(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一又は複数の環状圧電素子の上下に金属ブロックを配置し、その中心線に沿って形成した挿通孔に連結杆を挿通して、該連結杆によって前記圧電素子と上下の金属ブロックとを一体に連結してなり、少なくとも前記圧電素子の高さ位置に対応する連結杆の外周部分を絶縁カバーで被覆するようにしたランジュバン型超音波振動子において、
前記絶縁カバーを、合成樹脂製絶縁材を用いて前記連結杆に外嵌可能な筒状に形成し、その上下両端部に、前記連結杆の外周面を圧接する突起を内周面に有する複数の案内片を設けたことを特徴とするランジュバン型超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子の電歪により振動を生じさせるランジュバン型超音波振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のランジュバン型超音波振動子としては、図７に示すように、上下面にの環状電極板ｂ，ｂを配置した環状圧電素子ａを上下の金属ブロックｃ，ｄで挟持し、これらを連結杆ｆとナットｊとによって一体に連結したものが知られている。
【０００３】
このようなランジュバン型超音波振動子は、金属ブロックｃに連結杆ｆの一端を螺着してから、該連結杆ｆに、環状電極板ｂ，ｂと環状圧電素子ａと金属ブロックｄとを、その中心線に沿って形成された挿通孔ｅに連結杆ｆを挿通させるようにして所定順序で外嵌し、さらに金属ブロックｄから突出する連結杆ｆの上端にナットｊを螺着して緊締することにより各部品が一体に連結されている。
【０００４】
また、環状圧電素子ａ及び環状電極板ｂ，ｂの高さ位置に対応する連結杆ｆの外周部分には絶縁カバーｋが被着されており、該絶縁カバーｋによって、連結杆ｆと環状圧電素子ａ及び環状電極板ｂ，ｂとを非接触状態にして、電気的短絡による超音波振動子の作動不良を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような各部品の連結時に、連結杆ｆの上端に螺着されるナットｊを緊締方向に螺回すると、これに伴なって金属ブロックｄと環状圧電素子ａと環状電極板ｂ，ｂとが夫々不規則に従動回転することとなり、該環状電極板ｂ，ｂに形成されているリード線接続用の各舌片１４（図３参照）の所定の取付位置及びその相対角度が変わってしまう。このため、ナットｊの緊締操作時に環状電極板ｂ，ｂが回転しないように保持しなければならず、その緊締作業が面倒なものとなっていた。
【０００６】
また、連結杆ｆの外周部分に被着される絶縁カバーｋは、テフロンからなる熱収縮チューブが用いられているが、かかる熱収縮チューブにあっては、その被着時に加熱加工を必要とし、コストが高いという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点を解消し得るようにしたランジュバン型超音波振動子の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一又は複数の環状圧電素子の上下に金属ブロックを配置し、その中心線に沿って形成した挿通孔に連結杆を挿通して、該連結杆によって圧電素子と上下の金属ブロックとを一体に連結してなり、少なくとも圧電素子の高さ位置に対応する連結杆の外周部分を絶縁カバーで被覆するようにしたランジュバン型超音波振動子において、絶縁カバーを、合成樹脂製絶縁材を用いて連結杆に外嵌可能な筒状に形成し、その上下両端部に、連結杆の外周面を圧接する突起を内周面に有する複数の案内片を設けたことを特徴とするランジュバン型超音波振動子である。
【０００９】
かかる構成にあって、筒状の絶縁カバーを、連結杆の端部から外嵌して所定の高さ位置まで移動させることにより、該絶縁カバーを連結杆に装着することができる。ここで、筒状の絶縁カバーを連結杆の端部に外嵌するに際して、絶縁カバーの端部に設けられている複数の案内片が弾性的に拡開することにより、その外嵌操作を容易に行うことができる。また、装着状態にあっては、絶縁カバーの上下両端部に設けられた各案内片の突起が連結杆の外周面に圧接されることにより、絶縁カバーを安定的に位置保持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を、図１〜図６について説明する。
【００１３】
１は本発明にかかるランジュバン型超音波振動子を示す。２は二枚の環状圧電素子３ａ，３ｂを、その間に環状電極板４ａを介装して積層し、かつ下側の環状圧電素子３ｂの下部に環状電極板４ｂを配置して構成した圧電素子対であって、該圧電素子対２の上部には、環状圧電素子３ａ，３ｂの直径と略等しい円柱状に形成された裏打板としての金属ブロック５ａが配置される。また、圧電素子対２の下部には、環状圧電素子３ａ，３ｂの直径より若干径大の円柱状で前後に平坦面６，６が形成された前面板としての金属ブロック５ｂが配置される。この金属ブロック５ｂの下面に超音波振動の放射面７が設けられており、該放射面７には被駆動体を連結するための雌螺子孔８が形成されている。
【００１４】
前記圧電素子対２，金属ブロック５ａ，５ｂには、その中心線に沿って挿通孔９が一連に形成されている。即ち、該挿通孔９は、金属ブロック５ａを上下方向に貫通する中心孔９ａと、環状圧電素子３ａ，３ｂ及び環状電極板４ａ，４ｂの内孔と、金属ブロック５ｂの上面から略中央の高さ位置に至るように形成された中心孔９ｂとによって構成されており、金属ブロック５ｂの中心孔９ｂの奥部には雌螺子１０が形成されている。また、金属ブロック５ａ，５ｂの中心孔９ａ，９ｂには、圧電素子対２に対向する端面側に座ぐり加工を施して径大部９’が夫々形成されており、環状圧電素子３ａ，３ｂの内孔も該径大部９’に一致する寸法となっている。これにより、挿通孔９に挿通される後述の連結杆１１との間に絶縁カバー１２の収納空隙１３が生じるようにしている。
【００１５】
前記環状電極板４ａ，４ｂは、環状圧電素子３ａ，３ｂの直径と略等しい円板状に形成されており、図３に示すように、その外周縁からリード線接続用の舌片１４が側方に突設されている。また、環状電極板４ａ，４ｂの内周縁には、略９０°異なる位置に切欠き溝１５が夫々形成されており、各切欠き溝１５の深さを前記径大部９’の深さに略一致させるようにしている。
【００１６】
前記圧電素子対２，金属ブロック５ａ，５ｂは、前記挿通孔９に挿通される連結杆１１によって一体に連結される。即ち、連結杆１１の下端部に形成された雄螺子１６ａを前記金属ブロック５ｂの雌螺子１０に螺合し、金属ブロック５ａから突出する連結杆１１の上端部に形成された雄螺子１６ｂに締め付けナット１７を螺着して緊締することにより、金属ブロック５ａ，５ｂ間に圧電素子対２を挟持する状態で各部品を一体に連結するようにしている。
【００１７】
また、連結杆１１には、前記収納空隙１３内に位置させて絶縁カバー１２が予め装着されており、該絶縁カバー１２によって環状圧電素子３ａ，３ｂ及び環状電極板４ａ，４ｂの高さ位置に対応する連結杆１１の外周部分が被覆されている。
【００１８】
前記絶縁カバー１２は、図４〜図６に示すように、合成樹脂製絶縁材を用いて筒状に形成され、その内径が連結杆１１の両端部の雄螺子１６ａ，１６ｂの外径より僅かに大きくなるように設定されている。即ち、前記連結杆１１の雄螺子１６ａ，１６ｂは、丸棒材に鍛造加工を施して形成されており、その螺子山部分が未形成部分に比して若干径大となっているため、上記のように絶縁カバー１２の内径を雄螺子１６ａ，１６ｂの螺子山の外径より僅かに大きくすることにより、絶縁カバー１２を連結杆１１の端部から外嵌し得るようにしている。
【００１９】
この絶縁カバー１２の上下両端部には、上下方向に突出する複数の案内片１８が周方向に所定間隔で設けられており、各案内片１８の内面には、装着状態で連結杆１１の外周面に圧接する突起１９が夫々突成されている。
【００２０】
また、絶縁カバー１２の外周には、前記環状電極板４ａ，４ｂの切欠き溝１５と係合可能な上下方向に長い係合突条２０が略９０°異なる位置に夫々突設されている。
【００２１】
尚、前記絶縁カバー１２を構成する合成樹脂製絶縁材としては、絶縁性以外に耐熱性及び適度の弾性を備えたもの望ましく、これらの特性を備えたものとしてガラス繊維を略30％含有した66ナイロンが好適に使用され得る。また、絶縁カバー１２は、その筒状部と、案内片１８及び係合突条２０とをインサート成形によって一体成形することができる。
【００２２】
かかる構成にあって、各部品を一体に連結するには、まず、金属ブロック５ｂの雌螺子１０に連結杆１１の下端部の雄螺子１６ａを緊締状に螺着し、該連結杆１１の上端から絶縁カバー１２を外嵌して所定の高さ位置まで下方移動させる。ここで、筒状の絶縁カバー１２を連結杆１１の端部に外嵌するに際して、連結杆１１の上端の雄螺子１６ｂを、絶縁カバー１２の端部に設けられている複数の案内片１８の内側に嵌め込むと、各案内片１８が弾性的に拡開し、案内作用が得られるため、その外嵌操作を容易に行うことができる。また、絶縁カバー１２を所定位置に移動させた装着状態にあっては、絶縁カバー１２の上下両端部に夫々設けられた各案内片１８の突起１９が連結杆１１の外周面に圧接することにより、絶縁カバー１２を安定的に位置保持することができる。尚、絶縁カバー１２は、連結杆１１を金属ブロック５ｂに螺着する前に、前記操作によって予め連結杆１１に装着しておくこともできる。
【００２３】
そして、上記のように、金属ブロック５ｂに螺着した連結杆１１に、その上端から環状電極板４ｂ，環状圧電素子３ｂ，環状電極板４ａ，環状圧電素子３ａを順に外嵌する。この時、環状電極板４ａ，４ｂの舌片１４，１４が１８０°等の所定の相対角度をなすように、両環状電極板４ａ，４ｂの各切欠き溝１５を、絶縁カバー１２の係合突条２０に係合させる。次に金属ブロック５ａを連結杆１１に外嵌し、該金属ブロック５ａから突出する連結杆１１の雄螺子１６ｂに締め付けナット１７を螺着して緊締する。
【００２４】
この締め付けナット１７の螺回操作に伴なって、金属ブロック５ａ，環状圧電素子３ａ，３ｂ，環状電極板４ａ，４ｂを従動回転させる回転力が生じることとなるのであるが、環状電極板４ａ，４ｂは、上記のように各切欠き溝１５が絶縁カバー１２の係合突条２０に係合されていることにより、両環状電極板４ａ，４ｂ相互が相対的に回転不能となっている。これにより、環状電極板４ａ，４ｂに回転力が作用しても、環状電極板４ａ，４ｂの相対角度は変化せず、該環状電極板４ａ，４ｂに形成されたリード線接続用の舌片１４，１４を所定の取付位置に容易に保持することができる。
【００２５】
これにより、金属ブロック５ａ，５ｂ間に圧電素子対２を挟持する状態で各部品を一体に連結することができる。
【００２６】
このように構成されたランジュバン型超音波振動子１は、環状電極板４ａ，４ｂの舌片１４，１４に接続されるリード線を介して交番電圧を入力すると、圧電素子対２に該電圧が印加されて超音波振動が生じ、金属ブロック５ｂの下面の放射面７から超音波が放射される。尚、圧電素子対２を構成する下部の環状圧電素子３ｂには、その上下に配置された環状電極板４ａ，４ｂによって交番電圧が直接印加され、また、上部の環状圧電素子３ａには、環状電極板４ａと、環状電極板４ｂに金属ブロック５ｂ及び連結杆１１を介して導通する金属ブロック５ｂの下面とによって交番電圧が印加されるようになっている。
【００２７】
尚、上記実施例では、環状電極板４ａ，４ｂの内周縁の切欠き溝１５と、絶縁カバー１２の係合突条２０を、夫々４個ずつ設けるようにしているが、その数はこれに限定されるものではなく、単一又は４個以外の複数としてもよい。
【００２８】
また、上記実施例では、絶縁カバー１２の上下両端部に設けられる複数の案内片１８を上下方向に突出させているが、該案内片１８は、絶縁カバー１２の上下両端部を軸方向に沿う切込みで複数に分割することによって設けるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上述のように、絶縁カバー１２を、合成樹脂製絶縁材を用いて連結杆１１に外嵌可能な筒状に形成し、その上下両端部に、連結杆１１の外周面に圧接する突起１９を有する複数の案内片１８を設けたから、絶縁カバー１２を、連結杆１１の端部から外嵌して所定の高さ位置まで移動させることにより、該絶縁カバー１２を連結杆１１に簡単に装着することができる。これにより、従来の熱収縮チューブ製のものと異なり、装着時の加熱加工が不要となり、コストを低減することができる。さらに、筒状の絶縁カバー１２を連結杆１１の端部に外嵌するに際して、絶縁カバー１２の端部に設けられている複数の案内片１８が弾性的に拡開することにより、その外嵌操作を容易に行うことができる。また、装着状態にあっては、絶縁カバー１２の上下両端部に設けられた各案内片１８の突起１９が連結杆１１の外周面に圧接されることにより、絶縁カバー１２を安定的に位置保持し得る等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるランジュバン型超音波振動子の一実施例の縦断面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】環状電極板の拡大平面図である。
【図４】絶縁カバーの拡大正面図である。
【図５】絶縁カバーの拡大縦断面図である。
【図６】絶縁カバーの拡大平面図である。
【図７】従来構成のランジュバン型超音波振動子の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ランジュバン型超音波振動子
３ａ，３ｂ  環状圧電素子
４ａ，４ｂ  環状電極板
５ａ，５ｂ  金属ブロック
９  挿通孔
１１  連結杆
１２  絶縁カバー
１５  切欠き溝
１８  案内片
１９  突起
２０  係合突条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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