超音波加工・溶接技術（特開2021-171909）

超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波システム（音圧測定解析、発振制御）による
超音波加工・溶接のコンサルティング対応を行っています。

現状の加工・溶接機器に対して

音圧測定・解析に基づいた、超音波追加・改良方法を提案・実施します。

具体的には、
超音波の測定解析が容易にできる
「オリジナル製品：超音波テスターＮＡ（推奨タイプ）」による
加工・溶接機械・・の測定・確認により
超音波追加について打ち合わせ相談します。

超音波追加に合わせて
超音波の発振制御が容易にできる
「オリジナル製品：超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）」
の利用を提案します。

＜＜特許出願＞＞
特開2021-125866　超音波制御（超音波発振制御プローブ）
特開2021-159990　超音波溶接
特開2021-161532　超音波めっき
特開2021-171909　超音波加工
特開2021-175568　流水式超音波洗浄

超音波発振制御プローブの製造技術の一部は
特開2021-125866　に記載しています

この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください

【書類名】　　特許請求の範囲

【請求項１】

機械加工において、対象物の表面を伝搬するメガヘルツの超音波振動を利用することで、刃物と加工対象物の接触部に加工油が均一に広がることが実現し、加工面と刃物に対して急激な負荷（応力・温度）を発生させない（精度の高い加工物と長寿命の刃物の状態を実現する）超音波加工方法

【請求項２】

【請求項１】の超音波加工に関して、複数あるいは一つの超音波発振部材は、加工油の流れる部分に取り付け、超音波の発振設定に関して、加工油・加工対象物・刃物の振動モードを考慮して、低周波（１００ｋＨｚ以下）の共振現象を発生させないように超音波発振制御する超音波加工方法

【請求項３】

【請求項２】の超音波加工方法に関して、低周波の共振現象を発生させない超音波伝搬状態（音圧、周波数、変化）を、音圧データ（周波数範囲　０．０１Ｈｚ～１ＧＨｚ）の測定解析（自己相関、バイスペクトル、パワー寄与率、インパルス応答）に基づいて超音波制御設定する超音波加工方法

【請求項４】

【請求項３】の超音波加工方法に関して、複数の異なる、１メガヘルツ～数メガヘルツのスイープ発振により非線形振動現象と各種部材（加工機械・加工対象・加工油・・）の相互作用について、音圧データ（測定解析周波数範囲　０．１Ｈｚ～１ＧＨｚ）に基づいて、２０メガヘルツ以上の超音波伝搬周波数が、主要伝搬周波数成分となる状態を実現した超音波加工の最適化方法

【請求項５】

【請求項４】の超音波加工に関して、超音波の発振部材を、加工油のタンクに取り付ける、あるいはタンク内に超音波発振プローブを入れるようにしたことを特徴とする超音波加工方法

【請求項６】

【請求項５】の超音波加工に関して、加工以外に、研磨、コーティング・・・表面処理に適用させた超音波利用方法

【書類名】　　明細書

【発明の名称】超音波加工

【技術分野】

【０００１】本発明は、機械加工に関して、超音波振動現象を利用するための超音波加工方法に関する。

【背景技術】

【０００２】機械加工の超音波利用に関して、従来は１８～５０ｋＨｚ範囲の超音波を加工時に伝搬させて超音波加工処理として利用している。

【０００３】実際に、加工対象物の加工部は、刃物と加工油と加工部が接触する瞬間の各種（振動・接触面積・応力・温度・・・）変化・バラツキが大きく、サブミクロンの加工では、超音波振動による共振現象が起きている。その結果、表面に低周波の振動モードに応じた表面の不均一化・バラツキが発生し、均一な加工面にならない原因となっている。

【０００４】本発明の、超音波加工は、周波数がメガヘルツの超音波発振制御を、利用することで、加工部に、２０ＭＨｚ以上の超音波振動が主要超音波伝搬成分となるようにする。

【０００５】特に、単純な超音波発振では、低周波の共振現象の発生によりより大きな接触面積のバラツキを発生させる原因になる。

加工システム全体の振動現象を超音波の音圧データ解析により検出することで、超音波の非線形現象に基づいた効率の良い超音波加工（伝搬）状態をコントロール（実現）できる。

【０００６】加工状態のコントロールに関して従来では、加工と振動現象について、刃物や加工対象物の周波数成分の変化について測定解析評価が行われていなかった。特に、非線形現象の解析（バイスペクトル）により加工状態と振動現象（発振制御）に関する対応が可能になる。

【０００７】本発明では、０．１Ｈｚ～１００ＭＨｚ範囲の振動現象（音圧データ）を解析管理（自己相関、バイスペクトル、パワー寄与率、インパルス応答）することで、各種の加工に関する超音波制御設定事項を最適化する。

１００Ｈｚ以下の振動計測により、加工機械の振動状態を評価することで機械の設計・設置方法に関する問題を検出・改善できる。