JP6311099B2 - Ultrasonic composite vibrator - Google Patents

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Description

本発明は超音波複合振動子に関し、特に、少なくとも2つの超音波複合振動を生成する超音波複合振動子に関する。   The present invention relates to an ultrasonic composite vibrator, and more particularly to an ultrasonic composite vibrator that generates at least two ultrasonic composite vibrations.

近年、超音波振動子は、穴あけ加工や溶接・溶着等の用途にも用いられている。これらの用途では、振動軌跡が直線的な単一振動モードよりも2つ以上の振動を複合させた複合振動モードの方が加工対象の仕上がり等に優れるため、より好ましいものとして知られている。そこで、従来から複合振動を発生させる超音波複合振動子が種々開発されている。   In recent years, ultrasonic transducers are also used for applications such as drilling, welding and welding. In these applications, the composite vibration mode in which two or more vibrations are combined is superior to the single vibration mode in which the vibration trajectory is linear, so that the finish of the object to be processed is superior, and therefore, it is known to be more preferable. Accordingly, various ultrasonic composite vibrators that generate composite vibration have been developed.

超音波複合振動子の例としては、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1には、縦振動モードを有する圧電素子を縦振動の節の位置に配置すると共に単一周波数で駆動し、また、縦振動をねじり振動に変換する斜めスリットをねじり振動の節の位置に配置する超音波複合振動子が開示されている。   As an example of the ultrasonic composite vibrator, for example, Patent Document 1 is cited. In Patent Document 1, a piezoelectric element having a longitudinal vibration mode is arranged at the position of a longitudinal vibration node and driven at a single frequency, and an oblique slit for converting the longitudinal vibration into a torsional vibration is provided at the position of the torsional vibration node. An ultrasonic composite vibrator to be arranged in the above is disclosed.

また、例えば特許文献2には、縦振動モードを有する圧電素子とねじり振動モードを有する圧電素子の2種類の圧電素子を重ねて振動の節に配置する超音波複合振動子が開示されている。   Further, for example, Patent Document 2 discloses an ultrasonic composite vibrator in which two types of piezoelectric elements, ie, a piezoelectric element having a longitudinal vibration mode and a piezoelectric element having a torsional vibration mode are stacked and arranged at a vibration node.

特開2005−288351号公報JP 2005-288351 A 特開2001−179179号公報JP 2001-179179 A

しかしながら、特許文献1に記載の装置では、斜めスリットにより縦振動をねじり振動に変換しているため、振動が弱いという問題があった。また、縦振動とねじり振動の得られる各振動の波長が同一とならず、各振動の節の位置が異なる。振動源自体は本来、節の位置で固定すべきものであるが、各振動で節の位置が異なっているため、振動源の固定が困難となっていた。さらに、圧電素子は単一周波数で駆動し、これを斜めスリットを用いてねじり振動に変換しているため、縦振動とねじり振動をそれぞれ分離して別々に制御できないという問題があった。   However, the apparatus described in Patent Document 1 has a problem that vibration is weak because longitudinal vibration is converted into torsional vibration by an oblique slit. In addition, the wavelengths of the vibrations for obtaining the longitudinal vibration and the torsional vibration are not the same, and the positions of the nodes of the vibrations are different. The vibration source itself should originally be fixed at the position of the node, but the position of the node is different for each vibration, so it is difficult to fix the vibration source. Furthermore, since the piezoelectric element is driven at a single frequency and converted into torsional vibration using an oblique slit, there has been a problem that longitudinal vibration and torsional vibration cannot be separately controlled separately.

また、特許文献2では、各振動の節の位置は一致するが、2種類の圧電素子を重ねて振動の節に配置しようとしても、節の位置は1カ所であり、そこを中心に2種類の圧電素子をそれぞれずらして配置しなければならなかった。即ち、各圧電素子を各振動の節の位置に正確に配置できないため、振動効率が悪かった。特に、同じ振動モードの複数の圧電素子を積層した圧電素子群を用いて振動源の振動パワーを増強しようとした場合、圧電素子群のうち、振動の節の位置から遠い側の圧電素子は振動の節から大きくずれることとなり、効率が非常に悪くなってしまっていた。   In Patent Document 2, the position of each vibration node is the same, but even if two types of piezoelectric elements are stacked and arranged on the vibration node, the position of the node is one, and there are two types centered there. The piezoelectric elements had to be shifted and arranged. That is, since each piezoelectric element cannot be accurately placed at the position of each vibration node, the vibration efficiency is poor. In particular, when attempting to increase the vibration power of a vibration source using a piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements having the same vibration mode are stacked, the piezoelectric element far from the position of the vibration node in the piezoelectric element group vibrates. As a result, the efficiency was very poor.

本発明は、斯かる実情に鑑み、各振動モードの振動を効率良く振動子に伝えることが可能であり、また、各振動ごとに分離して別々に制御も可能である超音波複合振動子を提供しようとするものである。   In view of such a situation, the present invention provides an ultrasonic composite vibrator that can efficiently transmit vibration of each vibration mode to the vibrator and can be separately controlled for each vibration. It is something to be offered.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による超音波複合振動子は、その共振周波数の1波長以上の長さを有し、少なくとも2つの節の位置を有する振動子本体と、異なる振動モードをそれぞれ有する少なくとも2つの圧電素子であって、振動子本体の少なくとも2つの節の位置にそれぞれ配置される圧電素子と、を具備するものである。 In order to achieve the above-described object of the present invention, an ultrasonic composite vibrator according to the present invention is different from a vibrator main body having a length of one wavelength or more of the resonance frequency and having at least two node positions. And at least two piezoelectric elements each having a vibration mode, the piezoelectric elements respectively disposed at positions of at least two nodes of the vibrator main body .

ここで、振動子本体の節の位置に配置される各圧電素子が、同じ振動モードの複数の圧電素子が積層される圧電素子群からなっても良い。 Here, each piezoelectric element arranged at the position of the node of the vibrator body may be composed of a piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements having the same vibration mode are stacked.

また、少なくとも2つの圧電素子は、異なる駆動信号によりそれぞれ駆動されても良い。   The at least two piezoelectric elements may be driven by different drive signals.

また、少なくとも2つの圧電素子は、共通の駆動信号によりそれぞれ駆動されても良い。   The at least two piezoelectric elements may be driven by a common drive signal.

また、少なくとも2つの圧電素子の異なる振動モードは、縦振動及びねじり振動であれば良い。   Further, different vibration modes of at least two piezoelectric elements may be longitudinal vibration and torsional vibration.

本発明の超音波複合振動子には、各振動モードの振動を効率良く振動子に伝えることが可能であり、また、各振動ごとに分離して別々に制御も可能であるという利点がある。   The ultrasonic composite vibrator of the present invention has an advantage that vibration of each vibration mode can be efficiently transmitted to the vibrator and can be separately controlled separately for each vibration.

図1は、本発明の超音波複合振動子の構成を説明するための概略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view for explaining the configuration of the ultrasonic composite vibrator of the present invention. 図2は、本発明の超音波複合振動子の縦振動・ねじり振動分布図である。FIG. 2 is a distribution diagram of longitudinal vibration and torsional vibration of the ultrasonic composite vibrator of the present invention. 図3は、本発明の超音波複合振動子において、圧電素子群を用いた場合の構成を説明するための概略側面図である。FIG. 3 is a schematic side view for explaining a configuration when a piezoelectric element group is used in the ultrasonic composite vibrator of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図1は、本発明の超音波複合振動子の構成を説明するための概略側面図である。図示の通り、本発明の超音波複合振動子10は、振動子本体と、圧電素子20とから主に構成されている。そして、これが駆動部30により駆動されるものである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described together with illustrated examples. FIG. 1 is a schematic side view for explaining the configuration of the ultrasonic composite vibrator of the present invention. As shown in the figure, the ultrasonic composite vibrator 10 of the present invention is mainly composed of a vibrator main body 11 and a piezoelectric element 20. This is driven by the drive unit 30.

振動子本体、共振周波数の1波長以上の長さを有し、少なくとも2つの節の位置を有するように、その長さ及び共振周波数が設定されている。具体的には、超音波複合振動子10は、振動子本体1の2つの節の位置に圧電素子20を組み込んだボルト締めランジュバン型振動子である。超音波複合振動子10に、工具ホーン12が接続されている。振動子本体の共振周波数の一例を挙げると、縦振動の共振周波数を33.8kHz、ねじり振動の共振周波数を20.9kHzとして、伝播する各振動の1波長の長さとなるように設計すれば良い。振動子本体は、例えばジュラルミン製であり円筒形であれば良い。工具ホーン12は、加工対象物に直接接触させるものであり、摩耗に強いことが好ましい。工具ホーン12は交換可能に振動子本体11にねじ込まれるものであれば良く、摩耗した際には交換することも可能である。また、加工効率を上げるように工具ホーン12の先端部分を適宜加工することも可能である。さらに、加工対象物に施す加工の種類に応じて、工具ホーン12をそれらに適したものに交換することも可能である。 Vibrator body 1 1, have a wavelength longer than the resonant frequency, so as to have a position of at least two sections, the length and the resonance frequency is set. Specifically, ultrasonic composite transducer 10 is bolted Langevin type transducer incorporating a piezoelectric element 20 to the position of the two sections of the vibrator body 1 1. The ultrasonic composite oscillator 10, that engineering tool horn 12 is not connected. As an example of the resonance frequency of the vibrator body 1 1, the resonance frequency of the longitudinal vibration 3 3.8 kHz, the resonant frequency of the torsional vibration 20. What is necessary is just to design so that it may become the length of 1 wavelength of each vibration to propagate as 9 kHz. Vibrator body 1 1 may be any and cylindrical for example, made of duralumin. Engineering tools horn 12 is intended to be in direct contact with the workpiece, it is preferable strong wear. The tool horn 12 only needs to be screwed into the vibrator main body 11 so as to be replaceable, and can be replaced when worn. Moreover, it is also possible to process the front-end | tip part of the tool horn 12 suitably so that processing efficiency may be raised. Furthermore, the tool horn 12 can be exchanged for one suitable for the type of processing to be performed on the workpiece.

圧電素子20は、異なる振動モードをそれぞれ有する少なくとも2つの圧電素子21,22からなる。例えば、縦振動の振動モードを有する縦振動用圧電素子21と、ねじり振動の振動モードを有するねじり振動用圧電素子22からなるものである。また、本発明の超音波複合振動子はこれらの振動モードには限定されず、曲げ振動の振動モードを有する圧電素子等、種々の圧電素子を組み合わせることが可能である。そして、圧電素子20は、振動子本体の2つの節の位置にそれぞれ配置されている。具体的には、図示例では、縦振動用圧電素子21が左から1つ目の節の位置に配置され、ねじり振動用圧電素子22が2つ目の節の位置に配置されている。 The piezoelectric element 20 includes at least two piezoelectric elements 21 and 22 each having different vibration modes. For example, it includes a longitudinal vibration piezoelectric element 21 having a longitudinal vibration mode and a torsional vibration piezoelectric element 22 having a torsional vibration mode. Further, the ultrasonic composite vibrator of the present invention is not limited to these vibration modes, and various piezoelectric elements such as a piezoelectric element having a bending vibration mode can be combined. The piezoelectric element 20 is disposed at the position of the two sections of the vibrator body 1 1. Specifically, in the illustrated example, the longitudinal vibration piezoelectric element 21 is disposed at the first node position from the left, and the torsional vibration piezoelectric element 22 is disposed at the second node position.

ここで、図1を用いて振動の節の位置について説明する。図1において、振動子本体上にグレー線で表した正弦波が振動子本体の振動分布である。図示の通り、本発明の超音波複合振動子10では、振動子本体11の2つの節の位置に各圧電素子21,22を配置しており、縦振動の波長とねじり振動の波長を一致させていることが分かる。 Here, the position of the vibration node will be described with reference to FIG. In Figure 1, a sine wave expressed in gray line on the vibrator body 1 1 is a vibration distribution of the vibrator body 1 1. As shown in the figure, in the ultrasonic composite vibrator 10 of the present invention, the piezoelectric elements 21 and 22 are arranged at the positions of the two nodes of the vibrator main body 11 , and the wavelength of the longitudinal vibration and the wavelength of the torsional vibration are matched. I understand that

このように構成された超音波複合振動子10が、駆動部30により駆動されている。駆動部30は、縦振動用圧電素子21に縦振動モードの共振周波数信号を印加すると共に、ねじり振動用圧電素子22にねじり振動モードの共振周波数信号を印加するものである。駆動部30は、例えば縦振動用のものとねじり振動用のものを2つ用意し、それぞれ各圧電素子に共振周波数信号を印加するように構成すれば良い。具体的には、縦振動の共振周波数を33.8kHz、ねじり振動の共振周波数を20.9kHzとして振動子本体を設計した場合には、駆動部30は、縦振動用圧電素子21に33.8kHzの共振周波数を印加すると共に、ねじり振動用圧電素子22に20.9kHzの共振周波数をそれぞれ印加すれば良い。このようにそれぞれ異なる駆動信号により駆動することで、得られる各振動を任意に制御できるようになる。したがって、例えば印加信号の電圧をそれぞれ調整することで、各振動の強さを任意に調整することも可能である。 The ultrasonic composite vibrator 10 configured as described above is driven by the drive unit 30. The drive unit 30 applies a resonance frequency signal in the longitudinal vibration mode to the piezoelectric element 21 for longitudinal vibration and applies a resonance frequency signal in the torsional vibration mode to the piezoelectric element 22 for torsional vibration . For example, two drive units 30 may be prepared for longitudinal vibration and for torsional vibration, and a resonance frequency signal may be applied to each piezoelectric element. Specifically, the resonance frequency of longitudinal vibration is 33.8 kHz, and the resonance frequency of torsional vibration is 20 . When designing the vibrator body 1 1 is a 9 kHz, the drive unit 30, the longitudinal vibration piezoelectric element 21 applies a resonance frequency of 3 3.8 kHz, the torsional vibration piezoelectric element 22 20. A resonance frequency of 9 kHz may be applied. By driving with different drive signals in this way, each vibration obtained can be arbitrarily controlled. Therefore, for example, the intensity of each vibration can be arbitrarily adjusted by adjusting the voltage of the applied signal.

また、2つの圧電素子を共通の駆動信号によりそれぞれ駆動しても良い。この場合、駆動部は、例えば縦振動用発振器と、ねじり振動用発振器と、これらを合成する加算器とから構成されれば良い。縦振動用発振器は、縦振動用の共振周波数信号を発生するものである。ねじり振動用発振器は、ねじり振動用の共振周波数を発生するものである。そして、加算器は、これらの各共振周波数信号を加算した上で、この駆動信号を各圧電素子に印加しても良い。   Further, the two piezoelectric elements may be driven by a common drive signal. In this case, the drive unit may be composed of, for example, an oscillator for longitudinal vibration, an oscillator for torsional vibration, and an adder that synthesizes them. The longitudinal vibration oscillator generates a resonance frequency signal for longitudinal vibration. The torsional vibration oscillator generates a resonance frequency for torsional vibration. Then, the adder may add these respective resonance frequency signals and then apply this drive signal to each piezoelectric element.

このように、本発明の超音波複合振動子は、駆動信号は様々な態様のものを利用でき、自由度が高いものである。   As described above, the ultrasonic composite vibrator of the present invention can use various modes of drive signals and has a high degree of freedom.

さて、このように構成された本発明の超音波複合振動子の具体的な特性を図2を用いて説明する。図2は、本発明の超音波複合振動子の縦振動・ねじり振動分布図である。測定条件としては、縦振動の共振周波数を33.8kHz、ねじり振動の共振周波数を20.9kHzとして、伝播する各振動の1波長となる長さとして設計したものを用いた。具体的には、図1に示される振動子本体11に、長さ72.6mm、直径30mmの工具ホーン12を接続したものを用いた。測定の為、工具ホーン12の長さ方向の距離をx[mm]と定義した。また、縦振動用圧電素子21及びねじり振動用圧電素子22に対して、端子電流50mAとして工具ホーン12の部分の各振動を求めた。図2(a)が駆動周波数を33.8kHzとして両圧電素子21,22を駆動した場合の各振動分布図であり、図2(b)が駆動周波数を20.9kHzとして両圧電素子21,22を駆動した場合の各振動分布図である。 Now, specific characteristics of the ultrasonic composite vibrator of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a distribution diagram of longitudinal vibration and torsional vibration of the ultrasonic composite vibrator of the present invention. As measurement conditions, the resonance frequency of longitudinal vibration was 33.8 kHz, and the resonance frequency of torsional vibration was 20 . As 9 kHz, what was designed as the length which becomes 1 wavelength of each vibration to propagate was used. Specifically, a vibrator main body 11 shown in FIG. 1 connected to a tool horn 12 having a length of 72.6 mm and a diameter of 30 mm was used. For measurement, the distance in the length direction of the tool horn 12 was defined as x [mm]. Further, each vibration of the tool horn 12 portion was obtained as a terminal current of 50 mA for the longitudinal vibration piezoelectric element 21 and the torsional vibration piezoelectric element 22. FIG. 2A is a vibration distribution diagram when both piezoelectric elements 21 and 22 are driven with a drive frequency of 33.8 kHz, and FIG. 2B is a diagram of both piezoelectric elements 21 and 22 with a drive frequency of 20.9 kHz. It is each vibration distribution figure at the time of driving.

図2(a)から分かる通り、33.8kHzで駆動させた場合には、縦振動が1/2波長、ねじり振動が3/4波長の分布となっている。また、縦振動の振幅は、工具ホーン全体を通してねじり振動振幅よりも大きく得られていることが分かる。このことから、駆動周波数33.8kHzでは、設計通り縦振動が主として得られることが分かる。   As can be seen from FIG. 2A, when driven at 33.8 kHz, the longitudinal vibration has a distribution of 1/2 wavelength and the torsional vibration has a distribution of 3/4 wavelength. It can also be seen that the longitudinal vibration amplitude is obtained to be larger than the torsional vibration amplitude throughout the tool horn. From this, it can be seen that longitudinal vibration is mainly obtained as designed at a driving frequency of 33.8 kHz.

また、図2(b)から分かる通り、20.9kHzで駆動させた場合には、ねじり振動が1/2波長の分布となっているが、縦振動は殆ど得られていないことが分かる。このことから、駆動周波数20.9kHzでは、設計通りねじり振動が主として得られることが分かる。   Further, as can be seen from FIG. 2B, when driven at 20.9 kHz, the torsional vibration has a half-wave distribution, but it can be seen that longitudinal vibration is hardly obtained. This shows that torsional vibration is mainly obtained as designed at a drive frequency of 20.9 kHz.

また、33.8kHzで駆動させた場合の縦振動分布の節の位置と、20.9kHzで駆動させた場合のねじり振動の節の位置は、略一致するしていることも分かる。   It can also be seen that the positions of the nodes of the longitudinal vibration distribution when driven at 33.8 kHz and the positions of the nodes of torsional vibration when driven at 20.9 kHz are substantially the same.

このように、本発明の超音波複合振動子は、得られる各振動の節が一致することが分かる。したがって、振動子の固定も容易であり、また、一方の振動が概ね他方の振動に影響を及ぼさないことも分かる。   Thus, it can be seen that in the ultrasonic composite vibrator of the present invention, the obtained vibration nodes coincide with each other. Accordingly, it is easy to fix the vibrator, and it can also be seen that one vibration does not substantially affect the other vibration.

上述の図示例では、2つの節の位置を有する振動子本体に対して2つの圧電素子をそれぞれこの2つの節の位置に配置する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。即ち、振動子本体を3つ以上の節を有するような長さに構成し、さらに多くの圧電素子を用いて、振動の各節にそれぞれこれらの圧電素子を配置しても良い。 In the illustrated example described above, the example in which the two piezoelectric elements are arranged at the positions of the two nodes with respect to the vibrator main body having the positions of the two nodes has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the vibrator body may be configured to have a length having three or more nodes, and more piezoelectric elements may be used, and these piezoelectric elements may be disposed at each vibration node.

また、圧電素子は、同じ振動モードの複数の圧電素子が積層される圧電素子群からなるものであっても良い。図3は、本発明の超音波複合振動子において、圧電素子群を用いた場合の構成を説明するための概略側面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。また、同図では振動子本体及び圧電素子のみを示した。図示の通り、例えば縦振動用圧電素子21が、複数の圧電素子21を積層した縦振動用圧電素子群24からなっても良い。また、同様にねじり振動用圧電素子22が、複数の圧電素子22を積層したねじり振動用圧電素子群25からなっても良い。このような構成の場合、圧電素子群の中心が振動の節の位置となるように各振動モードの圧電素子群を配置できるため、従来技術のような非効率な状態と比べ、非常に振動効率が良くなる。 The piezoelectric element may be composed of a piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements having the same vibration mode are stacked. FIG. 3 is a schematic side view for explaining a configuration when a piezoelectric element group is used in the ultrasonic composite vibrator of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts. In the same figure, only the vibrator main body and the piezoelectric element are shown. As illustrated, for example, the longitudinal vibration piezoelectric element 21 may include a longitudinal vibration piezoelectric element group 24 in which a plurality of piezoelectric elements 21 are stacked. Similarly, the torsional vibration piezoelectric element 22 may include a torsional vibration piezoelectric element group 25 in which a plurality of piezoelectric elements 22 are stacked. In such a configuration, since the piezoelectric element group in each vibration mode can be arranged so that the center of the piezoelectric element group is at the position of the vibration node, the vibration efficiency is extremely low compared to the inefficient state as in the prior art. Will be better.

また、本発明の超音波複合振動子は、縦振動とねじり振動の振動の節の位置が一致するため、実際に振動源を固定する際には、節の位置での固定も容易である。例えば振動子本体を1.5波長分の長さに構成し、3つの節の位置を有するように構成する。これにより、1つの節を固定に、他の2つの節の位置を各圧電素子の配置に用いることが可能となる。 Moreover, since the position of the node of the vibration of the longitudinal vibration and the torsional vibration of the ultrasonic composite vibrator of the present invention coincides, when the vibration source is actually fixed, it is easy to fix at the position of the node. For example, the vibrator body is configured to have a length corresponding to 1.5 wavelengths and configured to have three node positions. As a result, one node can be fixed, and the positions of the other two nodes can be used for the arrangement of the piezoelectric elements.

なお、本発明の超音波複合振動子は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Note that the ultrasonic composite vibrator of the present invention is not limited to the above-described illustrated examples, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

10 超音波複合振動子
11 振動子本体
12 工具ホーン
20 圧電素子
21 縦振動用圧電素子
22 ねじり振動用圧電素子
24 縦振動用圧電素子群
25 ねじり振動用圧電素子群
30 駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic compound vibrator 11 Vibrator body 12 Tool horn 20 Piezoelectric element 21 Piezoelectric element for longitudinal vibration 22 Piezoelectric element for torsional vibration 24 Piezoelectric element group for longitudinal vibration 25 Piezoelectric element group for torsional vibration 30 Drive part

Claims (5)

超音波複合振動を生成する超音波複合振動子であって、該超音波複合振動子は、
その共振周波数の1波長以上の長さを有し、少なくとも2つの節の位置を有する振動子本体と、
節の位置を一致させる異なる振動モードをそれぞれ有する少なくとも2つの圧電素子であって、振動子本体の少なくとも2つの節の位置にそれぞれ配置される圧電素子と、
を具備することを特徴とする超音波複合振動子。
An ultrasonic composite vibrator that generates an ultrasonic composite vibration, wherein the ultrasonic composite vibrator includes:
A vibrator main body having a length of one wavelength or more of the resonance frequency and having at least two node positions;
At least two piezoelectric elements each having different vibration modes for matching the positions of the nodes, the piezoelectric elements respectively disposed at the positions of at least two nodes of the vibrator body;
An ultrasonic composite vibrator comprising:
請求項1に記載の超音波複合振動子において、前記振動子本体の節の位置に配置される各圧電素子が、同じ振動モードの複数の圧電素子が積層される圧電素子群からなることを特徴とする超音波複合振動子。   2. The ultrasonic composite vibrator according to claim 1, wherein each piezoelectric element arranged at a node position of the vibrator main body includes a piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements having the same vibration mode are stacked. An ultrasonic composite vibrator. 請求項1又は請求項2に記載の超音波複合振動子において、前記少なくとも2つの圧電素子は、異なる駆動信号によりそれぞれ駆動されることを特徴とする超音波複合振動子。   3. The ultrasonic composite vibrator according to claim 1, wherein the at least two piezoelectric elements are respectively driven by different drive signals. 請求項1又は請求項2に記載の超音波複合振動子において、前記少なくとも2つの圧電素子は、共通の駆動信号によりそれぞれ駆動されることを特徴とする超音波複合振動子。   3. The ultrasonic composite vibrator according to claim 1, wherein the at least two piezoelectric elements are respectively driven by a common drive signal. 4. 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の超音波複合振動子において、前記少なくとも2つの圧電素子の異なる振動モードは、縦振動及びねじり振動であることを特徴とする超音波複合振動子。   5. The ultrasonic composite vibrator according to claim 1, wherein different vibration modes of the at least two piezoelectric elements are longitudinal vibration and torsional vibration. 6.
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US5630420A (en) * 1995-09-29 1997-05-20 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic instrument for surgical applications
JPH1080159A (en) * 1996-09-04 1998-03-24 Nikon Corp Vibrating actuator
US6402769B1 (en) * 1998-06-29 2002-06-11 Alcon Universal Ltd. Torsional ultrasound handpiece

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