| 概要 | 超音波ホーンは溶着されるプラスチック部品に最適な周波数と振幅を供給する共鳴体です。超音波ホーンは、使用される周波数において正しく共振するように設計する必要があります。 本事例では超音波振動子（圧電素子）の一部を固定した状態で、調和電圧を負荷して振動させ、どの周波数で最良の共振状態が得られるかを解析しています。 |
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| モデル解説 | 解析モデルは、圧電体を電極で挟み込んだ超音波振動子とホーンで構成されます。ホーン根元部の外周を固定し、圧電素子に電圧を印加して振動させます。 共振解析で共振周波数と振動モードを確認し、調和解析で交流電圧印加時のホーン先端変位を周波数ごとに評価します。 |
| 結果解説 | 共振解析の結果、本モデルでは33.7kHz付近で、ホーン先端がZ方向に大きく振動するモードが確認されました。 続いて調和解析を行い、ホーン先端のZ方向変位を周波数応答として評価したところ、34 kHz付近でホーン先端のZ方向変位応答が大きくなることを確認しました。 共振解析と調和解析を組み合わせることで、超音波ホーンの共振周波数、振動モード、先端振幅を設計段階で評価できます。 |
| キーワード | 超音波ホーン, 超音波溶着, 樹脂溶着, 溶着装置, 共振周波数, 周波数応答 |
図1 モデル
図2 共振解析結果
図3 Z方向変位周波数応答
図4 調和解析Z方向変位
