JPH05261341A - ボルト締めランジュバン型振動子 - Google Patents
ボルト締めランジュバン型振動子Info
- Publication number
- JPH05261341A JPH05261341A JP6470092A JP6470092A JPH05261341A JP H05261341 A JPH05261341 A JP H05261341A JP 6470092 A JP6470092 A JP 6470092A JP 6470092 A JP6470092 A JP 6470092A JP H05261341 A JPH05261341 A JP H05261341A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- rear mass
- nut
- electrode plate
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 締め付けによる特性のばらつきがなく、しか
もその作製工程の容易なボルト締めランジュバン型振動
子を提供する。 【構成】 ボルトを介してナットの締め付けにより、リ
アマス、電極板、圧電セラミックスおよびフロントマス
が一体化された振動子の構造で、リアマスとナットの接
触面の少なくとも一方が鏡面であるか、リアマスとナッ
トとの間に少なくとも一面を鏡面加工したワッシャが嵌
め込まれた構造であるかのいずれかを有する。
もその作製工程の容易なボルト締めランジュバン型振動
子を提供する。 【構成】 ボルトを介してナットの締め付けにより、リ
アマス、電極板、圧電セラミックスおよびフロントマス
が一体化された振動子の構造で、リアマスとナットの接
触面の少なくとも一方が鏡面であるか、リアマスとナッ
トとの間に少なくとも一面を鏡面加工したワッシャが嵌
め込まれた構造であるかのいずれかを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超音波洗浄機、
超音波加工機、プラスチックウェルダーなどの大パワー
を入力する（強力超音波）機器に使用される、超音波発
振源として使われるボルト締めランジュバン型振動子に
関する。
超音波加工機、プラスチックウェルダーなどの大パワー
を入力する（強力超音波）機器に使用される、超音波発
振源として使われるボルト締めランジュバン型振動子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来例の構成を示す図である。ボ
ルト締めランジュバン型振動子は、この図に示すように
圧電セラミックス３０ａ，３０ｂを金属ブロックすなわ
ち、リアマス２０ａ、フロントマス２０ｂで挟み、ボル
ト４０を介してナット５０で締め上げた構造である。な
お、圧電セラミックス３０ａおよび３０ｂの間には電極
板６０ａが、また、圧電セラミックス３０ｂおよびフロ
ントマス２０ｂの間には、電極板６０ｂが挟み込まれた
構造となっている。
ルト締めランジュバン型振動子は、この図に示すように
圧電セラミックス３０ａ，３０ｂを金属ブロックすなわ
ち、リアマス２０ａ、フロントマス２０ｂで挟み、ボル
ト４０を介してナット５０で締め上げた構造である。な
お、圧電セラミックス３０ａおよび３０ｂの間には電極
板６０ａが、また、圧電セラミックス３０ｂおよびフロ
ントマス２０ｂの間には、電極板６０ｂが挟み込まれた
構造となっている。
【０００３】また、圧電セラミックスは圧縮には強い
（破壊強度は約7000kg/cm2) が、引っ張りには弱い（約
400kg/cm2)ことから、従来の構成のボルト締めランジュ
バン型振動子を組み立てる際には、その組み立て時に適
当な応力をセラミックスに加える必要があり、この手段
としてはナットの締め付けトルクによって応力を調整す
ることが行われている。
（破壊強度は約7000kg/cm2) が、引っ張りには弱い（約
400kg/cm2)ことから、従来の構成のボルト締めランジュ
バン型振動子を組み立てる際には、その組み立て時に適
当な応力をセラミックスに加える必要があり、この手段
としてはナットの締め付けトルクによって応力を調整す
ることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の構成
のランジュバン型振動子では、その組み立ての際に、ナ
ットの締め付けトルクによって応力を調整するため、締
め付け時に生じる振動子各部の摩擦のばらつきが生じ
る。このため、セラミックスへの圧縮応力に差が生じ、
振動子の特性がばらつきを起こすという問題があった。
のランジュバン型振動子では、その組み立ての際に、ナ
ットの締め付けトルクによって応力を調整するため、締
め付け時に生じる振動子各部の摩擦のばらつきが生じ
る。このため、セラミックスへの圧縮応力に差が生じ、
振動子の特性がばらつきを起こすという問題があった。
【０００５】一方、この応力のばらつきを防ぐ対策とし
て、締め付け時に発生する電荷量を測定しながらその応
力を制御して、締め付けるという方法（特公昭５６−３
０７５８）が開示されている。しかし、この方法では組
み立ての度にその測定器と振動子を接続しなければなら
ず、手間を要し、また測定器そのものも高価であり、コ
スト高となっていた。
て、締め付け時に発生する電荷量を測定しながらその応
力を制御して、締め付けるという方法（特公昭５６−３
０７５８）が開示されている。しかし、この方法では組
み立ての度にその測定器と振動子を接続しなければなら
ず、手間を要し、また測定器そのものも高価であり、コ
スト高となっていた。
【０００６】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたもので、締め付けによる特性のばらつきがなく、
しかもその作製工程の容易なボルト締めランジュバン型
振動子を提供することを目的とする。
されたもので、締め付けによる特性のばらつきがなく、
しかもその作製工程の容易なボルト締めランジュバン型
振動子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明のボルト締めランジュバン型振動子は、
金属からなる円環状のリアマスと、中央部にめねじ部を
有し、かつ金属からなるフロントマスとの間に、正およ
び負の円環状の電極板と２つの円環状の圧電素子とがそ
れぞれ交互に重ね合わされるとともに、両端におねじ部
が形成されたねじ棒の一端が上記リアマス、電極板およ
び圧電素子を貫通して上記フロントマスのめねじ部にね
じ込まれ、かつ、そのねじ棒の他端には上記リアマスの
外方でナットがねじ込まれて、上記リアマス、電極板、
圧電セラミックスおよびフロントマスが一体化された振
動子において、上記リアマスとナットの接触面の少なく
とも一方が鏡面であるか、上記リアマスとナットとの間
に少なくとも一面を鏡面加工したワッシャが嵌め込まれ
た構造であるかのいずれかであることによって特徴付け
られている。
ために、本発明のボルト締めランジュバン型振動子は、
金属からなる円環状のリアマスと、中央部にめねじ部を
有し、かつ金属からなるフロントマスとの間に、正およ
び負の円環状の電極板と２つの円環状の圧電素子とがそ
れぞれ交互に重ね合わされるとともに、両端におねじ部
が形成されたねじ棒の一端が上記リアマス、電極板およ
び圧電素子を貫通して上記フロントマスのめねじ部にね
じ込まれ、かつ、そのねじ棒の他端には上記リアマスの
外方でナットがねじ込まれて、上記リアマス、電極板、
圧電セラミックスおよびフロントマスが一体化された振
動子において、上記リアマスとナットの接触面の少なく
とも一方が鏡面であるか、上記リアマスとナットとの間
に少なくとも一面を鏡面加工したワッシャが嵌め込まれ
た構造であるかのいずれかであることによって特徴付け
られている。
【０００８】
【作用】リアマス、電極板、圧電セラミックスおよびフ
ロントマスをボルト締めにより一体化する際に、リアマ
スとナット間の接触面を鏡面としたので、その間の摩擦
抵抗が低下する。従って、締め付けトルクは摩擦抵抗に
よってほとんど減少することなく、圧電セラミックスを
圧着する応力として伝達し、締め付けトルクと圧電セラ
ミックスへの応力との差が減少する。
ロントマスをボルト締めにより一体化する際に、リアマ
スとナット間の接触面を鏡面としたので、その間の摩擦
抵抗が低下する。従って、締め付けトルクは摩擦抵抗に
よってほとんど減少することなく、圧電セラミックスを
圧着する応力として伝達し、締め付けトルクと圧電セラ
ミックスへの応力との差が減少する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明実施例の構成を示す図である。
まず、（ａ）図に示すように、円環状のリアマス１と、
その中央部にめねじ部２ａを有するフロントマス２との
間に、円環状の負の電極板３ａ，円環状の圧電セラミッ
クス４ｂ，円環状の正の電極板３ｂそして円環状の圧電
セラミックス４ａが順に重ね合わされた構成となってい
る。また、リアマス１上面と六角ナット６の間には、両
面が研磨されたワッシャ７が挟み込まれている。さら
に、両端に有効ねじ部を有するスタッドボルト５が、六
角ナット６，ワッシャ７，リアマス１，圧電セラミック
ス４ａ，４ｂおよび電極板３ａ，３ｂを貫通し、さらに
フロントマス２の盲ねじ部２ａにねじ込まれた構造とな
っている。そして、この状態でさらにそのスタッドボル
ト５を介して六角ナット６の締め付けにより、リアマス
１、電極板３ａ，３ｂ、圧電セラミックス４ａ，４ｂお
よびフロントマス２が一体化されて形成されている。
まず、（ａ）図に示すように、円環状のリアマス１と、
その中央部にめねじ部２ａを有するフロントマス２との
間に、円環状の負の電極板３ａ，円環状の圧電セラミッ
クス４ｂ，円環状の正の電極板３ｂそして円環状の圧電
セラミックス４ａが順に重ね合わされた構成となってい
る。また、リアマス１上面と六角ナット６の間には、両
面が研磨されたワッシャ７が挟み込まれている。さら
に、両端に有効ねじ部を有するスタッドボルト５が、六
角ナット６，ワッシャ７，リアマス１，圧電セラミック
ス４ａ，４ｂおよび電極板３ａ，３ｂを貫通し、さらに
フロントマス２の盲ねじ部２ａにねじ込まれた構造とな
っている。そして、この状態でさらにそのスタッドボル
ト５を介して六角ナット６の締め付けにより、リアマス
１、電極板３ａ，３ｂ、圧電セラミックス４ａ，４ｂお
よびフロントマス２が一体化されて形成されている。
【００１０】なお、これら各構成の寸法および材料につ
いて説明すると、まず、圧電セラミックス４ａ，４ｂ
は、ＰＺＴ系セラミックスよりなっており、外径35mm
φ, 内径15mmφ, 厚み5mm 、電極板３ａ，３ｂは、真ち
ゅう製で、外径35mmφ, 内径15mmφ, 厚み0.2mm 、リア
マス１は、ステンレス(SUS304)製で、外径35mmφ, 内径
15mmφ, 厚み20mmである。また、フロントマス２は、ア
ルミ合金(5056)製で直径45mmφ, 厚み40mmで、その中央
部に設けられた盲ねじ孔２ａはＭ12で深さ15mmである。
さらに、スタッドボルト５は、ステンレス(SUS304)製
で、長さ60mmであり、その両端に設けられた有効ねじ部
はＭ12で15mmである。そして、六角ナット６はＭ12のス
テンレス(SUS304)製で、ワッシャ７は外径24mmφ, 内径
12mmφ, 厚み1mm のステンレス(SUS304)製である。
いて説明すると、まず、圧電セラミックス４ａ，４ｂ
は、ＰＺＴ系セラミックスよりなっており、外径35mm
φ, 内径15mmφ, 厚み5mm 、電極板３ａ，３ｂは、真ち
ゅう製で、外径35mmφ, 内径15mmφ, 厚み0.2mm 、リア
マス１は、ステンレス(SUS304)製で、外径35mmφ, 内径
15mmφ, 厚み20mmである。また、フロントマス２は、ア
ルミ合金(5056)製で直径45mmφ, 厚み40mmで、その中央
部に設けられた盲ねじ孔２ａはＭ12で深さ15mmである。
さらに、スタッドボルト５は、ステンレス(SUS304)製
で、長さ60mmであり、その両端に設けられた有効ねじ部
はＭ12で15mmである。そして、六角ナット６はＭ12のス
テンレス(SUS304)製で、ワッシャ７は外径24mmφ, 内径
12mmφ, 厚み1mm のステンレス(SUS304)製である。
【００１１】以上の構成の本実施例は、六角ナット６に
より軽く締めた後、トルクレンチ（図示せず）を用い
て、４００kg/cm2のトルクで締め付けて作製する。そこ
で、上述した構成材料および方法を用いて、ランジュバ
ン型振動子を５０個作製し、それぞれ、共振周波数での
インピーダンスを測定したところ、そのばらつきは±１
０％であった。
より軽く締めた後、トルクレンチ（図示せず）を用い
て、４００kg/cm2のトルクで締め付けて作製する。そこ
で、上述した構成材料および方法を用いて、ランジュバ
ン型振動子を５０個作製し、それぞれ、共振周波数での
インピーダンスを測定したところ、そのばらつきは±１
０％であった。
【００１２】次に、（ｂ）図に示す実施例は、（ａ）図
に示す実施例のワッシャ７が用いられていない構成であ
るが、リアマス１の上面１ａおよび六角ナット６のリア
マス１との接触面６ａが鏡面をなす構成である。この実
施例においても、先に示した実施例と同様の効果が得ら
れた。
に示す実施例のワッシャ７が用いられていない構成であ
るが、リアマス１の上面１ａおよび六角ナット６のリア
マス１との接触面６ａが鏡面をなす構成である。この実
施例においても、先に示した実施例と同様の効果が得ら
れた。
【００１３】なお、（ｂ）図に示す実施例では、リアマ
ス１の上面１ａおよび六角ナット６の接触面６ａのいず
れか一方を鏡面とする構造でもよい。その他、（ａ）図
に示す実施例の構造では、六角ナット６とスタッドボル
ト５があらかじめ一体となった構造のもの、いわゆる、
六角ボルトを用いてもよい。この場合も同様に、ワッシ
ャ７をリアマス１とボルトヘッドの間に設け、ボルトと
一体化した構造の六角ナット６により締め上げて作製す
る。
ス１の上面１ａおよび六角ナット６の接触面６ａのいず
れか一方を鏡面とする構造でもよい。その他、（ａ）図
に示す実施例の構造では、六角ナット６とスタッドボル
ト５があらかじめ一体となった構造のもの、いわゆる、
六角ボルトを用いてもよい。この場合も同様に、ワッシ
ャ７をリアマス１とボルトヘッドの間に設け、ボルトと
一体化した構造の六角ナット６により締め上げて作製す
る。
【００１４】さらに、比較例として、（ａ）図に示す実
施例と同様の寸法の材料で、ただしワッシャは両面とも
鏡面仕上げをしていない構成のランジュバン型振動子を
５０個作製した。これらの共振周波数でのインピーダン
スを測定したところ、そのばらつきは±３０％であっ
た。
施例と同様の寸法の材料で、ただしワッシャは両面とも
鏡面仕上げをしていない構成のランジュバン型振動子を
５０個作製した。これらの共振周波数でのインピーダン
スを測定したところ、そのばらつきは±３０％であっ
た。
【００１５】以上示したように、リアマス１と六角ナッ
ト６との間を鏡面とすることで、その間の摩擦抵抗が著
しく低下し、特性のばらつきが抑えられたランジュバン
型振動子を実現できる。
ト６との間を鏡面とすることで、その間の摩擦抵抗が著
しく低下し、特性のばらつきが抑えられたランジュバン
型振動子を実現できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のボルト締
めランジュバン型振動子によれば、リアマスとナット間
の接触面を鏡面としたので、締め付けトルクに対する圧
電セラミックスへの応力のばらつきは減少し、その結
果、締め付けによる特性のばらつきのないボルト締めラ
ンジュバン型振動子を得ることができ、しかもその組み
立て工程は容易となる。
めランジュバン型振動子によれば、リアマスとナット間
の接触面を鏡面としたので、締め付けトルクに対する圧
電セラミックスへの応力のばらつきは減少し、その結
果、締め付けによる特性のばらつきのないボルト締めラ
ンジュバン型振動子を得ることができ、しかもその組み
立て工程は容易となる。
【図１】本発明実施例の構成を示す図
【図２】従来例の構成を示す図
１・・・・リアマス ２・・・・フロントマス ３ａ，３ｂ・・・・電極板 ４ａ，４ｂ・・・・圧電セラミックス ５・・・・スタッドボルト ６・・・・六角ナット ７・・・・ワッシャ
Claims (1)
- 【請求項１】 金属からなる円環状のリアマスと、中央
部にめねじ部を有し、かつ金属からなるフロントマスと
の間に、正および負の円環状の電極板と２つの円環状の
圧電素子とがそれぞれ交互に重ね合わされるとともに、
両端におねじ部が形成されたねじ棒の一端が上記リアマ
ス、電極板および圧電素子を貫通して上記フロントマス
のめねじ部にねじ込まれ、かつ、そのねじ棒の他端には
上記リアマスの外方でナットがねじ込まれて、上記リア
マス、電極板、圧電セラミックスおよびフロントマスが
一体化された振動子において、上記リアマスとナットの
接触面の少なくとも一方が鏡面であるか、上記リアマス
とナットとの間に少なくとも一面を鏡面加工したワッシ
ャが嵌め込まれた構造であるかのいずれかであることを
特徴とするボルト締めランジュバン型振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6470092A JPH05261341A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | ボルト締めランジュバン型振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6470092A JPH05261341A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | ボルト締めランジュバン型振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05261341A true JPH05261341A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13265688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6470092A Pending JPH05261341A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | ボルト締めランジュバン型振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05261341A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009098799A1 (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Shinkawa Ltd. | 超音波振動子 |
| JP2018038992A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 大西 一正 | 超音波加工用のランジュバン型超音波振動子とその支持方法 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP6470092A patent/JPH05261341A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009098799A1 (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Shinkawa Ltd. | 超音波振動子 |
| JP2018038992A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 大西 一正 | 超音波加工用のランジュバン型超音波振動子とその支持方法 |
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