JPH0131200B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0131200B2 JPH0131200B2 JP55160761A JP16076180A JPH0131200B2 JP H0131200 B2 JPH0131200 B2 JP H0131200B2 JP 55160761 A JP55160761 A JP 55160761A JP 16076180 A JP16076180 A JP 16076180A JP H0131200 B2 JPH0131200 B2 JP H0131200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot
- lens
- manufacturing
- graphite
- sonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音波の収束、拡散或いは方向変換の
ために使用する音波レンズを製造すする方法に関
する。
ために使用する音波レンズを製造すする方法に関
する。
従来、音波の収束、拡散或いは方向変換を行な
うためには、反射鏡やホーンが多く用いられてき
た。又、例えば、光学的凹レンズ状の形状をした
音波レンズであつて超音波探傷器等の探触子の先
端に取り付けられレンズを透過した超音波をその
凹面から放射してこれを被検体中の一点に収束さ
せるようにした音波レンズも知られている。然し
ながら、それらは何れも、音波が入射、反射又は
放射される面の形状を所定の救面又はその他の曲
面に成形することによつて音波を収束、拡散させ
る効果を得るものであつた。
うためには、反射鏡やホーンが多く用いられてき
た。又、例えば、光学的凹レンズ状の形状をした
音波レンズであつて超音波探傷器等の探触子の先
端に取り付けられレンズを透過した超音波をその
凹面から放射してこれを被検体中の一点に収束さ
せるようにした音波レンズも知られている。然し
ながら、それらは何れも、音波が入射、反射又は
放射される面の形状を所定の救面又はその他の曲
面に成形することによつて音波を収束、拡散させ
る効果を得るものであつた。
而して、先に特開昭55−88100号公報には、超
音波伝搬媒質からなる熱硬化性樹脂にこの樹脂の
比重と異なる比重を有する粉体を混合して所定の
混合密度の分布を与え、上記熱硬化性樹脂の超音
波送波面を平面形成したことを特徴とする音響レ
ンズが示されている。
音波伝搬媒質からなる熱硬化性樹脂にこの樹脂の
比重と異なる比重を有する粉体を混合して所定の
混合密度の分布を与え、上記熱硬化性樹脂の超音
波送波面を平面形成したことを特徴とする音響レ
ンズが示されている。
而して、この種音波レンズは、レンズ部材自体
を部分的に音速の異なる密度の媒体で構成するこ
とにより走波面を平面状としつゝレンズ効果を持
たせようとするものであり、これにより走波面が
平面状であつても所望のレンズ効果が得られ、従
来の音波レンズではその形状から使用、取付けが
困難であつた分野でも使用できる音波レンズが提
供された。
を部分的に音速の異なる密度の媒体で構成するこ
とにより走波面を平面状としつゝレンズ効果を持
たせようとするものであり、これにより走波面が
平面状であつても所望のレンズ効果が得られ、従
来の音波レンズではその形状から使用、取付けが
困難であつた分野でも使用できる音波レンズが提
供された。
然しながら、上記の発明に記載されたレンズの
製造では、溶融状態の樹脂を中心点Ｃを中心とし
て所定の速度で回転させ、この回転動作によつて
生ずる遠心力を利用して鉄粉の拡散を行ない、そ
して、所定の時間経過後に上記回転動作を停止さ
せて凝固させることにより行なわれるが、それで
は所望の密度分布を有する音波レンズを製造する
ことが困難であつた。
製造では、溶融状態の樹脂を中心点Ｃを中心とし
て所定の速度で回転させ、この回転動作によつて
生ずる遠心力を利用して鉄粉の拡散を行ない、そ
して、所定の時間経過後に上記回転動作を停止さ
せて凝固させることにより行なわれるが、それで
は所望の密度分布を有する音波レンズを製造する
ことが困難であつた。
本発明は、叙上の観点に立つてなされたもので
あり、本発明の目的とするところは、特に超音波
加工機や超音波溶接機等の超音波振動子のホーン
としてその効率を一段と向上させることができる
音波レンズを容易かつ高精度に製造する方法を提
供することにある。
あり、本発明の目的とするところは、特に超音波
加工機や超音波溶接機等の超音波振動子のホーン
としてその効率を一段と向上させることができる
音波レンズを容易かつ高精度に製造する方法を提
供することにある。
而して、本発明の目的は、
上記音波レンズを製造する方法に於いて、次の
各ステツプから成ることを特徴とする上記の音波
レンズを製造する方法によつて達成される。。
各ステツプから成ることを特徴とする上記の音波
レンズを製造する方法によつて達成される。。
ａ 比較的低密度の上記物質により、軸方向中心
軸上に円錐台形の中心部を假成形するステツ
プ。
軸上に円錐台形の中心部を假成形するステツ
プ。
ｂ 上記中心部の外面に順次高密度となるよう
に、上記物質により円錐殻を多層にかつ全体と
して略円錐台形となるように假成形するステツ
プ。
に、上記物質により円錐殻を多層にかつ全体と
して略円錐台形となるように假成形するステツ
プ。
ｃ 上記両ステツプにより假成形された円錐台形
体を熱間加圧焼結するステツプ。
体を熱間加圧焼結するステツプ。
而して、本発明方法では、上記熱間加圧成形可
能な物質としてグラフアイト、或いはセラミツク
を用いることが推奨される。
能な物質としてグラフアイト、或いはセラミツク
を用いることが推奨される。
又、上記熱間加圧成形可能な物質として、グラ
フアイト、セラミツク、合成樹脂及び金属のうち
から選ばれた少なくとも２種以上の物質を用いる
ようにすることも推奨される。
フアイト、セラミツク、合成樹脂及び金属のうち
から選ばれた少なくとも２種以上の物質を用いる
ようにすることも推奨される。
叙上の如く構成することにより、音波レンズを
容易かつ高精度に製造することができ、特に超音
波加工機や超音波溶接機等の超音波振動子のホー
ンとして用いた場合にはその音波効率を一段と向
上させることができるものである。
容易かつ高精度に製造することができ、特に超音
波加工機や超音波溶接機等の超音波振動子のホー
ンとして用いた場合にはその音波効率を一段と向
上させることができるものである。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。
する。
第１図は、本発明方法により製造した音波レン
ズをホーンに適用した場合の一実施例を示す断面
図ある。
ズをホーンに適用した場合の一実施例を示す断面
図ある。
特に、第１図は、例えば超音波加工機や超音波
溶接機に於いて、超音波を超音波振動子から工作
部分に伝達、集中させるため用いられているホー
ンに音波レンズを応用した例を示している。
溶接機に於いて、超音波を超音波振動子から工作
部分に伝達、集中させるため用いられているホー
ンに音波レンズを応用した例を示している。
第１図中、３は磁歪素子等の超音波振動子であ
り、４はその底面が超音波振動子３の振動面に当
接された円錐状のホーンある。
り、４はその底面が超音波振動子３の振動面に当
接された円錐状のホーンある。
而して、ホーン４は、その軸直角断面に於い
て、軸方向中心部４ａが密度を最も小さくしてあ
り、中間部４ｂから外周部４ｃにかけて段階的に
密度が増大するように構成されている。
て、軸方向中心部４ａが密度を最も小さくしてあ
り、中間部４ｂから外周部４ｃにかけて段階的に
密度が増大するように構成されている。
而して、超音波振動子３からの振動がホーン４
の円錐底面に伝波されると、その入射後微小時間
Δtを経た時点での波面は、ホイヘンスの原理に
より、ホーン４上の中心部４ａ、中間部４ｂ及び
外周部４ｃの入射点をそれぞれ中心とし、波が微
小時間Δtに伝わる距離を半径とする無数の小さ
な波の包絡面として表わされる。
の円錐底面に伝波されると、その入射後微小時間
Δtを経た時点での波面は、ホイヘンスの原理に
より、ホーン４上の中心部４ａ、中間部４ｂ及び
外周部４ｃの入射点をそれぞれ中心とし、波が微
小時間Δtに伝わる距離を半径とする無数の小さ
な波の包絡面として表わされる。
このホーン４の場合、軸方向中心部４ａは密度
が最も小さく、中間部４ｂから外周部４ｃにかけ
て段階的に密度が高く音速も大であるので、微小
時間Δt経過後の波面は、ホーン４の中心部４ａ
では進行が最も遅く、中間部４ｂから外周部４ｃ
にかけて段階的に速くなるので波面はホーン４を
通過中に次第に放物面状に湾曲し、最終的には先
端部４ｄから空中に放射される際には、外方の一
点に収歛する波面又は平面状等、使用目的に適応
した形状となつて放射される。
が最も小さく、中間部４ｂから外周部４ｃにかけ
て段階的に密度が高く音速も大であるので、微小
時間Δt経過後の波面は、ホーン４の中心部４ａ
では進行が最も遅く、中間部４ｂから外周部４ｃ
にかけて段階的に速くなるので波面はホーン４を
通過中に次第に放物面状に湾曲し、最終的には先
端部４ｄから空中に放射される際には、外方の一
点に収歛する波面又は平面状等、使用目的に適応
した形状となつて放射される。
第１図に示されるホーン４をグラフアイトによ
つて作製し、その中心部４ａを最も密度を小さ
く、中間部４ｂから外周部４ｃにかけて段階的に
密度を増大させ伝搬する音速を適宜に調節すれ
ば、所望の音波レンズが得られるものである。そ
の作製方法自体は、それ程複雑ではなく、以下に
その一例を説明する。
つて作製し、その中心部４ａを最も密度を小さ
く、中間部４ｂから外周部４ｃにかけて段階的に
密度を増大させ伝搬する音速を適宜に調節すれ
ば、所望の音波レンズが得られるものである。そ
の作製方法自体は、それ程複雑ではなく、以下に
その一例を説明する。
即ち、グラフアイトは、バインダを加えた炭素
骨材紛末を熱間加圧焼成して作製し得るものであ
るから、本発明音波レンズを作製する場合には、
例えば、成形型内にグラフアイト化すべき素地を
充填する際、中心部には粒度の粗い炭素粉末を含
む素地を充填し、中間部から外周部にかけて段階
的に粒度の細かい炭素粉末を含む素地を充填して
熱間加圧焼成すれば、中心部の密度が最も小さ
く、中間部から外周部にかけて段階的に密度を増
大させたグラフアイトが得られる。
骨材紛末を熱間加圧焼成して作製し得るものであ
るから、本発明音波レンズを作製する場合には、
例えば、成形型内にグラフアイト化すべき素地を
充填する際、中心部には粒度の粗い炭素粉末を含
む素地を充填し、中間部から外周部にかけて段階
的に粒度の細かい炭素粉末を含む素地を充填して
熱間加圧焼成すれば、中心部の密度が最も小さ
く、中間部から外周部にかけて段階的に密度を増
大させたグラフアイトが得られる。
又、炭素骨材粉末とバインダから成る素地中
に、鉄、コバルト、ニツケル、クロム、銅、銀等
の金属粉末、或いはセラミツク粉末をその添加量
が段階的に異なるよう加えて、熱間加圧焼成する
ようにしてもよい。
に、鉄、コバルト、ニツケル、クロム、銅、銀等
の金属粉末、或いはセラミツク粉末をその添加量
が段階的に異なるよう加えて、熱間加圧焼成する
ようにしてもよい。
焼結法としては、従来公知の各種のホツトプレ
ス法を用い得るが、そのうち例えば通電（放電）
焼結法を用いる場合について説明すれば、上記の
如く、段階的に炭素骨材粉末の粒度、バインダの
固定炭素分、金属等の添加粉末の添加量等を変化
させた素地を成形型内に充填し、それを通電焼結
装置の対向するパンチ電極とダイ間に挟んで加圧
しつつ通電を行なつてグラフアイト化処理を行な
うものである。
ス法を用い得るが、そのうち例えば通電（放電）
焼結法を用いる場合について説明すれば、上記の
如く、段階的に炭素骨材粉末の粒度、バインダの
固定炭素分、金属等の添加粉末の添加量等を変化
させた素地を成形型内に充填し、それを通電焼結
装置の対向するパンチ電極とダイ間に挟んで加圧
しつつ通電を行なつてグラフアイト化処理を行な
うものである。
この場合の通電電流は直流或いは商用周波数の
交流でもよいが、被焼結体への全体的な均一加熱
や熱効率を考虜した場合、直流と交流との重畳電
流とすることが好ましく、且つその交流電流の周
波数を0.5〜2KHzとし、直流と交流の重畳比を
１：１から４：１の範囲に設定することが推奨さ
れる。
交流でもよいが、被焼結体への全体的な均一加熱
や熱効率を考虜した場合、直流と交流との重畳電
流とすることが好ましく、且つその交流電流の周
波数を0.5〜2KHzとし、直流と交流の重畳比を
１：１から４：１の範囲に設定することが推奨さ
れる。
上記成形型に充填した素地をパンチ電極により
10Kg／cm2前後の圧力で加圧した上で上記通電を開
始し、数秒を経過した後、加圧力を200〜1000
Kg／cm2に昇圧して、30〜150秒間の通電焼結を行
なう。この時の電力量は、素地1gr当たり0.5〜
3.0kw程度である。
10Kg／cm2前後の圧力で加圧した上で上記通電を開
始し、数秒を経過した後、加圧力を200〜1000
Kg／cm2に昇圧して、30〜150秒間の通電焼結を行
なう。この時の電力量は、素地1gr当たり0.5〜
3.0kw程度である。
勿論、以上の交流電流の周波数、直流電流との
重畳比、通電中の加圧力、通電時間、通電電力等
は、素地の性質、量、得られるべきレンズ体の特
性等に応じて適宜選択決定されるものであり、場
合によつては、一連の通電時間中において加圧力
や通電電力を数段階に変更するようにしてもよ
い。或いは又、第一次焼結と第二次焼結に分け、
第一次焼結体の所望の部分に高分子炭化水素を含
浸させた上でこれを第二次焼結することにより部
分的に密度の異なるグラフアイト材を得るように
してもよい。
重畳比、通電中の加圧力、通電時間、通電電力等
は、素地の性質、量、得られるべきレンズ体の特
性等に応じて適宜選択決定されるものであり、場
合によつては、一連の通電時間中において加圧力
や通電電力を数段階に変更するようにしてもよ
い。或いは又、第一次焼結と第二次焼結に分け、
第一次焼結体の所望の部分に高分子炭化水素を含
浸させた上でこれを第二次焼結することにより部
分的に密度の異なるグラフアイト材を得るように
してもよい。
而して、本発明に係る音波レンズの材質として
は、密度の変化に対する音速の変化が顕著である
点においてグラフアイトが特に有用であることは
前記の通りであるが、これは必ずしもグラフアイ
トに限定されるものではなく、部分的に密度を変
化させた成形品を得ることが可能な物質、具体的
には熱間加圧成形が比較的容易な物質であれば任
意の素材を利用し得る。即ち、それらのうち代表
的なものを掲げれば、合成樹脂、セラミツク、焼
結可能な金属等であり、これらを単独で、或いは
複合して用いることにより、所望の音波レンズを
作成し得る。
は、密度の変化に対する音速の変化が顕著である
点においてグラフアイトが特に有用であることは
前記の通りであるが、これは必ずしもグラフアイ
トに限定されるものではなく、部分的に密度を変
化させた成形品を得ることが可能な物質、具体的
には熱間加圧成形が比較的容易な物質であれば任
意の素材を利用し得る。即ち、それらのうち代表
的なものを掲げれば、合成樹脂、セラミツク、焼
結可能な金属等であり、これらを単独で、或いは
複合して用いることにより、所望の音波レンズを
作成し得る。
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明方
法によるときには、容易かつ高精度に音波レンズ
を製造でき、特に超音波加工機や超音波溶接機等
の超音波振動子のホーンとして用いた場合にはそ
の音波効率を一段と向上させることができるもの
である。
法によるときには、容易かつ高精度に音波レンズ
を製造でき、特に超音波加工機や超音波溶接機等
の超音波振動子のホーンとして用いた場合にはそ
の音波効率を一段と向上させることができるもの
である。
第１図は、本発明方法により製造した音波レン
ズをホーンに適用した場合の一実施例を示す断面
図である。 ３…超音波振動子、４…円錐ホーン、４ａ…軸
方向中心部、４ｂ…中間部、４ｃ…外周部、４ｄ
…先端部。
ズをホーンに適用した場合の一実施例を示す断面
図である。 ３…超音波振動子、４…円錐ホーン、４ａ…軸
方向中心部、４ｂ…中間部、４ｃ…外周部、４ｄ
…先端部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱間加圧成形可能な物質で作製された部分的
に密度の異なる音波レンズを製造する方法に於い
て、次の各ステツプから成ることを特徴とする上
記の音波レンズを製造する方法。 ａ 比較的低密度の上記物質により、軸方向中心
軸上に円錐台形の中心部を假成形するステツ
プ。 ｂ 上記中心部の外面に順次高密度となるよう
に、上記物質により円錐殻を多層にかつ全体と
して略円錐台形となるように假成形するステツ
プ。 ｃ 上記両ステツプにより假成形された円錐台形
体を熱間加圧焼結するステツプ。 ２ 上記熱間加圧成形可能な物質としてグラフア
イトを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の音波レンズを製造する方法。 ３ 上記熱間加圧成形可能な物質としてセラミツ
クを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の音波レンズを製造する方法。 ４ 上記熱間加圧成形可能な物質として、グラフ
アイト、セラミツク、合成樹脂及び金属のうちか
ら選ばれた少なくとも２種以上の物質を用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音波
レンズを製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55160761A JPS5784498A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Acoustic wave lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55160761A JPS5784498A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Acoustic wave lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5784498A JPS5784498A (en) | 1982-05-26 |
| JPH0131200B2 true JPH0131200B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=15721889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55160761A Granted JPS5784498A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Acoustic wave lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5784498A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2237974B1 (es) * | 2000-07-14 | 2006-12-01 | Universidad Politecnica De Valencia | Lentes acusticas basadas en cristales de sonido bi y tridimensionales. |
| US7383733B2 (en) * | 2005-09-30 | 2008-06-10 | Jennings Technology | Method and apparatus for the sonic detection of high pressure conditions in a vacuum switching device |
| JPWO2010119729A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2012-10-22 | コニカミノルタエムジー株式会社 | 音響レンズの製造方法、超音波探触子、および超音波診断装置 |
| ES2367641B1 (es) * | 2010-04-22 | 2012-10-09 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Lente acústica tridimensional. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5588100A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Acoustic lens |
-
1980
- 1980-11-17 JP JP55160761A patent/JPS5784498A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5784498A (en) | 1982-05-26 |
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