2023年06月26日 11時58分
超音波システム研究所

メガヘルツの超音波発振制御技術を利用した 表面処理技術

超音波システム研究所は、
超音波システム(音圧測定、発振制御)を利用した
超音波の伝搬特性を分類することで、
表面弾性波のダイナミック制御技術を開発しました。

超音波の非線形制御システムを開発するための基礎技術です。
目的(洗浄・加工・攪拌・化学反応・・表面処理・・)に合わせた
様々な応用を実現しています。

この技術に関する、基礎実験・ノウハウ資料・・を公開しています。

ポイントは
 超音波伝搬に関する非線形現象を
 効率の高い状態で制御可能にする
 振動システムとしての
 発振条件の設定(波形・出力・周波数・変化・・・)です。

上記の具体的な技術として
 水槽・治工具・・・と超音波の相互作用による
 非線形現象(バイスペクトル)を
 目的(洗浄、攪拌、加工、溶接、表面処理、応力緩和処理、検査・・)
 に合わせて制御する、具体的なシステム技術を開発しました。

例 標準システム(水槽内の液量 2000リットルまでの場合)
  超音波とファインバブルで表面改質処理した水槽
  (水槽材質は、ステンレスでも、ガラス・塩ビ・アクリル・・でも可能)
  脱気ファインバブル発生液循環装置 1台 ONOF制御
  ベースとなる超音波振動子 1台 ONOFF制御
  40kHz 600W(出力10W~400W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 2本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  1~20MHz(出力15W)

例 標準システム(水槽内の液量が 2000リットルを超える場合)
  超音波とファインバブルで表面改質処理したステンレス水槽
  (液循環を考慮した水槽設計が望まれる
   オーバーフロー水槽構造により、塩ビ水槽での対応も可能)
  脱気ファインバブル発生液循環装置 2台 ONOF制御
  (ONOFF制御は個別設定)
  ベースとなる超音波振動子 2台 ONOFF制御
  40kHz 600W(出力10W~400W)
  28kHz 600W(出力10W~400W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 4本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ4 スイープ発振
  1~20MHz(出力15W)

実施例
超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
 1)50次以上の高調波の制御を実現
 2)20kHz以下の共振現象と非線形現象を
   利用目的に合わせて最適化
   (精密洗浄では非線形現象を優先
    バラツキの多い対象の分散では、開始時は共振現象を優先
    対象が小さくなるにつれて、非線形現象を優先
    一定のレベルになった後は、
    共振現象と非線形現象をバランス良く変化させる
    機械加工では、装置の振動モードに合わせて、
    共振現象と非線形現象の変化の範囲を最適化・調整する)


<参考動画>

超音波発振条件(実験用 量産対応の場合 最適化を行います)
<超音波振動子の発振>
超音波1 40kHz 300W  出力30% 
タイマー制御 ON:30秒  OFF:17秒

<超音波発振制御プローブの発振>
超音波2
 Ch1 矩形波 スイープ発振 3-20MHz
 Ch2 矩形波 パルス発振  8.7MHz

ポンプ(脱気ファインバブル発生液循環装置)タイマー制御
ON:67秒  OFF:16秒

https://youtu.be/ved2sS1ix3M

https://youtu.be/g6qk1Z5hKwM

https://youtu.be/FnfoLyFqDrw

https://youtu.be/3k485BQ-GvM

https://youtu.be/SnmxLYovXcA

https://youtu.be/DgQfunWHOY4

https://youtu.be/n7R4OJvDxZg

https://youtu.be/Oxj0uf71hyE

https://youtu.be/HKR4Yfx4c9w

https://youtu.be/_7AmWYW7oSE

https://youtu.be/pYB22u4slqE




<参考>

超音波と表面弾性波
http://ultrasonic-labo.com/?p=14264

音圧測定・解析に基づいた、超音波のコントロール技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15028

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

非線形共振型超音波発振プローブ 実験動画
http://ultrasonic-labo.com/?p=15065

超音波出力の最適化技術 No1
http://ultrasonic-labo.com/?p=15226

超音波出力の最適化技術 No2
http://ultrasonic-labo.com/?p=16557

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

統計的な考え方を利用した超音波
http://ultrasonic-labo.com/?p=12202

超音波技術:多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析
http://ultrasonic-labo.com/?p=15785

超音波の音圧測定・解析システムと超音波発振制御システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546

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

二種類の超音波プローブを発振制御する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14350

2台のファンクションジェネレータの利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2295

ファインバブルと超音波による、表面処理技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=18109

超音波装置(設計・製造・・)のコンサルティング対応
http://ultrasonic-labo.com/?p=7378

超音波洗浄器(水槽表面)の表面残留応力緩和・均一化処理
http://ultrasonic-labo.com/?p=19422

メガヘルツの超音波制御技術(洗浄、加工、攪拌、表面処理・・・)
http://ultrasonic-labo.com/?p=5267

超音波とファインバブルを利用した「めっき処理」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=18093

超音波の音圧測定解析に基づいた、超音波伝搬現象の分類
http://ultrasonic-labo.com/?p=10013

メガヘルツ超音波の効果1
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/adfb30ef89e6f5a76e9a04e70a0ca395.pdf

メガヘルツ超音波の効果2
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/513b007f36fc8fb58a2b9c1f558d289c.pdf

表面残留応力の緩和処理技術0
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/03bb44a2f578d71fd8d08cdc0a55a3a7.pdf

表面残留応力の緩和処理技術1
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/9331da789c89d57b60089985daf25223.pdf

表面残留応力の緩和処理技術2
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/21dec0bb4d122601d2edf8428a70f36d.pdf

表面残留応力の緩和処理技術3
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/58ef187250e6b810f299dc1bf7bb0bc6.pdf



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住所:〒192-0046 
   東京都 八王子市 明神町2丁目25-3
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担当  斉木 
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メールアドレス  info@ultrasonic-labo.com
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