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超音波カッター・研磨コラム

超音波カッターの仕組み(振動子編)

圧電素子

  • 振動を発生させるのに「圧電素子」を使用しています。
  • 圧電素子は圧縮するとプラスの電圧、伸ばすとマイナスの電圧を発生します。
  • 逆に、プラスの電圧を加えると伸び、マイナスの電圧を加えると縮みます。


ボルト締めランジュバン型振動子

  • 振動子に圧電素子を組み込み振動を発生させています。
  • 圧電素子は伸びる方向に脆い性質があるため、予め圧電素子の両端を金属丸棒で挟み、ボルトで締め付け、圧縮荷重をかけた状態で使用します。
  • 振動子の共振する周波数にあわせて電圧を加えることによって、振動を発生させます。

振動子の構造①

 

圧電素子を使用して振動を発生、制御しています。

 

※圧電素子とは、

  • 電圧を加えると変位します(力が発生します)
  • 変位させると(力を加えると)を電圧が発生します。


振動子の構造②

 

 

 

刃先の変位量を大きくするには、

  • 駆動用圧電素子で発生した微小な変位をクランプホーン、コーン部分の絞りで増幅させています。 
  • 共振現象を利用しています。 


※共振とは、 構造物は重量、長さ、形状によってそれぞれ固有振動数をもっており、その振動の周期にあわせて外力を加えたときに、 大きな振動になる現象。

 

※振動している部分の頂点を「腹」と言い、振動していない部分を「節」と言います。

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