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超音波加工実験データ

事例紹介

音響特性を利用した「超音波加工技術」を開発

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。

今回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・・)が、
 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適用が可能になります


オリジナルの超音波伝搬状態の測定・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、表面弾性波の解析
 2)加工油液による超音波伝搬現象の解析
 3)加工油の流れについてのダイナミック解析
 4)超音波による、部品の表面検査技術の応用
 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。

<<超音波伝搬状態の測定・解析>>

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。

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このカタログについて

ドキュメント名 超音波加工実験データ
ドキュメント種別 事例紹介
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取り扱い企業 超音波システム研究所 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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SSP仕様書 超音波テスター(タイプNA) SSP-2012
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このカタログの内容

Page1

超音波加工実験データ 超音波システム研究所 斉木 <実験機器> 1)音圧測定解析システム(オシロスコープ100MHzタイプ) 2)実験に合わせたオリジナル超音波発振システム 3)実験に合わせたオリジナル音圧測定プローブ
Page2

<実験結果> 1)機械加工(振動)状態について、 超音波プローブを利用することで測定可能 2)刃物と回転数により、サンプル加工時の振動状態が 安定した波形、あるいは、不安定な振動波形を検出 3)高い周波数の超音波振動を追加することで 加工機械の表面全体、加工物、加工油、・・・に 超音波振動が伝搬することを確認 (超音波伝搬加工効果を検出) 超音波発振概要 ファンクションジェネレータ mini による発振 メガヘルツの超音波発振制御プローブ 矩形波 スイープ発振 発振周波数 411~845kHz Step 1ms 出力 8.8V 時間 1555ms Duty 43%
Page3

詳細:加工時の刃物・加工油・加工物への超音波追加 <安定した加工状態の振動> <安定した加工状態の振動 超音波ON> 説明 グラフ赤:高周波の振動測定 グラフ青:低周波の振動測定
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<不安定な加工状態の振動> <不安定な加工状態の振動 超音波ON> 説明 超音波の効果が期待できることを示したグラフ (重要 低周波の不安定な振動現象が、なめらかな高周波に変化)
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超音波ON 良好な加工振動データ 超音波OFF 問題のある加工振動データ 説明 機械加工の振動問題を示したグラフ (重要 不安定な振動現象の発生)
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解析結果(バイスペクトル) 超音波ON 良好な加工振動データ 超音波OFF 問題のある加工振動データ 超音波ON 条件による変化
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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)
Page8

参考::超音波を利用した「振動計測技術」を開発 超音波システム研究所は、 オリジナル製品(超音波テスター)を利用した全く新しい、 <<振動計測技術>>を開発しました。 これまでに開発した、超音波の音圧測定解析技術について、 超音波の非線形現象に関する「測定・解析・制御」技術を応用します。 ものの表面を伝搬する超音波のダイナミック特性を 測定・解析・評価したデータの蓄積から、 低周波(0.1Hz)~高周波(100MHz)の振動状態を <測定・解析・評価>できる技術を開発しました。 建物や道路の振動・騒音、機器・装置・壁・配管・机・手すり・・・ 溶接時の金属が溶解する瞬間の振動、機械加工時の瞬間的な振動、・・ に関して、新しい振動現象に基づいた対策が可能になりました。 これは、新しい方法および技術です、 これまでの解析結果から様々な応用事例が発展しています。 特に、標準測定時間として連続72時間のデータ採取が可能ですので 非常に低い周波数の振動や不規則に変動する振動に対しても計測が可能です 超音波装置での実績として 1)装置の振動モード、瞬間的な振動現象の測定 2)工場の振動モードの測定 3)機械加工時の瞬間的な振動の測定 4)自動車、電車・・乗り物の振動を測定 5)対象物の音響特性による振動モードの測定 6)その他・・・・ 具体的には 2種類の超音波プローブを利用して 2つの音圧データの関係性を解析することで 非線形な振動と固有の振動モードについて分析します。 超音波プローブの概略仕様 発振範囲 0.1Hz~10MHz 測定範囲 0.001Hz~300MHz コード長さ 10cm~ 対象材質 ステンレス、樹脂、セラミック、ガラス・・・ 超音波を利用した「振動計測技術」 http://ultrasonic-labo.com/?p=16046 超音波制御技術(オリジナル超音波プローブ) http://ultrasonic-labo.com/?p=16309 以上