日工の技術雑誌

超音波テクノ 2015年9-10月号
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U1509-10

超音波テクノ 2015年9-10月号

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■特集:超音波によるアクチュエーション技術 1
○マイクロ超音波モータの高出力化に関する研究
/豊橋技術科学大学/真下 智昭
筆者が開発する1立方ミリメートルの振動子を用いたマイクロ超音波モータは、最近の研究開発の進展により、実用水準のトルク(10μNm、半径1ミリメートルで1グラムの力)を発生することに成功している。本稿では、駆動原理と方法などを簡単に説明した上で、マイクロ超音波モータの高出力化に関するこれまでの取り組みに関して、その実験方法および結果について述べる。

○多自由度超音波モータ/慶應義塾大学/竹村 研治郎
超音波モータは低速高トルク特性を有し、減速器の実現が難しい多自由度モータの実現に有利である。また、静粛性も有することから家庭内ロボットの関節などへの利用が期待できる。本稿では、多自由度超音波モータの設計指針を示し、具体的な開発事例を紹介する。

○特殊環境下用超音波モータの開発
/埼玉大学/山口 大介/岡山大学/神田 岳文
筆者らは、強磁場環境下において高速回転駆動を実現する超音波モータについて研究を行っている。本稿では、超伝導磁石内において試料回転操作を必要とする固体NMR装置に超音波モータを適用した際の課題と共に、固体NMR分析の結果を紹介する。

○超音波支持/埼玉大学/高崎正也

超音波支持では物体と振動面の水平方向に位置ずれがあっても振動面の中心方向へと引き寄せるような水平方向の力が作用する現象が見られる。本稿では、この超音波支持現象と支持を可能とする作用力の測定結果について紹介する。

○共振駆動型SIDM(R-SIDM)の展開研究/東京大学/森田 剛
本稿で紹介する共振駆動型SIDM(R-SIDM)は、二つの共振モードを重ね合わせて疑似ノコギリ振動波形を作り出し、SIDMの駆動原理でアクチュエータを駆動する原理である。この方法は、二つの共振モードを用いるために、効率の高い理想的な駆動となる。本稿ではR-SIDMの研究を通して、新たな問題点を解決するための駆動方法や、特異な駆動方法について紹介する。

○レーザ-ドップラー振動計/ネオアーク/高野 修
高周波レーザー振動計に不可欠な高周波キャリア周波数が得られる光ヘテロダイン光源の実現方法を紹介し、これを使用したシステムによる水晶振動子の測定例を示すと共に、同一の干渉計から信号処理方法の違いによって速度と変位信号が得られることを紹介する。


■特集:レーザー超音波の革新性を考察する
○レーザー誘起超音波を用いた薄板中の内部はく離の非破壊評価
/東京大学/伊藤 海太・池田 翔・榎 学

レーザー誘起超音波法を用いて薄板中の内部はく離を非接触かつ非破壊的に検出した。検出した振動のピーク強度周波数は、はく離の幅や表面からの深さによって変化したが、これは、はく離から表面までの部分の曲げ振動の固有振動数に相当するものであった。

○レーザー超音波によって励起したZero-group-velocityラム波を
用いた接着性状評価/青山学院大学/長 秀雄・伊藤 寛明
厚さ3mmの2枚のアルミニウム合金板を高分子系接着剤によって接着した接着部の性状をレーザー超音波法を用いて群速度が0となるZero-groupvelocityラム波から評価したところ接着部のせん断強度が低いほどZero-group-velocityラム波の周波数が低下しており、接着性状を評価できる可能性があることがわかった。

○レーザー超音波を用いた内部加熱される厚肉円筒の温度分布モニタリング
/長岡技術科学大学/井原 郁夫・小杉 祥・松谷 巌・小野 裕洋

工学工業の諸分野において、構造物や材料の内部または表面の温度を定量的に知りたいというニーズは少なくない。本稿では、レーザー超音波法を用いた内部加熱される厚肉円筒の温度分布モニタリングについて概説する。

○ピコ秒超音波による多層膜の弾性率と減衰の計測
/大阪大学/中村 暢伴・荻 博次・平尾 雅彦

ピコ秒レーザー超音波を用いた多層膜の弾性率と減衰の計測方法について述べた後、具体的な計測例としてFe/Pt多層膜に熱処理を施した時に生じる構造変化と、弾性率、減衰の関係についての研究成果を紹介する。

○レーザー超音波による溶接状態の可視化技術
/豊田中央研究所/木下 雅夫・大澤 正敬

スポット溶接試料の溶接状態をレーザー超音波法により非破壊・非浸水・非接触で可視化する技術の紹介。超音波の時系列信号を周波数応答解析することによって、溶融部における減衰と熱影響部における伝播速度低下を定量化し、溶接状態の可視化を行った。

○レーザー超音波可視化探傷技術を利用した鋼橋の劣化診断技術
/つくばテクノロジー/高坪 純治・王 暁東・王 波・他

レーザー超音波可視化技術は、検査体表面をレーザー走査して超音波が伝わる様子をその場で映像化する技術である。レーザーによる非接触走査なので複雑形状部でも遠隔から迅速に検査できる。本稿では、鋼橋の溶接コーナー部の検査に適用した事例を紹介する。

○レーザー超音波法による鋼板材質計測
/東芝三菱電機産業システム/佐野 光彦・小原 一浩・告野 昌史

鋼板の結晶粒径、降伏応力、引張強さ等の材質特性を、レーザー超音波法により計測する技術を開発した。熱延鋼板の測定結果では、顕微鏡観察、引張試験結果との相関は良好であった。非接触で迅速に測定可能で、製品の検査、工程間での管理などに利用できる。

○レーザー超音波非破壊検査に効力を発揮するTEA CO2レーザー
/ビーム/佐々木 康雄
本稿では、弊社が取り扱っており、レーザー超音波非破壊検査に多くの実績を有するカナダ ライトマシナリー社製TEA CO2レーザーIPMACTシリーズの効力について述べる。

■解説
〔物性・評価〕
○ゴム粒子によって強化された構造用接着剤の超音波物性
/(国研)海上技術安全研究所/菅澤 忍

構造用接着剤とよばれる接着剤は、樹脂の中にゴム粒子が分散している。このような材料に対して、減衰と音速の周波数依存性を波形から解析によって求め、組織との関係について解説した。また、超音波の音速から求まる弾性率と日常実生活で使用している静的な弾性率との関係についても興味深い知見が得られた。

〔超音波デバイス〕
○PZT/PZTゾルゲル複合体の耐熱特性/熊本大学/小林 牧子・藤本 正太

ゾルゲル複合体による薄膜超音波センサはバッキング材・カプラントが不要なことから工業応用に適しているといえる。本稿では圧電特性に優れ、分極が容易なPZT/PZTセンサの耐熱特性ならびに適用可能最大温度の調査を行った結果、3mm厚のチタン基板上サンプルにおいてホットプレートの設定温度が400℃の状態においても肉厚測定に十分な超音波応答が確認された。

■連載
○PZT系圧電セラミックスとその超音波応用 第5回
ハイパワー材料と圧電トランス/リードテクノ/高橋 貞行


○海洋音波伝搬の基礎知識 第3回
音の伝わる海のみち/鎌田 弘志


○強力超音波を支える圧電素子と発振回路 第3回
電圧、電流、電力、振動振幅の測定
/日本サーキットデザイン/稲葉 保


■研究室紹介
○大阪大学 渋谷・垂水研究室
/大阪大学/垂水 竜一・松中 大介・渋谷 陽二

■製品ガイド
○超音波を使用した検査装置

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