[发明专利]用于超声波钻孔的超声波-振动变换器

说明书

本发明涉及一种带有权利要求1的前序部分的特征的，用于超声 波钻孔的超声波-振动变换器(Ultraschall-Schwingungswandler)。该超声 波-振动变换器尤其设置用于在诸如混凝土，石块，砖瓦，粘土，石膏 等的建筑材料中的钻孔(Bohren)。

为了进行超声波钻孔，在超声频范围中，也就是，以在大约16kHz 至20kHz上的频率激发工具(Werkzeug)进行机械的纵向振动。该振动 由振动发生器(Schwingungserzeuger)产生，该振动发生器也被称为振 荡器。已知的振动发生器大多设计为压电-振动发生器。在其前端部处 具有上述工具的超声波-振动变换器被安装到该振动发生器中。此处， 被称作前端部的是超声波-振动变换器的或工具的、远离振动发生器的 端部，也就是，工具的为钻孔而放于工件上的端部。因此，后端部则 是超声波-振动变换器的与振动发生器相连接的端部。该工具可以是超 声波-振动变换器的固定的组成部分，或者，以可分离的方式与超声波 -振动变换器相连接。同时，该工具还可以是自行钻出其锚定孔的销或 为锚栓(Anker)。超声波-振动变换器的目的在于，将由振动发生器所 产生的振动的振幅放大，或者，将冲击(Impuls)放大并由此将工具的效 率放大。出于设计目的，包括振动发生器(精确地说，其一个或多个振 动部件)，超声波-振动变换器，以及工具的整个振动系统必须被加以 考虑。该整个系统被激发以进行带有一定频率或振幅的振动，其促成 了尽可能快的钻孔进程。其通常为系统的固有频率。并不重要的是， 该频率真实地为超声频率。振动变换器也被称为声级(Sonotroden)或转 换器(Konverter)。

专利US 3,683,470公开了带有超声波-振动变换器的超声波钻孔 器的一个例子。其超声波-振动变换器为实心的、旋转对称的构件，其 以类似锥形的方式朝前端部缩小，也就是，在从振动发生器到工具的 方向上缩小。与带有直的母线的几何锥形形状不同，该已知的超声波 -振动变换器的侧面为凹圆形(hohlrund)，母线凹状弯曲地延伸。

本发明的目的在于，提出一种用于超声波钻孔的、效率高且与工 具的可匹配性很好的超声波-振动变换器。

该目的通过权利要求1的特征加以实现。根据本发明的超声波- 振动变换器为在朝其前端部的方向上缩小的空心体(Hohlkoerper)。超 声波-振动变换器的内腔同样在朝其前端部的方向上缩小。尤其地，超 声波-振动变换器的壁厚几乎恒定，且超声波-振动变换器为薄壁的。 也就是说，其并非带有孔的实心体，而是管状体。该壁厚小于超声波 -振动变换器的内腔的直径。

由于其空心形状(Hohlform)，根据本发明的超声波-振动变换器可 以相对而言较小的力而在纵向方向上弹性地变形，也就是，以较高的 效率将振动激励传递到工具上。超声波-振动变换器具有较大的振幅放 大，并且/或者在工件上引起较强的工具的冲击。

在本发明的优选的设计方案中，超声波-振动变换器具有布置在其 内腔中的芯部，所述芯部可分离地且固定地与超声波-振动变换器相连 接。通过该可分离性，该芯部可被更换且可被移除，通过装入带有尤 其是不同的质量的其它芯部，该超声波-振动变换器可与不同的工具相 匹配。“固定”理解为刚性的、相对于该超声波-振动变换器不可动的 连接的含义。

尤其地，该芯部仅部分地，例如在其中部上或在其一个端部或两 个端部处与该超声波-振动变换器相连接。在优选的设计方案中，该芯 部在其后端部处与超声波-振动变换器相连接。由此，该芯部可相对超 声波-振动变换器而振动。特别地，通过与超声波-振动变换器的仅在 一个部位处连接，该芯部并不会使该超声波-振动变换器硬化 (aussteifen)，因而不会影响其振动能力。

本发明的一个设计方案作如下设置，即，超声波-振动变换器与振 动发生器的连接将芯部固定地安装在超声波-振动变换器中。由此，该 芯部在超声波-振动变换器中的间隙被排除掉。

在本发明的优选的设计方案中，超声波-振动变换器为旋转体。