JP3746205B2 - 振動方向変換ホーン - Google Patents
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Description
【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の延長部に立方体に構成された振動方向変換部、該立方体の振動方向変換部の１つの面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の幅より僅かに狭い幅の立方体に構成された後部質量部、前記振動方向変換部の前記後部質量部の反対側に、前記振動方向変換部からテーパー曲線により先端を細く形成し、前記振動方向変換部の中心から後部質量部の端部までの長さが前記振動方向変換部の中心から前記拡大ホーン部までの長さより短く構成され、前記後部質量部と同じ幅の前記拡大ホーン部とで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る。
【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
Claims (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の延長部に立方体に構成された振動方向変換部、該立方体の振動方向変換部の１つの面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の幅より僅かに狭い幅の立方体に構成された後部質量部、前記振動方向変換部の前記後部質量部の反対側に、前記振動方向変換部からテーパー曲線により先端を細く形成し、前記振動方向変換部の中心から後部質量部の端部までの長さが前記振動方向変換部の中心から前記拡大ホーン部までの長さより短く構成され、前記後部質量部と同じ幅の前記拡大ホーン部とで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。
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