JPH04120384U - 超音波セラミツクセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波を利用した送信・受信用として使用さ
れる超音波セラミックセンサにおいて、高性能・高信頼
性・高作業性・低コストである超音波セラミックセンサ
を提供することを目的とする。 【構成】 金属振動板１４の一方の面の中央部に、接着
・溶接等の工法を使用し接合することなく、例えばヘッ
ダー工法・切削工法等を用いて、その面と垂直に一体形
の結合軸部１５を設け、さらに結合軸一体形の金属振動
板１４の結合軸部１５をテーパ状とし、そのテーパ状結
合軸部１５に円錐状共振子１７を圧入し接着剤１８にて
固定する構成であり、電気特性に優れ、安価な超音波セ
ラミックセンサを得ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波の送信・受信用として使用される超音波セラミックセンサに 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図４は、従来の超音波セラミックセンサを示すものである。図４において、２ は金属振動板であり、圧電磁器振動子１を貼り合わせユニモルフ振動子３を構成 している。前記ユニモルフ振動子３の中央部に、液状熱硬化形接着剤４で結合軸 ５を固定し、その結合軸５を介して円錐状共振子６を液状熱硬化形接着剤４で固 定している。そのユニモルフ振動子３を弾性接着剤７で端子板８に接着し、それ らを円筒状ケース９に収納している。１０は金属ベースで外部ノイズを遮断する ものであり、１１ａ，１１ｂは入出力端子である。１２は振動子を保護するため の保護ネットであり、ケース１２の上面開口部に設けられている。９は上述した ように円筒状ケースで、内部保護の役目と音響特性を向上させる働きを有してい る。１３ａ，１３ｂは電気信号の入出力を伝達するためのリード線であり、一方 は端子板８に接続された入出力端子１１ａ，１１ｂに、他方は金属振動板２及び 圧電磁器振動子１に、それぞれ半田付けにより接続されている。以上の構成より 共振形の高感度・高出力の超音波セラミックセンサを提供していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このような従来の構成では、以下のような問題点があった。

【０００４】 （１）ユニモルフ振動子の複合共振が、接着剤を介して振動伝達されるために 、接着剤の緩衝による振動伝達ロスが発生しやすく、高感度・高出力が得られな かった。

【０００５】 （２）結合軸の固定に接着剤を使用するため、接着剤の量のバラツキにより特 性バラツキが大きくなっていた。また、接着剤を使用するため信頼性に欠けてい た。

【０００６】 （３）圧電磁器振動子・金属振動板全てに、穴あけ加工を施しているために、 部品コストが高価となり、全体のコストも高価となるものであった。

【０００７】 本考案は、上記のような従来の問題点を解決するもので、高性能・高信頼性・ 高作業性・低コストである超音波セラミックセンサを提供することを目的として いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記の目的を達成するために、金属振動板の一方の面の中央部に、 その面と垂直な一体形の結合軸部を設け、さらに結合軸一体形の金属振動板の結 合軸部分にテーパを設け、そのテーパ状結合軸部に円錐状共振子を圧入し接着剤 にて固定する構成としたものである。

【０００９】

【作用】

この構成によって、結合軸部を金属振動板と一体化することにより接着剤での 振動伝達ロスもなく、金属振動板と圧電磁器振動子によるたわみ振動を効率良く 結合軸部に伝達できる。さらに、円錐状共振子を接合軸部のテーパ部分に圧入す るため、結合軸部と円錐状共振子の接合部のすき間がなくなり、接着剤の流入を 防止できるために、接着剤の振動伝達ロスが著しく少なくなり、金属振動板と圧 電磁器振動子のたわみ振動を、最も効率良く円錐状共振子に伝達できることとな る。

【００１０】

【実施例】

以下本考案の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図２は本考案 の一実施例における超音波セラミックセンサに使用する結合軸一体形の金属振動 板を示す断面図である。図２において、この結合軸一体形の金属振動板１４は、 一方の面の中央部に、その面と垂直に結合軸部１５を、根元部から先端部に向か って径が小さくなるようにテーパを設けた形で一体形成されているものである。 この金属振動板１４の加工工法としては、ヘッダー工法・切削工法等があげられ る。

【００１１】 図１は、本考案における超音波セラミックセンサの一実施例を示す断面図であ る。図１において、１４は上述した結合軸一体形の金属振動板であり、他方の面 に圧電磁器振動子１６を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成している。また、 結合軸一体形の金属振動板１４の結合軸部１５を上述したようにテーパとし、そ のテーパ状結合軸部１５に円錐状共振子１７を圧入し、接着剤１８にて接着固定 を行って複合共振子を構成している。そして、これら全体を弾性接着剤１９によ って端子板２０に固定を行い、保護ネット２１を有する円筒状ケース２２内に収 納している。また、２３は金属ベース、２４ａ及び２４ｂはリード線、２５ａ及 び２５ｂは端子である。

【００１２】 図３，図４はこのように構成された超音波セラミックセンサの音響特性（感度 特性，音圧特性）の変化の一例を示す図であり、Ａは実施例の特性、Ｂは比較の ための従来例の特性である。

【００１３】

【考案の効果】

以上のように本考案は、結合軸と金属振動板を接着・溶接等の接合手段を使用 することなく、例えばヘッダー・切削等の工法を用いて一体化することにより、 圧電磁器振動子と金属振動板のたわみ振動を、最も効率良く伝達できる優れた結 合軸一体形の金属振動板を実現できるものである。さらに、結合軸一体形の金属 振動板の結合軸部分にテーパを設けることにより、円錐状共振子の圧入固定がで き、金属振動板と圧電磁器振動子のたわみ振動を結合軸一体形の金属振動子のテ ーパ部に伝達することにより、最も効率良く超音波に変換でき、音響特性の向上 にもつながるものである。このようなことより下記の効果が得られる。

【００１４】 （１）結合軸と金属振動板が一体なので、従来のように結合軸を固定する際に 接着剤を使用するといったことがなくなり、緩衝効果による振動伝達ロスが著し く減少し、音響特性も向上する。

【００１５】 （２）上述したように結合軸と金属振動板が一体なので、従来のように結合軸 を固定する際に接着剤を使用するといったことがないため、接着剤の量でのバラ ツキの問題もなく、接着剤の劣化による信頼性の低下もない。

【００１６】 （３）結合軸を接着固定しないため、圧電磁器振動子や金属振動板に穴あけ加 工の必要もなく、部品コストの安価な穴なしの部品が使用でき、全体のコストを 下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における結合軸一体形の金属
振動板を使用した超音波セラミックセンサを示す断面図

【図２】図１の実施例における結合軸一体形の金属振動
板を示す断面図

【図３】本考案の一実施例による音響特性の変化を示す
図

【図４】本考案の一実施例による音響特性の変化を示す
図

【図５】従来の超音波セラミックセンサを示す断面図

【符号の説明】

１４ 結合軸一体形の金属振動板 １５ 結合軸部 １６ 圧電磁器振動子 １７ 円錐状共振子 １８ 接着剤 １９ 弾性接着剤 ２０ 端子板 ２１ 保護ネット ２２ 円筒状ケース ２３ 金属ベース ２４ａ，２４ｂ リード線 ２５ａ，２５ｂ端子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属振動板の一方の面の中央部に、その面
   と垂直に結合軸部を、根元部から先端部に向かって径が
   小さくなるようにテーパ状に一体形成し、他方の面に圧
   電磁器振動子を貼り合わせ、かつ上記テーパ状結合軸部
   に円錐状共振子を圧入し接着剤にて固定した複合共振子
   と、この複合共振子を弾性保持する端子板と、それらを
   収納した保護ネットを有する円筒状ケースとからなる超
   音波セラミックセンサ。