強力超音波振動の基礎とホーンの設計および加工への応用

「強力超音波」は固体の共振を利用した大振幅高周波振動のことです。その効果として摩擦の軽減、短時間での加工などがよく知られており、プラスチック溶着や金属加工、化学反応の促進など生産工程ではすでに広く使われています。特にプラスチック溶着は短時間、省電力、溶剤不要という環境負荷の小さい加工法として広く知られていますが、さらに、異種材料間の接合が可能、接合界面の仕上がりが良好などの特長を合わせもつため、多くの分野で利用される理由となっています。 　 一方、強力超音波振動系自体については、周波数や振動モードの選定、振動系の設計などは超音波機器メーカーが主導的立場にあり、応用分野の拡がりを阻害する原因のひとつではないかと推察されます。そこでここでは、強力超音波振動系の基本的な構成法および使用法の概略を説明します。さらに、現在までに設計・製作してきた各種の振動体について解説します。

1. 超音波の基礎知識
   1. 超音波とは何か
   2. 超音波の応用分野
   3. 超音波の特長
   4. 超音波振動子
2. 強力超音波振動の発生
   1. 固体の振動をイメージする
   2. 縦振動を理解する
   3. 縦振動棒の共振
3. 強力超音波振動を伝える
   1. ホーンについての大まかな説明
   2. 縦振動ホーンの種類と設計式
   3. 見かけ弾性率
   4. 振動方向変換体
4. 強力超音波振動を使う
   1. ホーンの選び方
   2. ホーンの設計と製作
   3. 振動系の特性測定
   4. 工具付きホーンの考え方
5. 強力超音波応用の実際
   1. たわみ振動、ねじり振動の利用
   2. いろいろな振動体・いろいろなホーン
   3. 超音波溶着への応用例
   4. いくつかの失敗例
6. 最近の強力超音波応用
   1. MHz帯の強力超音波
   2. 今後の展開
• 質疑応答