JPH02229584A - 超音波振動子装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波振動素子部、ホーン、および超音波伝
達部材からなる超音波振動子装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、超音波振動子装置は、超音波振動素子部、ホー
ン、および超音波伝達部材を一体的に連結してなり、超
音波振動素子部で発生させた振動をホーンで増幅して超
音波伝達部材に伝達するようになっている。この種の超
音波振動子装置は、超音波メス、超音波カッター、超音
波溶着機などに広く利用されている。

ところで、特公昭５７，−７７９１号公報や実開昭５３
−１６９９５号公報に開示されている超音波振動子装置
は、そのホーンと超音波伝達部材がねじにより連結され
ている。このような超音波振動子装置では、ホーンから
超音波伝達部材を一応分離できるため、使用するときに
は装着し、使用しないときにはその超音波伝達部材を分
離することが可能であるため、収納スペースが小さくて
済み取扱いが便利である。

［発明が解決しようとする課ｍ］ しかしながら、この従来の超音波振動子装置の分離自在
な超音波伝達部材が、特定の先端形状を持つとともに、
その有効な長さ、超音波の伝達の角度、超音波振動の振
幅等の特性については、その超音波伝達部材固有のもの
として一意に定められているため、選択する余地のない
ものであった。

例えば、特定の形状の工具を先端に有する超音波伝達部
材で、さらに有効長の長いもの、あるいは超音波振動の
伝達の角度の異なったもの、または超音波振動の振幅の
使用の範囲が異なったものなどを使用したい場合には、
その使用目的に適した専用の超音波伝達部材をもった超
音波振動子装置をそれぞれ用意しなければならなかった
。

本発明は上記課題に管目してなされたもので、その目的
とするところは、超音波振動素子部を共用できるととも
に、少ない数の超音波伝達部材を用意するだけでその用
途の適用範囲を広げることができる経済的な超音波振動
子装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明は、超音波振動素子部
、ホーン、および超音波伝達部材を連結してなる超音波
振動子装置において、上記ホーンの先端に若脱自在な１
つまたは複数の中間超音波伝達部材を介してその最先端
の中間超音波伝達部材の先端に処置用超音波伝達部材を
希脱自在に連結してなり、上記中間超音波伝達部材、お
よび処置用超音波伝達部材の各共振周波数を、上記超音
波振動素子部の後端からホーン先端までの振動系の共振
周波数と同一にしたものである。

［作用］ しかして、狭い間隙の部分に超音波伝達部材を通して使
用する場合のように軸方向前方へ延長させたい必要が生
じた場合には、１つ、あるいはそれ以上の中間超音波伝
達部材をホーンと処置用超音波伝達部材の間に介挿して
延長する。

また、超音波振動の方向に適当な角度を持たせたい場合
には、好みの角度を有した中間超音波伝達部材を選択し
、ホーンと処置用超音波伝達部材の間にその中間超音波
伝達部材を介挿する。

さらに、超音波振動の振幅を大きく、あるいは小さくし
たい場合には形状が拡大あるいは縮小する中間超音波伝
達部材を選択し、これをホーンと処置用超音波伝達部材
の間に介在させる。

以上のような様々な用途に応じた種々の中間超音波伝達
部材、または処置用超音波伝達部材を選択すれば、種々
の用途に適用できる。

さらに、中間超音波伝達部材と処置用超音波伝達部材の
ｔＴＩ類、および数を任意に選んで連結しても、これら
のものの共振周波数は超音波振動素子部の後端からホー
ン先端までの振動系の共振周波数と同一であるため、超
音波振動子装置全体の共振周波数は変わることがない。

したがって、超音波振動素子部、および連結して使用す
る各超音波伝達部材での超音波振動の腹、節の位置など
の振動形態が変わることがない。このため、中間超音波
伝達部材や処置用超音波伝達部材の組合わせが自由にで
き、超音波振動子装置の使用のバリエーションが広がる
。

また、使用目的に応じて新たにホーンや超音波伝達部材
を用意する必要がなく、従来よりも経済的に有利な超音
波振動子装置となる。

［実施例］ 第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
る。第１図ないし第４図はそれぞれの使用態様を示す超
音波振動子装置１の状態を示している。

まず、第１図において、超音波振動子装置１は超音波振
動を発生させるための超音波振動素子部２、この超音波
振動素子部２において発生した軸方向の超音波振動を増
幅するホーン３、このホーン３の先端に連結される処置
用超音波伝達部材４から構成されている。超音波振動素
子部２では共振のバランスをとるための裏打ち板５が付
設されており、超音波振動素子部２の圧電素子はホーン
３と裏打ち板５との間に挟み込まれ、これらはボルト６
とナット７で締め付けて固着され一体となっている。

上記ホーン３の先端には、処置用超音波伝達部材４の基
端に設けたおねじ８をねじ込むめねじ９が形成されてい
る。そして、このおねじ８をめねじ９にねじ込むととも
にそのホーン３の先端と処置用超音波伝達部材４の基端
とを突き当てることにより一体的に締結される。このた
め、ホーン３の先端に対して、処置用超音波伝達部材４
は、若脱自在である。

また、上記処置用超音波伝達部材４の先端は、図示しな
い彼処置物のカッティング、乳化、溶着等の作業を行な
う処置部４ａを構成している。

さらに、処置用超音波伝達部材４の共振周波数は、上記
超音波振動素子部２の振動後端（ボルト６の後端）から
ホーン３の先端までの振動系の共振周波数と同一になる
ように構成されている。例えば超音波振動素子部２と処
置用超音波伝達部材４との各全長は共振周波数の波長を
λとするとき、λ／２としてある。

第２図で示す超音波振動子装置１は、ホーン３の先端に
対して直接に処置用超音波伝達部材４を接続するのでは
なく、中間超音波伝達部材１０を介在させて連結するよ
うにしたものである。中間超音波伝達部材１０はその基
端に上記おねじ８と同じおねじ８を設け、先端には上記
めねじ９と同様のめねじ９を形成してなり、その基端を
ホーン３の先端に連結できるとともに、その先端と上記
処置用超音波伝達部材４の基端とを連結するようになっ
ている。さらに、おねじ８とめねじ９をねじ込んで締結
し、その端面同士を密に突き当てて一体的に締結される
ようになっている。この中間超音波伝達部材１０はホー
ン３と処置用超音波伝達部材４に対して着脱自在である
。

さらに、中間超音波伝達部材１０は上記処置用超音波伝
達部材４と同様に上記超音波振動素子部２の振動後端か
らホーン先端までの振動系の共振周波数と同一の共振周
波数をもつ。つまり、中間超音波伝達部材１０の全長は
λ／２である。

しかして、ホーン３と超音波伝達部材４の間には前記共
振周波数と同一の共振周波数を持ち、その波長λの半分
の長さλ／２で共振する。つまり、超音波振動素子部２
のホーン３に対して処置用超音波伝達部材４を直接、ま
たは中間超音波伝達部材１０を介して使用しても超音波
振動素子装置１の全体の共振周波数は変わらない。そし
て、中間超音波伝達部材１０を介して装若すれば、処置
用超音波伝達部材４の軸方向の長さを前方へ延長するこ
とができる。したがって、例えば狭い間隙をぬっての作
業が行なえる。また、処置用超音波伝達部材４を前方へ
延長する必要がない場合には、その中間超音波伝達部材
１０を取り外してホーン３と処置用超音波伝達部材４と
を直接に連結する。

このいずれの組み合わせの場合にも超音波振動子装置１
の全体の共振周波数は変わらない。つまり、その超音波
振動子装置１の後端からホーン２の先端までの振動系の
共振周波数と、処置用超音波伝達部材４の共振周波数、
および中間超音波伝達部材１０の共振周波数が同一であ
る。このため、第１図で示すように中間超音波伝達部材
１０を装着していない状態での超音波振動子装置１の全
体の共振周波数と同じになる。したがって、超音波振動
子装置１を駆動するための図示しない超音波発振器にお
いて特別に発振信号を変える必要はない。

さらに、中間超音波伝達部材１０の形状を変えることに
よりその部分での振動の振幅を拡大したり縮小変成させ
たり、さらには振動の伝達方向を変えたりしてもよい。

また、ホーン３、超音波伝達部材４、中間超音波伝達部
材１０の各間の連結は、圧人などの方法を採用してもよ
いものである。

第３図で示す使用態様は、第１ないし第３の中間超音波
伝達部材１１，１２．１３を用いたもので、ホーン３の
先端には第１の中間超音波伝達部材１１を連結し、この
第１の中間超音波伝達部材１１の先端には第２の中間超
音波伝達部材１２を連結し、この第２の中間超音波伝達
部材１２の先端には第３の中間超音波伝達部材１３を連
結する。

そして、この第３の中間超音波伝達部材１３の先端に処
置用超音波伝達部材１４を連結したものである。第１の
中間超音波伝達部材１１は超音波の振幅を拡大する変成
効果をもたせるためにホーン形状をしており、第２の中
間超音波伝達部材１２は超音波振動の伝達方向を変える
ためにその先端面に角度がついている。さらに、この斜
めの先端面に接合する第３の中間超音波伝達部材１３は
処置用超音波伝達部材１４を前方へ延長させるために使
用する。そして、これら第１、第２、第３の中間超音波
伝達部材１１，１２．１３の各全長はそれぞれλ／２で
あり、また、第２図で示したもののときと同じように個
々がおねじ８とめねじ９によって着脱自在に連結される
。

第４図で示す使用態様では超音波振動を軸方向の長さを
前方に伸張するために上記同様に全長λ／２の中間超音
波伝達部材１０を３本続けて介挿したものである。これ
によって、より長く延長することができるから、狭い間
隙を通して相当に沫い部位での作業が可能となる。また
、被処置物の存在しているか所の奥の深さによって中間
超音波伝達部材１０の本数を調節することによって対応
することができる。

しかして、この実施例では以上の４つの使用態様をその
使用目的に応じて選択できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、超音波振動子装置
全体の振動形態、つまり、ホーン部分や超音波伝達部材
での超音波振動の腹、節の位置などを変えることなく、
中間超音波伝達部材や処置用超音波伝達部材の組合わせ
が自由となり、超音波振動子装置の使用のバリエーショ
ンが広がる。

また、使用の目的に応じて新たにホーン、超音波伝達部
材を用意する必要がないとともにその超音波振動素子部
を共用できるから、経済的に脊利である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はそれぞれ本発明の超音波振動子装
置の使用態様を示す側面図である。 １・・・超音波振動子装置、２・・・超音波振動素子部
、３・・・ホーン、４・・・超音波伝達部材、１１，１
２．１３・・・中間超音波伝達部材。 出願人代理人　弁理士　坪井　　淳

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波振動素子部、ホーン、および超音波伝達部材を連
   結してなる超音波振動子装置において、上記ホーンの先
   端に着脱自在な１つまたは複数の中間超音波伝達部材を
   介してその最先端の中間超音波伝達部材の先端に処置用
   超音波伝達部材を着脱自在に連結してなり、上記中間超
   音波伝達部材、および処置用超音波伝達部材の各共振周
   波数を、上記超音波振動素子部の後端からホーン先端ま
   での振動系の共振周波数と同一にしたことを特徴とする
   超音波振動子装置。