JPS60206471A - 超音波振動装置 - Google Patents
超音波振動装置Info
- Publication number
- JPS60206471A JPS60206471A JP6390384A JP6390384A JPS60206471A JP S60206471 A JPS60206471 A JP S60206471A JP 6390384 A JP6390384 A JP 6390384A JP 6390384 A JP6390384 A JP 6390384A JP S60206471 A JPS60206471 A JP S60206471A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- horn
- tip
- vibrator
- length
- ultrasonic
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- Granted
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、超音波振動装置に係り、特に、振動素子の端
面に共振体が取付けられて形成された超音波振動子と、
その超音波振動子の先端に取付けられたホーンとにより
構成され、超音波振動子の振動に基いてホーンの先端に
拡大された振動エネルギーを発生する超音波振動装置に
関するものである。
面に共振体が取付けられて形成された超音波振動子と、
その超音波振動子の先端に取付けられたホーンとにより
構成され、超音波振動子の振動に基いてホーンの先端に
拡大された振動エネルギーを発生する超音波振動装置に
関するものである。
［従来技術〕
従来、ホーン先端の振動エネルギーの振幅を拡大するた
めに、振動素子を駆動する駆動電気信号の半波長の長さ
を有するホーンの形状をその略中間位置より断面積を小
さくすることに実りホーン先端の振幅を大きくするよう
にすることが行われていた。黙しながら、超音波振動装
置においては、ホーンの軸線方向の振動、すなわち、縦
振動を利用するものであることから、横振動が発生しな
いようなホーン形状にする必要があり、ホーンの基端側
の直径を超音波の横波に共振する長さ以下にしなければ
、ホーンの横方向、すなわち、ホーン軸線方向と直交す
る方向の振動が大きくなってしまい、ホーンの軸線方向
、すなわち、縦方向の振動が減衰するといった現象が生
じる。また、ホーンの開放端側の断面積を小さくし過ぎ
ると、ホーンの強度が低下し、耐久性に問題が生じる。
めに、振動素子を駆動する駆動電気信号の半波長の長さ
を有するホーンの形状をその略中間位置より断面積を小
さくすることに実りホーン先端の振幅を大きくするよう
にすることが行われていた。黙しながら、超音波振動装
置においては、ホーンの軸線方向の振動、すなわち、縦
振動を利用するものであることから、横振動が発生しな
いようなホーン形状にする必要があり、ホーンの基端側
の直径を超音波の横波に共振する長さ以下にしなければ
、ホーンの横方向、すなわち、ホーン軸線方向と直交す
る方向の振動が大きくなってしまい、ホーンの軸線方向
、すなわち、縦方向の振動が減衰するといった現象が生
じる。また、ホーンの開放端側の断面積を小さくし過ぎ
ると、ホーンの強度が低下し、耐久性に問題が生じる。
そのため、ホーン基端側及び開放端側の断面積の大きさ
が制限されて、基端側と開放端側との断面積の比を大き
くすることができないことから十分に大きな振幅を４び
ることができなかった。
が制限されて、基端側と開放端側との断面積の比を大き
くすることができないことから十分に大きな振幅を４び
ることができなかった。
また、従来においては、ホーンの形状を基端側より開放
端に向って直線状若しくは曲線状に次第に断面積を小さ
くするようにして開放端の振幅を拡大することも行われ
ていたが、その製作が難しいものであった。
端に向って直線状若しくは曲線状に次第に断面積を小さ
くするようにして開放端の振幅を拡大することも行われ
ていたが、その製作が難しいものであった。
［目的］
そこで、本発明は、そのような実情に鑑みてなされたも
のであり、従来よりも大きな振幅を得ることができると
共に、容易に製作し得る超音波振動装置を提供するもの
である。
のであり、従来よりも大きな振幅を得ることができると
共に、容易に製作し得る超音波振動装置を提供するもの
である。
［解決手段］
上記目的を達成するために、本発明においては、振動素
子を駆動する駆動電気信号の半波長の整数倍の長さを有
する超音波振動子の先端に、前記半波長の整数倍の長さ
を有するホーンを配設し、そのホーンの前記超音波振動
子側の基端の断面積を超音波振動子の先端よりも大きく
形成すると共に、ホーンの基端に前記超音波振動子の先
端を挿入して取付けるための取付用孔部を設けるように
構成しＣいる。
子を駆動する駆動電気信号の半波長の整数倍の長さを有
する超音波振動子の先端に、前記半波長の整数倍の長さ
を有するホーンを配設し、そのホーンの前記超音波振動
子側の基端の断面積を超音波振動子の先端よりも大きく
形成すると共に、ホーンの基端に前記超音波振動子の先
端を挿入して取付けるための取付用孔部を設けるように
構成しＣいる。
［実施例］
以下に本発明を具体化した一実施例を示す第１図に従っ
て説明する。
て説明する。
振動子１は、圧電現象を示す物質２とその端面に付着さ
れた電極板３とからなる振動素子４と、その振動素子４
の両端面に取付けられた二個の共振体５とから構成され
ており、前記電極板３は超音波発振器６に接続されてい
る。また、振動子１は前記超音波発振器６により前記物
質２に加えられる駆動電気信号の半波長の長さに形成さ
れている。
れた電極板３とからなる振動素子４と、その振動素子４
の両端面に取付けられた二個の共振体５とから構成され
ており、前記電極板３は超音波発振器６に接続されてい
る。また、振動子１は前記超音波発振器６により前記物
質２に加えられる駆動電気信号の半波長の長さに形成さ
れている。
前記振動子１の先端には第一ボーン７が取付（プられ、
その第一ホーン７は、前記駆動電気信号の半波長の長さ
を有すると共に、その長ざの中火位置より前記振動子１
側の基端側が前記振動子１の断面積よりも大ぎく形成さ
れている。
その第一ホーン７は、前記駆動電気信号の半波長の長さ
を有すると共に、その長ざの中火位置より前記振動子１
側の基端側が前記振動子１の断面積よりも大ぎく形成さ
れている。
前記第一ホーン７の先端には、第二ホーン８が配設され
、その第二ホーン８は、前記第一ホーン７と同様に前記
駆動電気信号の半波長の長さに形成されると共に、その
長さの中央位置より第一ホーン７側の基端側が前記第一
ホーン７の基端よりもわずかに大きな断面積を有するよ
うに形成されている。また、第二ホーン８の基端側の端
面には、前記第一ホーン７の先端が挿入可能な取付用孔
部９が設けられており、その取付用孔部９内に第一ホー
ン７の先端が挿入されて第一ホーン７と第二ホーン８と
が固定されている。このように、この超音波振動装置１
０は振動子１と第一ホーン７と第二ホーン８とから構成
されている。
、その第二ホーン８は、前記第一ホーン７と同様に前記
駆動電気信号の半波長の長さに形成されると共に、その
長さの中央位置より第一ホーン７側の基端側が前記第一
ホーン７の基端よりもわずかに大きな断面積を有するよ
うに形成されている。また、第二ホーン８の基端側の端
面には、前記第一ホーン７の先端が挿入可能な取付用孔
部９が設けられており、その取付用孔部９内に第一ホー
ン７の先端が挿入されて第一ホーン７と第二ホーン８と
が固定されている。このように、この超音波振動装置１
０は振動子１と第一ホーン７と第二ホーン８とから構成
されている。
次に、超音波振動装置１０の動作を説明する。
前記物質２に前記超音波発振器６より電極板３を介して
振動子１の共振周波数に等しい周波数を有する駆動電気
信号が印加されると、前記物質２がその厚み方向に伸縮
運動すると共に、その振動子１は伸縮運動している前記
物質２により励振されて、同様に伸縮運動を行う。
振動子１の共振周波数に等しい周波数を有する駆動電気
信号が印加されると、前記物質２がその厚み方向に伸縮
運動すると共に、その振動子１は伸縮運動している前記
物質２により励振されて、同様に伸縮運動を行う。
この伸縮運動の振幅は第１図ａに示す振動振幅分布図の
ように振動素子４の中央部においてほば零、共振体５ｂ
と第一ホーン７との接合面において大、第一ホーンの中
央部において零、第一ホーンの先端において前記共振体
５ｂと第一ホーン７との接合面よりも人となり、第二ホ
ーンの中火部にわいて零、第二ホーン８の先端において
更に大となっている。
ように振動素子４の中央部においてほば零、共振体５ｂ
と第一ホーン７との接合面において大、第一ホーンの中
央部において零、第一ホーンの先端において前記共振体
５ｂと第一ホーン７との接合面よりも人となり、第二ホ
ーンの中火部にわいて零、第二ホーン８の先端において
更に大となっている。
尚、第一ホーン７、第二ホーン８において、基端側より
も先端側の方の振幅が大きくなっているが、これは夫々
先端側の方が断面積が小さいためである。また、第一ホ
ーン７の先端と第二ホーン８の基端との間においては、
第一ホーン７の先端が第１図ａに示すように振幅値ｈ１
の大きさで振動されており、それに伴って、第二ホーン
８の基端側が前記振幅値ｈ１を通る振動振幅分布曲線の
ように振動され、第二ホーン８の基端においては振幅値
ｈ２の大きさで振動される。それ故、その振幅値ｈ２は
第一ホーン７先端の振幅値１］１よりも大きくなり、そ
の結果、第二ホルン８先端の振幅値Ａ２は更に大きくな
っている。例えば、第４図に示すように、駆動電気信号
の半波長の長さを夫々有すると共に、本実施例と同一の
断面積に形成された第一ホーン５０と第二ホーン５１と
が単に接続されただけの従来のものと比較した場合、そ
の従来のものにおいては、第４図ａに示寸ように第一ホ
ーン５０の先端が振幅値ｈ１の大きさで振動され、それ
に伴って、第二ホーン５１の基端も振幅値ｈ１の大きさ
で振動され、その先端が振幅値Ａ１の大きさで振動され
る。これに対し、本実施例のものにおいては、第一ホー
ン７の先端が振幅値ｈ１の大きさで振動されるのに伴っ
て、第二ホーン８の基端が振幅値ｈ２の大きさで振動さ
れるので第二ホーン８の振幅値Ａ２は前記従来のものの
振幅値Ａ１よりも大きくなっている。
も先端側の方の振幅が大きくなっているが、これは夫々
先端側の方が断面積が小さいためである。また、第一ホ
ーン７の先端と第二ホーン８の基端との間においては、
第一ホーン７の先端が第１図ａに示すように振幅値ｈ１
の大きさで振動されており、それに伴って、第二ホーン
８の基端側が前記振幅値ｈ１を通る振動振幅分布曲線の
ように振動され、第二ホーン８の基端においては振幅値
ｈ２の大きさで振動される。それ故、その振幅値ｈ２は
第一ホーン７先端の振幅値１］１よりも大きくなり、そ
の結果、第二ホルン８先端の振幅値Ａ２は更に大きくな
っている。例えば、第４図に示すように、駆動電気信号
の半波長の長さを夫々有すると共に、本実施例と同一の
断面積に形成された第一ホーン５０と第二ホーン５１と
が単に接続されただけの従来のものと比較した場合、そ
の従来のものにおいては、第４図ａに示寸ように第一ホ
ーン５０の先端が振幅値ｈ１の大きさで振動され、それ
に伴って、第二ホーン５１の基端も振幅値ｈ１の大きさ
で振動され、その先端が振幅値Ａ１の大きさで振動され
る。これに対し、本実施例のものにおいては、第一ホー
ン７の先端が振幅値ｈ１の大きさで振動されるのに伴っ
て、第二ホーン８の基端が振幅値ｈ２の大きさで振動さ
れるので第二ホーン８の振幅値Ａ２は前記従来のものの
振幅値Ａ１よりも大きくなっている。
尚、取付用孔部９の深さを次第に深くするに従って、第
２図のグラフに示すように振動振幅の拡大比（曲線Ｍを
参照）が次第に拡大されていくが、深さが次第に深くな
ると、前記発振器６の電力損失曲線Ｗに示すように損失
がある点を越えると急激に大きくなって（る。
２図のグラフに示すように振動振幅の拡大比（曲線Ｍを
参照）が次第に拡大されていくが、深さが次第に深くな
ると、前記発振器６の電力損失曲線Ｗに示すように損失
がある点を越えると急激に大きくなって（る。
そこで、前記振幅拡大比曲線Ｍと電力損失曲線Ｗとを考
慮して取付用孔部９の深さ曳が選定される。
慮して取付用孔部９の深さ曳が選定される。
本実施例においては、第二ホーン８の基端に取付用孔部
９が設けられているが、更に、第３図に示すように第一
ホーン７の基端に取付用孔部９を設け、その取付用孔部
９に振動子１の先端を取付けるようにしてもよい。
９が設けられているが、更に、第３図に示すように第一
ホーン７の基端に取付用孔部９を設け、その取付用孔部
９に振動子１の先端を取付けるようにしてもよい。
尚、この実施例の振動子１は、駆動電気信号の半波長の
長さを有するものであり、電歪現象を示す物質２とその
端面に付着された電極板３とからなる振動素子４と、そ
の振動素子４の一端に配設されその振動素子４と共に前
記駆動電気信号の１／４波長の長さを有する第一共振体
５ａと、前記振動素子４の他端に配設され前記駆動電気
信号の１／４波長の長さを有する第二共振体５ｂと、そ
れらを結合するための締付ボルト１５とから構成されて
いる。前記第二共振体５ｂは、＃記締付ボルト１５が螺
合される雌螺子１６を有する取付部１７と、その取付部
１７の断面積よりも小さな小径部１８とにより構成され
ている。従って、前記物質２に駆動電気信号が印加され
ると、第３図ａに示す振動振幅分布曲線の如く振動され
第一ボーン７及び第二ホーン８の先端において、大きな
振幅の振動が発生される。
長さを有するものであり、電歪現象を示す物質２とその
端面に付着された電極板３とからなる振動素子４と、そ
の振動素子４の一端に配設されその振動素子４と共に前
記駆動電気信号の１／４波長の長さを有する第一共振体
５ａと、前記振動素子４の他端に配設され前記駆動電気
信号の１／４波長の長さを有する第二共振体５ｂと、そ
れらを結合するための締付ボルト１５とから構成されて
いる。前記第二共振体５ｂは、＃記締付ボルト１５が螺
合される雌螺子１６を有する取付部１７と、その取付部
１７の断面積よりも小さな小径部１８とにより構成され
ている。従って、前記物質２に駆動電気信号が印加され
ると、第３図ａに示す振動振幅分布曲線の如く振動され
第一ボーン７及び第二ホーン８の先端において、大きな
振幅の振動が発生される。
尚、上述の実施例においては、第二ホーンの基端及び第
一ホーンの基端に取付用孔部が設けられていたが、本発
明は第一ホーンの基端だけに取（＝１用孔部を設けても
よいことは勿論であり、また、振動子及び夫々のホーン
が駆動電気信号の半波長の整数倍の長さを有するもので
あってもよいことは勿論である。
一ホーンの基端に取付用孔部が設けられていたが、本発
明は第一ホーンの基端だけに取（＝１用孔部を設けても
よいことは勿論であり、また、振動子及び夫々のホーン
が駆動電気信号の半波長の整数倍の長さを有するもので
あってもよいことは勿論である。
［効果］
本発明は以上詳述したように、ボーンの基端に取付用孔
部を設けて、その取付用孔部を介して振動子を取付ける
ようにしたので、容易に製作し得て、ホーンの先端にお
いて大きな振動振幅を得ることができるものである。
部を設けて、その取付用孔部を介して振動子を取付ける
ようにしたので、容易に製作し得て、ホーンの先端にお
いて大きな振動振幅を得ることができるものである。
第１図は本発明を具体化した一実施例を示すもので、一
部を断面にして示す説明図、第１図ａは振動振幅分布図
、第２図は取付用孔部の深さに対する拡大比及び電力損
失を示すグラフ、第３図は一部を断面にして示す別の実
施例の説明図、第３図ａは振動振幅分布図、第４図は従
来例を示す説明図、第４図ａは振動振幅分布図である。 図中１は振動子、４は振動素子、５ａ、５ｂは共振体、
６は超音波発振器、７は第一ホーン、８は第二ホーン、
９は取付用孔部、１０は超音波振動装置である。 特許出願人 ブラザー工業株式会社 取締役社長 河嶋勝二 第２図 第３図 第１図
部を断面にして示す説明図、第１図ａは振動振幅分布図
、第２図は取付用孔部の深さに対する拡大比及び電力損
失を示すグラフ、第３図は一部を断面にして示す別の実
施例の説明図、第３図ａは振動振幅分布図、第４図は従
来例を示す説明図、第４図ａは振動振幅分布図である。 図中１は振動子、４は振動素子、５ａ、５ｂは共振体、
６は超音波発振器、７は第一ホーン、８は第二ホーン、
９は取付用孔部、１０は超音波振動装置である。 特許出願人 ブラザー工業株式会社 取締役社長 河嶋勝二 第２図 第３図 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、振動素子と、その端面に設けられた共振体とにより
構成され、前記振動素子を駆動する駆動電気信号の半波
長の整数倍の長さを有する超音波振動子と、 その振動子の先端に配設され、その先端側の一端が少な
くとも振動子の先端よりも大径に形成されると共に、前
記半波長の整数倍の長さに形成されたホーンとを備え、 前記ホーンの一端には前記振動子の先端が挿入されて取
付けられる取付用孔部が設けられていることを特徴とす
る超音波振動°装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6390384A JPS60206471A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 超音波振動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6390384A JPS60206471A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 超音波振動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60206471A true JPS60206471A (ja) | 1985-10-18 |
| JPH0543433B2 JPH0543433B2 (ja) | 1993-07-01 |
Family
ID=13242741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6390384A Granted JPS60206471A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 超音波振動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60206471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014130A1 (ja) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Itoh, Hitohiko | 超音波振動接合装置 |
| JP2016202053A (ja) * | 2015-04-21 | 2016-12-08 | 多賀電気株式会社 | 超音波発生器 |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6390384A patent/JPS60206471A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014130A1 (ja) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Itoh, Hitohiko | 超音波振動接合装置 |
| US8025087B2 (en) | 2007-07-24 | 2011-09-27 | Branson Ultrasonics Corporation | Ultrasonic vibration welder |
| KR101490803B1 (ko) * | 2007-07-24 | 2015-02-06 | 브란손 울트라소닉스 코포레이숀 | 초음파 진동 접합 장치 |
| JP2016202053A (ja) * | 2015-04-21 | 2016-12-08 | 多賀電気株式会社 | 超音波発生器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543433B2 (ja) | 1993-07-01 |
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