DE4302333C1

DE4302333C1 - Ultrasonic group radiator mfg. - has swivel lead consisting of identical disc segments, positioned to provide two sound spaces

Info

Publication number: DE4302333C1
Application number: DE19934302333
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Langen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2013-01-29

Abstract

The ultrasonic group radiator mfg. system has the swivel lead (1) assembled from a number of identical disc segments (2) which are made individually. Each 2 disc segments cooperate to define a sound exit opening (6), the latter lying next to one another, communicating with a sound channel. positioned to provide 2 sound spaces. The segments lie transverse to the longitudinal axis of the sound head and are formed of plastics via injection moulding, their side faces being machined to provide the sound spaces and the intermediate partition. ADVANTAGE - Provides cooperating sound comes cooperating to obtain ultrasonic sound field of reduced height and increased width.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Ultraschallstrahlern, insbesondere zur Fertigung von Ultraschallgruppenstrahlern, die einen Schallkopf auf weisen, der mit einer Mehrzahl von nebeneinander ange ordneten Schallaustrittsöffnungen versehen ist, die jeweils in einen Schallkanal einmünden, der zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume aufweist.The invention relates to a method for producing Ultrasound emitters, in particular for the production of Ultrasound group emitters that have a transducer on them point, with a plurality of side by side arranged sound outlet openings is provided each lead into a sound channel, the two through has an aperture separate sound spaces.

Ein derartiger Ultraschallstrahler mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Schallaustrittsöffnungen ist in der DE-OS 39 16 632 beschrieben. Die Fertigung eines für derartige Ultraschallstrahler erforderlichen Schallkopfes kann durch Gießen mit verlorenen Kernen erfolgen. Mehrteilige oder wiederverwendbare Kerne sind aufgrund von auftretenden Hinterschnitten in der Regel nicht verwendbar beziehungsweise sehr kosten intensiv.Such an ultrasound emitter with a plurality adjacent sound outlet openings described in DE-OS 39 16 632. Manufacturing one required for such ultrasound emitters Transducer can be cast by casting with lost cores respectively. Multi-part or reusable cores are due to undercuts in the Usually not usable or very expensive intensive.

Mit Hilfe von Ultraschallgruppenstrahlern ist es mög lich, gezielt eine bestimmte Formgebung eines erzeugten Ultraschallfeldes vorzugeben. Durch eine Kombination einer Mehrzahl von Schallkeulen wird hierbei das vorge sehene Schallfeld zusammengesetzt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ein asymmetrisches, näherungs weise rechteckförmiges Abstrahlfeld mit einer geringen Höhen- und einer größeren Breitenausdehnung zu gene rieren.It is possible with the help of ultrasound group emitters Lich, specifically a specific shape of a generated one To specify the ultrasonic field. Through a combination a plurality of sound lobes is the pre see sound field composed. This is it for example possible an asymmetrical, approximate wise rectangular radiation field with a small Height and a larger width expansion to gene rieren.

Durch die Ausbildung des Schallkanales aus zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume erfolgt eine weitere Beeinflussung der Ultraschallausbreitung. Innerhalb des ersten Raumes baut sich ein vom Ultra schallgenerator bereitgestelltes Schallwellenfeld auf. Mit Hilfe der Blende erfolgt eine Begrenzung des Wel lenfeldes auf Werte, die kleiner als die Schallwellen länge sind. Der zweite Raum, der eine in Richtung der Schallausbreitung sich erweiternde Ausbildung aufweist, formt die austretende Schallkeule. Eine ansonsten ro tationssymmetrische Schallkeule wird hierdurch in un terschiedlichen Richtungen mit unterschiedlichen Öff nungswinkeln versehen. Dieses Verfahren ist in der Druckschrift DE-OS 39 16 632 beschrieben.By forming the sound channel from two through A diaphragm is separated from each other a further influence on the ultrasound propagation. An Ultra is built into the first room sound generator field provided. The aperture is used to limit the wel lenfeldes to values that are smaller than the sound waves are length. The second room, the one towards the Sound propagation has expanded training forms the emerging sound club. An otherwise ro tionally symmetrical sound lobe is thereby in un different directions with different openings provided angles. This procedure is in the Document DE-OS 39 16 632 described.

Derartige Schallköpfe sind mit Hilfe der bislang einge setzten Fertigungsverfahren nicht mit geringem Herstel lungsaufwand und somit preiswert zu fertigen.Such transducers have been used so far do not use manufacturing processes with low manufacturing costs effort and therefore inexpensive to manufacture.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu ver bessern, daß der Herstellungsaufwand reduziert wird. The object of the present invention is therefore a Methods of the type mentioned in the introduction to ver improve that the manufacturing cost is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schallkopf in eine Mehrzahl identisch ausgebildeter scheibenartiger Segmente unterteilt wird, die Segmente einzeln hergestellt und anschließend zusammengefügt werden und daß die Segmente derart gestaltet werden daß jeweils zwei Segmente gemeinsam die Schallaustrittsöff nung, die Schallräume und die Blende begrenzen und die Segmente quer zu einer Längsachse des Schallkopfes an geordnet werden.This object is achieved in that the transducer in a plurality of identically trained disc-like segments is divided, the segments individually manufactured and then assembled and that the segments are designed in such a way that two segments together the sound outlet voltage, limit the sound spaces and the panel and the Segments perpendicular to a longitudinal axis of the transducer be ordered.

Die einzelnen Segmente können fertigungstechnisch ein fach hergestellt werden. Denkbar ist beispielsweise eine Herstellung als Kunststoffspritzgußteil oder eine Fertigung der jeweiligen Halbkanalkonturen auf den bei den Seitenflächen der Segmente durch direktes Einfrä sen. Durch die seitliche Zugänglichkeit weisen die herzustellenden Vertiefungen keinerlei Hinterschnitte bezüglich ihrer Geometrie auf.The individual segments can be technically one be manufactured. For example, it is conceivable a production as a plastic injection molded part or Production of the respective half-channel contours on the at the side surfaces of the segments by direct milling sen. Due to the lateral accessibility, the no undercuts to be produced regarding their geometry.

Die Vorteile der Erfindung treten besonders auch bei Variantenkonstruktionen hervor, bei denen unter schiedliche Innenkanalformen aufzubauen sind. Ferti gungstechnische Beschränkungen bezüglich der Formgebung des Schallkanales bestehen weitgehend nicht, da insbe sondere beliebige Hinterschneidungen in Richtung der Schallausbreitung durch die quer zur Schallausbrei tungsrichtung realisierte Formgebung erzeugt werden können.The advantages of the invention also particularly apply Variant constructions emerge, in which under different inner channel shapes are to be built. Ferti constraints on shape of the sound channel largely do not exist, especially since any particular undercuts in the direction of Sound propagation through the across the sound propagation direction of design can be generated can.

Eine Fertigung von Segmenten mit geringen Kosten und in hoher Stückzahl kann dadurch erfolgen, daß die Segmente durch Spritzgießen hergestellt werden.A production of segments with low costs and in A high number of pieces can be achieved in that the segments be made by injection molding.

Eine preiswerte Fertigung kann auch dadurch erfolgen, daß die Segmente als Kunststoff hergestellt werden. Inexpensive manufacture can also be achieved by that the segments are made of plastic.

Eine preiswerte Fertigung bei einer geringen Anzahl von herzustellenden Segmenten kann dadurch erfolgen, daß die Segmente im Bereich von Seitenflächen durch Fräsen bearbeitet werden.Inexpensive production with a small number of segments to be produced can be done in that the segments in the area of side surfaces by milling to be edited.

Die Fertigungskosten werden insbesondere dadurch herab gesetzt, daß die Segmente in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ausgebildet werden.The manufacturing costs are particularly reduced set that the segments in the direction of the longitudinal axis be formed without undercuts.

Eine kompakte Ausführungsform wird dadurch bereitge stellt, daß die Segmente in Richtung der Längsachse von Endsegmenten begrenzt werden.This provides a compact embodiment represents that the segments in the direction of the longitudinal axis of End segments are limited.

Eine Vorrichtung, die preiswert zu fertigen ist, wird bereitgestellt durch einen Ultraschallstrahler, insbe sondere Ultraschallgruppenstrahler, der einen Schall kopf aufweist, der an Ultraschallgeneratoren anschließ bar ist und der mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schallaustrittsöffnungen versehen ist, die jeweils in einen Schallkanal einmünden, der zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume aufweist, und bei dem der Schallkopf in eine Mehrzahl identisch ausgebildeter scheibenartiger Segmente unterteilt ist und daß die Segmente derart gestaltet sind, daß jeweils zwei Segmente gemeinsam die Schallaustrittsöffnung, die Schallräume und die Blende begrenzen, und daß die Seg mente quer zu einer Längsachse des Schallkopfes ange ordnet sind.A device that is inexpensive to manufacture provided by an ultrasound emitter, esp special ultrasound group emitter that emits a sound Head that connects to ultrasonic generators is bar and that with a plurality of side by side arranged sound outlet openings is provided each lead into a sound channel, the two through a panel has sound spaces separated from each other, and in which the transducer is identical in a plurality trained disc-like segments is divided and that the segments are designed such that each two segments together the sound outlet, the Boundaries and the aperture limit, and that the seg elements transverse to a longitudinal axis of the transducer are arranged.

Ein einfacher Aufbau wird ermöglicht durch ein Segment zur Ausbildung eines Ultraschallstrahlers, insbesondere eines Ultraschallgruppenstrahlers, der einen Schallkopf aufweist, der an Ultraschallgeneratoren anschließbar ist und der mit einer Mehrzahl von nebeneinander ange ordneten Schallaustrittsöffnungen versehen ist, die jeweils in einen Schallkanal einmünden, der zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume aufweist, und bei dem, zur Ermöglichung einer Anordnung von mehreren Segmenten in Richtung einer Längsachse des Schallkopfes nebeneinander und mit gegeneinander gren zenden Seitenflächen ein Mittelsteg derart angeordnet ist, daß von jedem Segment jeweils halbschalenförmig zwei unterschiedliche Schallkanäle bereichsweise be grenzt sind.A simple construction is made possible by a segment to form an ultrasound emitter, in particular of an ultrasound group emitter that has a transducer has that can be connected to ultrasonic generators is and with a plurality of side by side arranged sound outlet openings is provided each lead into a sound channel, the two through a panel has sound spaces separated from each other, and where, to allow an arrangement of several segments in the direction of a longitudinal axis of the Grit transducer side by side and with each other a central web arranged in such a way is that each segment is half-shell-shaped two different sound channels in some areas are limited.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically. Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines aus nebeneinander angeordneten Segmenten aufgebauten Schall kopfes und Fig. 1 is a front view of a sound head constructed from adjacent segments and

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Segmentes. Fig. 2 is a side view of a segment.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 besteht der Ul traschallstrahler aus einem Kopf (1), der aus einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter scheibenartiger Segmente (2) ausgebildet ist. Die Segmente (2) weisen identische Ausbildungen auf und sind mit Seitenflächen (3) quer zu einer Längsachse (4) des Schallkopfes (1) angeordnet.According to the representation in Fig. 1, the ultrasound emitter consists of a head ( 1 ) which is formed from a plurality of disc-like segments ( 2 ) arranged next to one another. The segments ( 2 ) have identical designs and are arranged with side faces ( 3 ) transverse to a longitudinal axis ( 4 ) of the transducer ( 1 ).

Im Bereich einer Frontseite (5) des Schallkopfes (1) sind Schallaustrittsöffnungen (6) angeordnet. Die Schallaustrittsöffnungen (6) sind jeweils von zwei der Segmente (2), beziehungsweise von einem Segment (2) und einem Endsegment (7), begrenzt. Jedes der Segmente (2) begrenzt somit jeweils eine Hälfte von zwei Schallaus trittsöffnungen (6). Die Schallaustrittsöffnungen (6) sind hierdurch durch Mittelstege (8) der Seg mente (2) voneinander getrennt. Sound outlet openings ( 6 ) are arranged in the region of a front side ( 5 ) of the transducer ( 1 ). The sound outlet openings ( 6 ) are each delimited by two of the segments ( 2 ), or by a segment ( 2 ) and an end segment ( 7 ). Each of the segments ( 2 ) thus delimits half of two sound openings ( 6 ). The sound outlet openings ( 6 ) are thereby separated from one another by central webs ( 8 ) of the segments ( 2 ).

Aus Fig. 2 ist die Formgebung eines Schallkanales (9) ersichtlich, der in die Schallaustrittsöffnung (6) ein mündet. Abgewandt zur Schallaustrittsöffnung (6) ist eine Schalleintrittsöffnung (10) vorgesehen, die in einen ersten Schallraum (11) einmündet. Der erste Schallraum (11) ist durch eine Blende (12) von einem zweiten Schallraum (13) getrennt, der in die Schallaus trittsöffnung (6) einmündet. Durch die ineinander übergeleiteten Schallräume (11, 13) und die Blende (12) erhält eine Schallausbreitungsrichtung (14) innerhalb des Schallkopfes (11) eine geschwungen verlaufende Kon tur. Im Bereich des ersten Schallraumes (11) ist im Bereich des Mittelsteges (8) ein Durchbruch (15) vorge sehen, der den ersten Schallraum (11) mit einem ersten Schallraum (11) eines benachbarten Segmentes (2) ver bindet.From Fig. 2 the shape of a sound channel ( 9 ) can be seen, which opens into the sound outlet ( 6 ). A sound entry opening ( 10 ), which opens into a first sound space ( 11 ), is provided facing away from the sound exit opening ( 6 ). The first sound chamber ( 11 ) is separated by a panel ( 12 ) from a second sound chamber ( 13 ) which opens into the sound outlet opening ( 6 ). The sound spaces ( 11 , 13 ) and the diaphragm ( 12 ), which are transferred into each other, give a direction of sound propagation ( 14 ) within the transducer ( 11 ) a curved contour. In the area of the first sound space ( 11 ) in the area of the central web ( 8 ) a breakthrough ( 15 ) is seen which binds the first sound space ( 11 ) with a first sound space ( 11 ) of an adjacent segment ( 2 ).

Claims

1. Verfahren zur Fertigung von Ultraschallstrahlern, insbesondere zur Fertigung von Ultraschallgruppen strahlern, die einen Schallkopf aufweisen, der mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schallaustrittsöffnungen versehen ist, die jeweils in einen Schallkanal einmünden, der zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallkopf (1) in eine Mehrzahl identisch ausgebildeter scheiben artiger Segmente (2) unterteilt wird, die Segmente (2) einzeln hergestellt und anschließend zusammen gefügt werden und daß die Segmente (2) derart her gestellt werden, daß jeweils zwei Segmente (2) gemeinsam die Schallaustrittsöffnung (6), die Schallräume (11, 13) und die Blende (12) begrenzen und die Segmente (2) quer zu einer Längsachse (4) des Schallkopfes (1) angeordnet werden.1. A method for the production of ultrasound emitters, in particular for the production of ultrasound groups, which have a sound head which is provided with a plurality of sound outlet openings arranged next to one another, each of which opens into a sound channel which has two sound spaces separated from one another by an aperture, characterized in that that the transducer is divided into a plurality of identically configured discs like segments (2) (1) prepared the segments (2) separately and are then joined together and that the segments (2) are provided in such a way here that each two segments ( 2 ) together delimit the sound outlet opening ( 6 ), the sound spaces ( 11 , 13 ) and the diaphragm ( 12 ) and the segments ( 2 ) are arranged transversely to a longitudinal axis ( 4 ) of the transducer ( 1 ).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) durch Spritzgießen hergestellt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the segments ( 2 ) are produced by injection molding.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Segmente (2) aus Kunststoff her gestellt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the segments ( 2 ) are made of plastic ago.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) im Bereich von Seitenflächen (3) durch Fräsen bearbeitet werden.4. The method according to claim 1, characterized in that the segments ( 2 ) in the region of side surfaces ( 3 ) are processed by milling.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) in Richtung der Längsachse (4) hinterschnittfrei ausgebildet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the segments ( 2 ) in the direction of the longitudinal axis ( 4 ) are formed without undercuts.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) in Richtung der Längsachse (4) von Endsegmenten (7) begrenzt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the segments ( 2 ) in the direction of the longitudinal axis ( 4 ) are delimited by end segments ( 7 ).

7. Ultraschallstrahler, insbesondere Ultraschallgrup penstrahler, der einen Schallkopf aufweist, der an Ultraschallgeneratoren anschließbar ist und der mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schallaustrittsöffnungen versehen ist, die jeweils in einen Schallkanal einmünden, der zwei durch eine Blende voneinander getrennte Schallräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallkopf (1) in eine Mehrzahl identisch ausgebildeter scheiben artiger Segmente (2) unterteilt ist und daß die Segmente (2) derart gestaltet sind, daß jeweils zwei Segmente (2) gemeinsam die Schallaustritts öffnung (6), die Schallräume (11, 13) und die Blende (12) begrenzen und daß die Segmente (2) quer zu einer Längsachse (4) des Schallkopfes (1) ange ordnet sind.7. ultrasound emitter, in particular ultrasound group emitter, which has a sound head which can be connected to ultrasound generators and which is provided with a plurality of sound outlet openings arranged next to one another, each of which opens into a sound channel which has two sound spaces separated from one another by a screen, characterized in that that the transducer ( 1 ) is divided into a plurality of identically formed disk-like segments ( 2 ) and that the segments ( 2 ) are designed such that two segments ( 2 ) together the sound outlet opening ( 6 ), the sound spaces ( 11, 13 ) and the diaphragm ( 12 ) limit and that the segments ( 2 ) are arranged transversely to a longitudinal axis ( 4 ) of the transducer ( 1 ).

8. Segment zur Ausbildung eines Ultraschallstrahlers, insbesondere eines Ultraschallgruppenstrahlers, der einen Schallkopf aufweist, der an Ultraschallgene ratoren anschließbar ist und der mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schallaustrittsöff nungen versehen ist, die jeweils in einen Schall kanal einmünden, der zwei durch eine Blende vonein ander getrennte Schallräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung einer Anord nung von mehreren Segmenten (2) in Richtung einer Längsachse (4) des Schallkopfes (1) nebeneinander und mit gegeneinander grenzenden Seitenflächen (3) ein Mittelsteg (8) derart angeordnet ist, daß von jedem Segment (2) jeweils halbschalenförmig zwei unterschiedliche Schallkanäle (9) bereichsweise begrenzt sind.8. segment for forming an ultrasound emitter, in particular an ultrasound group emitter, which has a transducer which can be connected to ultrasound generators and which is provided with a plurality of sound outlet openings arranged next to one another, each of which opens into a sound channel, the two through an aperture of one has other separate sound spaces, characterized in that to enable an arrangement of several segments ( 2 ) in the direction of a longitudinal axis ( 4 ) of the transducer ( 1 ) next to one another and with mutually bordering side surfaces ( 3 ), a central web ( 8 ) is arranged in such a way, that from each segment ( 2 ) two different sound channels ( 9 ) are delimited in areas in the form of a half shell.