日工の技術雑誌

超音波テクノ 2015年11-12月号
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U1511-12

超音波テクノ 2015年11-12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2
○超音波による液中大気泡の並進運動制御システム
/筑波大学/阿部豊
著者は、ほかのさまざまな浮遊技術とともに、超音波による浮遊の技術に関して、従来開発されてきているシステムとは独立に、独自の強力超音波発信システムを開発し、液中の気泡駆動についての検討を行ってきている。本稿では、これまで開発してきたシステムの概要を中心に述べる。

○超音波浮揚による液滴の非接触混合
/東京工業大学/田中宏樹・水野洋輔・中村健太郎
空気中に超音波の定在波を励振すると、微小物体が定在波の音圧の節に集まる。この現象を用いて微小な物体を浮揚することができ、これを超音波浮揚という。固体だけでなく液体も浮揚することができるのが超音波浮揚の特徴である。本稿では、超音波浮揚した2つの液滴を何物にも触れず空中で混合する手法を紹介する。

○導波路中における超音波を用いた微小物体の非接触搬送
/同志社大学/小山大介
音響導波路中に発生する強力な定在波を利用した空中非接触搬送技術を紹介する。超音波振動子への入力信号によって、ステップ搬送と高速搬送を切り替えることが可能であり、液体を含めた微小物体を搬送可能である。

○パイプを用いた強力空中超音波の音波伝送と局所照射
/日本大学/伊藤洋一
本稿では、細長いパイプを用いた強力空中超音波の伝送と対象物への局所照射の方法を提案し、これについての実験と音響シミュレーション結果の一部を紹介する。

■特集ここまで進んだ超音波加工技術
○強力超音波の材料加工への応用
/日本工業大学/神雅彦
本稿では、著者の研究領域である、超音波振動のエネルギーを切削・研削、金属の変形加工、接合加工などの材料加工に応用する分野に関して、その現状を紹介する。

○二次元(楕円)超音波微振動を援用した高能率研削
/秋田県立大学/野村光由・呉勇波
本研究では、青色LEDの製造用基板などの工業用材料として広く利用されているサファイアを高能率で加工することを目的とし、新しいスパイラル超音波援用研削を提案する。本稿では、超音波振動がダイヤモンド砥石に及ばす効果について調査したので報告する。

○超音波切削状況下における被削材内部応力分布の可視化手法
/長岡技術科学大学/磯部浩已/一関工業高等専門学校/原圭祐
一般的な圧電式、歪みゲージ式の工具動力計では、超音波帯域での切削力の測定は困難である。光弾性法に超音波振動に同期したパルス発光源を組み合わせることで、超音波振動援用切削中の超音波帯域の周期よりも十分に短い時間の被削材内部応力分布の観察手法および撮影結果を解説する。

○Siウエハの超音波援用固定砥粒化学的機械研磨(UF-CMP)
/秋田県立大学/野村光由・呉勇波
本研究では、Siと化学反応性を示すアブレシブペッレトに超音波楕円振動を付与しながらSiウエハの固定砥粒化学的機械研磨を行う手法を提案し、大口径Siウエハの高能率加工を目指す。本稿では、超音波振動によるペレット寿命の向上について報告する。

○超音波振動を利用したねじ締結法
/長野工業高等専門学校/岡田学
ねじ締結の締付管理に広く利用されているトルク法は、ねじ部や座面の摩擦係数のばらつきの影響によって軸力がばらつくという問題がある。本稿では超音波振動が持つ摩擦に関する効果を利用して、座面やねじ部の接触面の摩擦を変化させる手法について紹介する。

○超音波振動を援用したダイヤモンド砥粒電着工具による金型鋼の鏡面研削
/一関工業高等専門学校/原圭祐/長岡技術科学大学/磯部浩已
近年、精密金型の需要は非常に高く、金型の短納期対応・高品位加工が求められている。従来、金型の製作では、熟練工による手仕上げ研磨が行われている。しかし、手作業ゆえ、形状精度の劣化、作業時間を要する等の問題があり、加工技術の高精度化・省力化が求められている。本稿では超音波振動援用研削により金型表面を鏡面仕上げする技術、工具の成形技術、曲面への鏡面研削技術について解説する。

○超音波霧化ノズル「Sonic-Jet」の塗布効率化に関する検討
/秋田県産業技術センター/荒川亮・森英季・櫻田陽
ランジュバン型振動子を用いた超音波霧化ノズル「Sonic-Jet」について塗布効率の向上について検討を行った。生成した液粒に対し、エアーガイドで整流しながら噴霧することで、液粒同士の再凝集が防がれ、平均粒径が微細化することが確認された。

■解説
〔圧電・超音波材料〕
○パルスレーザー蒸着法による(K,Na)NbO3薄膜の作製
/龍谷大学/藤井一郎・和田隆博
パルスレーザー蒸着法によりSrRuO3/(001)SrTiO3基板上に(KxNa1-x)NbO3膜を形成した。(K, Na)NbO3膜はx=0〜0.7でエピタキシャル成長した。結晶系はx=0.0と0.1は4倍超格子構造をもつ斜方晶、x=0.2〜0.5は単斜晶、x=0.6と0.7で斜方晶であった。作製した(K,Na)NbO3膜はすべて強誘電体に特徴的なP-Eループを示し、残留分極はx=0.5で最大値40µC/cm2であった。

〔超音波計測〕
○溶融池深さの溶接中計測技術の開発
/(株)日立製作所/溝田裕久
フェーズドアレイ超音波装置を用いた溶融池深さの計測方法を開発した。オーステナイト系ステンレス鋼の平板上にガスタングステンアーク溶接機を用いて溶融池を形成し、溶融中に本方法で溶融池深さを評価した結果、断面観察結果と良く一致した。

○リプロン光散乱法による液体表面物性の測定
/東京大学/古賀俊行・美谷周二朗・酒井啓司
我々は本手法を用いてnm〜µmサイズの液体構造物の表界面物性測定を行い、液体の微細構造に特有な現象の研究を行っているが、本稿ではそのひとつとして複層液体構造物における表面と界面のリプロンの観察と理論計算について紹介する。

〔超音波洗浄〕
○超音波洗浄の洗浄むらに対する水中溶存ガス濃度の影響
/(株)日立製作所/高橋広毅
半導体デバイス向け超音波プロセスの課題である洗浄むらおよびダメージの低減を検討している。本稿では、上記課題に対する水中溶存ガス濃度の影響、振動子-ウェハガイド間距離と洗浄むらとの関係、周波数とダメージ寸法との関係を評価した結果を紹介する。

〔非破壊検査〕
○壁面登はん型打音検査装置
/熊本大学/徳臣佐衣子・森和也・水流園悠
コンクリート壁面を登はんし打音検査を行う装置の紹介である。現時点での機能は、試験可能な高さが地上より約10mで、欠陥の検出性能は200mmの円盤状欠陥の場合深さ100mm程度までである。落下防止の方法についても言及している。

〔ソノケミストリー〕
○音響バブル運動のソノルミネセンス強度への影響
/明治大学/李香福・崔博坤
水中に強い超音波を照射すると、気泡が発生し、さらに膨張・収縮し発光が生じる。この発光現象をソノルミネセンス(SL)と言う。SL発光量は周波数、音圧、または飽和ガスなとの様々条件に依存する。高い入力パワーを加えたときにSLが減少することが知られている。私たちは、発光量減少の理由を明確にするため、SLとSCLの入力パワー依存性をさまざまな音場について調べた。その結果、気泡がクラスター化することが発光量減少の要因であることがわかった。

〔音響〕
○超音波スピーカを用いた極小領域オーディオスポット
/立命館大学/西浦敬信
本稿では、超音波スピーカを用いて可聴音を空間の1点に再現する極小領域オーディオスポット技術について解説し、原理に加え実用化に向けた取り組みやオーディオスポットを制御する方法についても紹介する。

■連載
○PZT系圧電セラミックスとその超音波応用 第6回
複合振動子法を活用したパワー特性評価法
/リードテクノ(株)/高橋貞行

○海洋音波伝搬の基礎知識 第4回
低周波の音波伝搬を解析する/鎌田弘志

○強力超音波を支える圧電素子と発振回路 第4回
PLL周波数自動追尾の限界と実現方法
/(株)日本サーキットデザイン/稲葉保

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