초음파 송수파기(ULTRASONIC WAVE TRANSMITTER/RECEIVER)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년11월14일
(11) 등록번호 10-1201064
(24) 등록일자 2012년11월07일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H04R 17/00 (2006.01) G01S 7/521 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-7012405
(22) 출원일자(국제) 2009년12월04일
심사청구일자 2011년05월31일
(85) 번역문제출일자 2011년05월31일
(65) 공개번호 10-2011-0082063
(43) 공개일자 2011년07월15일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2009/070425
(87) 국제공개번호 WO 2010/064712
국제공개일자 2010년06월10일
(30) 우선권주장
JP-P-2008-310321 2008년12월04일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
JP2001128293 A
JP2006279113 A
(73) 특허권자
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
일본국 교토후 나가오카쿄시 히가시코타리 1초메
10반 1고
(72) 발명자
마츠모토 타쿠
일본국 교토후 나가오카쿄시 히가시코타리 1초메
10방 1고 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 내
카지와라 마사토시
일본국 교토후 나가오카쿄시 히가시코타리 1초메
10방 1고 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 내
(74) 대리인
윤동열
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 송근배
(54) 발명의 명칭 초음파 송수파기
(57) 요 약
케이스의 가공성을 향상시키는 동시에 공진 주파수의 편차를 억제하여, 특성이 안정된 초음파 송수파기를 구성
한다.
초음파 송수파기(101)는 바닥을 가진 원통상의 케이스(21)와, 이 케이스(21)의 바닥부의 거의 중앙부에 마련된
압전 소자(22)를 포함하고 있다. 케이스(21)의 바닥부는, 압전 소자(22)가 마련되어 있는 부분으로부터 케이스
(21)의 내벽면에 가까워짐에 따라 두께가 서서히 얇아지는 경사부(S)와, 이 경사부(S)의 둘레가장자리로부터
케이스(21)의 내벽면까지 경사부(S)의 둘레가장자리부의 두께를 유지하는 평탄부(F)를 포함하고 있다.
대 표 도 - 도2
등록특허 10-1201064
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특허청구의 범위
청구항 1
바닥을 가진 원통상의 케이스와,
상기 케이스의 바닥부의 중앙부에 마련된 압전 소자를 포함하는 초음파 송수파기로서,
상기 케이스의 바닥부는, 상기 압전 소자가 마련되어 있는 위치로부터 상기 케이스의 내벽면에 가까워짐에 따
라 두께가 서서히 얇아지는 경사부와, 상기 경사부의 둘레가장자리로부터 상기 케이스의 내벽면까지 상기 경
사부의 둘레가장자리부의 두께를 유지하는 평탄부를 포함하고,
상기 경사부의 내측의 단부로부터 상기 케이스의 내벽면까지의 지름방향의 치수를 D, 상기 평탄부의 지름방향
의 치수를 d1로 나타냈을 때, d1/D가 0.1~0.9의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 초음파 송수파기.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 경사부의 경사각은, 상기 압전 소자가 마련되어 있는 상부 평탄부의 법선에 대하여 45도 이상인 것을 특
징으로 하는 초음파 송수파기.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 케이스의 내벽면은 장경(長徑)과 단경(短徑)을 포함하고, 상기 압전 소자가 마련되어 있는 상부 평탄부
의 일부가 상기 내벽면에 접하고 있으며,
상기 상부 평탄부와 상기 경사부의 경계선에 접하는 접선에 대하여 수직인 면으로 상기 케이스를 절단했을 때
의 상기 경사부의 경사각이, 상기 압전 소자가 마련되어 있는 면의 법선에 대하여 45도 이상인 것을 특징으로
하는 초음파 송수파기.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 초음파 송수파기에 관한 것으로서, 특히 자동차의 백 소너(sonar), 코너 소너, 또한 종렬 주차에서[0001]
의 측벽 등의 장해물과의 스페이스의 유무를 검지하는 파킹 스팟 센서 등에 사용되는 초음파 송수파기에 관한
것이다.
배 경 기 술
초음파 송수파기는 초음파를 이용하여 센싱을 행하는 것으로서, 압전 진동 소자로부터 초음파 펄스 신호를 간[0002]
헐적으로 송신하여, 주변에 존재하는 장해물로부터의 반사파를 압전 진동 소자로 수신함으로써 물체를 검지하
는 것이다.
이 종류의 초음파 송수파기는 특허문헌 1에 나타나 있다. 도 1은 특허문헌 1의 초음파 송수파기(1)의 케이스[0003]
의 구조를 나타내는 단면도이다. 초음파 송수파기의 케이스(11)는 횡단면이 원형의 바닥을 가진 통상의 케이
스이며, 그 바닥부의 내면의 중앙부에 압전 소자(12)가 부착되어 있다. 케이스(11)의 바닥부의 두께는 압전
소자(12)가 부착되어 있는 부분에서 두껍고, 케이스(11)의 내벽면에 가까워짐에 따라 서서히 얇아지도록 형성
되어 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 일본국 공개특허공보 2006-174003호 [0004]
등록특허 10-1201064
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발명의 내용
해결하려는 과제
특허문헌 1에 나타나 있는 초음파 송수파기는 잔향(殘響)이 적고, 지향성이 좁은 특성을 구비하고 있다.[0005]
그러나 도 1에 있어서 A로 나타내는 부분(케이스 바닥부의 경사부와 측벽부의 각부(角部))은 설계상 예각(銳[0006]
角)인 에지(edge)가 되는데, 실제로는 이 부분에 예각인 에지를 형성하는 것은 가공상 곤란하였다.
또한 도 1 중의 A로 나타내는 부분에는 실제로는 곡률 반경(R)으로 라운딩이 형성되게 되는데, 이 곡률 반경[0007]
(R)의 편차에 의해 초음파 송수파기의 공진 주파수가 크게 변동하여, 이것이 특성상 불안정 요인의 하나인 것
을 알 수 있었다.
또한 도 1의 구조의 경우, 충분한 진폭이 얻어지지 않고 감도가 불충분한 것을 알 수 있었다.[0008]
이 발명의 목적은, 케이스의 가공성을 향상시키는 동시에 공진 주파수의 편차를 억제하여, 진폭이 큰 초음파[0009]
송수파기를 제공하는 것에 있다.
과제의 해결 수단
이 발명의 초음파 송수파기는 바닥을 가진 원통상의 케이스와, 상기 케이스의 바닥부의 거의 중앙부에 마련된[0010]
압전 소자를 포함하고, 상기 케이스의 바닥부는, 상기 압전 소자가 마련되어 있는 위치로부터 상기 케이스의
내벽면에 가까워짐에 따라 두께가 서서히 얇아지는 경사부와, 상기 경사부의 둘레가장자리로부터 상기 케이스
의 내벽면까지 상기 경사부의 둘레가장자리부의 두께를 유지하는 평탄부를 포함하고, 상기 경사부의 내측의
단부로부터 상기 케이스의 내벽면까지의 지름방향의 치수를 D, 상기 평탄부의 지름방향의 치수를 d1로 나타냈
을 때, d1/D가 0.1~0.9의 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
이 발명에 의하면, 케이스 바닥부의 내면의 경사부와 내벽면까지의 사이에 평탄부가 존재하기 때문에 케이스[0011]
의 가공시에 바닥부의 형상을 고정밀도로 가공할 수 있다. 또한 케이스 바닥부의 평탄부와 내벽면의 경계부
(각부)가 곡률 반경(R)으로 라운딩되게 되는데, 이 곡률 반경(R)의 편차에 수반하는 초음파 송수파기의 공진
주파수의 변동이 작다. 그 때문에 특성이 안정된 초음파 송수파기가 얻어진다.
도면의 간단한 설명
도 1은 특허문헌 1의 초음파 송수파기의 케이스의 구조를 나타내는 단면도이다.[0012]
도 2는 이 발명의 실시형태에 따른 초음파 송수파기(101)의 단면도이다.
도 3은 초음파 송수파기(101)의 케이스(21)의 각 부의 치수를 나타내는 도면이다.
도 4는 d1/D에 대한 케이스(21)의 바닥부의 진폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 있어서 A로 나타낸 부분(평탄부와 내벽면이 이루는 각부)의 곡률 반경(R)과 초음파 송수파기의
공진 주파수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 d1/D에 대한 초음파 송수파기의 잔향 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 7(A)는 도 2에 나타낸 초음파 송수파기(101)의 케이스(21)의 바닥부의 진동 분포를 나타내는 도면
이다. 도 7(B)는 도 7(A)의 세로축의 스케일을 확대한 상태에서의 중앙부의 특성, 도 7(C)는 도 7(A)의 세로
축의 스케일을 확대한 상태에서의 양 사이드의 특성이다.
도 8은, 도 8(A)는 초음파 송수파기의 케이스를 형단조(型鍛造) 가공할 때의 소재(21S)와 다이(die)(아래
틀)(D)에 대하여 나타내는 도면이다. 도 8(B)는 형단조 가공의 모양과, 그것에 의해 얻어진 초음파 송수파기
의 케이스(21)를 나타내는 도면이다.
도 9는, 도 9(A)는 초음파 송수파기의 케이스(21)의 개구면에서 본 평면도이다. 도 9(B)는 도 9(A)에서의 직
선(A-A) 부분에서의 단면도이다.
등록특허 10-1201064
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도 10은 도 8(B)에 나타낸 형단조시의 소재 변형시의 재료의 유동의 모양을 간략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은, 도 11(A)는 상기 경사각(AOG)과 케이스(21)의 외(外)바닥면의 평면도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11(B)는 상기 샘플에 대하여, 경사각(AOG)과 케이스(21)의 외바닥면의 평면도의 편차를 구한 결과이다.
도 12는 제2의 실시형태에 따른 초음파 송수파기(102)의 지향성을 나타내는 도면이다.
도 13은 지향성 측정시의 초음파 센서와 대상물의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이 발명의 초음파 송수파기는 바닥을 가진 원통상의 케이스와, 케이스의 바닥부의 거의 중앙부에 마련된 압전[0013]
소자를 포함하고, 케이스의 바닥부는, 압전 소자가 마련되어 있는 위치로부터 케이스의 내벽면에 가까워짐에
따라 두께가 서서히 얇아지는 경사부와, 경사부의 둘레가장자리로부터 케이스의 내벽면까지 경사부의 둘레가
장자리부의 두께를 유지하는 평탄부를 포함하고, 경사부의 내측의 단부로부터 케이스의 내벽면까지의 지름방
향의 치수를 D, 평탄부의 지름방향의 치수를 d1로 나타냈을 때, d1/D가 0.1~0.9의 범위 내의 값인 것을 특징
으로 한다.
이와 같이, 케이스 바닥부의 내면의 경사부와 내벽면까지의 사이에 평탄부가 존재하기 때문에 케이스의 가공[0014]
시에 바닥부의 형상을 고정밀도로 가공할 수 있다. 또한 케이스 바닥부의 평탄부와 내벽면의 경계부(각부)가
곡률 반경(R)으로 라운딩되게 되는데, 이 곡률 반경(R)의 편차에 수반하는 초음파 송수파기의 공진 주파수의
변동이 작다. 그 때문에 특성이 안정된 초음파 송수파기가 얻어진다.
d1/D가 0.1 미만인 경우, 케이스 바닥부의 평탄부와 내벽면의 경계부가 곡률 반경(R)으로 라운딩되기 쉬워,[0015]
공진 주파수의 변동을 충분히 작게 할 수 없다. 또한 d1/D가 0.9보다도 클 경우, 케이스 바닥부 중 평탄부의
외주부(케이스 내벽면측)의 진폭이 커지기 때문에, 케이스 내벽면으로 진동이 전파하기 쉬워져, 잔향이 생기
기 쉬워진다.
또한 초음파 송수파기는 자동차의 주차 지원장치에 사용되는 경우가 있고, 그 때, 지면이나 갓돌(curbs) 등으[0016]
로부터의 반사에 의한 영향을 받지 않도록 하기 위해, 수직축?수평축 중 한쪽의 축에 좁고, 다른 쪽의 축에
넓은 지향성이 요구된다.
그러기 위해서는, 초음파 송수파기의 케이스의 내부에, 한쪽의 축이 길고 다른 쪽의 축이 짧은 구덩이가 마련[0017]
될 경우가 있다.
그러나 이러한 케이스를 단조 가공으로 제조할 경우, 종래의 가공방법으로는 다음과 같은 문제가 있었다.[0018]
(a)케이스의 내바닥면의 단차부의 형성시에, 단차 부분에서 재료의 흐름이 저해되기 때문에 큰 부하가[0019]
가해져, 케이스의 외바닥면이 일그러져 외관을 손상할 우려가 있었다.
(b)또한 케이스의 외바닥면의 변형은 편차가 크므로, 이것이 지향성의 편차의 원인이 된다.[0020]
(c)그 때문에, 종래의 단조 가공에서는, 단조 후에 절삭 공정을 부가하여 바닥면 외측을 평활하게 가공할 필[0021]
요가 있어, 저렴하게 제조하는 것이 곤란하였다. 또한 절삭 가공을 행함으로써, 케이스의 바닥부의 두께에 편
차가 생기므로 이것도 지향성의 편차의 원인이 된다. 또한 절삭 가공을 추가함으로써 가공 흔적이 남기 때문
에 역시 외관을 손상시킨다. 그리하여, 수직축?수평축의 지향성에 차이를 부여한 초음파 송수파기의 케이스를
단조 가공으로 제조할 수 있도록 하여, 특성 편차가 적고 미관이 뛰어난 저비용의 초음파 송수파기가 요구되
고 있다.
그리하여, 경사부의 경사각은, 압전 소자가 마련되어 있는 상부 평탄부의 법선에 대하여, 예를 들면 45도 이[0022]
상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 경사부의 경사각을, 케이스의 내바닥면의 압전 소자가 마련되어 있
는 면의 법선에 대하여 45도 이상으로 함으로써, 단조 가공이 가능해져, 특성 편차가 적고 미관이 뛰어난 저
비용의 초음파 송수파기가 얻어진다.
또한 경사부의 경사각은 90도 미만이다.[0023]
특히 케이스의 내벽면은 장경(長徑)과 단경(短徑)을 포함하고(바닥면에 평행한 면에서의 내벽면의 단면 형상[0024]
이 장원형(長圓形)이고), 압전 소자가 마련되어 있는 상부 평탄부의 일부가 상기 내벽면에 거의 접하고 있으
며, 상부 평탄부와 경사부의 경계선(능선)에 접하는 접선에 대하여 수직인 면으로 케이스를 절단했을 때의 경
사부의 경사각이, 압전 소자가 마련되어 있는 면의 법선에 대하여 45도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 케이
등록특허 10-1201064
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스의 내벽면에 장축과 단축을 포함하고, 진동면인 케이스 바닥면이 실질적으로 장원 형상 또는 타원 형상인
경우, 단조 가공시에 케이스의 바닥부의 두께에 편차가 생기기 쉽다. 그 결과, 외바닥면에 일그러짐이나 지향
성의 편차가 생기기 쉬운데, 본 발명에 의하면 특성 편차가 적고 미관이 뛰어난 저비용의 초음파 송수파기가
얻어진다.
<<제1의 실시형태>>[0025]
이 발명의 제1의 실시형태에 따른 초음파 송수파기에 대하여 도 2~도 7을 참조하여 설명한다.[0026]
도 2는 이 발명의 실시형태에 따른 초음파 송수파기(101)의 단면도이다. 초음파 송수파기(101)는 바닥을 가진[0027]
원통상의 케이스(21)와, 이 케이스(21)의 내바닥면의 거의 중앙부에 마련된 압전 소자(22)를 포함하고 있다.
케이스(21)의 내바닥면은, 압전 소자(22)가 마련되어 있는 부분으로부터 케이스(21)의 내벽면에 가까워짐에[0028]
따라 두께가 서서히 얇아지는 경사부(S)와, 이 경사부(S)의 둘레가장자리로부터 케이스(21)의 내벽면까지 경
사부(S)의 둘레가장자리부의 두께를 유지하는 평탄부(F)를 포함하고 있다.
압전 소자(22)의 상부에는 공간(30)을 두고 흡음재(23)가 마련되고, 이 흡음재(23)의 상부에 기판(24)이 배치[0029]
되어 있다. 기판상의 전극과 케이스(21) 사이는 내부 리드선(25)으로 접속되고, 기판(24)의 전극과 압전 소자
(22)의 전극 사이는 내부 리드선(26)을 통해 접속되어 있다. 또한 기판(24)의 접속 전극에는 외부 리드선
(27,28)의 제1의 단부가 접속되고, 외부 리드선(27,28)의 제2의 단부에 커넥터(29)가 접속되어 있다. 외부 리
드선(27)과 내부 리드선(25) 사이, 및 외부 리드선(28)과 내부 리드선(26) 사이가 기판(24)을 통해 각각 접속
되어 있다. 케이스(21)의 내부는 상기 공간(30)을 제외한 부분에 수지(31)가 충전되어 있다.
상기 케이스(21)는 알루미늄 케이스이며, 절삭 가공에 의해 제조된다. 흡음재(23)는, 예를 들면 폴리에스테르[0030]
섬유로 이루어지는 펠트를 원판상으로 성형한 것이다. 상기 수지(31)는 탄성 실리콘 수지이다.
도 3은 상기 케이스(21)의 각 부의 치수를 나타내는 도면이다. 여기서 케이스(21)의 바닥부의 압전 소자(22)[0031]
가 마련되어 있는 부분의 두께를 t2, 평탄부의 두께를 t1, 압전 소자(22)가 마련되어 있는 부분의 지름을 D2,
케이스(21)의 내경을 DI, 케이스(21)의 외경을 DO, A로 나타내는 부분의 곡률 반경을 R로 했을 때, 각 부의
치수는 다음과 같다.
t1=1.0mm[0032]
t2=1.5mm[0033]
DO=14mm[0034]
DI=11mm[0035]
D2=8mm[0036]
R=0.2mm[0037]
또한 압전 소자(22)의 지름은 7mm, 두께 치수는 0.15mm이다.[0038]
다음으로, 상기의 조건으로 경사부의 내측의 단부로부터 상기 케이스의 내벽면까지의 지름방향의 치수(D)에[0039]
대한 평탄부의 지름방향의 치수(d1)를 변화시켰을 때의 특성 변화에 대하여 나타낸다.
도 4는 d1/D에 대한 케이스(21)의 바닥부의 진폭의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서, 압전 소자(22)에 대한[0040]
신호는 전압 1V, 주파수 67kHz의 정현파 신호이다. 도 4의 세로축은 진폭[nm]이다. d1/D=0일 때는 d1=0이고,
종래 구조의 경우의 특성이다. d1/D=0일 때 진폭은 81.6인 데 비해, d1/D가 0.1~0.9의 범위에서는 진폭은
81.9를 웃돈다. 또한 그 진폭이 안정된 것이 된다. d1/D가 0.9를 넘으면 진폭은 81.9보다 저하한다.
진폭이 0.1만큼 변화할 때마다 초음파 센서로서의 감도는 약 3%씩 변화하므로, 본원 발명은 특허문헌 1인[0041]
d1/D=0일 때에 비하여 9%이상 높아져 있다고 할 수 있다. 또한 종래 알려져 있는 초음파 센서인 d1/D=1일 때
에 비해서도 3%이상 높아져 있는 것을 알 수 있었다. 단지, 케이스 바닥부, 특히 도 3의 A 부근에 평탄부를
마련하면, 진폭이 커지는 것이 아니라, d1/D가 0.1~0.9인 것이 진폭을 크게 하여, 감도의 향상으로 이어지는
것을 알 수 있다.
도 5는, 도 3에 있어서 A로 나타낸 부분(평탄부와 내벽면이 이루는 각부)에 라운딩이 생겼을 때에, 그 곡률[0042]
반경(R)과 초음파 송수파기의 공진 주파수의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서는 d1/D=0, d1/D=0.1,
d1/D=0.2, d1/D=0.33, d1/D=0.67의 5개의 예를 특성 곡선 RO, R1, R2, R3, R4로 나타내고 있다. d1/D=0일 때,
등록특허 10-1201064
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상기 곡률 반경(R)의 증대에 수반하여 공진 주파수가 비교적 크게 변화하는 것에 비해, d1/D의 값이 0.1 이상
이면, 곡률 반경(R)의 변동에 대한 공진 주파수의 변동이 작은 것을 알 수 있다.
따라서, 도 1에 나타낸 종래 구조의 초음파 송수파기에 비하여, 케이스(21)의 제조상의 오차에 의해 생기는[0043]
공진 주파수의 편차가 적은 것을 알 수 있다.
도 6은 d1/D에 대한 초음파 송수파기의 잔향 시간의 관계를 나타내는 도면이다. d1/D가 0.1~0.9의 범위에서는[0044]
잔향 시간은 1.2ms미만이므로 차재용의 초음파 센서로서 충분한 잔향 특성이 얻어진다. 즉 도 2 및 도 3에 나
타낸 바와 같이 케이스(21)의 바닥부의 경사부(S)를 포함한 구조에 의한 짧은 잔향 시간 특성을 유지할 수 있
다.
도 7(A)는, 도 2에 나타낸 초음파 송수파기(101)의 케이스(21)의 바닥부의 진동 분포를 나타내는 도면이며,[0045]
가로축은 중심으로부터의 거리(mm), 세로축은 진폭[nm]이다. 또한 도 7(B)는 도 7(A)의 세로축의 스케일을 확
대한 상태에서의 중앙부의 특성, 도 7(C)는 도 7(A)의 세로축의 스케일을 확대한 상태에서의 양 사이드의 특
성이다.
여기서 d1/D=0.5의 특성은 d1/D=0.1~0.9의 범위의 대표 특성이다. d1/D=1일 때 양 사이드의 평탄부의 진폭이[0046]
작아져 있다. 이것은 압전 소자(22)의 지름방향의 진동이 평탄부에 잘 전달되지 않아 진폭이 작아져 있는 것
으로 추측된다.
또한 d1/D=0(평탄부 없음)일 때, 양 사이드의 진폭은 그대로이며, 중앙부만 진폭이 작아져 있다. 이것은 케이[0047]
스(21)의 바닥부의 강성이 높아 진동하기 어려워져 있는 것으로 추측된다.
따라서 d1/D를 0.1~0.9의 범위 내에서 선택함으로써, 케이스(21)의 바닥부의 진폭을 크게 하여 초음파 센서로[0048]
서의 고감도화를 도모할 수 있다.
<<제2의 실시형태>>[0049]
이 발명의 제2의 실시형태에 따른 초음파 송수파기에 대하여 도 8~도 13을 참조하여 설명한다.[0050]
이 제2의 실시형태는 서로 직교하는 면 내의 빔 폭이 다른 지향성을 가지는 초음파 송수파기에 관한 것이다.[0051]
또한 이 제2의 실시형태는 초음파 송수파기의 케이스를 단조 가공에 의해 제조하는 것이다.
도 8(A)는 초음파 송수파기의 케이스를 단조 가공(형단조)으로 제조할 때의 소재(21S)와 다이(아래틀)(D)에[0052]
대하여 나타내고 있다. 도 8(A)의 하부의 도면은 다이(D)의 내부에 소재(21S)를 끼워 넣은 상태를 나타내고
있다. 소재(21S)는 예를 들면 원판상의 알루미늄판이다.
도 8(B)의 하부의 도면은, 도 8(A)의 하부에 나타낸 상태로부터 펀치(윗틀)(P)를 에어 해머 등으로 두드린 상[0053]
태를 나타내고 있다. 그 후, 틀로부터 소재를 꺼내면, 도 8(B)의 상부의 도면과 같이 초음파 송수파기의 케이
스(21)가 얻어진다.
펀치(P)의 선단면은 케이스(21)의 내바닥면이 소정 형상이 되도록 미리 가공해 둔다.[0054]
도 9(A)는 초음파 송수파기의 케이스(21)의 개구면에서 본 평면도이다. 도 9(B)는 도 9(A)에서의 직선(A-A)[0055]
부분에서의 단면도이다. 초음파 송수파기(102)는 바닥을 가진 통상의 케이스(21)와, 이 케이스(21)의 내바닥
면의 중앙부에 마련된 압전 소자(22)를 포함하고 있다. 도 9(A), 도 9(B)에서는 케이스(21) 내에 마련하는 흡
음재, 공간, 리드선 등에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
케이스(21)의 내바닥면은, 압전 소자(22)가 마련되어 있는 상부 평탄부(FT)로부터 케이스(21)의 내벽면에 가[0056]
까워짐에 따라 두께가 서서히 얇아지는 경사부(S)와, 이 경사부(S)의 둘레가장자리로부터 케이스(21)의 내벽
면까지 경사부(S)의 둘레가장자리부의 두께를 유지하는 평탄부(F)를 포함하고 있다.
경사부(S)의 내측의 단부로부터 케이스(21)의 내벽면까지의 지름방향의 치수를 D, 평탄부(F)의 지름방향의 치[0057]
수를 d1로 나타냈을 때, d1/D가 0.1~0.9의 범위 내의 값인 것은 제1의 실시형태의 초음파 송수파기와 동일하
다.
제2의 실시형태의 초음파 송수파기(102)에서는, 경사부(S)의 경사각(AOG)은 압전 소자(22)가 마련되어 있는[0058]
상부 평탄부(FT)의 법선에 대하여 45도 이상이다. 케이스(21)의 내바닥면이 동심원 형상이면, 상기 경사각
(AOG)은 중심축을 통과하는 평면으로 절단한 단면에서의 경사각이라 할 수 있다. 그러나 이 초음파 송수파기
(102)는 케이스(21)의 내바닥면이 동심원 형상이 아니다. 상기 경사각(AOG)은, 상부 평탄부(FT)와 경사부(S)
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의 경계선(능선)에 접하는 접선에 대하여 수직인 면으로 케이스(21)를 절단한 단면에서의 경사각이다.
도 10은 도 8(B)에 나타낸 형단조시의 소재 변형시의 재료의 유동의 모양을 간략적으로 나타낸 단면도이다.[0059]
도 8(A), 도 8(B)에 나타낸 바와 같이, 다이(D)와 펀치(P) 사이에서 케이스(21)의 소재가 변형할 때, 소재
(21S)의 재료는, 도 10 중의 화살표로 나타내는 바와 같이 케이스(21)의 내바닥면의 중앙으로부터 주변으로
연장된다. 케이스(21)의 내바닥면의 형상을 상기와 같이 함으로써, 상부 평탄부(FT)로부터 경사부(S) 및 평탄
부(F)에 걸쳐 부드럽게 전연(展延)한다. 그 때문에, 경사부(S)와 평탄부(F)의 경계부 등에 일그러짐이 생기기
어렵고, 케이스(21)의 외바닥면의 평면의 미관을 손상시키지도 않는다.
도 11(A)는 상기 경사각(AOG)과 케이스(21)의 외바닥면의 평면도의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서는 5개[0060]
의 샘플에 대하여 평면도의 평균값을 구하였다. 또한 도 11(B)는, 상기 샘플에 대하여 경사각(AOG)과 케이스
(21)의 외바닥면의 지향성의 편차를 구한 결과이다.
또한 도 12는 도 11(B)에 표시되는 지향성을 나타내는 도면이다. 또한 도 13은 지향성 측정시의 초음파 센서[0061]
와 대상물의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 바와 같이 센서의 대상물에 대한 각도(θ)를
서서히 변화시킨 경우에, 센서로부터 송신된 음파가 대상물에 의해 반사되고, 반사한 음파를 센서가
수신하여, 출력하는 전압의 감쇠량의 관계를 나타내는 것이다. 여기서는 감쇠량이 -6dB이 되는 각도(θ)의 편
차를 나타내고 있다.
도 11(A)로부터 명백하듯이, 경사각(AOG)이 45도 이상이며, 케이스(21)의 외바닥면의 평면도가 15㎛이하가 되[0062]
어, 양호한 외관이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한 경사각(AOG)을 50도 이상으로 한 경우, 평면도가 10㎛이
하가 되어 더욱 바람직하다. 또한 도 11(B)로부터 명백하듯이, 경사각(AOG)이 45도 이상이며, 상기 지향성의
편차가 ±1.5㎛이하가 되어, 고정밀도의 케이스가 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한 제2의 실시형태에서는, 케이스(21)의 내바닥면이 동심원 형상이 아닌 것을 사용했지만, 동심원 형상인[0063]
경우에도 본 발명을 채용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
<<다른 실시형태>>[0064]
제2의 실시형태에서는 소재의 재료를 알루미늄으로 했지만, 단조에 적합한 재료로서는, 알루미늄 이외에 알루[0065]
미늄에 Mg, Si, Mn, Fe, Zn 등을 선택적으로 첨가한 합금을 사용해도 된다. 또한 Mg나 Mg에 Al, Zn 등 첨가한
합금을 사용할 수도 있다.
단조 가공의 공법으로서는, 원판상의 소재를 금형으로 1회의 단조 가공으로 가공하는 방법이나, 원판상의 소[0066]
재를 반송하면서 복수회에 걸쳐 단조 가공하는 방법 등을 사용할 수 있다.
부호의 설명
101, 102: 초음파 송수파기 11: 케이스[0067]
12: 압전 소자 21: 케이스
22: 압전 소자 23: 흡음재
24: 기판 25, 26: 내부 리드선
27, 28: 외부 리드선 29: 커넥터
30: 공간 31: 수지
F: 평탄부 FT: 상부 평탄부
S: 경사부 D: 다이
P: 펀치
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도면
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