JPH09103740A - 超音波密封装置用の駆動装置の構造 - Google Patents

超音波密封装置用の駆動装置の構造

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JPH09103740A
JPH09103740A JP8193817A JP19381796A JPH09103740A JP H09103740 A JPH09103740 A JP H09103740A JP 8193817 A JP8193817 A JP 8193817A JP 19381796 A JP19381796 A JP 19381796A JP H09103740 A JPH09103740 A JP H09103740A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電セラミックス板７の全面にできるだけ均
等に荷重を分布することのできる釣り合い重り９を備え
た、超音波密封装置用の駆動装置２を提供すること。 【解決手段】 本発明は超音波密封装置１用の駆動装置
２の構造に関する。駆動装置２は、ＡＣ電源に対して連
結された導電金属板８を介在させた多数の圧電セラミッ
クス板７を有する形式のものである。セラミックス板７
と金属板８は、駆動装置２を超音波密封装置１に固定し
かつ駆動装置２に対する締付け力を生じる締付けねじ１
０により、釣り合い重り９とともに一体に保持される。
釣り合い重り９は内径と外径を有する。セラミックス板
７に対する均等な荷重を得るために、釣り合い重り９の
内径に溝１２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置がＡＣ電
源に対して電気的に接続された導電金属板を介在させた
多数の圧電セラミックス板と、外周面および内周面を有
する釣り合い重りと、締付けねじとで構成されている形
式の、超音波密封装置用の駆動装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波密封装置は一般にコンバー
タ、ブースタ、およびホーンを有している。電気的振動
を機械的振動に変換するコンバータ若しくはトランスジ
ューサには幾つかの形式の駆動装置が含まれており、そ
の駆動装置はＡＣ電源に連結される。スウェーデン国特
許出願第ＳＥ９３００９１８−１号（小型密封装置に関
する）に記載されている形式の超音波密封装置も駆動装
置を有している。この形式の密封装置は、該装置の係止
点（ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｐｏｉｎｔ）を構成する中央
の節平面と、駆動装置を取り囲むリアクションボデー
と、細長く狭い密封面を備えたホーンとを有している。
このような密封装置は、１回で使い捨てられる形式のパ
ッケージに液体内容物を充填するための充填機における
利用可能な限られた空間内で使用できるように特に設計
され、製造されていた。
【０００３】超音波密封装置用の駆動装置の共通する形
式とは、ＡＣ電源に連結される導電金属板が多数の圧電
セラミックス板の間隔内に挟み込まれて構成された形式
である。セラミックス板は締付けねじによって密封装置
に固定されており、その締付けねじは釣り合い重りを所
定位置に締め付けている。
【０００４】釣り合い重りおよびセラミックス板の両方
に一般に加えられる締付け力が比較的大きく、一般に２
５ＭＰａまたはそれ以上であると、比較的厚い釣り合い
重りですら変形を生じて、圧電セラミックス板に分布さ
れる荷重が乱されるようになる。釣り合い重りの厚さは
通常はその直径の半分未満である。当然ながら厚い釣り
合い重りは生じる変形が小さく、この結果、より一層均
等な荷重分布をセラミックス板に与えることになる。し
かし、過剰に厚い釣り合い重りを使用することは不利で
ある。何故なら、その結果としてセラミックス板の数が
減少されるか、薄い寸法にされねばならなくなるからで
ある。不均等な荷重分布はセラミックス板に極めて不都
合な荷重作用を生じる。セラミックス板は脆く、あらゆ
る形態の引張り応力や曲げ応力に非常に敏感である。
【０００５】セラミックス板に幾分ながら一層均等な荷
重分布を得る１つの方法は、水平に分割した釣り合い重
りを使用することである。しかしながら、その特有な欠
点は釣り合い重りの各々の部分がかなり薄くなることで
ある。これは更に各々の部分に大きな弾性をもたらし、
その結果、変形が不可避となるために全体的に均等な荷
重分布を得ることが不可能になる。更に、分割した釣り
合い重りは製造が一層困難且つ高価となる。大きな弾性
は接触面に騒音の発生をもたらすことがある。更に、か
なり（ｑｕａｎｔｉｆｉａｂｌｙ）大きなエネルギー損
失が分割した釣り合い重りについて立証されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、密封装置が作動されるとき、圧電セラミックス板の
全面にできるだけ均等に荷重を分布することのできる釣
り合い重りを備えた駆動装置を実現することである。
【０００７】本発明の他の目的は、分割した釣り合い重
りの特有な欠点がない駆動装置用の釣り合い重りを製造
できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらのおよび他の目的
は本発明によって達成されるのであり、冒頭に例として
開示した形式の構造は、締付け荷重を均等化するために
釣り合い重りの内周面に溝が備えられるという特徴を与
えられる。
【０００９】本発明の複数の好ましい実施例は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載したような特徴を与えられ
ている。
【００１０】本発明の好ましい実施例の１つが添付図面
を特に参照して以下に非常に詳細に説明される。
【００１１】
【発明の実施の形態】いずれの形式の超音波密封装置１
も、例えば図１に示される密封装置１と同様に駆動装置
２を有していなければならない。図１の密封装置１は、
１回で使い捨てられる形式のパッケージに液体内容物を
充填するための充填機における利用可能な限られた空間
内に収容できるように特に作られており、密封装置１の
全長はちょうど半波長となされている。駆動装置２に加
えて密封装置１は、駆動装置２を取り囲むリアクション
ボデー３と、密封装置が固定される、中央に位置する節
平面４と、細長い狭い密封面６を備えたホーン５とを有
している。本発明による配列は、コンバータ、ブースタ
およびホーンを有して構成される形式の通常の超音波密
封装置１用の駆動装置２に当然使用できる。
【００１２】ＡＣ電源（図示せず）に連結された密封装
置１用の駆動装置２は、電位を機械的変位に変換するの
であり、この機械的変位が密封装置１の密封作用をなす
振動を生じる。駆動装置２は外周面および内周面を有す
る多数の圧電セラミックス板７で構成される。圧電セラ
ミックス板７の間に導電金属板８が備えられ、この導電
金属板８はニッケルまたはベリリウム青銅で作られるこ
とが好ましい。金属板８はＡＣ電源（図示せず）に連結
されて、圧電セラミックス板７が電気的に並列に連結さ
れるようになされる。
【００１３】圧電セラミックス板７は非常に大きい圧縮
応力に耐えることができるが、これらは脆く、引張り応
力および曲げ応力に敏感である。したがって、超音波密
封装置１が作動されている間に圧電セラミックス板７に
圧力荷重が作用している状態になければならず、このこ
とは、駆動装置２が発生する最大振幅よりも大きな締付
け力をそれに加えることによって実現される。この締付
け力は釣り合い重り９および締付けねじ１０によって得
られる。
【００１４】外周面および内周面を備えた金属板で構成
される釣り合い重り９は、例えば鋼のようにできるだけ
剛性な材料から作られることが好ましい。釣り合い重り
９は締付け力を圧電セラミックス板７に加え、また駆動
装置２が発生させるように意図された特定の共振周波数
を得るためのリアクション質量体として使用されてい
る。締付けねじ１０は釣り合い重り９、セラミックス板
７および金属板８を或る締付け力のもとで一体に保持し
て一つのユニットを形成しており、また駆動装置２を密
封装置１に固定している。
【００１５】セラミックス板７が非均等な荷重に敏感で
あることを考えると、セラミックス板７に作用する締付
け力ができるだけ均等に分布されることが望まれる。し
かしながら、測定の結果、図２に示されるように、従来
の釣り合い重りは一般に２５ＭＰａまたはそれ以上の大
きな締付け力で変形されて、釣り合い重り９の外周より
も内周に大きな圧縮荷重が得られることが判明した。セ
ラミックスは極めて脆いので、セラミックス板７のエッ
ジに最大荷重がかかることは特に不都合である。この問
題は、僅かながらより均等な荷重を与える分割された釣
り合い重り９を使用することで或る程度解決された。し
かしながら、釣り合い重りを分割した結果として、釣り
合い重り９自体が薄くなり、それにより一層弾性になっ
てしまう。この結果、釣り合い重りの各部分の変形が避
けられず、全体的に均等な荷重分布は達成できなくな
る。弾性が増すことによって、分割した釣り合い重りの
薄い部分の接触面には騒音が一層発生しやすくなる。更
に、分割した釣り合い重り９はかなりの（ｑｕａｎｔｉ
ｆｉａｂｌｅ）エネルギー損失を与える。
【００１６】図３に示されるような締付け荷重の分布を
達成することが意図される。本発明によれば、図３およ
び図４に示されるように釣り合い重り９の内周面に溝１
２を備えることでこれが達成される。釣り合い重り９の
内周面に溝１２を備えることにより、釣り合い重り９の
材料にしたがう力線が外周面へ向かって外方へ移動し、
釣り合い重りの厚さが直径の半分未満のときでさえもセ
ラミックス板７の全面に作用する均等分布された締付け
力が得られるようになる。
【００１７】溝１２は釣り合い重り９の内周面全体をま
わって延び、釣り合い重り９の中央に配置される。溝１
２は真直、Ｕ字形またはＶ字形とされ得る。溝１２は更
にゆるやかな丸み（ｒａｄｉｕｓ）１３、すなわちでき
るだけ大きな半径１３を有する。好ましい実施例では、
溝１２はＶ字形である。小さな半径１３または真直な隅
部は疲労亀裂を釣り合い重り９の材料に発生させる。溝
１２は、大部分の範囲で、釣り合い重り９の厚さＡの２
０〜８０％をなす。好ましい実施例では、溝１２は釣り
合い重り９の厚さＡの４０〜５０％をなす。溝１２の深
さは内周面および外周面の間の釣り合い重り９の材料厚
さＢの１５〜４０％である。好ましい実施例では、溝１
２の深さは釣り合い重り９の材料厚さＢの２０〜３０％
である。図３および図４に示されるように、釣り合い重
り９は異なる直径を有していてもよい。釣り合い重り９
の上側部分では、内径Ｄ１は締付けねじ１０の直径で決
定され、釣り合い重り９の下側部分では内径Ｄ２はセラ
ミックス板７の内径で決定される。内径Ｄ２はセラミッ
クス板７の内径に等しくされるべきである。
【００１８】前述の説明から明白となるように、本発明
は、セラミックス板７に締付け荷重のより均等な荷重分
布を与える超音波密封装置１用の駆動装置２の配列を実
現する。この配列は、従来の駆動装置２よりも効率的な
駆動装置２を提供し、またこの配列は有効寿命の長い駆
動装置２を与える。
【００１９】本発明は上述しまた図面に示したものに限
定されると考えるべきではなく、多くの変更が特許請求
の範囲の欄に記載の精神および範囲から逸脱せずに考え
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波密封装置の斜視図。
【図２】従来の駆動装置の荷重分布を示す説明図。
【図３】本発明による駆動装置の荷重分布を示す説明
図。
【図４】本発明による駆動装置を示す断面図。
【符号の説明】
１ 超音波密封装置 ２ 駆動装置 ３ リアクションボデー ４ 節平面 ５ ホーン ６ 密封面 ７ セラミックス板 ８ 導電金属板 ９ 釣り合い重り １０ 締付けねじ １２ 溝 １３ 丸み

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動装置（２）がＡＣ電源に対して電気
    的に接続された導電金属板（８）を介在させた多数の圧
    電セラミックス板（７）と、外周面および内周面を有す
    る釣り合い重り（９）と、締付けねじ（１０）とで構成
    されている形式の、超音波密封装置（１）用の駆動装置
    （２）の配列であって、釣り合い重り（９）の内周面に
    溝（１２）が備えられて締付け荷重を均等化するように
    なっていることを特徴とする超音波密封装置用の駆動装
    置の構造。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の構造であって、釣り合
    い重り（９）の内周面の中央に溝（１２）が配置されて
    いることを特徴とする超音波密封装置用の駆動装置の構
    造。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の構造であって、溝（１
    ２）がＶ字形であることを特徴とする超音波密封装置用
    の駆動装置の構造。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の構造であって、溝（１
    ２）がその大部分の範囲で釣り合い重り（９）の厚さ
    （Ａ）の２０〜８０％をなしていることを特徴とする超
    音波密封装置用の駆動装置の構造。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の構造であって、溝（１
    ２）が釣り合い重り（９）の材料厚さ（Ｂ）の１５〜４
    ０％をなしていることを特徴とする超音波密封装置用の
    駆動装置の構造。
JP19381796A 1995-06-19 1996-06-19 超音波密封装置用の駆動装置の構造 Expired - Lifetime JP3727725B2 (ja)

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SE9502225A SE9502225L (sv) 1995-06-19 1995-06-19 Anordning vid en drivenhet för en ultraljudsförseglingsenhet

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