安裝有許多對角裂縫零件的一維縱扭振動轉換器JiromaruTsujino*,TetsugiUeoka,KenichiOtoda,AtsushiFujimiFacultyofEngineering,KanagawaUniversity,Yokohama221-8686,Japan摘要：為了提高一維縱扭振動轉換器可得到的振動速度，對旨在減少振動節點部分的最大振動應力水平并且要避免安裝在轉換器的縱向節點位置的帶有許多裂縫的零件的新型的復雜振動轉換器進行了研究。轉換器的自由端以橢圓或圓形軌跡振動。帶有從橢圓形到圓形或者從長方形到正方形軌跡的復雜振動系統可有效應用于需要大功率的場合，包括金屬或者塑料的超聲波焊接，超聲波焊線的集成電路，大規模集成電路和裝置和超聲波馬達。安裝有許多帶裂縫部件的轉換器比只安裝一個帶有裂縫零件的轉換器在振動應力水平和品質因數方面會得到提高。關鍵詞：圓形振動軌跡復雜的振動復雜振動超聲波焊接縱扭振動轉換器超聲波馬達超聲波塑料焊接帶有對角裂縫的振動轉換器1.簡介帶有從橢圓形到圓形或者從長方形到正放形位點的復雜振動系統適用于大功率場合的使用。在縱向振動節點區域安裝有一個裂縫零件且由縱向振動系統驅動的一維縱扭振動轉換器適用于大規模場合的應用，這些場合包括：各種材料的超聲波焊接，超聲波焊線的集成電路，大規模集成電路和裝置和超聲波馬達。為了提高振動的優點和增加轉換器的可獲得振動速度，對帶有許多裂縫零件的新型轉換器做了研究。裂縫零件可以安裝在許多位置，但是要避免安裝在縱向節點位置處以便減少振動節點部分的最大應力振動數值。使用很多裂縫零件可以使最大振動應力和質量因數增加，同時在相同的驅動電壓下最大振動振幅會明顯增大。這種轉換器由很突出的優點，因為和只有一個裂縫零件的轉換器相比，其最大振動應力較小，而且這種振動器的最大振動振幅會明顯增加。沿著轉換器分布的振動軌跡，振動速度和相分布可以通過激光多普勒測振儀進行測量。這種新型的轉換器用于超聲波塑料焊接和超聲波馬達中。這種新型轉換器可獲得的最大振動速度會顯著增加。使用復雜的振動轉換器可以使塑的焊接優點得以提高。超聲波馬達聲使用的15mm直徑的新型振動器的縱扭振動幅和以前的轉換器相比，在相同的驅動電壓60v,55kHz條件下，會從6um增加到將近12um.安裝有多縫隙零件的轉換器在提高振動的優點和增加可得到的復雜振動速度方面是很有效的。2振動轉換器的構造兩個直徑為20mm，長度為79mm的振動轉換器的構造如圖1所示，而且這兩種轉換器在除了縱向節點部分外安裝有裂縫零件。用鋁合金（JISA7075B）制造的圓柱形縱扭轉換器在圓周的縱向振動節點部分的兩端安裝有兩個裂縫零件。轉換器由縱向振動源驅動。在實驗中使用了具有相同角度和不同角度對角裂縫零件的各種轉換器。振動轉換器有18個呈45或135的對角裂縫，這些10mm寬，0.5mm寬的裂縫是用電火花機床加工出來的。裂縫深度從1.0mm到30.mm之間變化。轉換器的自由端部分以縱扭的方式振動并且軌跡呈橢圓形。圖1，安裝有一對裂縫零件的不同的一維縱扭振動轉換器3帶有兩個裂縫零件的轉換器的振動特點對轉換器的整個振動系統的自由進入循環進行了測量。具有不同角度裂縫零件（a）和具有相同角度裂縫零件（b）的質量因數Ymo，在890Kpa的穩定壓力條件下焊接，其數值大致是600和30ms。由于縱向振動和扭轉振動的共振頻率很接近，所以轉換器振動系統的進入循環顯示出單一的圓形。兩個系統的質量因數是很大的。在轉換器的自由邊沿可以得到橢圓位點。4復雜振動超聲波塑料焊接4.1復雜振動轉換器的振動特點圖2顯示了驅動頻率和帶有復雜振動系統的振動轉換器的扭轉振動速度之間的關系。驅動電壓穩定在20V。扭轉振動速度在26.3kHz和26.4kHz附近的不同頻率處有最大的數值。在轉換器的自由邊沿會出現橢圓的軌跡。帶有一對裂縫零件的復雜振動轉換器，在頻率為26.8kHz時，其扭轉徑向的振動速度分布如圖3所示。扭轉振動速度的節點部分通常位于左側的裂縫區域，并且振動速度在自由邊沿達到最大數值。圖2，沿著（a)和（b)復雜振動轉換器扭轉徑向振