって結合されており、かつ
曲げアーム(28、30)の少なくとも1つに、梃子の腕の下で高周波の曲げ力が作用する、ことを特徴とする連結ボディ。 - 曲げ力が、それによって移動される曲げアーム(28)の固有振動の節において作用する、ことを特徴とする請求項1に記載の連結ボディ。
- 曲げ力によって移動される曲げアーム(28)が、実質的に横のアーム中心平面に対して対称であって、曲げ力がアーム中心平面内で作用する、ことを特徴とする請求項2に記載の連結ボディ。
- 第2の曲げアーム(30)も、横のアーム中心平面に対して実質的に対称である、ことを特徴とする請求項3に記載の連結ボディ。
- 曲げアーム(28、30)が、同方向横に中心を外れた質量ボディを表す駆動ボディ(40、42;40、42、84)を支持する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す駆動ボディ(40、42;40、42、84)の質量慣性モーメントがその、付属の曲げアーム(28、3)への結合領域に関して、実質的に等しい、ことを特徴とする請求項5に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す駆動ボディ(40、42、84)の重心が、それぞれ付属の曲げアーム(28、30)から異なる距離離れている、ことを特徴とする請求項5または6に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す駆動ボディ(40、42、84)の質量が、それぞれ付属の曲げアーム(28、30)からの異なる距離に従って、異なっている、ことを特徴とする請求項6と7に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す駆動ボディ(40、42、84)が、横に入り組んでいる、ことを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す2つの駆動ボディ(40、42、84)の端面が、互いに対して実質的に平行であり、好ましくは同平面にある、ことを特徴とする請求項5から9のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 質量ボディを表す駆動ボディ(40、42)が、付属の曲げアーム(28、30)から同一の絶対方向に張り出しているので、駆動ボディ(40、42)の第1のもの(40)は、曲げアーム(28、30)と結合アーム(32、34)とによって形成されるフレームの内部へ突出し、駆動ボディ(40、42)の第2のもの(42)は、曲げアーム(28、30)と結合アーム(32、34)とによって形成されるフレームの内側輪郭を越えて突出している、ことを特徴とする請求項5から10のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 2つの駆動ボディ(40、42)が、同一の幾何学配置、好ましくは円ディスクの幾何学配置を有している、ことを特徴とする請求項5から10のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 曲げアーム(28、30)の一方のもの(28)によって横に延びるように支持される駆動ボディ(40)に、結合手段(56)が設けられており、前記結合手段に、超音波発振器(sonotorode)(24)の従動部分(88)が連結可能である、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 結合手段(56)が、ねじ孔を有する、ことを特徴とする請求項13に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(32、34)の第1のもの(32)に、曲げアーム(28、30)に対して平行な透孔(86)が設けられており、前記透孔に超音波発振器(24)の従動部分(88)があそびをもって挿通されている、ことを特徴とする請求項13または14に記載の連結ボディ。
- 曲げアーム(28、32)が、次のような、すなわち同一の振動周波数を有し、かつその出力側の端部が相で振動するような、端縁輪郭および/または横断面を有してる、ことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(32、34)が、曲げアーム(28、30)の曲げ剛性と比較して大きい曲げ剛性を有している、ことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(32、34)が、実質的に硬い、ことを特徴とする請求項17に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(32、34)が、曲げアーム(28、30)上に垂直に立つ、ことを特徴とする請求項1から18のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 駆動ボディ(40、42)が、湾曲した移行面(48、50)を介して曲げアーム(28、30)の側と結合されている、ことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(28、30)の1つ(28)によって支持される、連結ボディの内部を向いた質量ボディ(40)が、他の曲げアーム(30)の内側からわずかな距離で終了している、ことを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 工具側の結合アーム(34)が、コレットチャック(64、74)として形成されている、ことを特徴とする請求項1から21のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 工具側の結合アームが、減少された厚み(68)を有している、ことを特徴とする請求項22に記載の連結ボディ。
- 駆動ユニット(20、24)と結合可能な結合アームが、結合ヘッド(54)を有しており、前記結合ヘッドに、駆動ユニット(20、24)に連結するための手段(56)が設けられている、ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 結合ヘッド(54)が、実質的に曲げアーム(28、30)の1つのもの(30)の中心平面と整合する軸を有している、ことを特徴とする請求項24に記載の連結ボディ。
- 曲げアーム(28、30)の基本形状が、矩形の横断面を有するプリズムに相当する、ことを特徴とする請求項1から25のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- プリズムの横断面の幅が、その高さよりも著しく大きい、ことを特徴とする請求項26に記載の連結ボディ。
- プリズムの横断面の幅が、プリズムの横断面の高さの約3倍から6倍、好ましくは約4倍から5倍に相当する、ことを特徴とする請求項27に記載の連結ボディ。
- 結合アーム(32、34)の外側が、丸くされており、好ましくは曲げアーム(28、30)の外側を滑らかに結合する円筒面である、ことを特徴とする請求項1から28のいずれか1項に記載の連結ボディ。
- 連結ボディが、チタンから形成されている、ことを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載の連結ボディ。
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