超声波传递单元和超声波处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沿着长度轴线延伸设置且能够从基端方向朝向顶端方向传递超声波振动的超声波传递单元。此外，还涉及一种具备该超声波传递单元的超声波处理装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I和专利文献2中公开了一种沿着长度轴线延伸设置的超声波传递单元。各个超声波传递单元分别具备柱状部和与柱状部的顶端方向侧连接的超声波探头。在柱状部上安装有超声波振子等用于产生超声波振动的超声波产生部。在超声波产生部产生的超声波振动通过柱状部和超声波探头被从基端方向朝向顶端方向传递。即，在超声波传递单元中，能够从基端方向朝向顶端方向传递超声波振动。
[0003]此外，在各个超声波传递单元的柱状部分别设有与长度轴线垂直的截面积发生变化的截面积变化部(变幅杆部)。利用该截面积变化部，使在超声波产生部产生的超声波振动的振幅放大。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特表2010 - 535089号公报
[0007]专利文献2:日本特表2000 - 506431号公报
【发明内容】
_8] 发明要解决的问题
[0009]在此，在利用截面积变化部(变幅杆部)使超声波振动的振幅放大的情况下，振幅放大的比例根据截面积的变化程度(大小)而决定。也就是说，在所述专利文献I和所述专利文献2的超声波传递单元中，为了使超声波振动放大至所期望的振幅，需要增大截面积的变化。但是，为了增大截面积的变化，需要在比截面积变化部(变幅杆部)靠基端方向侧充分地增大超声波传递单元的与长度轴线垂直的截面积。因此，在比截面积变化部靠基端方向侧，超声波传递单元的外径变粗。此外，通过在比截面积变化部靠基端方向侧超声波传递单元的外径变粗，在形成超声波探头时切削的量变多。
[0010]本发明即是着眼于所述课题而完成的，其目的在于提供能够有效地使超声波振动的振幅放大的超声波传递单元和超声波处理装置。
_1] 用于解决问题的方案
[0012]为了达到所述目的，本发明的一个技术方案是一种超声波传递单元，其沿着长度轴线延伸设置，能够从基端方向朝向顶端方向传递超声波振动，其中，该超声波传递单元具备:第I振动部，其通过被传递所述超声波振动，从而以预定的频率进行具有第I波腹位置和第I波节位置的第I振动；以及第2振动部，其通过自所述第I振动部被传递所述超声波振动，从而以与所述第I振动相同的所述预定的频率进行具有第2波腹位置和第2波节位置的第2振动，所述第I振动部包括:第I振动主体部；以及基端侧中继部，其设于所述第I振动主体部，且位于作为所述第I波腹位置之一的中继波腹位置，所述第2振动部包括:所述第2振动主体部；顶端侧中继部，其以与所述第I振动部的所述基端侧中继部连续或者与所述第I振动部的所述基端侧中继部抵接的状态设于所述第2振动主体部，该顶端侧中继部位于与所述第2波腹位置和所述第2波节位置不同的中途位置；以及非接触振动部，所述第2振动部的基端位于该非接触振动部，该非接触振动部以不与所述第I振动部接触的状态自所述顶端侧中继部向所述基端方向侧延伸设置。
_3] 发明的效果
[0014]采用本发明，能够提供能够有效地使超声波振动的振幅放大的超声波传递单元和超声波处理装置。
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的第I实施方式的超声波处理装置的概略图。
[0016]图2是概略地表示第I实施方式的振子壳体的内部结构的剖视图。
[0017]图3是概略地表示第I实施方式的超声波传递单元的结构的立体图。
[0018]图4是概略地表示第I实施方式的超声波探头的结构的剖视图。
[0019]图5是表示第I实施方式的第I振动部以单体进行振动的情况下的、第I振动相对于第I振动部上的沿着长度轴线的位置变化而产生的变化的概略图。
[0020]图6是表示第I实施方式的第2振动部以单体进行振动的情况下的、第2振动相对于第2振动部上的沿着长度轴线的位置变化而产生的变化的概略图。
[0021]图7是表示第I实施方式的超声波探头振动的情况下的、第I振动和第2振动相对于超声波探头上的沿着长度轴线的位置变化而产生的变化的概略图。
[0022]图8是表示第I实施方式的超声波探头进行振动的情况下的、第I振动部的中继波腹位置处的第I振动的随时间的变化的概略图。
[0023]图9是表示第I实施方式的超声波探头振动的情况下的、第2振动部的中途位置处的第2振动的随时间的变化的概略图。
[0024]图10是表示第I实施方式的超声波探头振动的情况下的、第2振动部的最顶端波腹位置处的第2振动的随时间的变化的概略图。
[0025]图11是表示在第I实施方式的第2振动部中使中途位置的位置在近设波节位置和近设波腹位置之间沿着长度轴线发生变化的情况下的、第2振动的第2波腹位置处的第2振幅相对于第I振动的第I波腹位置处的第I振幅的放大比率的概略图。
[0026]图12是概略地表示第I变形例的超声波探头的结构的剖视图。
[0027]图13是表示第I变形例的超声波探头振动的情况下的、第I振动和第2振动相对于超声波探头上的沿着长度轴线的位置变化而产生的变化的概略图。
[0028]图14是表示第I变形例的超声波探头振动情况下的、第2振动部的最顶端波腹位置处的第2振动的随时间的变化的概略图。
[0029]图15是表示在第I变形例的第2振动部中使中途位置的位置在近设波节位置和近设波腹位置之间沿着长度轴线发生变化的情况下的、第2振动的第2波腹位置处的第2振幅相对于第I振动的第I波腹位置处的第I振幅的放大比率的概略图。
[0030]图16是概略地表示第2变形例的超声波探头的结构的剖视图。
[0031]图17是概略地表示第3变形例的超声波探头的结构的剖视图。
[0032]图18是概略地表示第4变形例的超声波探头的结构的剖视图。
[0033]图19是表示第5变形例的超声波传递单元的结构的概略图。
[0034]图20是概略地表示第6变形例的超声波传递单元的结构的立体图。
【具体实施方式】
[0035](第I实施方式)
[0036]参照图1?图11说明本发明的第I实施方式。图1是表示本实施方式的超声波处理装置I的图。如图1所示，超声波处理装置I具有长度轴线C。在此，将与长度轴线C平行的2个方向中的一者设为顶端方向(图1中的箭头Cl的方向)，将与顶端方向相反的方向设为基端方向(图1中的箭头C2的方向)。超声波处理装置I (超声波处理系统)具备振动产生单元2、沿着长度轴线C延伸设置的超声波传递单元3、以及用于生成向振动产生单元2供给的能量的电源单元6。另外，在本实施方式中，由振动产生单元2和超声超声波传递单元3构成超声波处理器具。
[0037]振动产生单元2具备振子壳体11。在振动产生单元2 (振子壳体11)的基端连接有线缆5的一端。线缆5的另一端连接于电源单元6。电源单元6具备电流供给部7和输入部9。
[0038]图2是表不振动产生单兀2的内部结构的图。如图2所不，在振子壳体11的内部设有作为超声波产生部的超声波振子12，该超声波振子12具备用于将电流转换为超声波振动的压电元件12A?12C。在超声波振子12上连接有电布线13A、13B的一端。电布线13AU3B的另一端通过线缆5的内部连接于电源单元6的电流供给部7。通过自电流供给部7经由电布线13A、13B向超声波振子12供给电流，从而在超声波振子12中产生超声波振动。
[0039]图3是表示超声波传递单元3的结构的图。如图2和图3所示，超声波传递单元3具备柱状部15。在柱状部15上安装有超声波振子12。通过向压电元件12A?12C等构成超声波振子12的构件中贯穿柱状部15，从而超声波振子12安装于柱状部15。柱状部15安装于振子壳体11。在柱状部15的顶端部形成有外螺纹部17。此外，超声波传递单元3具备作为第I传递构件的第I探头构件21和作为第2传递构件的第2探头构件22。第I探头构件21和第2探头构件22成为作为超声波传递体的超声波探头20。
[0040]图4是表示在第I探头构件21上安装有第2探头构件22的超声波探头20的结构的图。如图3和图4所示，第I探头构件21的基端成为超声波探头20的基端。在第I探头构件21的基端部形成有内螺纹部23。通过内螺纹部23与柱状部15的外螺纹部17螺纹接合，从而第I探头构件21安装于柱状部15