工具ホーン（超音波ホーン）

工具ホーンとは

工具ホーンは、超音波溶着のプロセスで重要な役割を果たす部品です。超音波溶着は、非常に高頻度の振動（音波）を利用して、プラスチックを加熱・溶着させる技術ですが、その音波を効果的にプラスチックに伝えるために使用されるのが「工具ホーン」と呼ばれる部品です。超音波ホーンと呼ばれる場合もあります。簡単に言うと、工具ホーンは超音波振動を増幅し、これを溶着対象となる部品に伝える「振動の伝達装置」です。超音波の振動エネルギーが素材に伝わることで、熱が発生し、素材同士が溶けて接着されます。また、工具ホーンは特定の周波数で共振するように設計しなければなりません。その上で、超音波溶着の性能を最大化するため、素材や溶着する部品に応じて適切な設計が求められます。例えば、ホーンのスリット形状を変えることで、音波の伝わり方を調整し、溶着の均一性を改善することができます。 要するに、工具ホーンは超音波溶着において溶着効率や品質に大きな影響を与える非常に重要な部品です。

周波数と伝達距離

工具ホーン（超音波ホーン）は共振によって振動しているため、設計した周波数と異なる機器では使用できません（15kHzで設計したホーンは19kHzの機器では使えない）。
ホーンの形状や寸法を安易に変えてしまうと共振できなくなる可能性があります。

また、工具ホーンの先端は同一方向に均一に振動するように設計されます。振動（振幅）が不均一な場合、溶着強度や気密性のバラつきが発生しやすくなります。
最悪の場合、工具ホーン自身の破断につながる可能性があります。
〔ワークの形状・材質に合わせ、振動解析データに基づき設計・製作しています。〕

周波数はそれぞれ伝達距離を有しており、共振する工具ホーン（超音波ホーン）のサイズにも影響します。基本的に周波数が低いほど伝達距離は長くなり、ホーンのサイズも大きくなります。

工具ホーン（超音波ホーン）の材質

工具ホーンの材質は用途に応じて選定します。ここでは使用頻度の高い3種類について特長を説明します。

ジュラルミン

工具ホーン（超音波ホーン）に使用される最も一般的な材質です。軽量で放熱性に優れ、メッキ加工や超硬溶射などの処理を施すことも可能です。

チタン

高振幅を要する際に適した材質です。
ジュラルミンと比べ硬度は高いですが、表面処理は限られています。

鉄（SKD）

摩耗対策として選択される材質です。蓄熱性が高く、工具ホーン（超音波ホーン）の冷却が必須となります。
防錆処理が可能です。