超声波转换器及超声波转换器的制造方法技术

超声波转换器具备以在沿着长度轴线的方向上被夹在顶端侧块和基端侧块之间的状态安装在螺栓的外周的驱动单元，所述驱动单元具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件。所述超声波转换器通过传递在压电元件产生的超声波振动，从而以在所述驱动单元产生的第1振动波节和在所述螺栓产生的第2振动波节在沿着所述长度轴线的方向上的相互偏移被抑制的状态进行振动。

Manufacturing Method of Ultrasound Converter and Ultrasound Converter

The ultrasonic converter has a driving unit mounted around the bolt in a state clamped between the top side block and the base side block along the length axis. The driving unit has a piezoelectric element that generates ultrasonic vibration by supplying electric energy. By transmitting the ultrasonic vibration generated by the piezoelectric element, the ultrasonic converter vibrates in a state in which the first vibration wave node generated by the driving unit and the second vibration wave node generated by the bolt are mutually offset and suppressed along the axis of the length.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波转换器及超声波转换器的制造方法
本专利技术涉及具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件的超声波转换器及该超声波转换器的制造方法。
技术介绍
在US2009/275864A1中公开了使用超声波振动来处置处置对象的超声波处置器具。在该超声波处置器具设有超声波转换器，该超声波转换器具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件。在该超声波转换器中，螺栓的顶端部连接于顶端侧块，螺栓和顶端侧块一体地形成。此外，在螺栓的外周安装有包含压电元件的驱动单元。螺栓的基端部连接于基端侧块，在螺栓的外周连结有基端侧块。驱动单元被夹在顶端侧块和基端侧块之间，从基端侧块对驱动单元向顶端侧作用按压力。在US2009/275864A1这样的超声波转换器中，螺栓和压电元件的剪切模量等材质互不相同。此外，构成超声波转换器的每个构件的形状等都不相同。因此，在根据由压电元件产生的超声波振动而超声波转换器振动的状态下，存在由构成超声波转换器的每个构件的材质和形状等的差异引起在驱动单元产生的振动波节和在螺栓产生的振动波节在沿着长度轴线的方向上相互偏移的可能性。若在驱动单元的振动波节与螺栓的振动波节之间产生偏移，则存在向压电元件输出的输出电流与输出电压之间的相位差变大、产生与期望的振动不同的非正常振动的可能性。因而，由于在驱动单元的振动波节与螺栓的振动波节之间产生偏移，从而在电能向振动能量的转换过程中损失增加，由能量的损失引起的超声波转换器处的发热也增加。
技术实现思路
本专利技术即是为了解决所述问题而完成的，其目的在于，提供在电能向振动能量的转换过程中减少损失的超声波转换器及该超声波转换器的制造方法。为了达到所述目的，本专利技术的一个技术方案的超声波转换器包括：螺栓，其具有基端和顶端，该螺栓从基端沿着长度轴线延伸设置到顶端；顶端侧块，其连接于所述螺栓的顶端部；基端侧块，其连接于所述螺栓的基端部；以及驱动单元，其具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件，并且以在沿着所述长度轴线的方向上被夹在所述顶端侧块和所述基端侧块之间的状态安装在所述螺栓的外周，该驱动单元通过传递在所述压电元件产生的所述超声波振动，从而以在所述驱动单元产生的第1振动波节和在所述螺栓产生的第2振动波节在沿着所述长度轴线的所述方向上的相互偏移被抑制的状态与所述螺栓、所述顶端侧块及所述基端侧块一起进行振动。本专利技术的一个技术方案的超声波转换器的制造方法包括以下的过程：在从基端沿着长度轴线延伸设置到顶端的螺栓的外周安装具备压电元件的驱动单元；在沿着所述长度轴线的方向上在连接于所述螺栓的顶端部的顶端侧块和连接于所述螺栓的基端部的基端侧块之间夹持所述驱动单元；通过向所述压电元件供给电能而在所述压电元件产生超声波振动，根据产生的所述超声波振动而使所述所述螺栓、所述顶端侧块、所述基端侧块及所述驱动单元一起进行振动；在所述所述螺栓、所述顶端侧块、所述基端侧块及所述驱动单元一起进行振动的状态下，对在所述驱动单元产生的第1振动波节和在所述螺栓产生的第2振动波节在沿着所述长度轴线的所述方向上的相对位置进行检测；以及基于所述第1振动波节和所述第2振动波节的所述相对位置的检测结果，对产生所述第1振动波节的外侧振动系统中的振动状态和产生所述第2振动波节的内侧振动系统中的振动状态进行调整，成为所述第1振动波节和所述第2振动波节在沿着所述长度轴线的所述方向上的相互偏移被抑制的状态。附图说明图1是表示使用第1实施方式的超声波转换器的处置系统的概略图。图2是概略地表示第1实施方式的超声波转换器的结构的剖视图。图3A是表示第1振动波节和第2振动波节并未相互偏移的状态下的、向驱动单元输出的输出电流与输出电压之间的相位差及输出的频率从PLL控制开始时的经时变化的一个例子的概略图。图3B是表示第2振动波节位于比第1振动波节靠顶端侧的位置的状态下的、向驱动单元输出的输出电流与输出电压之间的相位差及输出的频率从PLL控制开始时的经时变化的一个例子概略图。图4是表示在第1实施方式中通过调整从长度轴线到非接触部在径向上的距离而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的一个例子的概略图。图5是表示在第1变形例中通过调整非接触部在沿着长度轴线的方向上的尺寸而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的一个例子的概略图。图6是表示在第2变形例中通过调整第2延伸设置区域中的第2面积而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的一个例子以及在第3变形例中通过调整第2延伸设置区域在沿着长度轴线的方向上的尺寸而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的一个例子的概略图。图7是表示在第4变形例中通过调整螺栓的外径而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的一个例子的概略图。图8是表示在第4变形例中通过调整螺栓的外径而抑制第1振动波节和第2振动波节的相互偏移的方法的、与图7不同的另一个例子的概略图。图9是概略地表示第5变形例的超声波转换器的结构的剖视图。图10是概略地表示第6变形例的超声波转换器的结构的剖视图。图11是概略地表示第7变形例的超声波转换器的结构的剖视图。图12是概略地表示第8变形例的超声波转换器的结构的剖视图。具体实施方式(第1实施方式)参照图1～图4说明本专利技术的第1实施方式。图1是表示使用本实施方式的超声波转换器20的处置系统1的图。如图1所示，处置系统1包括超声波处置器具2和能量控制装置3。超声波处置器具2包括能够被保持的外壳5和安装于外壳5的轴6。轴6大致笔直地延伸设置。在此，在超声波处置器具2中，将相对于轴6而言外壳5所处的一侧设为基端侧(箭头C1侧)，将与基端侧相反的那一侧设为顶端侧(箭头C2侧)。因此，轴6从顶端侧安装于外壳5。此外，在超声波处置器具2中，在相对于轴6而言顶端侧的部位设有末端执行器7。在外壳5安装有能够转动的手柄8。通过手柄8相对于外壳5转动，从而手柄8相对于外壳5张开或者闭合。此外，在轴6贯穿有杆构件(探头)10。杆构件10由钛合金等振动传递性较高的材料形成。杆构件10从外壳5的内部穿过轴6的内部朝向顶端侧延伸设置。而且，杆构件10具备自轴6的顶端向顶端侧突出的杆突出部11。此外，在轴6的顶端部安装有能够转动的钳部件12。钳部件12和手柄8之间借助穿过轴6的内部延伸设置的可动构件(未图示)相连结。通过使手柄8相对于外壳5张开或者闭合，从而可动构件向基端侧或者顶端侧移动。由此，钳部件12相对于轴6转动，钳部件12和杆突出部11之间张开或者闭合。在本实施方式中，由杆突出部11和钳部件12形成末端执行器7。而且，通过在钳部件12和杆突出部11之间把持生物体组织等处置对象来处置处置对象。另外，在一个实施例中，在外壳5安装有作为旋转操作构件的旋转旋钮(未图示)，旋转旋钮能够绕轴6的中心轴线相对于外壳5旋转。在该情况下，通过使旋转旋钮旋转，从而轴6、末端执行器7及杆构件10绕轴6的中心轴线相对于外壳5一起旋转。此外，在一个实施例中，未设置钳部件12，仅由杆突出部11形成末端执行器7。在该情况下，不设置前述的手柄8和可动构件。此外，在该情况下，杆突出部11具有钩形状、刮刀形状或者刮板形状等。超声波转换器20在外壳5的内部从基端侧连接于杆构件10。在本实施方式中，超声波转换器20收纳在转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波转换器，其中，该超声波转换器包括：螺栓，其具有基端和顶端，该螺栓从基端沿着长度轴线延伸设置到顶端；顶端侧块，其连接于所述螺栓的顶端部；基端侧块，其连接于所述螺栓的基端部；以及驱动单元，其具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件，并且以在沿着所述长度轴线的方向上被夹在所述顶端侧块和所述基端侧块之间的状态安装在所述螺栓的外周，该驱动单元通过传递在所述压电元件产生的所述超声波振动，从而以在所述驱动单元产生的第1振动波节和在所述螺栓产生的第2振动波节在沿着所述长度轴线的所述方向上的相互偏移被抑制的状态与所述螺栓、所述顶端侧块及所述基端侧块一起进行振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声波转换器，其中，该超声波转换器包括：螺栓，其具有基端和顶端，该螺栓从基端沿着长度轴线延伸设置到顶端；顶端侧块，其连接于所述螺栓的顶端部；基端侧块，其连接于所述螺栓的基端部；以及驱动单元，其具备通过供给电能而产生超声波振动的压电元件，并且以在沿着所述长度轴线的方向上被夹在所述顶端侧块和所述基端侧块之间的状态安装在所述螺栓的外周，该驱动单元通过传递在所述压电元件产生的所述超声波振动，从而以在所述驱动单元产生的第1振动波节和在所述螺栓产生的第2振动波节在沿着所述长度轴线的所述方向上的相互偏移被抑制的状态与所述螺栓、所述顶端侧块及所述基端侧块一起进行振动。2.根据权利要求1所述的超声波转换器，其中，所述顶端侧块的形状和所述基端侧块的形状对产生所述第1振动波节的外侧振动系统中的振动和产生所述第2振动波节的内侧振动系统中的振动产生影响，在所述超声波转换器进行振动的状态下，由于所述顶端侧块的所述形状和所述基端侧块的所述形状中的至少一者的形状的缘故，所述第1振动波节和所述第2振动波节在沿着所述长度轴线的方向上的相互偏移被抑制。3.根据权利要求2所述的超声波转换器，其中，所述螺栓在所述外周具备第1结合部，所述顶端侧块和所述基端侧块中的一者是连结构件，该连结构件具备与所述第1结合部结合的第2结合部，并且通过所述第2结合部结合于所述第1结合部，从而该连结构件与所述螺栓的所述外周连结，所述连结构件的形状对所述外侧振动系统中的所述振动和所述内侧振动系统中的所述振动产生影响，在所述超声波转换器进行振动的状态下，由于所述连结构件的所述形状的缘故，所述第1振动波节和所述第2振动波节在沿着所述长度轴线的方向上的相互偏移被抑制。4.根据权利要求3所述的超声波转换器，其中，所述连结构件具备非接触部，该非接触部设在与所述第2结合部不同的部位，在该非接触部与所述螺栓的所述外周之间具有间隙，从所述长度轴线到所述非接触部在径向上的距离和所述非接触部在沿着所述长度轴线的所述方向上的尺寸对所述外侧振动系统中的所述振动和所述内侧振动系统中的所述振动产生影响，在所述超声波转换器进行振动的状态下，由于距所述非接触部的所述距离和所述非接触部的所述尺寸中的至少一者的缘故，所述第1振动波节和所述第2振动波节在沿着所述长度轴线的方向上的相互偏移被抑制。5.根据权利要求3所述的超声波转换器，其中，所述连结构件包括：第1延伸设置区域，其在与所述长度轴线垂直的截面中被外周包围的范围成为第1面积；以及第2延伸设置区域，其在沿着所述长度轴线的所述方向上延伸设置在与所述第1延伸设置区域不同的部位，该第2延伸设置区域在与所述长度轴线垂直的所述截面中被所述外周包围的范围成为比所述第1面积小的第2面积，所述第2延伸设置区域中的所述第2面积和所述第2延伸设置区域在沿着所述长度轴线的所述方向上的尺寸对所述外侧振动系统中的所述振动和所述内侧振动系统中的所述振动产生影响，在所述超声波转换器进行振动的状态下，由于所述第2延伸设置区域中的所述第2面积和所述第2延伸设置区域的所述尺寸中的至少一者的缘故，所述第1振动波节和所述第2振动波节在沿着所述长度轴线的方向上的相互偏移被抑制。6.根据权利要求1所述的超声波转换器，其中，所述螺栓的形状对产...

【专利技术属性】
技术研发人员：户田雅也，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP