TWI685398B - 超音波刀柄 - Google Patents

Abstract

一種超音波刀柄，係由一刀套、一變幅桿、一塗層以及一接觸電極拉栓所構成；該刀套其內由包含一螺紋部分及一螺紋高度的一通道連通一共振腔，於一開口底面環設複數鎖孔；該變幅桿具有一校正平面而緊密配合於該開口底面，該校正平面於相反方向形成一調整桿及一夾頭，該校正平面上設置一振動產生器系統於該調整桿上；該塗層其以重疊處理及結合處理施以塗布操作於該振動產生器系統的一外觀上，以承受一振動勢以及一剪力變形；該接觸電極拉栓扭矩鎖緊於該螺紋部分，使該接觸電極輸入一移動電流驅動該振動產生器系統連動該夾頭引起機械振動。

Description

超音波刀柄

本發明係關於一種超音波刀柄，特別是指一塗層其以重疊處理及結合處理施以塗布操作於該振動產生器系統的一外觀上，該塗層在一直立方向與一水平方向上具有條紋形狀以及寬度，以形成交錯分層及沿著該外觀延伸的複數條紋，該塗層經組態以承受該振動產生器系統在該直立方向施加的一振動勢以及該水平方向上施加的一剪力變形的一種超音波刀柄。

新型超聲波刀柄組件係如中國公告第CN104526751號專利案，其主要構成特徵為：包括刀柄殼體、壓電陶瓷、與刀柄殼體連接的刀套；該壓電陶瓷用於將電能轉化為機械振動能，並產生振動；該刀套包括變幅杆部、與變幅杆部連接並用於加工工件的刀頭，該變幅杆部與壓電陶瓷連接，並用於將壓電陶瓷的振動進行振幅放大處理後傳遞至刀頭；該壓電陶瓷位於刀柄殼體的空腔內；該壓電陶瓷的正極、負極上均連接有導線，該導線上均電性連接有導電件；該刀柄殼體上設置有兩安裝槽，各安裝槽均貫穿刀柄殼體的 外側壁；該安裝槽內安裝有絕緣套，該兩導電件一一對應地插裝在各絕緣套內，並通過絕緣套將導電件與刀柄殼體隔離開；該導電件上具有露出於刀柄殼體外的外端面；而其構成上之主要缺點為：導線與絕緣套設計位置在安裝於主軸時，會因一微量污染物(micropollutant)而導致導線接觸不佳、刀柄平衡不佳。

習用中心加工機超音波切斷刀把係如臺灣公告第TWM454887號專利案，其主要構成特徵為：包含一刀把、複數壓電片與一接頭桿，其中該接頭桿固定於該刀把上，而該些壓電片的兩端分為正極、負極的極性端，且該些壓電片為堆疊在一起固定於該接頭桿上，並讓極性相同的極性端相鄰，又該些壓電片產生超音波級的振動而帶動該接頭桿相對該刀把線性振動；據此讓該接頭桿夾制一切斷刀，並透過該些壓電片超音波級的振動，即可帶動該切斷刀產生超音波級的線性振動，因而該切斷刀即可用於切割工件；其構成上之主要缺點為：接頭桿組裝於刀把無法控制組裝平衡精度與品質。

因為完全的刀柄平衡是永遠無法達成的，故允許適當的殘餘量，而此殘餘量的多寡便依機械型態的大小及平衡作業的成本而定，因此便有平衡等級的標準。

關於超音波刀柄之先前技術，公告第TWI650198、TWM560962、TWM565609、TWM562739、TWM560962、 TWM558683、TWM557657、TWM556641、TWM555265、TWM539419、TWM538434、TWM538435、TWI566062、TWM534055、TWM534064、TWM462640、TWM455583、TWM454887、TWM454888、TWM428011、TWM426466、TWM424210、TWM372763、TW201836760、TW201127550、TW201121707、CN208099735、CN107282945、CN206215939、CN202344315、CN207723519、CN105643463、CN20785787、WO2016056499、CN207857875、CN107983974、CN107824820、CN206898463、CN106994628、CN106217437、CN106112021、CN105666254、CN10482735、CN104441259、CN104400017、CN104014836、CN102601688、CN101898298、CN201618992、CN101851701、CN101391379、US2018250758、US2001017448、JP2016075584、JP2013039627、JP2010030028、JP2010005779、JPH07164217、JPH10118806、JPH07100753號的問題，在本發明中該超音波刀柄的旋轉作用力或高速震動可進行有效之平衡抵銷，相當實用化。

本發明之目的即在於提供一種藉由組合接合化合物與具有固化作用的一接合化合物以產生強化該振動產生器系統的複合結構來建構超音波刀柄。

本發明之次一目的係在於提供一種可有效消除變幅桿與振動產生器系統因為不平衡而於旋轉中所產生的 振動的超音波刀柄。

可達成上述發明目的之超音波刀柄，包括有：一刀套，其內由包含一螺紋部分及一螺紋高度的一通道連通一共振腔，該共振腔具有一面向該通道之第一側及一面向一開口底面之第二側，該開口底面環設複數鎖孔；一變幅桿，具有一校正平面而緊密配合於該開口底面，其上形成複數通孔，藉由複數螺栓穿過該通孔固定於該鎖孔，以密封該共振腔之該開口底面，該校正平面於相反方向形成一調整桿及一夾頭，該校正平面上平行堆疊一振動產生器系統鎖固於該調整桿上；一塗層，其以重疊處理及結合處理施以塗布操作於該振動產生器系統的一外觀上，該塗層在一直立方向與一水平方向上具有條紋形狀以及寬度，以形成交錯分層及沿著該外觀延伸的複數條紋，該塗層係由具有固化作用的一接合化合物製成，該塗層經組態以承受該振動產生器系統在該直立方向施加的一振動勢以及該水平方向上施加的一剪力變形；一接觸電極拉栓，扭矩鎖緊於該刀套之該螺紋部分，其由一質量中心由內往外組合一接觸正電極、一絕緣套管及一接觸負電極形成一接觸電極後並穿設於一彈性體，該接觸電極與該彈性體同時固定在該接觸電極拉栓的一定 位孔當中，使該接觸電極在該絕緣套管形成的該定位孔的一上下界限中限位滑動，該接觸正電極以一第一導線連接該振動產生器系統的一正極板，而該接觸負電極以一第二導線連接該振動產生器系統的一負極板，以輸入一移動電流驅動該振動產生器系統產生振幅連動該夾頭引起機械振動。

1‧‧‧刀套

11‧‧‧螺紋部分

12‧‧‧通道

13‧‧‧共振腔

14‧‧‧第一側

15‧‧‧第二側

16‧‧‧開口底面

17‧‧‧鎖孔

2‧‧‧變幅桿

21‧‧‧校正平面

22‧‧‧通孔

23‧‧‧螺栓

24‧‧‧調整桿

25‧‧‧夾頭

26‧‧‧上端螺紋

3‧‧‧振動產生器系統

31‧‧‧第一壓電晶體

32‧‧‧正極板

33‧‧‧第二壓電晶體

34‧‧‧負極板

35‧‧‧配重

36‧‧‧側面具固定鎖孔圓螺帽

41‧‧‧塗層

42‧‧‧無機膠體

5‧‧‧接觸電極拉栓

51‧‧‧外螺紋

52‧‧‧定位孔

53‧‧‧上下界限

54‧‧‧第一導線

55‧‧‧第二導線

6‧‧‧接觸電極

61‧‧‧接觸正電極

611‧‧‧圓錐面

612‧‧‧正極終端

62‧‧‧絕緣套管

621‧‧‧穿通孔

622‧‧‧氣孔

63‧‧‧接觸負電極

631‧‧‧穿孔

632‧‧‧底端

633‧‧‧螺紋伸出端

64‧‧‧彈性體

65‧‧‧螺帽

圖1為本發明超音波刀柄之剖面示意圖；圖2為該刀套之剖面示意圖；圖3為該變幅桿之剖面示意圖；圖4為該振動產生器系統之剖面分解示意圖；圖5為該振動產生器系統之剖面組合示意圖；圖6為該接觸電極拉栓之剖面示意圖；圖7為該接觸電極之剖面示意圖；圖8為該接觸電極拉栓與該接觸電極之剖面示意圖；圖9為該接觸電極於該接觸電極拉栓之作動示意圖；圖10至圖12為該超音波刀柄第二實施例之剖面示意圖；以及圖13為該超音波刀柄第三實施例之剖面示意圖。

請參閱圖1，本發明所提供之超音波刀柄之第一實施例，主要包括有：一刀套1、一變幅桿2、一塗層41、 一接觸電極拉栓5以及一接觸電極6所構成。

請參閱圖2，該刀套1(knife cover)係由不鏽鋼係鉻含有量10質量%以上之合金鋼所構成，該合金鋼係可列舉例如JIS規格SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等之麻田散鐵(martensite)系等之不鏽鋼種，其內由包含一螺紋部分11(threaded portion)及一螺紋高度(height of thread)的一通道12(flow passage)連通一共振腔13(resonant cavity)，該共振腔13具有一面向該通道12之第一側14及一面向一開口底面16(opening bottom)之第二側15，該開口底面16環設複數鎖孔17；請參閱圖3，該變幅桿2係由不鏽鋼係鉻含有量10質量%以上之合金鋼所構成，該合金鋼係可列舉例如JIS規格SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等之麻田散鐵(martensite)系等之不鏽鋼種，具有一校正平面21(correction plane)而緊密配合(close fit)於該開口底面16，其上相對複數鎖孔17形成複數通孔22，藉由複數螺栓23穿過該通孔22固定(tightening up)於該鎖孔17，以密封該共振腔13之該開口底面16，該校正平面21於相反方向形成一調整桿24(adjusting rod)及一夾頭25(chuck)，該校正平面21上平行堆疊(parallel stacking)一振動產生器系統3(vibration generator system)鎖固於該調整桿24的上端(upper)，該振動產生器系統3包括：一第一壓電晶體31(piezocrystal)、一正 極板32(positive plate)、一第二壓電晶體33(piezocrystal)、一負極板34(negative plate)及一配重35(balancing weight)後再由一側面具固定鎖孔圓螺帽36(round nut with set lock holes in side)鎖固於該調整桿24的上端螺紋(upper screw thread)，如圖4與圖5所示；請參閱圖1，該塗層41其以重疊處理(overlap processing)及結合處理(combined processing)施以塗布操作(coating operation)於該振動產生器系統3的該第一壓電晶體31、該正極板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36的一外觀(exterior finish)上，該塗層41在一直立方向(vertical direction)與一水平方向(horizontal direction)上具有條紋形狀(fringe shape)以及寬度(width)，以形成交錯分層(diagonal stratification)(或交錯構造(decussate structure))及沿著該外觀延伸的複數條紋(streak)，該塗層41係由具有固化作用(solidification process)的一接合化合物(joining compound)製成，該塗層41經組態以承受該振動產生器系統3的該第一壓電晶體31、該正極板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36在該直立方向施加的一振動勢(vibro-motive force)以及該水平方向上施加的一剪力變形(shear deflection)；請參閱圖6至圖8所示，該接觸電極拉栓5(contact electrode pull bolt)係以一外螺紋51(male screw)扭矩 鎖緊(torque tightening)於該刀套1之該螺紋部分11，其由一質量中心(center of mass)由內往外組合(composite)一接觸正電極61(contact positive electrode)、一絕緣套管62(insulating bushing)及一接觸負電極63(contact negative electrode)形成一接觸電極6(contact electrode)後並穿設於一彈性體64，該接觸電極6與該彈性體64同時固定在該接觸電極拉栓5的一階級狀(class shape)的一定位孔52(locating hole)當中，使該接觸電極6在該絕緣套管62形成的該定位孔52的一上下界限53(upper and lower bounds)中限位滑動(limit sliding)，如圖8與圖9所示。如圖1與圖7所示，該接觸正電極61以一第一導線54連接該振動產生器系統3的該正極板32，而該接觸負電極63以一第二導線55連接該振動產生器系統3的該負極板34，該負極板34提供負極接地(minus earth)之功效，該接觸電極6以輸入一移動電流(migration current)驅動該振動產生器系統3產生振幅連動該夾頭25引起機械振動(mechanical vibration)。

在本態樣中，本發明之該塗層41之塗布操作之方法，其包含以下步驟：步驟1：該接合化合物在該振動產生器系統3的一外觀上以一直立方向上形成具有條紋形狀以及寬度的複數條紋，並等待2~10小時至乾燥，接續執行步驟2；步驟2：該接合化合物在該振動產生器系統3的 一外觀上以一水平方向上形成具有條紋形狀以及寬度的複數條紋，並等待2~10小時至乾燥，接續執行步驟3；步驟3：接續執行步驟1；步驟4：使兩層以上的直立方向的該接合化合物與水平方向的該接合化合物以重疊處理及結合處理經固化作用於該振動產生器系統3的該外觀上分配適當條紋形狀以及寬度的一塗層41；步驟5：利用動平衡測量儀量測出該超音波刀柄其振動量的大小及其相位角，由此振動量的大小及其相位角可計算出該超音波刀柄不平衡質量的大小及其相位角，接續執行步驟5；若振動量結果符合標準規範，接續執行步驟7；步驟6：該接合化合物分配適當的條紋形狀以及寬度以塗布操作於不平衡的相位角位置，並等待2~10小時至乾燥，接續執行步驟5；步驟7：該塗層41已優化或調高該振動產生器系統3的轉動平衡或動態平衡，以該塗層41調整動平衡完成。

舉例而言，所說明實施例中的該振動產生器系統3的該外觀上包含以一直立方向(vertical direction)與一水平方向(horizontal direction)的重疊處理經固化作用的該接合化合物、以結合處理於經固化作用的該接合化合物內的該塗層41以及可平刮塗佈的該塗層41，該塗層41可形成為用以 匹配該振動產生器系統3的該外觀乾壁表面的精細加工表面。其中在製備該接合化合物之2~10小時內進行該塗布操作步驟，並藉由具有固化作用該接合化合物。有利地，本發明之該塗層41可進一步包含一或多種交聯化合物或樹脂、一或多種增韌化合物、一熱塑性有機聚合物、一熱固性有機聚合物、一熱塑性樹脂、一熱固性樹脂以及無機填料材料，該塗層41在塗布操作該振動產生器系統3的該外觀時形成具有對該振動產生器系統3實現的該振動勢以及該剪力變形之優良耐受性的結構。更進一步，形成條紋形狀以及寬度的該塗層41能構成該振動產生器系統3的外觀上的一局部平衡配重(local balance weight)，該局部平衡配重藉以微調該振動產生器系統3包含的一或多個轉動平衡(rotary balance)以及一或多個動態平衡(dynamical balancing)，以優化或調高該振動產生器系統3的轉動平衡或動態平衡，儘管該塗層41經繪示為塗布操作該振動產生器系統3中。在所說明實施例中，塗布操作該塗層41有利地經組態以承受施加於作該振動產生器系統3的該第一壓電晶體31與該第二壓電晶體33之間的剪力變形、拉伸應力以及壓縮應力。

該振動產生器系統3可由相同或類似類型的該塗層41施以塗布操作步驟所組成。塗布操作該振動產生器系統3有利地經組態以用於在重疊處理及結合處理期間分配適當條紋形狀以及寬度的該塗層41。進一步說明，該塗層 41由兩層以上的條紋形狀以及寬度所製成。如本發明中所使用，「層」表示共用類似特點(包含(但不限於)類似組成、大小、功能及/或塗布圖案)的多個接合化合物或接合化合物群組。因此，雖然根據針對塗布操作該接合化合物的少量實施例來描述並繪示該塗層41，但預期可將該塗層41以交錯分層構造或交錯構造及沿著該外觀延伸的複數條紋以固化作用塗布在一起。

在所說明實施例中，條紋形狀以及寬度形成該振動產生器系統3的該塗層41、具有沿著該塗層41的該振動產生器系統3延伸的條紋形狀以及寬度，並形成准許該塗層41的應用以及處置提供剪力變形、拉伸應力以及壓縮應力及其類似者。在一個實施例中，該接合化合物可包含准許在將該接合化合物塗布操作於該振動產生器系統3之外觀上，將該接合化合物圍繞該振動產生器系統3直接塗布操作至乾燥外觀上的一黏著劑。該塗層41可由具有准許將該接合化合物形成為該振動產生器系統3的良好微彎曲以及強度性質的任何適當材料製成。該塗層41在直立方向上有利的主動抑制該振動勢，此情況允許該塗層41對該振動產生器系統3進行處置、安裝以及封裝，且在水平方向上是剛性的，此情況使得該振動產生器系統3能夠承受剪力變形以及剪切負載。較佳適合於形成條紋形狀以及寬度的該塗層41能構成該振動產生器系統3的外觀上的該局部平衡配重，該局部平衡配 重藉以微調該振動產生器系統3的轉動平衡或動態平衡，可利用動平衡測量儀或加速規等感應器即可量測出該超音波刀柄其振動量的大小及其相位角，由此振動量的大小及其相位角可計算出該超音波刀柄不平衡質量的大小及其相位角θ，以該塗層41(或該接合化合物)塗布操作於不平衡的相位角位置，如此，能優化或調高該振動產生器系統3的轉動平衡或動態平衡，使該塗層41中的每一者形成為經塗布操作或以其他方式結構化為條紋形狀的該接合化合物的大小來平衡該超音波刀柄其質量的大小及其相位角。取決於用於製造接合化合物的材料，具有充分可撓性以允許該第一壓電晶體31、該正極板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36之間的接縫在直立方向上延伸，因此條紋形狀以及寬度在形成該振動產生器系統3之後可承受相當大的振動勢與剪力變形的應力。

當該超音波刀柄開始運轉之後，轉動中心固定不偏移，該超音波刀柄整體會自動維持轉動平或動態平衡狀態，其優點在於可經由增加或減少該塗層41之方向、條紋形狀以及寬度忽略該超音波刀柄整體所帶來的影響，換言之，即使該第一壓電晶體31、該正極板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36的質量不完全相同，導致各相對位置的重量未絕對對稱，也不會影響整體在轉動時的中心位置，又，倘若在運轉時受到輕微 的外力推抵或搖晃震動，亦可因此特性而在短時間恢復動平衡，此些也是本發明的優點之一。

請參閱圖10，本發明所提供之超音波刀柄之第二實施例，主要包括有：一刀套1、一變幅桿2、一無機膠體42以及一接觸電極拉栓5所構成。

請參閱圖2，該刀套1(knife cover)係由不鏽鋼係鉻含有量10質量%以上之合金鋼所構成，該合金鋼係可列舉例如JIS規格SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等之麻田散鐵(martensite)系等之不鏽鋼種，其內由包含一螺紋部分11(threaded portion)及一螺紋高度(height of thread)的一通道12(flow passage)連通一共振腔13(resonant cavity)，該共振腔13具有一面向該通道12之第一側14及一面向一開口底面16(opening bottom)之第二側15，該開口底面16環設複數鎖孔17；請參閱圖3，該變幅桿2係由不鏽鋼係鉻含有量10質量%以上之合金鋼所構成，該合金鋼係可列舉例如JIS規格SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等之麻田散鐵(martensite)系等之不鏽鋼種，具有一校正平面21(correction plane)而緊密配合(close fit)於該開口底面16，其上相對複數鎖孔17形成複數通孔22，藉由複數螺栓23穿過該通孔22固定(tightening up)於該鎖孔17，以密封該共振腔13之該開口底面16，該校正平面21於相反方向形成一調整 桿24(adjusting rod)及一夾頭25(chuck)，該校正平面21上平行堆疊(parallel stacking)一振動產生器系統3(vibration generator system)鎖固於該調整桿24的上端(upper)，該振動產生器系統3包括：一第一壓電晶體31(piezocrystal)、一正極板32(positive plate)、一第二壓電晶體33(piezocrystal)、一負極板34(negative plate)及一配重35(balancing weight)後再由一側面具固定鎖孔圓螺帽36(round nut with set lock holes in side)鎖固於該調整桿24的上端螺紋26(upper screw thread)，如圖4與圖5所示；請參閱圖10，該無機膠體42(inorganic colloid)藉由一裝填裝置(filling device)使用一脈動響應(impulse response)與一填充脈波(filler pulse)將該無機膠體42輸送到該共振腔13與該振動產生器系統3之一間隙，且該無機膠體42係由第二側15填滿至第一側14之間該隙，該脈動響應與該填充脈波能平衡流速，使該間隙內無氣泡(bubble)或氣孔(air hole)產生，並保持在一膠體固定相(colloid stationary phase)流動並密封該振動產生器系統3的該第一壓電晶體31、該正極板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36的一外觀(exterior finish)上，以提供適當的封裝保護以防止電性短路與微塵(dust)污染。該無機膠體42係由具有固化作用(solidification process)且經組態以承受該振動產生器系統3的該第一壓電晶體31、該正極 板32、該第二壓電晶體33、該負極板34、該配重35及該側面具固定鎖孔圓螺帽36在該直立方向施加的一振動勢(vibro-motive force)以及該水平方向上施加的一剪力變形(shear deflection)；在本實施例中，該無機膠體42在該共振腔13內的厚度(由該振動產生器系統3之外表面至該共振腔13之內表面之間的距離)係等於該間隙，以達到第一側14至第二側15流速平衡。

請參閱圖6至圖8所示，該接觸電極拉栓5(contact electrode pull bolt)係以一外螺紋51(male screw)扭矩鎖緊(torque tightening)於該刀套1之該螺紋部分11，其由一質量中心(center of mass)由內往外組合(composite)一接觸正電極61(contact positive electrode)、一絕緣套管62(insulating bushing)及一接觸負電極63(contact negative electrode)形成一接觸電極6(contact electrode)後並穿設於一彈性體64，該接觸電極6與該彈性體64同時固定在該接觸電極拉栓5的一階級狀(class shape)的一定位孔52(locating hole)當中，使該接觸電極6在該絕緣套管62形成的該定位孔52的一上下界限53(upper and lower bounds)中限位滑動(limit sliding)，如圖8與圖9所示。如圖10與圖7所示，該接觸正電極61以該第一導線54連接該振動產生器系統3的該正極板32，而該接觸負電極63以該第二導線55連接該振動產生器系統3的該負極板34，該負極板34提供負極接地(minus earth)之功效， 該接觸電極6以輸入一移動電流(migration current)驅動該振動產生器系統3產生振幅連動該夾頭25引起機械振動(mechanical vibration)。

該共振腔13與該振動產生器系統3之該間隙係包括一收縮通道，而該無機膠體42係流動通過該收縮通道。為了此揭露內容的目的，該收縮通道是表示任何在至少一尺寸上的變窄。該收縮通道可以藉由以下來形成：(A)該共振腔13的一側邊具有一朝向該振動產生器系統3的一側邊突出的突起、(B)該共振腔13的兩側邊具有至少一朝向振動產生器系統3的一側邊突出的突起，其中此種多個突起係與彼此對齊、或是沿著該間隙交錯的、或是(C)至少一突出在該共振腔13的兩個壁之間的圓柱或柱，以區別能夠較慢速度流過該間隙。在一實施方式中，該收縮通道係包括該間隙的一區域，其係具有一比在該收縮通道的上游的第一側14及下游的第二側15之該間隙的相鄰的區域較小的橫截面面積。該收縮通道的大小或尺寸係限制在任一時點可以平衡通過該收縮通道的該無機膠體42，此係使得平衡通過該收縮通道之個別流速變的容易的該無機膠體42。個別流速變的容易係指出通過收縮通道的該無機膠體42之性質、參數或特徵。

該裝填裝置係經由該刀套1之該通道12進入該共振腔13之第一側14，其後，藉由對該無機膠體42施加該脈動響應與該填充脈波(係為一較低功率的該脈動響應與一 較長的該填充脈波、或為一較高功率的該脈動響應與一相當短的該填充脈波)，而使該無機膠體42產生垂直流體壓力(vertical fluid pressure)流入該共振腔13與該振動產生器系統3之該間隙或該收縮通道，使該無機膠體42由第一側14流入第二側15時，當該脈動響應與該填充脈波被啟動時可去除該無機膠體42中所含有的氣泡或氣孔，而在該無機膠體42中亦可維持氣泡或氣孔去除之狀態。作為一副產物的是，一適量的熱可能會被產生。較佳，係為一較低功率的該脈動響應與一較長的該填充脈波下，以在不形成氣泡或氣孔下提供一脈波的熱至該無機膠體42。若該無機膠體42在流動中一部分或完全的堵塞發生，能使用一較高功率的該脈動響應與一相當短的該填充脈波以清除該堵塞。

該無機膠體42流入該間隙或該收縮通道的角度與該質量中心在平行的情況，不會產生氣泡或氣孔，又，若流入角度非90度，流速就會改變。因此，該無機膠體42流入的角度係需要至少大於0度且90度以下，係50~90度為較佳，係70~90度為更佳。又，該無機膠體42流入之條數係只要至少一條，就可藉垂直流體壓力去除氣泡或氣孔，但是為了有效使去除氣泡或氣孔，形成二條以上的該無機膠體42，並配置成對所流入之該無機膠體42的垂直流體壓力成為均勻為較佳。在形成三條以上之該無機膠體42的情況，可立體地配置流速平衡。可藉由獲得於垂直流體壓力以及與流體 流動加速度，因此，該間隙或該收縮通道的收縮、彎曲部位會產生消散相關的壓力降之間的自然平衡，達成該無機膠體42中所使用的流體控制。

用於描述本揭示案之實施例之該無機膠體42之成分之數量、濃度、體積、處理溫度、處理時間、產率、流速、壓力、黏度及相似值及以上各者之範圍或元件之尺寸及相似值及以上各者之範圍的「約」係指例如由於以下原因可發生之數值數量的變化：由於用於膠體材料、組成物、複合物、濃縮物、組成部分或配方之量測及處理程序；由於考量該無機膠體42能設計成該局部平衡配重藉以微調該超音波刀柄的一或多個轉動平衡以及一或多個動態平衡，以優化或調高該振動產生器系統3的轉動平衡或動態平衡；所以，用於該無機膠體42之起始材料或成分之製造、源或純度的差異、或初始濃度或混合比之組成物而不同之量，能有效調整該超音波刀柄其振動量的大小及平衡其相位角位置，如圖11至圖12所示。例如：使用複數層的該無機膠體42，每層的該無機膠體42的厚度不相同。或，使用複數層的該無機膠體42，每層的該無機膠體42的厚度與濃度不相同。或，使用複數層的該無機膠體42，每層的該無機膠體42的體積與濃度不相同。或，使用複數層的該無機膠體42，每層的該無機膠體42的體積與混合比之組成物不同之量。或如圖13所示，能使用該塗層41與複數層的該無機膠體42。以上之方 法能有效調整該超音波刀柄其振動量的大小及平衡其相位角位置，進而調整該超音波刀柄的動平衡符合標準規範。

其中，該振動產生器系統3係可為一機械振動產生器(mechanical vibration generator)、或一動圈式振動產生器(moving coil vibration generator)、或一直接驅動式振動產生器(direct-drive vibration generator)、或一電動振動產生器(electrodynamic vibration generator)、或一諧振振動產生器(resonant vibration generator)、或一壓電振動產生器(piezoelectric vibration generator)、或一電磁振動產生器(electromagnetic vibration generator)、或一磁致伸縮振動發生器(magnetostrictive vibration generator)、或一共振振動產生器(resonant vibration generator)之其中之一所構成。

其中，該接觸電極6由該質量中心由內往外組合該接觸正電極61、該絕緣套管62及該接觸負電極63，其包括有：一接觸負電極63，由導電材料製成，設置於該接觸電極拉栓5的該定位孔52當中，該接觸負電極63具有一穿孔631、一底端632(bottom)以及一螺紋伸出端633(free end of the thread)，該底端632與該負極板34以該第二導線55電性連接；二絕緣套管62，分別具有一穿通孔621(clearance hole)，分別設置於該穿孔631的一上游(upstream)與一下游(downstream)當中，其中，至少一絕緣套管62於側邊開設一氣孔622(air hole)，該氣孔622與該通道12連通；一接觸正 電極61，由導電材料製成，設置於二絕緣套管62的二穿通孔621當中，該接觸正電極61分別具有一圓錐面611(conical surface)以及一正極終端612(positive terminal)，該正極終端612與該正極板32以該第一導線54電性連接；一螺帽65，係鎖固於接觸負電極63之該螺紋伸出端633，以調整該接觸電極6於該接觸負電極63的上界限(upper bounds)位置。

於本實施例中，該接觸正電極61與該接觸負電極63係由導電材料或以導體製成，該接觸正電極61與該接觸負電極63係可電性連接該振動產生器系統3的該正極板32與該負極板34；其中，該接觸負電極63係可電性連接的至少一接地路徑上(如該刀套1)，藉以擴大接地面積，而有助於將該共振腔13與該振動產生器系統3之該間隙的雜訊干擾引導接地，從而可獲得良好電氣特性。

此外，較佳者，該接觸負電極63係環繞並包圍該接觸正電極61，該接觸負電極63與該接觸正電極61以該絕緣套管62相隔有一定間距，使該接觸負電極63與該接觸正電極61分離並彼此電性隔離，該些該接觸負電極63分別用以供至少一第二導線55電性連接該振動產生器系統3的該負極板34。於本實施例當中，該接觸正電極61與該接觸負電極63係銅或銅合金進行如化金表面處理所形成，但於其他應用上，並不以此為限，於其他應用上，可使用其他表面處理方式，例如：使用鍍鎳、鍍鎳鈷、鍍鎳鋅及電鍍金等 表面處理方式，用以形成可供電性連接與焊接的該接觸正電極61與該接觸負電極63；或者，亦可使用其他方式在銅或銅合金表面設置或形成有可供電性連接或焊接的該接觸正電極61與該接觸負電極63。值得一提的是，藉由前述各該接觸負電極63分別圍繞各該接觸正電極61的設計，可提升該些該接觸正電極61之間的電性隔離效果，而可降低於測試過程時，該些該接觸正電極61之間所產生之漏電流交互影響，藉以提升電氣特性以及測試的準確度，使得電氣路徑受到更完善的保護，另外，透過該接觸負電極63的設計，還可起到將環境中所產生的雜訊干擾或靜電導離該接觸正電極61的作用，進而使得測試路徑受到保護與降低雜訊干擾，提升該接觸電極拉栓5的電氣特性，避免接觸結果失真。

該振動產生器系統3通過該接觸電極拉栓5在外加高電壓工作時，該振動產生器系統3所產生的溫升現象、外加的預力均會使該振動產生器系統3的共振頻率產生漂移，使該夾頭25輸出的機械功率下降。另一方面，因為該振動產生器系統3本身所放大的振幅並不大，所以加入該共振腔13設計藉以放大該夾頭25的機械振動(mechanical vibration)。

在本發明中，首先使用阻抗分析儀量測該振動產生器系統3在靜態(低電壓)下的壓電阻抗基本特性與等效電路值，並藉由量測動態(高電壓)的觀念獲得該移動電流對 測該振動產生器系統3的共振頻率的響應特性，並將兩著加以比較做一分析，建立該振動產生器系統3在實際應用條件下的動態等效電路。並使用光纖位移量測模組量測加入該共振腔13後該振動產生器系統3對該夾頭25引起的最大機械振動。藉由該移動電流與振幅的量測，與阻抗分析儀的結果比較，在共振頻率上，得到實際的量測結果會比使用阻抗分析儀要低，故靜態等效電路並不適用於實際的應用上。本發明中以動態等效電路，經由模擬的結果更接近實際的量測。另外，將該振動產生器系統3加入階梯形合金鋼之該共振腔13，可得到較大的機械振動(約為原先的3~6倍)，因此增加振動產生器系統3的工作效率，而該共振腔13在等效電路上可視為負電阻與電感的串聯。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧刀套

2‧‧‧變幅桿

23‧‧‧螺栓

3‧‧‧振動產生器系統

41‧‧‧塗層

5‧‧‧接觸電極拉栓

54‧‧‧第一導線

55‧‧‧第二導線

6‧‧‧接觸電極

Claims (2)

1. 一種超音波刀柄，包括：一刀套，其內由包含一螺紋部分及一螺紋高度的一通道連通一共振腔，該共振腔具有一面向該通道之第一側及一面向一開口底面之第二側，該開口底面環設複數鎖孔；一變幅桿，具有一校正平面而緊密配合於該開口底面，其上形成複數通孔，藉由複數螺栓穿過該通孔固定於該鎖孔，以密封該共振腔之該開口底面，該校正平面於相反方向形成一調整桿及一夾頭，該校正平面上平行堆疊一振動產生器系統鎖固於該調整桿上；一塗層，其以重疊處理及結合處理施以塗布操作於該振動產生器系統的一外觀上，該塗層在一直立方向與一水平方向上具有條紋形狀以及寬度，以形成交錯分層及沿著該外觀延伸的複數條紋，該塗層係由具有固化作用的一接合化合物製成，該塗層經組態以承受該振動產生器系統在該直立方向施加的一振動勢以及該水平方向上施加的一剪力變形；一接觸電極拉栓，扭矩鎖緊於該刀套之該螺紋部分，其由一質量中心由內往外組合一接觸正電極、一絕緣套管及一接觸負電極形成一接觸電極後並穿設於一彈性體，該接觸電極與該彈性體同時固定在該接觸電極拉栓的一定位孔當中，使該接觸電極在該絕緣套管形成的該定位孔的一上 下界限中限位滑動，該接觸正電極以第一導線連接該振動產生器系統的一正極板，而該接觸負電極以第二導線連接該振動產生器系統的一負極板，以輸入一移動電流驅動該振動產生器系統產生振幅連動該夾頭引起機械振動。
2. 一種超音波刀柄，包括：一刀套，其內由包含一螺紋部分及一螺紋高度的一通道連通一共振腔，該共振腔具有一面向該通道之第一側及一面向一開口底面之第二側，該開口底面環設複數鎖孔；一變幅桿，具有一校正平面而緊密配合於該開口底面，其上形成複數通孔，藉由複數螺栓穿過該通孔固定於該鎖孔，以密封該共振腔之該開口底面，該校正平面於相反方向形成一調整桿及一夾頭，該校正平面上平行堆疊一振動產生器系統鎖固於該調整桿上；一無機膠體，藉由裝填裝置使用一脈動響應與一填充脈波將該無機膠體輸送到該共振腔與該振動產生器系統之一間隙，且該無機膠體係由第二側填滿至第一側之該間隙，該脈動響應與該填充脈波能平衡流速，使該間隙內無氣泡或氣孔產生，並保持在一膠體固定相流動並密封該振動產生器系統；一接觸電極拉栓，扭矩鎖緊於該刀套之該螺紋部分，其由一質量中心由內往外組合一接觸正電極、一絕緣套管及一接觸負電極形成一接觸電極後並穿設於一彈性體，該接觸 電極與該彈性體同時固定在該接觸電極拉栓的一定位孔當中，使該接觸電極在該絕緣套管形成的該定位孔的一上下界限中限位滑動，該接觸正電極以第一導線連接該振動產生器系統的一正極板，而該接觸負電極以第二導線連接該振動產生器系統的一負極板，以輸入一移動電流驅動該振動產生器系統產生振幅連動該夾頭引起機械振動。

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