https://ameblo.jp/blue-star2010/ ブログの説明を入力します。 ja 超音波バリ取りの特徴のまとめ
＊材質を選ばない。
　　金属・プラスチック・ 　ゴム・セラミックス・ガラス
　 またそれらの複合剤　難易度に　差はあるものの　
　基本的にほとんどの材質に対応できる。
＊形状にとらわれない、バリの発生場所が多方向で、
　内面の公差穴なども対象になる。
＊数を制限されない。一から数万個まで、
　一度にまたは　連続で処理できる。
＊有害物など、発生しない。危険物は使わない。
　水を使用する。
＊洗浄物を汚さず、洗浄しつつ、バリがとれる。
　精密洗浄が可能である。
＊使用するのに、特殊技術、技能が不要である。
　また自動化が容易である。管理が　し易い。
＊最大の利点は、微小バリ（ミクロンの大きさ）が　より早く、
　確実に除去できる。
　これからの精密加工に　唯一対応できる手段である。
＊消耗品が少ない、水とフィルターが主な消耗品。
　ランニングコストが小さい。
＊他の多くの手段と異なり、バリ取り後の、精密超音波洗浄装置が　いらない。
　そのため他の競合手段と比較すると　全体では　低コストになる。
＊乾燥もライン化がしやすい。汚れの再付着が少なく、
　精密部品加工後の処理に適する。
＊クリーンルームなどの環境中に設置できる。
　他の手段のように、隔離されたバリ取り、洗浄室を必要とせず、
　管理コストが　軽減される。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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参考　ブルー・スターＲ＆Ｄ　　　ＨＰ ]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10601303824.html Mon, 26 Jul 2010 11:16:16 +0900 １、超音波バリ取りと　従来のバリ取り手段
超音波微小バリ取りは　新しい技術で　
今までのバリ取りにない特徴を　持っている。
他のバリ取り手段と比較しながら　考えて見る。
ただ　バリ取り技術は　超音波バリ取り技術も
　他のバリ取り技術も　日進月歩である。
どんどん　克服され　新しい技術を生み出していると　
考えるべきであり、以下に記すのは、基本的傾向と考えて
いただくと　ありがたい。
超音波バリ取りは　新しい技術で　まだ知られていないので　
その特徴を　よく知られている既存の手段と比較する。　

２、ショットブラストとの比較
ショットブラストは　胡桃の粉から　ガラスビーズ、鉄球まで　
様々な微小な固体（一部　氷の微粉や、炭酸ガス含む）を　
対象物に　衝突させて　バリを取ったり、表面改質を行う技術をであり、
これからもなくてはならない重要なバリ取り、表面改質技術である。
しかし　その性格上、逆に表面に　ダメージを残し易く、
複雑な形状や、複合部品には　適していない。
また　有機物のショットは、引火爆発の危険もあり、注意を要する。
さらに一部を除いて　産業廃棄物として　ブラスト剤が問題になる。
またその多くの手段が、後工程として　洗浄工程が必要になる。
対して　超音波バリ取りは　複雑な形状　複合部品などを　
一度に　大量に処理し、通常　水を使うため　危険性もなく
廃棄物もバリ取り工程からは　生じない。
もちろん後工程に　洗浄は必要ない。
ただし、肉厚なバリなどは　ショットが　優れている。
精密微小バリ取りは　超音波で、
肉厚、表面改質は、ショットという区分が　考えられる。

３、バレル研磨との比較
バレル研磨は、表面の改質、研磨、バリ取りに　
有用な広く使われている方法である。
しかし金属、プラスチックの複合部品や　電子回路部品、
表面の改質研磨を望まない部品には　不適当である。
何より　研磨粉、バレルコンパウンド等に　
汚染されることを覚悟しなければならない。
エッジは　Rに　加工される。
微細な止まり穴、交差穴、奥のコ-ナーなど　
プラスチック精密成型品に代表される、精密加工バリ取りには、適さない。
さらに　ほとんど、長時間のバッチ処理になり、
ライン化には　困難である。
廃水処理、そして　一般には　強力な超音波洗浄を　仕上げに必要とする。

なお　この改良型として　磁気バレルがある。
汚染度は少なく、排水処理までは　考えなくて良いこともある。
しかし　バレル研磨の基本的特徴は　そのまま持っている。
対象ワークの微細な　内面までは　困難である。
もちろん　磁気を問題にするものは　適さない。
プラスチックにも　適さない。
超音波バリ取りは　エッジを　Rにすることは　出来ない。
特殊な例として、超音波と　砥粒を併用する方法も　
いくつか実用化され、実績をあげているが　バレルのような　
エッジコントロールは　出来ていない。
しかし、汚染されず、大量に　ライン化処理でき、
条件にもよるが　微細な止まり穴　交差穴（簡単ではないが）
小さなM１くらいの　ネジ穴のバリなどは　得意と言って良い。
0.125ｍｍΦの　光ファイバーコネクターの　
入り口のマイクロバリなどは、他のほうほうでは　困難である。
超音波バリ取りは、バレルで困難な、
複雑　精密部品の　微小バリ取りに　最適である。

４、高圧スプレー洗浄との比較
　50㎫以上の高圧スプレーは　その固定が難しく　
対象物の　破壊をも伴う。
従って、15㎫～50㎫が　市販されている一般的な、
バリ取り高圧スプレーの　圧力である。
超音波で発生する　キャビティの正と負の　
１秒間に２００００回以上の衝撃波を
一方向のみの高圧スプレーと　比較するのは　困難であるが、
バリ取りのチェック用に一部で使用されている、
塗料の剥離試験では　25㎫の　
高圧スプレー（5ｍｍΦで　50ｍｍの距離から垂直に　噴射）よりは
強力で、50㎫とは　同等という結果が得られている。
高圧スプレーは　パワーが大きく　洗い流す力が　大きい。
キャビティーは　高速の正負の繰り返しであるから、
微小な汚れは　拡散するが　高圧スプレーのような　洗い流す力は　小さい。
しかし　高圧スプレーのバリ取り時の照射面積は　一ノズル5ｍｍΦと　
小さいのに対し、超音波バリ取りの照射面積は、1200ｗの最も小さいものでも、
300ｍｍ✕200ｍｍの面積をカバーする。
また高圧スプレーは　バレル、ショットブラストと同じく
　一方向の力のために　バリを　折り曲げ　へばりつかせて　
一見取れたかの用に　見えてしまい、
より取れにくい状態にしてしまう傾向にある。
小さな止まり穴の　奥のバリは　取るというより　押し固めである。
超音波の　非常に大きな特徴は　負の衝撃波のほうが　大きいこと、
つまり、倒れているものは起こし、つぶれているバリは　引き剥がし、
除去するということにある。
　もちろん　高圧と異なり　ワークの固定に　労力を取られず、
小さい精密部品も　まとめて　処理することが出来る。
今日では　高圧でしか無理かと思われていた、または高圧でも　
無理かと思われていた、自動車のバルブボディ、トランスミッションのギヤー類、
油圧機器のローター，など　にも利用されつつある。
　何よりの違いは、メンテナンスが　容易なこと、
特殊なポンプを使わず、場所をとらず、電気量が　
格段に少なくて　済むことである。
　
５、サーマル・デバーリングとの比較
密閉した圧力容器の中で、火薬またはガスを　爆発させて、
その圧力と高熱でバリを取る。
主にエンジンブロック、油圧機器などの、バリを取る。
バリを力で取ると言うよりは、高熱で溶かして　融着して　
２度とはがれない形である。
問題は、高熱で表面が焼け、商品とするには　酸洗浄が必要で、
その後アルカリ中和、リンス洗浄が必要。
また対象も限られる。
電子部品、複合部品、ゴム、プラスチックはできない。
最大の難点は、火薬、または、ガスの管理が必要で、容易に導入できない。
価格は、高くなる。
超音波バリ取りは、後処理は不要で、危険性もなく、誰でも容易に扱える。

６、冷間バレル
バレル研磨の　発展系であるが　ゴム等のバリ取りに利用される。
また、ショットとの組み合わせでも　使用される。
マイナス８０度から１５０度以下で使用される。
この分野に、まだ　超音波バリ取りは　応用されない。
ゴムへの超音波バリ取りの挑戦は　まだ始まったばかりである。

７、ブラシ、竹べら等‥
現在　もっとも多く使用されている　方法の一つ。
主に　人手による。
品質にムラがあり、２次バリといわれるより微小なバリの発生源になる。
その多くが　超音波バリ取りに　代替できる。
必要だった洗浄も、なくなる。

８、電解バリ取りとの比較=
　濃い塩水中で　バリと電極の間に　放電させ、
電流の熱で溶かして　バリを取る。
この方法は、有害物質が発生する場合もある。
塩水の処理、重金属の処理、電極の管理、何より、塩水のため　
装置の寿命が短く、設置環境も制限される。

参考　ブルー・スターR&D　　HP

　　　　
]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10601277573.html Mon, 26 Jul 2010 10:15:34 +0900 １、超音波バリ取り洗浄の原理
液体の中に強力な超音波を放射すると　
溶解している空気の含有量により　
溶解量が比較的多い時は　ガス星雲型のキャビティー、
十分少ない時は　球状星雲型のキャビティーが　発生する。
十分に気体を除去した液体（水、またはその他の洗浄剤）の中に
強力な超音波を発生させ、球状星雲型のキャビティー（微小真空核群）を
無数に　生成させる。

この球状の微小真空核群の生成と消滅時に　
正と負の衝撃力が、発生する。
前者は微小真空核群の中心部から見て、外側への　衝撃波、
後者は核の中心部へ　吸引するような方向の　衝撃波が　発生する。
この［正と負］の衝撃波は、
１秒間に20000回以上、生成と消滅を繰り返す。
　
　気体の高速移動の　ひとつの例が　ガス爆発であるが　
微小真空核群の生成と消滅時に高速移動するものは　
はるかに密度の高い液体である。
液体が秒速100から300ｍで移動し（正の爆発）
次に　今度はその逆方向に　秒速150から350ｍで移動（負の爆発）する。
これを1秒間に20000回以上繰り返す。
無数の数の　微小真空核群が　同期しながら、
この生成と消滅を繰り返す。

　バリの近くに発生した微小真空核群＝キャビティは
　バリに対して、１秒間に20000回以上　正と負の衝撃力　
別な表現をすれば　押す、引くを　繰り返す。
この結果　微小なヒゲバリは　一瞬で吹き飛んでしまう。
つぶれて　本体にへばりついているバリは、正より負　
つまり引っ張りの方向に働く衝撃力の方が強いため、
徐々に引き起こされ、同様の繰返し応力により破壊（折られ）除去される。
この現象が、数μの大きさの様々な形のバリの周辺で
同時に　発生する。

これが　超音波バリ取り洗浄の　原理である。



参考　ブルー・スターR&D　HP ]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10601259504.html Mon, 26 Jul 2010 10:05:13 +0900 ４、第三世代の超音波洗浄技術［基本的考え］

以下の技術は、１９９３年ワシントンのオゾン層保護に関する国際会議
（アメリカEPA主催）で　柴野　佳英　が　世界に公開した技術である。
彼は　これを　第三世代の洗浄技術　キャビティーション強化システムと呼んだ。

１）キャビティーション強化システム
キャビティーションコントロールを的確に行う超音波槽を前提にして、
液体の中の空気の溶解量を　目的にあわせて、コントロールする
超音波洗浄装置をキャビティーション強化システム付き
超音波洗浄装置（第三世代の超音波洗装置）と呼ぶ。
空気の溶解含有量（以下　測定技術の関係で、溶存酸素量で、代替する。）　　
をコントロールして　超音波洗浄の能力を　最大限に引き上げる。
溶存酸素が、数ｐｐｍ以上の場合、つまり、一般の水、水系超音波洗浄の場合、
ガス星雲型のキャビティーが発生する。
ガス星雲型のキャビティーは、キャビティーの生成、消滅時の液体の移動速
度が遅く、結果として、衝撃力が、きわめて弱い。　　
また、キャビティー自身の移動距離が短い（数mm内）ため、
ひどい洗浄ムラを起こす。
目に見える泡を発生させる超音波洗浄装置よりは、よいが、
これからの精密化を競う超音波洗浄装置には、不適当である。
　
従って、これからの超音波洗浄には、球状星雲型のキャビティーを　利用する。
この球状星雲型のキャビティーを　液体の中の溶存酸素量をコントロールし　
安定的に、且つ効率的に　利用する超音波洗浄を
　第三世代の超音波洗浄、キャビティーション強化システムという。

２）球状星雲型のキャビティー
　２０ＫＨｚ～１ＭＨｚの範囲の超音波洗浄において、
精密洗浄を効率的に成し遂げようとする場合、溶存酸素を
低くコントロールして、球状キャビティーを利用することは、
非常に重要である。
球状キャビティーは、液体の単位時間当たりの吸排出量が大きく、
キャビティー自身の移動速度も速い。
従って、洗浄力は、　同一条件の最大値を示し、
且つ拡散効果（キャビティーによる汚れの搬送効果）も最も高い。
液面から進入する空気、液体自身の含有気体、洗浄物自身が表面などに
まとう空気を　超音波洗浄域から　除去し、
洗浄物周囲と　洗浄物と振動版の
間の液体が含む空気の含有量を　
酸素で2ｐｐｍ以下に常に安定させたい。
これは、超音波の照射が、どのような媒体、どのような流路を経由しようが、
キャビティーを利用するなら、全く同じである。
どのくらいの酸素（空気）の含有量が適当かは、
超音波の周波数と液体の種類と温度、
そして何より　洗浄の目的の精度による。
この技術を安定的に利用し、超音波のエネルギーを
効率的に利用するには、脱気するだけでは、駄目で、
前述のキャビティーションコントロールを
厳密に守ることが必要である。
　　　
この球状キャビティーの利用で　
現在　大きく発展し利用されているのは　
強力精密洗浄の他、超音波バリ取り洗浄の分野であるが、
そのほかにも　超音波エッチング、超音波衣類クリーニング装置など
用途は　拡大していくと　思われる。

参考　ブルー・スターR&D　ＨＰ
　　
]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10600668651.html Sun, 25 Jul 2010 17:37:37 +0900 ２、キャビティーションコントロールの重要性
　　
超音波洗浄におけるキャビティーの重要性に対応し、
超音波洗浄槽内において、
キャビティーをコントロールしようとする超音波洗浄装置を
第二世代の超音波洗浄機と呼ぶ。
ここでは、簡単に第二世代超音波洗浄機
におけるキャビティーションコントロールについて述べる。
これは、超音波洗浄システム設計の全ての基本であり、
ここの理解と実践を飛ばして、
新しい時代の超音波洗浄設計は　出来ない。
　
１）キャビティーション発生位置のコントロール
超音波洗浄槽（超音波スプレーも同じ）において、
どこに、どのようなキャビティーションを　
安定的に発生させるかは、きわめて重要な基礎技術である。
周波数、液体の種類、温度、液深、振動子の配置、
液の流れ方向、温度分布、等など、そして洗浄物の種類によって、
キャビティーションの発生位置と分布形状が決まる。
　キャビティーションの基本分布は、水平分布、垂直分布、
格子状分布、均等分布、円柱状分布など、目的にあわせて、設計する。
なお、超音波洗浄技術者と、ユーザーは、超音波槽毎の目的をはっきりさせ、
槽毎のキャビティーション分布と　確認方法を　共有しなければならない。
液深が　不安定だったり、理論的裏づけがない場合は、
洗浄設計の基本が出来ていないと考える。

２）キャビティーション発生密度のコントロール
超音波洗浄におけるキャビティーは　面で発生するのではない。
点で発生する。
キャビティー相互間には距離があり、複数がくっついて発生しない。
一般の脱脂洗浄は、ともかく、いわゆる精密洗浄は、
キャビィー間の空間が不良原因になる。
そのため、様々な方法で、キャビティー密度を上げる努力をする。
あるいは　キャビティーの移動距離を　伸ばす工夫をする。
超音波の波形、発振効率、液入射効率、単位面積あたりの出力、
振動素子貼り付け方の工夫無駄液量の削減などなど、
細かい努力を積み重ねる。

３）キャビティーション衝撃力のコントロール
キャビティーの正負の衝撃力が　弱すぎても洗浄できないし、
強すぎれば、洗浄対象物にダメージを与えて不良品になる。
当然、キャビティーの衝撃力をコントロールできなければ、
超音波洗浄の設計ができないと言うことになる。
最近の超音波洗浄の対象物はますます精密、繊細になっており、
キャビティーの選択の巾も狭くなっている。
しかし、超音波洗浄におけるキャビティーについて、理解が深まれば、
衝撃力のコントロールについて、理解しやすい。
一般には、キャビティーの衝撃力は、液体の圧力に比例し、
周波数、液体の蒸気圧、溶解する空気の量に反比例する。
キャビティーの衝撃力は、キャビティーが　単位時間に
排除（吸引）する液体の質量に比例するわけだから、
原理がわかれば、何をコントロールすれば良いか、
明らかである。
　　
超音波洗浄装置における、超音波洗浄設計の
キャビティーションコントロールは、重要な基本技術である。
これらをおろそかにして、つまりキャビティーの管理
をおろそかにして、超音波洗浄の新しい技術を
導入することは、不可能である。


参考　　ブルー・スターR&D　HP
]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10600647458.html Sun, 25 Jul 2010 17:36:19 +0900 ４）［超音波洗浄における最大の誤解］
　超音波洗浄技術上の最大の誤解は、
超音波を液体中に照射すると発生する、目に見える泡が、
上述の超音波によって発生するキャビティー（微小真空核群）
であると　錯覚したことにある。
　水以外の洗浄溶剤の多くは　多量の空気を含む。
アルコール類、塩素系溶
剤、炭化水素系溶剤、臭素系溶剤、その他、洗浄に利用できる、利用してい
る溶剤の全てにおいて、酸素溶解量は　２０ｍｇ/ℓ以上である。
ここに　強力な超音波を照射すると、圧力変化によって　溶解していた空気が
脱泡し、泡となって、上昇し、液面ではじける！
液中で消滅、縮小することはない。
これを超音波ガスエアレーションと言う。
液体から抜け出た空気は、又液面から再溶解し　超音波による
泡の発生現象、超音波バブリング、
（あるいは、超音波ガスエアレーション）は、安定して継続する。
このとき発生する微小な空気の泡は、最初の１０秒程度を除いて、
超音波の振動面から発生し、効果的な超音波の吸収と遮断に役立つ。
超音波によって発生するはずのキャビティーを　発生させない。
超音波洗浄においては　この泡対策　すなわち　
溶解している空気の管理と対策は　極めて重要である。
　　　　　　
　溶解空気の減少対策のない、水以外の超音波洗浄機においては、９９％
以上の超音波エネルギーが、振動面表面で消えている！
超音波で発生するキャビティーは、1秒間に2万回以上の生成、消滅を繰り
返す高速現象であって、人間の目で　泡？等として見える現象ではない。

参考　ブルー・スターＲ＆Ｄ　　ＨＰ ]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10600633969.html Sun, 25 Jul 2010 17:10:56 +0900 　超音波で発生するキャビティー（微小真空核群）は、
次のように発生、消滅を繰り返す。２５ＫＨｚの超音波で説明する。
１）［発生工程］　正の衝撃波
　　初期（開始ゼロ秒から１０万分の１秒）の音圧の減圧工程において、
キャビティー発生域に霧状の無数の微小真空核が発生する。
微小真空核は　合体、成長を続け１０万分の１秒
[厳密には　少しずれる]過ぎに　極大になり、成長した葡萄の房の用に
お互いにくっつきあった、十数個の微小真空核の固まりになる。
実際は、キャビティーは　連続発生で、そのため、音圧が　
最大になった時点、つまり２）の消滅工程から　考えるので、
約１０万分の１秒になる。
この過程は、キャビティー域の液体の高速排出工程であり、
キャビティーの外形が６ｍｍであれば、最大　キャビティーの外側に　
約３００ｍ/sec以上の液体の移動、つまり衝撃波が生じたことになる。
これを正の衝撃波という。
衝撃波の大きさは、キャビティーの大きさ（形状）と
液体の移動速度によって決ま
る。キャビティーつまり、微小真空核群の間に閉じ込められた液体には、
複雑な方向から、高圧がかかる。
　このキャビティーの発生工程は、超音波洗浄の洗浄力の１部を担う。
しかし、単なる一方向の圧力波であれば、固体表面で発生する衝撃波は、
どこで発生しても、固体表面への垂直方向への　分力を伴う。
つまり　この工程だけでは　汚れの圧着の方向への作用が　
大きく洗浄力は　期待できない。　
超音波洗浄の特長は、次の消滅工程にある。

２）［消滅工程］　負の衝撃波
減圧工程において、成長した微小真空核群は、そのキャビティー中心からの
位置を変えずに　縮小する。
次の約１０万分の約１秒後に　微小真空核群は、　消滅する。
正確には、発生から、成長極大点に達する時間よりも、
成長極大点から消滅する時間のほうが早い。
これには、大気圧と水圧が　作用している。
この生滅工程では、発生工程とは逆に　キャビティー中心に向けて、
液体の高速移動が起きる。
微小真空核間の液体は、25000分の１秒の間に　減圧、膨張、
次に　高速高圧の液体の衝撃波と乱流の集中を浴びる。
このキャビティー消滅工程[つまり音圧の加圧工程]で、
キャビティー中心へ向けた衝撃波を負の衝撃波という。固体表面近くで　
この消滅工程があると、異物には、引っ張りの力が　働く。
これが　洗浄力の源泉であり　超音波洗浄の特長である。

３）［キャビティーの移動］　洗浄と拡散
固体表面にある汚れ（洗浄対象汚染物質）は、上述のように　
キャビティーの発生工程で　キャビティー中心からの　衝撃波
（正の衝撃波）によって、［押され］、次に（負の衝撃波）によって、
［引っ張られ］、これを１秒間に　２万回以上繰り返されて、
キャビティーに取り込まれ、微小真空核間の空間で、複雑な
圧縮、膨張工程を経ながら、キャビティーとともに　高速で移動する。
このキャビティーの移動距離は、キャビティー発生の音圧変化の閾値（しき
いち）の下限までである。
従って、球状星雲型のキャビティー（超音波の減衰率が低い）で、
約１/8λ（波長）程度になる。
ガス星雲型のキャビティーは、キャビティーの移動距離は　
小さく無視できるレベルである。
　なお移動速度は、50ｍ/sec～150m／secに達する。
これが超音波洗浄の
汚れが除去される原理であり、
超音波以外で発生するキャビティーの原
理との違いである。

参考　ブルー・スターR&D　ＨＰ
]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10600627291.html Sun, 25 Jul 2010 16:52:15 +0900 、超音波洗浄とは
超音波洗浄とは、液体の中に　強力な超音波を放射し、
そのとき発生する空洞（キャビティー）の生成時と
消滅時の衝撃力を利用する洗浄方法である。
キャビティーが発生しなければ、超音波洗浄とは言い得ない。
つまり　超音波洗浄とは、超音波によって発生する
キャビティーを洗浄に利用する技術である。
したがって、超音波洗浄を理解し、効果的に利用するためには、
キャビティー、そしてキャビティーの生成、消滅の現象
（キャビティーション）を正しく理解することが　基本的条件になる。
液体の中に　強力な２０ＫＨｚ以上の音波、即ち超音波を照射する。
液中に一定以上の音圧変化が発生すると、いわゆるキャビティーが
発生する。
キャビティーは、多数の真空核（マイクロキャビティー）によって、
構成され、その全体の大きさは、周波数、音圧変化の大きさによって　
変わるが、実用レベルでは、約１００ミクロンから１０数ミリである。
形も様々で、大きく分けると、ガス星雲型と球状星雲型に分かれる。
ここで　述べるキャビティーは、１秒間に２万回以上、生成と消滅を
繰り返す超音波のキャビティーについてであり、１秒間に生成、分断、縮小、
消滅が、１０回未満の超音波以外の音圧変化によって発生する
キャビティーとは重要な部分に置いて、現象が　異なる。
超音波で発生するキャビティーは、
微小な真空核の塊であり、その微小な真空核は
同期して生成と消滅を繰り返すので
微小真空核群とも　呼ばれる。

参考　ブルー・スターR&D　HP ]]> https://ameblo.jp/blue-star2010/entry-10600613697.html Sun, 25 Jul 2010 16:49:58 +0900