超音波発振システムを利用した、 加工技術
2022.11.10

超音波システム研究所

超音波システム研究所は、音圧測定解析装置（超音波テスター）とメガヘルツの超音波発振制御プローブにより物（工具・対象物・・・）の音響特性（振動の応答特性・非線形現象）を利用する、「超音波発振制御（加工）技術」を開発しました。

この開発した技術により「超音波の発振・出力制御」による対象物への振動現象をコントロール可能にした、超音波のダイナミック制御（洗浄・加工・撹拌・・）を実現します。
オリジナルの超音波発振制御プローブにより、超音波振動の非線形効果として利用・制御可能になりました。
これは、加工・洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して目的に合わせた、効果的な超音波利用技術です。
刃物（ドリル、リーマー、カッター、ナイフ・・）の音響特性や加工油・治工具・対象物のサイズ・材質・・に対する相互作用もあり解析は、複雑ですが、音圧の測定解析に基づいた各種の最適化が可能になりますオリジナルの超音波伝搬状態に関する、測定・解析技術により、以下の事項について実験確認を続けた結果として、このような方法を開発しました。
１）超音波の非線形現象と、表面弾性波の影響を解析
２）加工油による超音波伝搬現象の影響を解析
３）加工油の流れについて、超音波のダイナミック特性の変化を解析
４）超音波による、部品の表面検査技術を応用
５）超音波伝搬現象に関する、オリジナル論理モデルの応用
各種部品・・・に対して効果的な実績が増えています。

図面番号の説明① 加工用の刃物⑤超音波発振機⑧音圧モニター②加工対象物 ③加工油 ④超音波発振プローブ⑥加工装置の土台 ⑦音圧測定プローブ

基礎実験

基礎実験
超音波による工作油の流動性の改善
原理

低 周 波 （ 50KHz以 下 ） の超 音 波 あるいは循 環 ポンプによる、キャビテーションと音 響 流 は、 工 作 油 の乳 化 促 進
高 周 波 （ 1MHz以 上 ） のキャビテーションと音 響 流 は、
工 作 油 の乳 化 分 離 促 進
中 間 周 波 数 は、相 互 作 用
以 上 により、工 作 油 の 流動 性 の改 善 ・ 向 上 が実 現 します超音波の効果（効率、加工面、・・）

＜＜超音波伝搬状態の測定・解析システム：超音波テスター＞＞
超音波プローブによる音圧測定システムです。
測定データについて、弾性波動を考慮した解析で、各種の振動状態（モード）として検出します。
音圧測定解析システム：超音波テスターの特徴＊測定（解析）周波数の範囲
仕様 ０．１Ｈｚ から １０ＭＨｚ（標準タイプ）
仕様 ０．０１Ｈｚ から １００ＭＨｚ（特別タイプ）＊超音波発振仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ（標準タイプ）
仕様 １Ｈｚ から １０００ｋＨｚ（特別タイプ）＊表面の振動計測が可能＊ 24 時 間 の 連 続 測 定 が 可 能＊任意の２点を同時測定＊測定結果をグラフで表示＊時系列データの解析ソフトを添付
超音波プローブによる測定・解析システムです。
測定したデータについて、位置や状態と、弾性波動を考慮した解析で、各種の音響特性として検出します。

メ ガヘ ル ツ の 超 音波 発 振 制 御 プロ ー ブ ： 概 略 仕 様
測定範囲 ０．０１Ｈｚ～１００ＭＨｚ
発振範囲
１００Ｈｚ～２５ＭＨｚ
材質 ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・
発振機器 例 ファンクションジェネレータ
目的に合わせた特殊超音波プローブを開発・製造対応します

こ の 技 術 の 基 礎 事 項 は 、 表 面 弾 性波 に 関 す る 、 非線形現象 の 利 用 で す表面弾性波の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=7665
超音波を利用した「振動計測技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16046
非線形振動現象をコントロールする超音波技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15147＜＜特許申請＞＞
特開２０２１－１７１９０９（特願２０２０－９００８０

超音波加工超音波加工）超音波発振制御プローブの製造技術の一部は特開２０２１－１２５５６８ に記載しています
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください

基 礎実 験 ＮＣ 機 械： ： 低い周 波 数と高い周 波 数の振 動現 象

現 実 の振 動 現 象 は、より複 雑 である（ 高 周 波 と低 周 波 が同 時 に伝 搬 している）
振 動 への対 応 は、高 周 波 ・ 低 周 波 を同 時 に考 慮 しなければならない

参考
超音波制御技術

http://ultrasonic-labo.com/?p=16309

超音波発振制御プローブ

http://ultrasonic-labo.com/?p=14570

メガヘルツの超音波システム技術
超音波プローブによる制御技術

http://ultrasonic-labo.com/?p=14350
http://ultrasonic-labo.com/?p=1811

結果例１： 加 工 時 の 刃 物 ・ 加 工 油 ・ 加 工 物 へ の 超 音 波 追 加
超音波ＯＮ

超音波ＯＦＦ

良好な加工振動データ問題のある加工振動データ

超音波の非線形現象をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14878
超音波発振システム（２０ＭＨｚ）の製造販売
http://ultrasonic-labo.com/?p=1648
超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=18817
２００ＭＨｚ以上の超音波伝搬現象による表面改質処理
http://ultrasonic-labo.com/?p=2433

結果例２：超音波無1画 面 50秒 （ 最 大 周 波 数 １ ５ ０ Ｈ ｚ ） の 測 定

説明：振動は小さいが、複雑に変化する振動モード（加工バラツキの要因）低周波の共振現象がダイナミックに変化している

結果例２：超音波有1画 面 50秒 （ 最 大 周 波 数 １ ５ ０ Ｈ ｚ ） の 測 定説明：振動は大きいが、安定した振動状態
共振現象の発生が起きていない詳細に興味のある方は、メールでお問い合わせください。
【本件に関するお問合せ先】 超音波システム研究所
メールアドレス
info@ultrasonic-labo.com
ホームページ
http://ultrasonic-labo.com/

果例３：超音波効果

自己相関結果

左図音圧データ（なめらかな振動状態）

自己相関結果右図音圧データ（不規則で複雑な振動状態）

参考

超音波溶接

超音波加工データ （ 良好 な 加 工 状 態 ）超音波加工データ（ ダイ ナ ミ ッ ク な 超 音 波 伝 搬 状態 の 変 化 ： 良好 な 加 工 状 態 ）

表面検査

参考
超音波の音圧測定解析システム「超音波テスターＮＡ」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16120
超 音 波 の 音 圧 測 定 解 析 シ ス テ ム （ オ シ ロ ス コ ー プ 100MHz タ イ プ ）http://ultrasonic-labo.com/?p=17972
超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=18817
超音波システム（音圧測定解析、発振制御）
http://ultrasonic-labo.com/?p=19422
超音波技術資料（アペルザカタログ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=8496
以上