JPH02233184A - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
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- JPH02233184A JPH02233184A JP5254089A JP5254089A JPH02233184A JP H02233184 A JPH02233184 A JP H02233184A JP 5254089 A JP5254089 A JP 5254089A JP 5254089 A JP5254089 A JP 5254089A JP H02233184 A JPH02233184 A JP H02233184A
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- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
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Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、超音波洗浄用の超音波振動板や、超音波加工
用の工具等の振動部材を先端部に備えた超音波振動子に
関するものである。
用の工具等の振動部材を先端部に備えた超音波振動子に
関するものである。
［従来技術コ
従来、例えば超音波加工機の中でも、ホモジナイザや遊
離砥粒を利用した加工や、プラスチックを溶着する超音
波ウエルダによる加工等では、合金鋼、チタン、ステン
レス等を用いて工具（ホーンともいう）を形成し、その
工具を超音波振動子の先端に取り付け、超音波振動子に
より工具を超音波振動させながら、加工作業を行ってい
る。
離砥粒を利用した加工や、プラスチックを溶着する超音
波ウエルダによる加工等では、合金鋼、チタン、ステン
レス等を用いて工具（ホーンともいう）を形成し、その
工具を超音波振動子の先端に取り付け、超音波振動子に
より工具を超音波振動させながら、加工作業を行ってい
る。
一方、超音波洗浄機では、超音波振動子を張り付けた超
音波振動板を洗浄槽内に取り付けて、洗浄液中で超音波
振動を行って洗浄するが、この超音波振動板は、前記工
具と同様に、合金鋼、ヂタン、ステンレス等を用いて形
成していた。
音波振動板を洗浄槽内に取り付けて、洗浄液中で超音波
振動を行って洗浄するが、この超音波振動板は、前記工
具と同様に、合金鋼、ヂタン、ステンレス等を用いて形
成していた。
なお、超音波加工用の前記工具は上記したちの以外に、
超硬合金のチップを工具の先端にろう付けしたり、超音
波洗浄用の振動板の表面にメッキ処理を施すことにより
、耐腐食性や耐浸食性等の向上を図ったものか知られて
いる。
超硬合金のチップを工具の先端にろう付けしたり、超音
波洗浄用の振動板の表面にメッキ処理を施すことにより
、耐腐食性や耐浸食性等の向上を図ったものか知られて
いる。
［発明が解決しようとする課題］
従来のホモジナイザや遊離砥粒を利用した加工では、工
具の先端面を液体に浸けて超音波振動させた際に、また
従来の超音波洗浄用の振動板では、洗浄液中で超音波振
動させた際に、発生するキャビテーションや、振動する
液体が工具の先端面や振動板面に強い衝撃を与えること
により、前記工具の先端面や振動板面にそれぞれエロー
ジョンが比較的早く発生し、工具や超音波振動板の寿命
が短いという問題があ号た。
具の先端面を液体に浸けて超音波振動させた際に、また
従来の超音波洗浄用の振動板では、洗浄液中で超音波振
動させた際に、発生するキャビテーションや、振動する
液体が工具の先端面や振動板面に強い衝撃を与えること
により、前記工具の先端面や振動板面にそれぞれエロー
ジョンが比較的早く発生し、工具や超音波振動板の寿命
が短いという問題があ号た。
また、超音波ウエルダによる加工では、工具と被溶着物
との摩擦により、工具の寿命が短いという問題があった
。
との摩擦により、工具の寿命が短いという問題があった
。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、超音波振動子の先端に取り付けられる超音波
振動板や、工具等の振動部材に、超音波振動時にエロー
ジョン等が生じにくく、従来の超音波振動板や振動部材
に比べて寿命がはるかに長い、超音波振動子を提供する
ことを目的としている。
のであり、超音波振動子の先端に取り付けられる超音波
振動板や、工具等の振動部材に、超音波振動時にエロー
ジョン等が生じにくく、従来の超音波振動板や振動部材
に比べて寿命がはるかに長い、超音波振動子を提供する
ことを目的としている。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するために本発明の超音波振動子は、
超音波洗浄用の超音波振動板や、超音波加工用の工具等
の振動部材を先端部に備えた超音波振動子において、前
記超音波振動板や振動部材の超音波振動面にステライト
層を設けるか、又は前記超音波振動板や振動部材の全面
をステライトにより形成している。
超音波洗浄用の超音波振動板や、超音波加工用の工具等
の振動部材を先端部に備えた超音波振動子において、前
記超音波振動板や振動部材の超音波振動面にステライト
層を設けるか、又は前記超音波振動板や振動部材の全面
をステライトにより形成している。
［作用］
上記の構成を有する本発明の超音波振動子によれば、超
音波振動子の先端の超音波振動仮や振動部材を液体中に
浸して超音波振動させたり、被溶着物を溶着するために
超音波振動させても、ステライトの持つ耐浸食性や耐摩
耗性により、寿命が大幅に延びる。
音波振動子の先端の超音波振動仮や振動部材を液体中に
浸して超音波振動させたり、被溶着物を溶着するために
超音波振動させても、ステライトの持つ耐浸食性や耐摩
耗性により、寿命が大幅に延びる。
［実施例］
以下、本発明を具体化したー実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
第２図は超音波加工用の工具の実施例を示し、図におい
て、工具ｌは、円柱状郎１ａの先端面中央部より小径円
柱状部ｔｂを先端方向に延設した構造からなっており、
合金鋼を用いて一体に形成されている。そして、工具ｌ
（小径円柱状部ｌｂ）の先端而（超音波振動面）には、
厚さ２ｍｍのステライト層２が設けられているが、この
ステライト層２は、ステライトと會金鋼との中間的性状
をもつ金属材３を前記先端而に溶接肉盛りすることによ
り介在させて、前記工具ｌの先端面に溶接肉盛りし形成
してある。ステライトは周知のように、コバルトにクロ
ム、タングステンなどを添加した合金で、耐摩耗性に優
れていることから、内燃機関のバルブや切削刃などの素
材として用いられている。本発明者は、このステライト
が超音波振動工具の先端の材料として極めて有効である
ことを見い出したので、上記のように超音波加工用工具
ｌに用いたものである。なお、工具ｌは通常、超音波振
動子４（第１図）の先端に取り付けられて使用される。
て、工具ｌは、円柱状郎１ａの先端面中央部より小径円
柱状部ｔｂを先端方向に延設した構造からなっており、
合金鋼を用いて一体に形成されている。そして、工具ｌ
（小径円柱状部ｌｂ）の先端而（超音波振動面）には、
厚さ２ｍｍのステライト層２が設けられているが、この
ステライト層２は、ステライトと會金鋼との中間的性状
をもつ金属材３を前記先端而に溶接肉盛りすることによ
り介在させて、前記工具ｌの先端面に溶接肉盛りし形成
してある。ステライトは周知のように、コバルトにクロ
ム、タングステンなどを添加した合金で、耐摩耗性に優
れていることから、内燃機関のバルブや切削刃などの素
材として用いられている。本発明者は、このステライト
が超音波振動工具の先端の材料として極めて有効である
ことを見い出したので、上記のように超音波加工用工具
ｌに用いたものである。なお、工具ｌは通常、超音波振
動子４（第１図）の先端に取り付けられて使用される。
また、上記したステライト層２の厚さ及び工具ｌの材質
は、例示であって限定するものではない。
は、例示であって限定するものではない。
ここで、上記実施例の工具１の効果を確認するために実
験した結果を、以下に説明する。
験した結果を、以下に説明する。
第１図は工具ｌの効果を試験するために用いた実験装置
の全体正面図である。図に示すように、この装置の超音
波振動系は、超音波振動子４と前記工具ｌとの間に、工
具１の振幅を増大させるための増幅用ポーン５が連結さ
れている。
の全体正面図である。図に示すように、この装置の超音
波振動系は、超音波振動子４と前記工具ｌとの間に、工
具１の振幅を増大させるための増幅用ポーン５が連結さ
れている。
このホーン５は、前記工具１とほぼ同一の形状をなし、
ほぼ中間位置にフランジ（図示せず）が張出しており、
このフランジを一対のフランジ支持体６により挟み、ボ
ルト止めして固定する。そして、そのフランジ支持体６
を実験用の水槽ｔｉに装着している。前記超音波振動子
４は、出力ケーブル７により超音波発振器８と接続され
ており、その発振器８により超音波振動子４が駆動され
、その超音波振動子４で得られる振幅がホーン５により
増幅されて工具１の先端面（ステライト層２）が超音波
振動する。図中の符号９は電源用コンセント、１０は電
源ケーブルである。
ほぼ中間位置にフランジ（図示せず）が張出しており、
このフランジを一対のフランジ支持体６により挟み、ボ
ルト止めして固定する。そして、そのフランジ支持体６
を実験用の水槽ｔｉに装着している。前記超音波振動子
４は、出力ケーブル７により超音波発振器８と接続され
ており、その発振器８により超音波振動子４が駆動され
、その超音波振動子４で得られる振幅がホーン５により
増幅されて工具１の先端面（ステライト層２）が超音波
振動する。図中の符号９は電源用コンセント、１０は電
源ケーブルである。
また、水槽１ｌには一定虫の水Ａか注入されており、そ
の上端には、中央部に開口１２２Ｌを設けた蓋体１２が
取り付けられている。
の上端には、中央部に開口１２２Ｌを設けた蓋体１２が
取り付けられている。
そして、本実験に際し、前記工具ｌを蓋体１２の開口１
２ａから水槽１ｌ内に挿入し、前記ホーン５のフランジ
支持体６を蓋体ｌ２の上面に当接させて、工具ｌの先端
部（ステライト層２）を水Ａの中に完全に浸けた。
２ａから水槽１ｌ内に挿入し、前記ホーン５のフランジ
支持体６を蓋体ｌ２の上面に当接させて、工具ｌの先端
部（ステライト層２）を水Ａの中に完全に浸けた。
本実験は下記の条件に基づいて行った。
超音波周波数： ２０ ｋＨｚ、工具ｌの先端部の振幅
：４０μ肩、工具１の先端部の浸水深さ： １６ｘｍ、
超音波振動時間： ｌｓｅｃ−ＯＮ， ３ｓｅｃ−ＯＦ
Ｆのサイクルで６０時間テストを行った（実質１５時間
連続振動）。
：４０μ肩、工具１の先端部の浸水深さ： １６ｘｍ、
超音波振動時間： ｌｓｅｃ−ＯＮ， ３ｓｅｃ−ＯＦ
Ｆのサイクルで６０時間テストを行った（実質１５時間
連続振動）。
比較対象のために、前記工具１に代えて、ステライト層
２を具備しない従来の工具を、前記ポーン５の先端に取
り付けて同様の実験を行った。
２を具備しない従来の工具を、前記ポーン５の先端に取
り付けて同様の実験を行った。
実験結果は、本発明の工具１では、６０時間テスト後も
第３図に示すようにエロージョンが発生しなかったのに
対し、従来の工具では、第６図及び第７図に示すように
エロージョンの発生が非常に激しかった。なお、本発明
の工具ｌについては、更に実験を継続して５００時間テ
スト（１２５時間連続振動）を行った。この結果ら、第
４図及び第５図に示すようにエロージョンが見られなか
った。なお、第３図〜第５図は本発明の工具ｌに関する
ステライト層２の先端面の写真で、第３図は６０時間テ
スト後の倍率２倍の写真、第４図は５００時間テスト後
の倍率２倍の写真、第５図は５００時間テスト後の走査
型電子顕微鏡による倍率１００倍の写真である。第６図
及び第７図は従来の工具に関する工具の先端面の写真で
、第６図は６０時間テスト後の倍率２倍の写真、第７図
は６０時間テスト後の走査型電子顕微鏡による倍率１０
０倍の写真である。
第３図に示すようにエロージョンが発生しなかったのに
対し、従来の工具では、第６図及び第７図に示すように
エロージョンの発生が非常に激しかった。なお、本発明
の工具ｌについては、更に実験を継続して５００時間テ
スト（１２５時間連続振動）を行った。この結果ら、第
４図及び第５図に示すようにエロージョンが見られなか
った。なお、第３図〜第５図は本発明の工具ｌに関する
ステライト層２の先端面の写真で、第３図は６０時間テ
スト後の倍率２倍の写真、第４図は５００時間テスト後
の倍率２倍の写真、第５図は５００時間テスト後の走査
型電子顕微鏡による倍率１００倍の写真である。第６図
及び第７図は従来の工具に関する工具の先端面の写真で
、第６図は６０時間テスト後の倍率２倍の写真、第７図
は６０時間テスト後の走査型電子顕微鏡による倍率１０
０倍の写真である。
ところで、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、超音波洗浄用の超音波振動板についてら、
その表面にステライト層を設ければ、同様の効果が達成
されるほか、超音波の分散乳化作用に基づいた超音波ホ
モナイザや、液中の分散微粒子を凝集させろ超音波凝集
装置等の化学工業等への応用ら可能である。また、ステ
ライト層を工具や振動仮の表面に設ける代わりに、工具
や振動板の全面をステライトで形成してもよい。更に、
超音波ウエルダでプラスチックを溶着する際に、ホーン
と披溶着物（プラスチック）間で耐摩耗性を要する場合
などに、この発明の趣旨から逸脱しない顯囲で用途を任
意に変更して具体化することも可能である。
く、例えば、超音波洗浄用の超音波振動板についてら、
その表面にステライト層を設ければ、同様の効果が達成
されるほか、超音波の分散乳化作用に基づいた超音波ホ
モナイザや、液中の分散微粒子を凝集させろ超音波凝集
装置等の化学工業等への応用ら可能である。また、ステ
ライト層を工具や振動仮の表面に設ける代わりに、工具
や振動板の全面をステライトで形成してもよい。更に、
超音波ウエルダでプラスチックを溶着する際に、ホーン
と披溶着物（プラスチック）間で耐摩耗性を要する場合
などに、この発明の趣旨から逸脱しない顯囲で用途を任
意に変更して具体化することも可能である。
［発明の効果］
以上詳述したことから明らかなように、本発明の超音波
振動子は、超音波加工用工具の先端面や超音波洗浄機の
振動板などにおいて、超音波振動時に生じるキャビテー
ションなどの影響によるエロージョン等の発生が非常に
少なくなり、超音波振動面の劣化が抑えられ、寿命を著
しく延ばすことができるという優れた効果を奏する。
振動子は、超音波加工用工具の先端面や超音波洗浄機の
振動板などにおいて、超音波振動時に生じるキャビテー
ションなどの影響によるエロージョン等の発生が非常に
少なくなり、超音波振動面の劣化が抑えられ、寿命を著
しく延ばすことができるという優れた効果を奏する。
第１図は本発明の超音波振動子の効果を試験するために
用いた実験装置の全体正面図、第２図は本発明の超音波
振動子の先端に取り付けられる超音波加工用の工具の実
施例を示す正面図である。全３図〜第５図は本発明の工
具ｌに関するステライト層２の先端面の写真で、第３図
は６０時間テスト後の倍率２倍の写真、第４図は５００
時間テスト後の倍率２倍の写真、第５図は５００時間テ
スト後の走査型電子顕微鏡による倍率１００倍の写真で
ある。第６図及び第７図は従来の工具に関する工具の先
端面の写真で、第６図は６０時間テスト後の倍率２倍の
写真、第７図は６０時間テスト後の走査型電子顕微鏡に
よる倍率１００倍の写真である。 ｌ・・・超音波加工用工具、２・・・ステライト層、４
・・・超音波振動子、５・・・振幅増幅用ホーン、６・
フランジ支持体、８・・・超音波発振器。 第２図 鉛３図
用いた実験装置の全体正面図、第２図は本発明の超音波
振動子の先端に取り付けられる超音波加工用の工具の実
施例を示す正面図である。全３図〜第５図は本発明の工
具ｌに関するステライト層２の先端面の写真で、第３図
は６０時間テスト後の倍率２倍の写真、第４図は５００
時間テスト後の倍率２倍の写真、第５図は５００時間テ
スト後の走査型電子顕微鏡による倍率１００倍の写真で
ある。第６図及び第７図は従来の工具に関する工具の先
端面の写真で、第６図は６０時間テスト後の倍率２倍の
写真、第７図は６０時間テスト後の走査型電子顕微鏡に
よる倍率１００倍の写真である。 ｌ・・・超音波加工用工具、２・・・ステライト層、４
・・・超音波振動子、５・・・振幅増幅用ホーン、６・
フランジ支持体、８・・・超音波発振器。 第２図 鉛３図
Claims (1)
- 超音波洗浄用の超音波振動板や、超音波加工用の工具等
の振動部材を先端部に備えた超音波振動子において、前
記超音波振動板や振動部材の超音波振動面にステライト
層を設けるか、又は前記超音波振動板や振動部材の全面
をステライトにより形成することを特徴とする超音波振
動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254089A JPH02233184A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254089A JPH02233184A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233184A true JPH02233184A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12917614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254089A Pending JPH02233184A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02233184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011073767A3 (de) * | 2009-12-14 | 2011-11-17 | Elma Hans Schmidbauer Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und verwendung von funktionselementen mit diamantbeschichtung auf zwischenschichten auf stahlsubstraten als funktionselemente mit schutzbeschichtung gegen kavitationserosion |
| CN102862098A (zh) * | 2012-09-12 | 2013-01-09 | 浙江工业大学 | 一种加载超声波激振的软性磨粒流加工方法及其装置 |
| JP2015000453A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 株式会社ジェイテクト | 振動切削装置および振動切削方法 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP5254089A patent/JPH02233184A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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