RU2602922C2 - Ультразвуковое режущее устройство - Google Patents

Ультразвуковое режущее устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2602922C2
RU2602922C2 RU2014123609/02A RU2014123609A RU2602922C2 RU 2602922 C2 RU2602922 C2 RU 2602922C2 RU 2014123609/02 A RU2014123609/02 A RU 2014123609/02A RU 2014123609 A RU2014123609 A RU 2014123609A RU 2602922 C2 RU2602922 C2 RU 2602922C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
ultrasonic
generator
frequency
sound duct
Prior art date
Application number
RU2014123609/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014123609A (ru
Inventor
Йюрген КИЗИНГ
Original Assignee
Артек Ултрасоник Системс Аг
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Артек Ултрасоник Системс Аг filed Critical Артек Ултрасоник Системс Аг
Publication of RU2014123609A publication Critical patent/RU2014123609A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2602922C2 publication Critical patent/RU2602922C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
    • B26D7/086—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/320068—Surgical cutting instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/26—Means for mounting or adjusting the cutting member; Means for adjusting the stroke of the cutting member
    • B26D7/2614—Means for mounting the cutting member
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/320068—Surgical cutting instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • A61B2017/320072—Working tips with special features, e.g. extending parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/0006—Cutting members therefor
    • B26D2001/006—Cutting members therefor the cutting blade having a special shape, e.g. a special outline, serrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Knives (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ультразвуковых режущих устройств. Устройство (1) содержит по меньшей мере один генератор (2), соединенный с ультразвуковым преобразователем (6), который соединен по меньшей мере одним звукопроводом (7) с по меньшей мере одним лезвием (8). При этом звукопровод (7) выполнен изогнутым, а по меньшей мере один генератор (2) имеет средства для качания частоты ультразвуковых колебаний в предварительно заданном частотном диапазоне. Устройство также может содержать измерительное устройство для регистрации мощности, отбираемой от генератора (2), с возможностью управляемого выбора диапазона частот, в котором находится частота, на которой генератор (2) обеспечивает выдачу максимальной мощности. Использование изобретения позволяет повысить качество резки, используя устройство с простой конструкцией. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к ультразвуковому режущему устройству, содержащему по меньшей мере один соединенный с генератором ультразвуковой преобразователь, который соединен по меньшей мере одним звукопроводом с по меньшей мере одним лезвием, причем звукопровод выполнен изогнутым.
Подобное ультразвуковое режущее устройство для резки продуктов питания, например хлебобулочных изделий, сыра, мяса и аналогичных нарезаемых продуктов, известно из DE 4319832 А1. Режущее устройство имеет плоское, простирающееся по существу в одной плоскости лезвие, которое на своем удаленном от острия ножа конце монолитно соединено со звукопроводом. Отстоящий от лезвия участок звукопровода прикручен к ультразвуковому преобразователю, посредством которого ультразвуковые колебания могут подводиться к звукопроводу в направлении продольной протяженности лезвия. В плоскости между ультразвуковым преобразователем и лезвием, расположенной перпендикулярно плоскости простирания лезвия и проходящей в продольном направлении лезвия, звукопровод имеет изгиб под углом в 90° с заданным радиусом кривизны. На соединенном с лезвием конце проводника линия прохождения изгиба с постоянной дифференциацией сходит на лезвие. Благодаря прохождению звукопровода с отклонением от прямой линии он подвергается инициации колебаний, как в направлении продольной протяженности лезвия, так и в плоскости, развернутой перпендикулярно от лезвия. При этом колебательная составляющая, ориентированная по перпендикуляру к плоскости лезвия, вызывает уменьшение трения между боковыми поверхностями лезвия ножа и разрезанным продуктом. Тем не менее, при разрезании все равно возникает определенное трение, ограничивающее скорость резки. Также было установлено, что под воздействием ультразвуковых колебаний лезвие в различных местах подвергается механическим нагрузкам различной интенсивности.
Поэтому возникает задача, чтобы предусмотреть такое ультразвуковое режущее устройство вышеописанного типа, которое имело бы простую конструкцию с компактными размерами, но при этом обеспечивало бы высокую скорость резки и равномерное распределение механической нагрузки на лезвие.
Согласно изобретению эта задача решена за счет того, что по меньшей мере один генератор имеет средства для качания частоты ультразвуковых колебаний в предварительно заданном частотном диапазоне.
В этом случае узловые точки подвода ультразвуковых волн к лезвию в преимущественном решении не привязываются к стационарным точкам, а изменяют свое положение в зависимости от вариации частоты. Благодаря этому в узловых точках колебаний можно исключить прилипание лезвия к нарезанному продукту. Кроме того, благодаря вариации частоты уменьшается механическое напряжение в лезвии, поскольку большие резонансные амплитуды возникают только кратковременно, в результате чего получается импульсное возбуждение, которое, как было установлено, считается предпочтительным для резки, потому что благодаря этому происходит сбрасывание разрезаемого продукта (с ножа). С помощью вариации частоты можно обеспечивать возбуждение ультразвуковых колебаний в ножах наиболее различной геометрии и использовать несколько ультразвуковых преобразователей, связанных только с одним генератором, благодаря чему можно формировать очень широкие резаки. Отклоняющийся от прохождения по прямой линии профиль звукопровода можно выбрать таким образом, что возбуждение в лезвии ультразвуковых колебаний может осуществляться в проходящих поперечно друг к другу направлениях. В результате к лезвию могут подводиться плоские волны, которые могут распространяться между граничными поверхностями лезвия, проходящими по существу параллельно друг другу и/или клинообразно сходящимися между собой в сторону режущей кромки. Плоские волны включают в себя, как продольную составляющую, ориентированную в развернутой от лезвия плоскости поперек продольной протяженности лезвия, так и поперечную колебательную составляющую, ориентированную в направлении поперек к этой плоскости. Это благоприятно сказывается на процессе резки, поскольку, с одной стороны, нарезаемый продукт воспринимает боковой импульс, ориентированный поперек развернутой от лезвия плоскости, который способствует лучшему отделению нарезаемого продукта от лезвия, а с другой стороны, лезвие подвергается вибрации в направлении, проходящем в развернутой от него плоскости, предпочтительно в продольном направлении лезвия. Благодаря этому трение в процессе резки уменьшается, так что подводимая к лезвию мощность ультразвукового излучения может быть использована с лучшей отдачей для процесса резки. За счет использования плоских волн лезвие может иметь сопоставимо большие размеры, не прибегая к выполнению шлицов в лезвии. Это позволяет обеспечить экономичную конструкцию ножа. Что касается геометрии лезвия, то ограничения на этот счет практически отсутствуют.
Например, из DE 102007014635 А1 уже известно устройство для ультразвукового возбуждения конструкций, которое включает в себя соединенный с генератором ультразвуковой преобразователь и средства для качания ультразвуковых колебаний в предварительно заданном ультразвуковом частотном диапазоне. Однако лезвие в этом устройстве отсутствует. Кроме того, устройство используется для того, чтобы с помощью ультразвукового преобразователя возбуждать одновременно несколько сетчатых элементов с разнящимися между собой резонансными частотами.
Как указано выше, звукопровод имеет изогнутый профиль. При этом направление, в котором проходит звукопровод, можно изменять по меньшей мере на 45°, прежде всего по меньшей мере на 60°, при необходимости по меньшей мере на 75°, предпочтительно примерно на 90°.
Предлагаемое в изобретении ультразвуковое режущее устройство может включать в себя измерительное устройство для регистрации мощности, отбираемой от генератора на ультразвуковой преобразователь, соединенное с генератором с возможностью управляемого выбора диапазона ультразвуковых частот, в который входит ультразвуковая частота, на которой генератор обеспечивает выдачу максимальной мощности на ультразвуковой преобразователь.
Частота, на которой осуществляется выдача максимальной мощности генератором на ультразвуковой преобразователь, предпочтительно соответствует середине диапазона качания частоты генератора между самой высокой и самой низкой частотой.
В предпочтительном конструктивном выполнении согласно изобретению лезвие выполнено в форме плоского элемента, а звукопровод выполнен в виде проводящего стержня, который расположен поперек плоскости, в которой расположено лезвие. Благодаря этому дополнительно улучшается возбуждение плоских волн в лезвии. Лезвие может иметь граничные поверхности, проходящие параллельно или концентрично относительно друг друга, или/или граничные поверхности, клинообразно сходящиеся между собой.
В целесообразном конструктивном выполнении согласно изобретению звукопровод выполнен кольцеобразной формы, и его первый концевой участок соединен с ультразвуковым преобразователем, а расположенный диаметрально противоположно первому концевому участку второй концевой участок соединен с лезвием. Тем самым обеспечивается возможность подвода ультразвука к лезвию симметрично с двух сторон. В своей плоскости проецирования звукопровод, предпочтительно, имеет овальную или кольцевую геометрию, но также может быть выполнен в форме многогранника.
Лезвие может быть выполнено в форме цилиндра, а звукопровод может быть соединен с лезвием на его цилиндрической боковой поверхности. При этом под цилиндрическим звукопроводом подразумевается плоский звукопровод, проходящий в плоскости, которая может быть задана в результате смещения проходящей в одной плоскости кривой вдоль прямой линии, не приходящейся на эту плоскость. Прямая линия может проходить перпендикулярно плоскости (прямой цилиндр) или по наклонной к плоскости (наклонный цилиндр).
В целесообразном конструктивном выполнении согласно изобретению лезвие может быть выполнено в виде кругового или овального цилиндра. С помощью такого лезвия можно, например, из цельного материала вырезать предметы в форме стержня.
При этом лезвие может быть выполнено также многогранным, преимущественно прямоугольным. С помощью такого лезвия можно, например, из нарезаемого продукта вырезать предметы в форме призмы.
Ультразвуковое режущее устройство в предпочтительном конструктивном выполнении согласно изобретению содержит несколько ультразвуковых преобразователей, каждый из которых по меньшей мере одним звукопроводом соединен с лезвием в удаленных друг от друга точках подвода ультразвуковых колебаний. Тем самым в случае с большими лезвиями можно исключить падение амплитуды на лезвии.
В усовершенствованном варианте изобретения звукопровод монолитно соединен с лезвием и, предпочтительно, выполнен в виде U-образно изогнутого хвостовика ножа. В результате получается наиболее простая и устойчивая конструкция ультразвукового режущего устройства.
Далее приведено подробное описание примеров конструктивного выполнения согласно изобретению со ссылкой на чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - вид спереди ультразвукового режущего устройства, включающего в себя прямой нож, возбуждаемый с помощью нескольких ультразвуковых преобразователей,
на фиг. 2 - вид сбоку показанного на фиг. 1 ультразвукового режущего устройства,
на фиг. 3 - ультразвуковое режущее устройство с ножом в форме кругового цилиндра,
на фиг. 4 - ультразвуковое режущее устройство с ножом прямоугольной формы,
на фиг. 5 - вид сверху ультразвукового режущего устройства, в котором нож через овальный звукопровод соединен с ультразвуковым преобразователем,
на фиг. 6 и 7 - виды сбоку ультразвукового режущего устройства, в котором звукопровод монолитно приделан к ножу, и
на фиг. 8 - вид сбоку ультразвукового режущего устройства, в котором подвод ультразвуковых волн к ножу происходит сверху.
Показанное на фиг. 1 и обозначенное, в целом, позицией 1 ультразвуковое режущее устройство включает в себя ультразвуковой генератор 2, имеющий средства для качания частоты ультразвуковых колебаний в предварительно заданном частотном диапазоне (функция развертки). Генератор 2 посредством первого высокочастотного кабеля 3 соединен с входным присоединительным гнездом распределителя 4. Распределитель 4 имеет три выходных присоединительных гнезда, к каждому из которых посредством второго высокочастотного кабеля 5 подключается высокочастотный ввод ультразвукового преобразователя 6.
Каждый ультразвуковой преобразователь 6 соответственно посредством выполненного в форме стержня звукопровода 7 соединяется с выделенной для него точкой подвода ультразвука на лезвии 8. Как можно видеть на фиг. 1 и фиг. 2, лезвие 8 выполнено в виде тонкой пластины, имеющей две проходящие параллельно друг другу граничные поверхности 9, одна из которых прочно соединена со звукопроводами 7. На своем нижнем краевом участке лезвие 8 клинообразно сужается с переходом в режущую кромку 10. При этом, однако, можно продумать также и другие конструктивные выполнения, в которых лезвие 8 по всей своей высоте выполнено клинообразно.
На фиг. 2 можно видеть, что звукопровод 7 имеет дугообразно изогнутый отрезок, простирающийся в плоскости, расположенной перпендикулярно продольной оси лезвия 8 и проходящей параллельно плоскости чертежа на фиг. 2. Дугообразно изогнутый отрезок звукопровода имеет изгиб примерно в 90° и на своем обращенном к граничной поверхности 9 конце соединяется с лезвием 8 с помощью сварного шва, на чертежах не показанного. На своем другом, удаленном от лезвия 8 конце дугообразно изогнутый отрезок звукопровода через прямой отрезок звукопровода соединяется с выделенным для него ультразвуковым преобразователем 6. Этот преобразователь в направлении, проходящем перпендикулярно продольной оси лезвия 8, подводит параллельно этому направлению ультразвуковые колебания к удаленному от лезвия 8 концу звукопровода 7.
Следует упомянуть еще и то, что также возможны и другие, отклоняющиеся от прямой линии профили звукопровода 7, например S- или L-образный профиль звукопровода 7.
Благодаря выполнению звукопровода 7 в форме изогнутого проводящего стержня возбуждение колебаний в лезвии 8 в плоскости, проходящей перпендикулярно продольной оси лезвия 8 и соответствующей плоскости чертежа на фиг. 2, обеспечивается как в направлении линии разреза между этой плоскостью и плоскостью простирания лезвия 8 в соответствии с двунаправленными стрелками 11, так и в направлении, ориентированном перпендикулярно относительно плоскости простирания лезвия 8 и обозначенном двунаправленными стрелками 12.
Для регистрации мощности, отбираемой от генераторов 2 на ультразвуковые преобразователи 6 ультразвуковое режущее устройство 1 включает в себя измерительное устройство, на чертеже не показанное. Это измерительное устройство соединено с генератором 2 с возможностью управляемого выбора диапазона ультразвуковых частот, в который входит ультразвуковая частота, на которой генератор 2 обеспечивает выдачу максимальной мощности на ультразвуковой преобразователь 6. Сначала выполняют первый проход (сканирование), во время которого ультразвуковую частоту изменяют от заданного исходного значения до заданного конечного значения. Исходное значение может составлять, например, приблизительно 30 кГц, а конечное значение приблизительно 38 кГц.
При прохождении ультразвуковых колебаний в этом частотном диапазоне отбираемую от генератора 2 мощность измеряют в функциональной зависимости от ультразвуковой частоты. Затем с помощью микропроцессора определяют частоты f0, в которой отбирается наибольшая мощность. Эта точка частоты заносится в запоминающее устройство. Затем определяют наименьшее значение частоты fmin и наибольшее значение частоты fmax в полосе ультразвуковых частот, которая с регулируемой шириной полосы, например до 4000 Гц, предпочтительно симметрично, занимает диапазон вокруг этой точки частоты f0. Наименьшее значение частоты может составлять, например, fmin=f0-2000 Гц, а наибольшее значение частоты может составлять fmax=f0+2000 Гц. В этом случае частота, на которой осуществляется выдача максимальной мощности генератором 2 на ультразвуковой преобразователь 6, соответствует середине диапазона качания частоты генератора 2 между самой высокой и самой низкой частотой.
Генератором 2 сначала управляют так, что возбуждение лезвия 8 осуществляется на наименьшем значении частоты fmin. После этого частоту соответственно увеличивают на определенную величину, например, в 1 Гц для осуществления возбуждения лезвия 8 на соответственно полученной новой частоте.
После каждого увеличения частоты проверяют, меньше ли эта новая частота, чем заранее определенное наибольшее значение частоты fmax. Если это так, снова повторяют вышеуказанные операции, включающие в себя увеличение частоты, возбуждение лезвия 8 на этой частоте и проверку, является ли эта новая частота меньшей, чем наибольшее значение частоты fmax.
Если новая частота превышает наибольшее значение частоты fmax, частоту соответственно уменьшают на определенную величину для осуществления возбуждения лезвия 8 на соответственно полученной новой частоте.
После каждого уменьшения частоты проверяют, больше ли эта новая частота, чем заранее определенное наименьшее значение частоты fmin. Если это так, снова повторяют вышеуказанные операции, включающие в себя уменьшение частоты, возбуждение лезвия 8 на этой частоте и проверку, больше ли эта новая частота, чем заранее определенное наименьшее значение частоты fmin.
Если новая частота не больше, чем наименьшее значение частоты fmin, вышеуказанные операции при необходимости повторяют снова в привязке к наименьшему значению частоты fmin.
Оператор может задать ширину полосы, в которой выполняется эта развертка, от 200 Гц до 4000 Гц. Величина шага приращения частоты может также составлять более 1 Гц. С помощью регулирования ширины полосы можно дополнительно оптимизировать результат резки. Для компенсации сдвига точки резонанса под воздействием температуры или связанных колебаний через регулярные интервалы времени выполняют новое сканирование, как вначале при включении, чтобы отследить точку резонанса f0. При этом это новое сканирование выполняют уже не во всем диапазоне от 30 до 38 кГц, а только непосредственно в пределах точки резонанса f0, чтобы не генерировать зоны нечувствительности, поскольку новое сканирование проводится на незначительной мощности.
В показанных на фиг. 3 и фиг. 4 примерах конструктивного выполнения лезвие 8 имеет по существу цилиндрическую форму. В примере конструктивного выполнения на фиг. 3 лезвие 8 задано тонкостенной трубкой в форме кругового цилиндра, которая на своем нижнем краевом участке клинообразно сужается с переходом в режущую кромку 10. Подвод ультразвука осуществляется через изогнутый звукопровод 7, геометрия которого по существу соответствует геометрии звукопровода 7, показанного на фиг. 2. Точка подвода отстоит от режущей кромки 10 и приходится на верхний краевой участок лезвия 8. При этом точка подвода может располагаться на лезвии 8 также и в другом месте, например, на соседствующем с режущей кромкой 10 нижнем краевом участке лезвия 8.
В показанном на фиг. 4 примере конструктивного выполнения режущая кромка 10 имеет прямоугольный профиль. Можно отчетливо видеть, что лезвие 8 имеет два первых, расположенных параллельно друг другу отрезка 13 лезвия и два других, расположенных поперечно им и также проходящих параллельно друг другу отрезка 14 лезвия. Первые отрезки 13 лезвия и вторые отрезки 14 лезвия соответственно выполнены в виде тонких ровных пластинок, которые на их нижнем краевом участке клинообразно сужаются с переходом в режущую кромку 10.
Первые отрезки 13 лезвия соединены со вторыми отрезками 14 лезвия с образованием коробчатой конструкции. Подвод ультразвука осуществляется, опять же, через изогнутый звукопровод 7, геометрия которого по существу соответствует геометрии звукопровода 7, показанного на фиг. 2. Точка подвода отстоит от режущей кромки 10 и приходится на верхний краевой участок лезвия 8.
В показанном на фиг. 5 примере конструктивного выполнения звукопровод 7 имеет овальную форму. При этом развернутая от звукопровода 7 плоскость выставлена под прямым углом к плоскости, в которой располагается пластинчатый звукопровод 7. Режущая кромка 10 лезвия 8 простирается по существу параллельно образованной звукопроводом 7 плоскости.
Первый концевой участок звукопровода 7 соединен с ультразвуковым преобразователем 6, а расположенный диаметрально противоположно первому концевому участку второй концевой участок соединен с лезвием 8. Ультразвуковой преобразователь 6 расположен на прямой надставке лезвия 8 и в продольном направлении лезвия 8 подводит ультразвуковые волны к звукопроводу 7.
В показанном на фиг. 6 и фиг. 7 примере конструктивного выполнения лезвие 8 выполнено в виде ровной тонкой пластинки, которая клинообразно сужается с переходом в режущую кромку 10, предпочтительно по всей высоте лезвия 8. Высота лезвия 8, начиная от удаленного от звукопровода 7 конца лезвия 8, непрерывно увеличивается в сторону звукопровода 7.
Звукопровод 7 выполнен монолитно с лезвием 8 и образует хвостовик ножа или черенок лезвия 8. В плоскости, расположенной под прямым углом к плоскости простирания лезвия 8 и проходящей параллельно продольной оси лезвия 8, хвостовик ножа имеет U-образный профиль. Звукопровод 7 имеет приблизительно прямоугольное поперечное сечение. На своем удаленном от лезвия 8 свободном конце звукопровод 7 с помощью винта 15 соединен разъемным соединением с ультразвуковым преобразователем 6.
В показанном на фиг. 8 примере конструктивного выполнения лезвие 8 на своей удаленной от режущей кромки 10 тыльной стороне соединено со звукопроводом 7. Таким образом, введение ультразвуковых волн в лезвие 8 происходит сверху. Можно отчетливо видеть, что обращенный к лезвию 8 концевой участок звукопровода 7 простирается примерно перпендикулярно по отношению к режущей кромке 10. При этом звукопровод 7 дугообразно изогнут в плоскости, в которой простирается пластинчатое лезвие 8, во взаимно противоположных направлениях. Ультразвуковой преобразователь 6 своей продольной осью выставлен параллельно режущей кромке 10.

Claims (11)

1. Ультразвуковое режущее устройство (1), содержащее по меньшей мере один соединенный с генератором (2) ультразвуковой преобразователь (6), который соединен по меньшей мере одним звукопроводом (7) с по меньшей мере одним лезвием (8), причем звукопровод (7) выполнен изогнутым, отличающееся тем, что по меньшей мере один генератор (2) имеет средства для качания частоты ультразвуковых колебаний в предварительно заданном частотном диапазоне.
2. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя измерительное устройство для регистрации мощности, отбираемой от генератора (2) на ультразвуковой преобразователь (6), соединенное с генератором (2) с возможностью управляемого выбора диапазона ультразвуковых частот, в который входит ультразвуковая частота, на которой генератор (2) обеспечивает выдачу максимальной мощности на ультразвуковой преобразователь (6).
3. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что частота, на которой осуществляется выдача максимальной мощности генератором (2) на ультразвуковой преобразователь (6), соответствует середине диапазона качания частоты генератора (2) между самой высокой и самой низкой частотой.
4. Устройство (1) по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что лезвие (8) выполнено в форме плоского элемента, а звукопровод (7) выполнен в виде проводящего стержня, который расположен поперек плоскости, в которой расположено лезвие (8).
5. Устройство (1) по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что звукопровод (7) выполнен кольцеобразной формы, и его первый концевой участок соединен с ультразвуковым преобразователем (6), а расположенный диаметрально противоположно первому концевому участку второй концевой участок соединен с лезвием (8).
6. Устройство (1) по п. 4, отличающееся тем, что звукопровод (7) выполнен кольцеобразной формы, и его первый концевой участок соединен с ультразвуковым преобразователем (6), а расположенный диаметрально противоположно первому концевому участку второй концевой участок соединен с лезвием (8).
7. Устройство (1) по п. 5, отличающееся тем, что лезвие (8) выполнено в форме цилиндра, а звукопровод (7) соединен с лезвием (8) на его цилиндрической боковой поверхности.
8. Устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что лезвие (8) выполнено в виде кругового или овального цилиндра.
9. Устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что лезвие (8) выполнено многогранным, преимущественно прямоугольным.
10. Устройство (1) по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что оно содержит несколько ультразвуковых преобразователей (6), каждый из которых по меньшей мере одним звукопроводом (7) соединен с лезвием (8) в удаленных друг от друга точках подвода ультразвуковых колебаний.
11. Устройство (1) по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что звукопровод (7) монолитно соединен с лезвием (8) и, предпочтительно, выполнен в виде U-образно изогнутого хвостовика ножа.
RU2014123609/02A 2011-11-11 2012-11-09 Ультразвуковое режущее устройство RU2602922C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110118208 DE102011118208A1 (de) 2011-11-11 2011-11-11 Ultraschall-Schneidevorrichtung
DE102011118208.3 2011-11-11
PCT/EP2012/004663 WO2013068123A1 (de) 2011-11-11 2012-11-09 Ultraschall-schneidevorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014123609A RU2014123609A (ru) 2015-12-20
RU2602922C2 true RU2602922C2 (ru) 2016-11-20

Family

ID=47221296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123609/02A RU2602922C2 (ru) 2011-11-11 2012-11-09 Ультразвуковое режущее устройство

Country Status (17)

Country Link
US (1) US10717204B2 (ru)
EP (1) EP2776222B1 (ru)
JP (1) JP5933740B2 (ru)
KR (1) KR101591322B1 (ru)
CN (1) CN103958136B (ru)
BR (1) BR112014011376B1 (ru)
CA (1) CA2854978C (ru)
DE (1) DE102011118208A1 (ru)
DK (1) DK2776222T3 (ru)
ES (1) ES2564727T3 (ru)
IN (1) IN2014MN00867A (ru)
MX (1) MX352075B (ru)
MY (1) MY188151A (ru)
PL (1) PL2776222T3 (ru)
RU (1) RU2602922C2 (ru)
SG (1) SG11201402073TA (ru)
WO (1) WO2013068123A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2551077A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 A O Schallinox GmbH Messer zum Aufteilen von Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie sowie Vorrichtung
EP2803455A1 (de) * 2013-05-13 2014-11-19 A O Schallinox GmbH Vorrichtung zum Schneiden eines Prozessguts
EP2853364A1 (de) * 2013-09-27 2015-04-01 A O Schallinox GmbH Handwerkzeug zum Bearbeiten eines Prozessguts
CN106141807B (zh) * 2015-04-08 2018-01-30 丸荣机械股份有限公司 结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置
KR101925323B1 (ko) 2016-12-16 2018-12-05 창원대학교 산학협력단 블레이드 냉각 장치
KR102161381B1 (ko) 2019-07-17 2020-10-05 정성수 타공 블레이드
CN112427281B (zh) * 2020-09-18 2022-05-24 集美大学 一种复频超声振动加工装置
WO2022172693A1 (ja) * 2021-02-10 2022-08-18 富士フイルム株式会社 超音波処置具装置及びその駆動方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310832A1 (de) * 1993-04-02 1994-10-06 Rowenta Werke Gmbh Schneidvorrichtung
DE4421465A1 (de) * 1994-06-20 1995-12-21 Vaupel Textilmasch Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung von Material, insbesondere zum Ultraschall-Schneiden und/oder Ultraschall-Schweißen von Bahnen
RU2121433C1 (ru) * 1997-04-09 1998-11-10 Казаков Владимир Михайлович Ручной гидравлический резак
DE102007014635A1 (de) * 2007-03-23 2008-09-25 Artech Systems Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallanregung von Strukturen beliebiger Geometrie zum Zweck der Verringerung von Reibung
RU2404047C2 (ru) * 2005-10-04 2010-11-20 Нихон Сориоку Кикаи Ко., Лтд. Ультразвуковое обрезающее устройство и способ ультразвуковой резки

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2984241A (en) * 1958-11-06 1961-05-16 Esar R Wren Powered osteotome
US3416398A (en) * 1966-07-05 1968-12-17 Albert G. Bodine Jr. Sonic cutting apparatus
US5171387A (en) * 1990-01-19 1992-12-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5057182A (en) * 1990-01-19 1991-10-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5026387A (en) * 1990-03-12 1991-06-25 Ultracision Inc. Method and apparatus for ultrasonic surgical cutting and hemostatis
DE4319832A1 (de) 1992-06-19 1994-01-05 Meyer A & H Leuchten Bueroelek Elektroinstallationssystem
CA2153150A1 (en) * 1993-02-04 1994-08-18 Stefan Kipp Device for ultrasonic cutting and/or ultrasonic welding of webs
GB2282559B (en) * 1993-10-07 1998-04-15 Rawson Francis F H Ultrasonic cutting device
JPH07124898A (ja) * 1993-10-30 1995-05-16 Suzuki Motor Corp 超音波式カッター装置
JP3173278B2 (ja) * 1994-03-29 2001-06-04 スズキ株式会社 超音波式カッタ
FR2735412B1 (fr) 1995-06-19 1997-08-22 Unir Ultra Propre Nutrition In Dispositif de decoupage par ultrasons
DE19537826C1 (de) * 1995-10-11 1997-02-27 Wolf Und Partner Ingenieurbuer Ultraschallerregtes Schneidsystem, insbesondere zum Schneiden von Lebensmitteln
CH691023A5 (it) * 1996-06-17 2001-04-12 Soremartec Sa Dispositivo per il taglio di prodotti alimentari e relativo procedimento.
US5828156A (en) * 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
US5897569A (en) * 1997-04-16 1999-04-27 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic generator with supervisory control circuitry
US5897523A (en) * 1998-04-13 1999-04-27 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Articulating ultrasonic surgical instrument
CA2276313C (en) * 1998-06-29 2008-01-29 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Balanced ultrasonic blade including a plurality of balance asymmetries
EP1110509A1 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 Tomaso Vercellotti Surgical device for bone surgery
US20020072034A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-13 Hickok Teresa R. Ultrasonic surgical dental tool having a chisel tip
JP2002273721A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Max Co Ltd 石膏ボード用穴あけ装置
US20040023187A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-05 Hickok Teresa R. Ultrasonic surgical dental tool and method of making same
US20040030254A1 (en) * 2002-08-07 2004-02-12 Eilaz Babaev Device and method for ultrasound wound debridement
US6785970B1 (en) * 2003-04-09 2004-09-07 Elizabeth Zerlin Electrical cutting utensil
DE10318485A1 (de) * 2003-04-16 2004-11-25 Dr. Hielscher Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen oder Verkleben mit einer Ultraschall-Sonotrode
EP2049274B1 (de) * 2006-08-10 2012-06-06 Artech Systems AG Verfahren und vorrichtung zur ultraschallanregung von strukturen beliebiger geometrie zum zweck der verringerung von reibung
JP2009018352A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Seiko Epson Corp 超音波カッターおよびその駆動方法
US8180479B2 (en) * 2008-02-05 2012-05-15 The Boeing Company Adaptive control of composite plycutting
US8531064B2 (en) * 2010-02-11 2013-09-10 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonically powered surgical instruments with rotating cutting implement
EP2551077A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 A O Schallinox GmbH Messer zum Aufteilen von Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie sowie Vorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310832A1 (de) * 1993-04-02 1994-10-06 Rowenta Werke Gmbh Schneidvorrichtung
DE4421465A1 (de) * 1994-06-20 1995-12-21 Vaupel Textilmasch Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung von Material, insbesondere zum Ultraschall-Schneiden und/oder Ultraschall-Schweißen von Bahnen
RU2121433C1 (ru) * 1997-04-09 1998-11-10 Казаков Владимир Михайлович Ручной гидравлический резак
RU2404047C2 (ru) * 2005-10-04 2010-11-20 Нихон Сориоку Кикаи Ко., Лтд. Ультразвуковое обрезающее устройство и способ ультразвуковой резки
DE102007014635A1 (de) * 2007-03-23 2008-09-25 Artech Systems Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallanregung von Strukturen beliebiger Geometrie zum Zweck der Verringerung von Reibung

Also Published As

Publication number Publication date
JP5933740B2 (ja) 2016-06-15
CA2854978A1 (en) 2013-05-16
CN103958136A (zh) 2014-07-30
MX2014005737A (es) 2015-03-03
PL2776222T3 (pl) 2016-07-29
US20140249555A1 (en) 2014-09-04
SG11201402073TA (en) 2014-09-26
BR112014011376A2 (pt) 2017-06-06
DE102011118208A1 (de) 2013-05-16
IN2014MN00867A (ru) 2015-04-17
EP2776222B1 (de) 2016-02-03
CN103958136B (zh) 2016-01-13
ES2564727T3 (es) 2016-03-28
KR101591322B1 (ko) 2016-02-04
JP2014532568A (ja) 2014-12-08
MX352075B (es) 2017-11-08
EP2776222A1 (de) 2014-09-17
RU2014123609A (ru) 2015-12-20
BR112014011376B1 (pt) 2021-03-02
KR20140088618A (ko) 2014-07-10
CA2854978C (en) 2016-04-26
WO2013068123A1 (de) 2013-05-16
MY188151A (en) 2021-11-24
DK2776222T3 (en) 2016-04-25
US10717204B2 (en) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2602922C2 (ru) Ультразвуковое режущее устройство
US10427315B2 (en) Method for cutting a process material under the application of ultrasonic energy as well as cutting device
US9474542B2 (en) Ultrasonic transducer system
US5768970A (en) Ultrasonic cutting system
CA2645933A1 (en) Megasonic processing apparatus with frequency sweeping of thickness mode transducers
CN104027156A (zh) 医用超声手术刀
US11065644B2 (en) Method for exciting piezoelectric transducers and sound-producing arrangement
KR20200133701A (ko) 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치
US10064641B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic treatment instrument
Miura Vibration characteristics of stepped horn joined cutting tip employed in circular cutting using ultrasonic vibration
JP2018202269A (ja) 超音波振動子とその駆動方法
SU763004A1 (ru) Способ возбуждени ультразвуковой колебательной системы
Mathieson et al. Ultrasonic biopsy needle based on the class IV flextensional configuration
RU2007118592A (ru) Резонансный способ ультразвуковой толщиметрии
RU78724U1 (ru) Ультразвуковой нож
Yamada et al. Broadband ultrasound transducers using piezoelectrically graded materials
Asami et al. Vibration characteristics of ultrasonic complex vibration for hole machining
Oishi et al. 2P4-9 Resonance characteristics of a longitudinal-torsional complex vibration source using a transmission rod with helical slits
Miyata et al. 2Pb4-5 Vibration Characteristics of Ultrasonic Complex Vibration Source Using Transmission Rod with Different Cross-Sectional Area
Cleary et al. Design of a slender tuned ultrasonic needle for bone penetration
Asami et al. Development of ultrasonic complex vibration source using square prism rod with diagonal slits
RU55648U1 (ru) Устройство для преобразования ультразвуковых продольных колебаний в крутильные
JPH07191000A (ja) 超音波検査方法、超音波探触子および超音波顕微鏡