ZO-60カッター用無鉛振動子の低発熱のメカニズム

2025.07.20

超音波カッター

無鉛振動子READ-OFFを採用した世界初の無鉛振動子超音波カッターZO-60。
温度があがりにくいという測定結果があり、その理由を超音波デバイス事業部のHさんに書いてもらいました。

皆さん、こんにちは。
超音波で未来をつくる・・・エコーテック(株)マーケッターのKOUKIです。
新しい事をつくる「コトリスト」としてラジオ番組にも出演中です。
超音波メーカー本多電子(株)の新規市場開発を行う部門として1999年に法人化されたエコーテック(株)で、設立メンバーの1人として市場をつくる仕事を長年担当しています。
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超音波カッター用無鉛振動子の低発熱の結果

評価結果：
図1に示すように、切れ味が同等である条件下では、ZO-41IIのPZT振動子は約90℃まで発熱し、ZO-60の無鉛振動子は約40℃までの発熱にとどまり、この結果から無鉛振動子の発熱量が少ないことが確認されました。

ZO-60カッター用無鉛振動子の低発熱のメカニズム

図2に示されているように、同じ入力条件下では無鉛振動子の振動速度が高くなる。
すなわち、無鉛振動子ではエネルギー損失が少ないことを示している。

圧電セラミックスの発熱は、主に内部損失（誘電損失および機械損失）によって引き起こされる。このうち、機械損失は機械品質係数Qmと深く関係している。

関係のポイント
低い Qm→ 機械エネルギーの損失が大きい → 損失が熱に変換 → 発熱が大きい
高い Qm → 機械損失が少ない → 発熱が抑えられる

つまり：　発熱量∝1/Qm　　　

圧電セラミックスの発熱量は Qmに反比例する。

そこで、圧電セラミックスの機械品質係数Qmが高振動速度下（ハイパワー）でも高い値を維持できれば、圧電セラミックスの発熱は低く抑えられる。

図3に機械品質係数Qmと振動速度の関係を示す。
低振動速度時にはPZTのQm値が高かったが、振動速度が0.5 m/sを超えると急激に減少する。
振動速度が0.8 m/sのとき、PZTのQm値は無鉛圧電セラミックスよりも低くなった。

従って、PZTは0.5 m/s以下の振動速度でしか使用できず、これを超えると素子が発熱し、使用が困難となる。
一方、無鉛圧電セラミックスのQm値は振動速度が1.8 m/s以下であればほとんど変化しない。
すなわち、高振動速度下では、無鉛圧電セラミックスのQm値はPZTよりも高い。

この理由は、無鉛圧電セラミックスの抗電界強度が高く、ドメイン壁の移動が抑制されるためであると説明されている。
従って、ハイパワー条件下では、無鉛圧電セラミックスの方がPZTよりも発熱が少ない。

★頂いた文章を紹介させて頂きました。

今後も環境にやさしい製品づくりを行っていきます

ホビー用超音波カッターZO-60は、世界で唯一の鉛を使わない超音波振動子を採用した超音波カッターです。
・SDGsやRoHS指令などの環境規制に配慮した製品を求める企業。
・環境負荷の少ない製造工程を目指す企業（特に欧州や日本の製造業）。
・環境配慮型の教材・機材を導入したい教育機関や研究機関

ネット直販(代引きまたは入金確認後出荷）であれば当社サイト（商品ページ）から購入が可能ですが、企業間取引を希望の場合は、当社グループ会社　本多電子(株)ルート(機械工具、理化学機器商社)へお問合せ下さい。

導入前の貸出機依頼も本多電子(株)へご依頼ください。

ホビー用超音波カッターとは？

ホビー用小型超音波カッターは、2001年世界で初めて当社が提唱したジャンルです。
それまでは、業務用の超音波カッターしかなく、5万円以下のホビー用途（軽作業用）の超音波カッターはありませんでした。
ホビー用超音波カッターUSW-333を市場投入し、長年お客様の要望に応え、機械を進化させてきました。

ホビー用超音波カッターは、手に持つハンドピース内の超音波振動子を駆動することで、微振動を発生(手には感じません、音もしません。)させ、その微振動を刃固定具を介して刃に伝え、刃＋微振動＋微振動による摩擦熱を使い、切断を補助する工具です。

基本は刃で切りますので、刃で切れないものは、切れません。
近年、様々な替刃が登場し、振動を利用した研磨・砥石など磨きに使ったり、摩擦熱を利用した溶着で利用する用途も出てきました。
専用の超音波研磨機、超音波溶着器の簡易版としてご利用頂いています。
ガシガシ力任せに切断したい方は、当社の機械は不向きですので、他社製の工業用超音波カッターをご採用下さい。
※当社機械は、超音波振動子は親会社　本多電子(株)の焼成炉で焼き、製造は豊橋市内で行っている日本製になります。

現在販売中の国内モデルは6機種＋１機種(海外への輸出不可)

ZO-80II本体&ハンドピース	ホビー用超音波カッターZO-41II
ホビー用超音波カッターZO-40レジン	ホビー用超音波カッターZO-30プラⅡ
世界初！無鉛ホビー用超音波カッターZO-60	超音波研磨機ZO-01PL

現在発売中の海外CEモデルは2機種

こんなものが切れないか？と思ったら・・・

エコーテックちゃんねるでは、「素材名＋超音波カッター」で検索して頂ければ、450本以上ある動画の中から切断したい素材の動画が見つかるかも！
もし動画が無い場合、動画にアップして良い素材をお送り頂ければ、機種、替刃の組合せや刃の入れ方・動かし方などを撮影し提案させて頂きます。
導入前の検討材料としてご利用下さい。
お問合せフォームから切りたい素材や厚み、作業量などの情報を入れて送信して下さい。

超音波カッターのレンタルや貸出機について・・・

当社では、レンタル機・貸出機をご用意していません。
導入検討のための貸出機は、グループ会社　本多電子(株)産業機器事業部が対応しています。
本多電子(株)産業機器事業部貸出機サービス

どこで超音波カッターを買えばいいのか？

当社ルート：
・当社取引/現金先払い又は代引き
・当社WEB/当社直営楽天市場店、AMAZON店
・全国模型店(問屋様経由：客注対応になると思います)
・理化学機器専門サイトTECH-JAM
親会社(本多電子)ルート：
・産業機器事業部ルート：機械工具商社様、理化学商社様、計測機器商社様経由
※法人であれば、ほぼ親会社(本多電子)ルートになります。

採用情報: 超音波技術で未来をつくりたい学生を大募集！

耳に聞こえない音「超音波」。
「超音波」は、魚群探知機のような音の伝搬を使って距離を測定する情報的な利用と、超音波洗浄機のように音の振動を使って洗うような動力的な利用があります。
あなたなら「超音波」を使って、どんなアイデアが思い浮かびますか？
そのアイディアが、いま世の中が抱える問題を解決する未来の技術になるかもしれません。
超音波技術の可能性を信じ、一緒に革新的な製品を開発しませんか？

採用情報｜本多電子株式会社

※今までのエコーテック（株）採用情報に関するブログ

毎週火曜日19時～20時は、FM84.3MHz WORKer WORKout

19:00になりましたら、FMやしの実にチャンネルを合わせてぜひお聞きください。
WEBラジオ又は携帯アプリは下記リンク先となります。
TEES-843FM (fmplapla.com)

FM84.3MHz workerworkout
豊橋駅前ココラスタジオから生放送！
毎週火曜日夜19時～20時に番組マーケッターとしてKOUKI出演中です。
番組名：東三河で働く人のための番組「WORKer WORKout」
放送日：84.3MHz 毎週火曜日　19:00－20:00　7/1,8,15,22,29

2025/7/25～29 ACGHK2025(香港)

イベント名：首頁 – 香港動漫電玩節 2025
会期：2025年7月25日(金)～29日(火)
会場：香港會議展覽中心展覽廳1
小間：hobbylandhkブース
展示機種：超音波カッターZO-91、ZO-95
※当社からは、海外担当　柳本が参加します。

2025/8/21,9/2 ★自分の強みを見つけよう★

超音波マーケッターによる特別講演＆仕事体験プログラム

＼営業・販売促進に興味がある学生必見！／
「技術×営業×自分発見」をテーマにした、ちょっとユニークなインターンシップを開催します！

詳細は、本多電子(株)のインターンシップ＆仕事体験 | マイナビ2027を参照ください。
昨年も実施しました、マーケッターKOUKIこと当社営業部長三浦宏樹による営業インターンシップを2日間開催！

2025/9/10-12 SENSOR EXPO JAPAN 2025

イベント名：SENSOR EXPO JAPAN 2025
会期：2025年9月10日(水)～12日(金)
会場：東京ビッグサイト西ホール
小間番号：S-17
展示機種：超音波カッター、超音波研磨機、超音波霧化器、超音波駆動キット

第５回ユースモデリングコンテスト豊橋に出展・協賛してみませんか？

高校生・高専生のものづくり全国大会　ユースモデリングコンテスト豊橋ですが、来年2026年は第５回の記念大会となります。
なかなか高校の出場が増えないため、継続して頂いている協賛メーカーには申し訳ないのですが、少しでも集客を行うために早めに告知をしていきたいと思います。

大会予定日：　2026年1月24日(土)-25(日)
場所：こども未来館ココニコと相談中(第5回なので豊橋市内の他の施設も検討中)
目標参加チーム：20チーム（高校生100人を会場に集める）
目標出展企業：11社
目標協賛企業：40社
目標来場者数：今年の来場数がわかりしだい決定

募集用チラシも制作していきます！

豊橋のモノづくりを一緒に応援しませんか？コラボ企画・商品募集中！

もけ部ドットポッチノート　ユーモ豊橋バージョン — もけ部(豊橋工専高校模型部)

豊橋工専高校模型部(もけ部)とは、
豊橋のものづくりをPRしようと2016年4月から取り組んでいる当社キャラクターコンテンツ。
豊橋のPRになれば、イラストは、ロイヤリティ無しで利用して頂いています。
ぜひ、多くの企業の方と豊橋工専高校模型部(もけ部)を通して、地域ＰＲが一緒に出来たらと思っています。
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