(57)【要約】【課題】天板部の直角度の精度向上を実現すること。【解決手段】円筒部、天板部、および圧電素子を含む超音波ソナーの製造方法であって、円筒部の一端を、天板部における圧電素子の設置面に突き合わせて仮固定する仮固定工程と、円筒部と天板部との突き合わせ面の全周における円筒部の側面に対する天板部の直角度を測定する測定工程と、直角度が閾値以下となるように、突き合わせ面の全周における円筒部と天板部との溶接条件を決定する決定工程と、決定された溶接条件に基づいて、円筒部と天板部との突き合わせ面に対して溶接用レーザを照射する照射工程と、を含む。【選択図】図３
2020182105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と、
前記円筒部の一端に接合された天板部と、
前記天板部における前記円筒部との接合面に固定された圧電素子と、を有し、
前記円筒部の側面に対する前記天板部の直角度が閾値以下である、
超音波ソナー。
【請求項２】
前記円筒部および前記天板部のうち少なくとも一方は、金属を含む、
請求項１に記載の超音波ソナー。
【請求項３】
前記円筒部の内部には、前記円筒部の中心軸の方向へ突出した２つの突出部が設けられている、
請求項１または２に記載の超音波ソナー。
【請求項４】
前記２つの突出部は、前記円筒部の径方向の断面において、前記円筒部の中心軸に対して点対称に設けられている、
請求項３に記載の超音波ソナー。
【請求項５】
前記突出部は、前記金属を含む、
請求項３または４に記載の超音波ソナー。
【請求項６】
前記閾値は、０．１である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波ソナー。
【請求項７】
円筒部、天板部、および圧電素子を含む超音波ソナーの製造方法であって、
前記円筒部の一端を、前記天板部における前記圧電素子の設置面に突き合わせて仮固定する仮固定工程と、
前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面の全周における前記円筒部の側面に対する前記天板部の直角度を測定する測定工程と、
前記直角度が閾値以下となるように、前記突き合わせ面の全周における前記円筒部と前記天板部との溶接条件を決定する決定工程と、
前記決定された溶接条件に基づいて、前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面に対して溶接用レーザを照射する照射工程と、を含む、
超音波ソナーの製造方法。
【請求項８】
前記仮固定工程では、
前記溶接用レーザの照射により、前記突き合わせ面に対して少なくとも２箇所以上のスポット溶接を行う、
請求項７に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項９】
前記直角度は、
前記円筒部の側面の変位量と、前記天板部における圧電素子の設置面の変位量とに基づいて算出される、
請求項７または８に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項１０】
前記円筒部の側面の変位量および前記天板部における圧電素子の接地面の変位量は、それぞれ、異なるレーザ変位計によって測定される、
請求項９に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項１１】
前記溶接条件は、
前記突き合わせ面の全周に対して出力される前記溶接用レーザのパワーの分布である、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項１２】
円筒部、天板部、および圧電素子を含む超音波ソナーの製造方法であって、
入力された超音波の広がり角に基づいて、前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面の全周における、前記突き合わせ面からの溶融部分の深さを実現するために必要な溶接条件を決定する決定工程と、
前記円筒部の一端を、前記天板部における前記圧電素子の設置面に突き合わせて仮固定する仮固定工程と、
前記決定された溶接条件に基づいて、前記突き合わせ面の全周に対して前記溶接用レーザを照射する照射工程と、を含む、
超音波ソナーの製造方法。
【請求項１３】
前記仮固定工程では、
前記溶接用レーザの照射により、前記突き合わせ面に対して少なくとも２箇所以上のスポット溶接を行う、
請求項１２に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項１４】
前記溶接条件は、
前記突き合わせ面の全周に対して出力される前記溶接用レーザのパワーの分布である、
請求項１２または１３に記載の超音波ソナーの製造方法。
【請求項１５】
前記照射工程の後、前記圧電素子から発振される超音波の音圧に基づいて、該超音波の広がり角を算出する算出工程と、
前記算出された超音波の広がり角が、前記入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差以内であるか否かを判定工程と、をさらに含み、
前記算出された超音波の広がり角が、前記入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差以内ではない場合、前記照射工程、前記算出工程、および前記判定工程がこの順で繰り返し行われる、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の超音波ソナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波ソナーおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波ソナー（超音波センサともいう）は、超音波を利用してセンシングを行うデバイスである。超音波ソナーは、圧電素子から超音波パルスを間欠的に送信し、被検出物からの反射波を圧電素子で受信する。この送受波信号により被検出物との距離を測定することができる。この超音波ソナーは、例えば、車両に搭載され、車両の周辺に存在する物や人などの検出に用いられる。
【０００３】
また、従来の超音波ソナーには、超音波の広がりを制御し、水平方向の指向性を狭くできるマイク部を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１８９８１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、超音波ソナーのマイク部は、プレス加工や切削加工等により円筒部材と天板部とを一体的に成型する方法により製造されている。しかし、この方法では、一旦加工が行われると、超音波を発振する圧電素子が固定された天板部の直角度を調整することは困難である。天板部の直角度は、発振される超音波の中心軸の傾きに影響する。超音波の中心軸が傾くと、超音波と地面との干渉を生じるため、その干渉を避けるためにも、天板部の直角度の精度向上が望まれる。
【０００６】
本開示の一態様の目的は、天板部の直角度の精度向上を実現できる超音波ソナーおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る超音波ソナーは、円筒部と、前記円筒部の一端に接合された天板部と、前記天板部における前記円筒部との接合面に固定された圧電素子と、を有し、前記円筒部の側面に対する前記天板部の直角度が閾値以下である。
【０００８】
本開示の一態様に係る超音波ソナーの製造方法は、円筒部、天板部、および圧電素子を含む超音波ソナーの製造方法であって、前記円筒部の一端を、前記天板部における前記圧電素子の設置面に突き合わせて仮固定する仮固定工程と、前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面の全周における前記円筒部の側面に対する前記天板部の直角度を測定する測定工程と、前記直角度が閾値以下となるように、前記突き合わせ面の全周における前記円筒部と前記天板部との溶接条件を決定する決定工程と、前記決定された溶接条件に基づいて、前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面に対して溶接用レーザを照射する照射工程と、を含む。
【０００９】
本開示の一態様に係る超音波ソナーの製造方法は、円筒部、天板部、および圧電素子を含む超音波ソナーの製造方法であって、入力された超音波の広がり角に基づいて、前記円筒部と前記天板部との突き合わせ面の全周における、前記突き合わせ面からの溶融部分の深さを実現するために必要な溶接条件を決定する決定工程と、前記円筒部の一端を、前記天板部における前記圧電素子の設置面に突き合わせて仮固定する仮固定工程と、前記決定された溶接条件に基づいて、前記突き合わせ面の全周に対して前記溶接用レーザを照射する照射工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、天板部の直角度の精度向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の実施の形態１に係る超音波ソナーのマイク部の平面断面を示す模式図
【図１Ｂ】本開示の実施の形態１に係る超音波ソナーのマイク部の側面断面を示す模式図
【図２】本開示の実施の形態１に係る溶接装置の構成を示す模式図
【図３】本開示の実施の形態１に係る超音波ソナーのマイク部の製造方法を示すフローチャート
【図４Ａ】本開示の実施の形態２に係る超音波ソナーのマイク部の平面断面を示す模式図
【図４Ｂ】本開示の実施の形態２に係る超音波ソナーのマイク部の側面断面を示す模式図
【図５】本開示の実施の形態２に係る溶接装置の構成を示す模式図
【図６】本開示の実施の形態２に係る超音波ソナーのマイク部の製造方法を示すフローチャート
【図７Ａ】超音波の発振状態を示す模式図
【図７Ｂ】超音波の発振状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００１３】
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１について説明する。
【００１４】
＜マイク部１の構成＞
まず、図１Ａ、図１Ｂを用いて、本開示の実施の形態１に係る超音波ソナーのマイク部１（以下、単に「マイク部１」という）の構成について説明する。
【００１５】
図１Ａは、マイク部１の平面断面を示す模式図である。図１Ｂは、マイク部１の側面断面を示す模式図である。
【００１６】
マイク部１は、円筒部１１、突出部１２、天板部１３、および圧電素子（圧電振動子ともいう）１４を含む。
【００１７】
マイク部１は、圧電素子１４が固着された天板部１３と、円筒形の部材である円筒部１１とを突き合わせ、天板部１３と円筒部１１とを突き合わせた部分（以下、単に「突き合わせ面」という）に対して溶接用レーザｅ（図２参照）を照射し、円筒部１１と天板部１３とを接合することにより製造される。すなわち、円筒部１１と天板部１３とが一体成型されることで、ハウジング形状のマイク部１が製造される。
【００１８】
円筒部１１の内部には、円筒部１１の長手方向に沿って円柱状の空間が形成されている。また、円筒部１１の両端面は、円形の開口部を有する。図１Ｂに示すｉは、円筒部１１の側面である。
【００１９】
突出部１２は、円筒部１１内に設けられた、円筒部１１の中心軸ａの方向へ突出した部分である。突出部１２は、例えば、金属を含む材料で構成される。
【００２０】
図１Ａに示すように、突出部１２は２つ設けられている。２つの突出部１２は、同じ形状である。また、２つの突出部１２は、円筒部１１の中心軸（マイク部１の中心軸と言い換えてもよい）ａを挟んで互いに対向して（換言すれば、円筒部１１の中心軸ａを基準に点対称となるように）設けられている。
【００２１】
天板部１３および圧電素子１４は、それぞれ、径が異なる円形の平板部材である。圧電素子１４は、その中心位置が天板部１３の中心位置と一致するように、接着剤等により天板部１３に固着されている。また、天板部１３および圧電素子１４それぞれの中心位置は、円筒部１１の中心軸ａとも一致する。
【００２２】
円筒部１１、突出部１２、および天板部１３の材料としては、例えば、高弾性なアルミニウム等の軽合金または合成樹脂等を用いることができる。ただし、円筒部１１および天板部１３の少なくとも一方において突き合わせ面を構成する部分は、溶接用レーザｅの照射により溶融するように、金属で構成される必要がある。
【００２３】
マイク部１は、超音波ソナーにおける送信波の発振部または反射波の受信部として用いられる。マイク部１を有する超音波ソナーは、例えば、車両に搭載され、車両の周辺の検知に用いられる。
【００２４】
＜溶接装置１００の構成＞
図２を用いて、上述したマイク部１の製造に用いられる溶接装置１００について説明する。
【００２５】
図２は、本実施の形態の溶接装置１００の構成を示す模式図である。なお、図２では、図１Ｂに示した圧電素子１４の図示を省略している。
【００２６】
溶接装置１００は、円筒部固定用回転冶具２１、溶接用レーザ部２２、レーザ変位計２３Ａ、２３Ｂ、および演算部２４を有する。
【００２７】
円筒部固定用回転冶具２１は、チャック部２１Ａおよび動力部２１Ｂを有する。
【００２８】
チャック部２１Ａは、円筒部１１を固定する。
【００２９】
動力部２１Ｂは、チャック部２１Ａに接続されており、チャック部２１Ａに固定された円筒部１１を矢印ｂの方向へ回転させる。チャック部２１Ａの回転速度は、５ｒｐｓ程度を上限値とすることが好ましい。
【００３０】
動力部２１Ｂとしては、例えばモータを用いることができるが、モータに限られず、チャック部２１Ａを回転させることができる装置であればよい。
【００３１】
溶接用レーザ部２２は、溶接用レーザｅを円筒部１１と天板部１３との突き合わせ面に対して照射する。
【００３２】
レーザ変位計２３Ａは、レーザ光ｃを出力し、円筒部１１の側面の変位量を測定する。
【００３３】
レーザ変位計２３Ｂは、レーザ光ｄを出力し、天板部１３の第１面（圧電素子１４が設けられた面の裏面）の変位量を測定する。なお、天板部１３において圧電素子１４が設けられた側の面は、円筒部１１と接合される面である。
【００３４】
レーザ変位計２３Ａ、２３Ｂは、レーザ光ｃとレーザ光ｄとが直角度０．０５以下で交差するように、設置されることが好ましい。
【００３５】
演算部２４は、レーザ変位計２３Ａ、２３Ｂのそれぞれと有線または無線によって接続される。
【００３６】
演算部２４は、レーザ変位計２３Ａから入力された円筒部１１の側面の変位量と、レーザ変位計２３Ｂから入力された天板部１３の第１面の変位量とを計測することにより、円筒部１１の側面に対する天板部１３の直角度を算出する（詳細は後述）。
【００３７】
次に、図７Ｂを用いて、圧電素子１４により発振される超音波について説明する。
【００３８】
図７Ｂは、超音波の発振状態を示す模式図である。なお、図７Ａについては、後述する。
【００３９】
図７Ｂに示すように、超音波は、波形のように振動しながら、一定の広がりをもって発振される。すなわち、超音波は、３次元的に見たとき中心軸ｘｘ’を有する。
【００４０】
円筒部１１に対する天板部１３の直角度は、０．１以下であることが望ましい。圧電素子１４により発振される超音波の中心軸ｘｘ’の傾きは、天板部１３の傾きに基づいて決定される。そのため、天板部１３が円筒部１１に対して直角に固定されれば、中心軸ｘｘ’がマイク部１の長手方向に対して傾かないため、マイク部１の長手方向と平行に直進する超音波を発振させることができる。
【００４１】
＜マイク部１の製造方法＞
図３を用いて、溶接装置１００を用いてマイク部１を製造する方法について説明する。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係るマイク部１の製造方法を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、円筒部１１をチャック部２１Ａに固定し、動力部２１Ｂによって円筒部１１を回転させる（ステップＳ１）。
【００４４】
次に、円筒部１１を天板部１３に仮固定する（ステップＳ２）。
【００４５】
具体的には、円筒部１１に天板部１３を突き合わせ、その突き合わせ面に対して溶接用レーザ部２２により溶接用レーザｅを２箇所以上スポット照射する。これにより、円筒部１１と天板部１３とが、全周的に溶接されていない状態で固定（すなわち、仮固定）される。
【００４６】
次に、演算部２４は、仮固定時点の直角度を算出する（ステップＳ３）。
【００４７】
ステップＳ３の具体例について、以下説明する。
【００４８】
まず、レーザ変位計２３Ａ、２３Ｂは、マイク部１を１回転させた場合の突き合わせ面の全周における、円筒部１１の側面の変位量および天板部１３の第１面の変位量を測定する。
【００４９】
次に、演算部２４は、測定された円筒部１１の側面の変位量および天板部１３の第１面の変位量のそれぞれの平均値を算出する。
【００５０】
次に、演算部２４は、円筒部１１の側面の変位量および天板部１３の第１面の変位量のそれぞれについて、所定の地点で測定された変位量から上記平均値を差し引く計算を行う。この計算は、突き合わせ面の全周において行われる。このようにして、演算部２４は、円筒部１１の側面の変位量および天板部１３の第１面の変位量のそれぞれについて、変位量の誤差（より詳しくは、マイク部１を１回転させた場合の突き合わせ面の全周における変位量の誤差）を算出する。
【００５１】
次に、演算部２４は、円筒部１１の側面の変位量の誤差と、天板部１３の第１面の変位量の誤差との差を算出する。この差が、円筒部１１に対する天板部１３の直角度である。
【００５２】
以上、ステップＳ３の具体例について説明した。以下、図３の説明に戻る。
【００５３】
次に、演算部２４は、レーザパワーの設定を行う（ステップＳ４）。
【００５４】
ステップＳ４の具体例について、以下説明する。
【００５５】
演算部２４は、算出された直角度が予め設定された閾値を上回る場合、上述した各変位量の誤差に基づいて、直角度の補正に用いられるレーザパワーの分布を算出する。レーザパワーは、例えば、溶接用レーザｅを出力させるための電力値である。ここで、予め設定された閾値は、例えば０．１である。直角度が０．１を上回ると、中心軸ｘｘ’がマイク部１の長手方向に対して傾く誤差が大きくなり、超音波ソナーの精度が悪化する。
【００５６】
天板部１３は、突き合わせ面における溶融幅ｆ（図２参照）に応じて傾くため、これを利用して、直角度が閾値以下となるように天板部１３を傾けるための溶融幅ｆを制御する。すなわち、上記レーザパワーの分布とは、直角度が上記閾値以下となるように天板部１３を傾けるための溶融幅ｆを実現するレーザパワーを、突き合わせ面の全周において算出したものである。例えば、図２に示した溶融幅ｆは、レーザパワーが２ｋＷであるときに１ｍｍ程度となり、レーザパワーが０．８ｋＷであるときに０．７ｍｍ程度となる。また、溶融幅ｆは、円筒部１１および天板部１３のうち少なくとも一方が溶融する部分の幅である。
【００５７】
以上、ステップＳ４の具体例について説明した。以下、図３の説明に戻る。
【００５８】
次に、円筒部１１を天板部１３に本固定する（ステップＳ５）。
【００５９】
具体的には、ステップＳ４で算出されたレーザパワーの分布に基づいて、突き合わせ面の全周に対して溶接用レーザ部２２により溶接用レーザｅを照射し、円筒部１１と天板部１３とを溶接する。これにより、円筒部１１と天板部１３とが、全周的に溶接された状態で固定（すなわち、本固定）される。
【００６０】
次に、演算部２４は、本固定後の直角度を算出する（ステップＳ６）。
【００６１】
本ステップの算出方法は、ステップＳ３と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
次に、演算部２４は、本固定後の直角度が、上記閾値以内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００６３】
本固定後の直角度が閾値以内である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、フローは終了する。
【００６４】
一方、本固定後の直角度が閾値以内ではない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、フローは、ステップＳ４に戻る。すなわち、本固定後の直角度が閾値以内となるまで、ステップＳ４〜Ｓ７の処理が繰り返し行われる。なお、２回目以降のステップＳ４で設定（算出）されるレーザパワーの分布は、ステップＳ６で算出された直角度が上記閾値以下となるように設定（算出）される。
【００６５】
以上、溶接装置１００を用いてマイク部１を製造する方法について説明した。
【００６６】
例えば、特許文献１の開示によれば、従来の長距離用の超音波ソナーにおける超音波の広がり中心角の限界は約３７°であり、発振された超音波は、３ｍ先で超音波ソナーの中心から約０．９ｍ下がっている計算になる。このとき、天板部の直角度が０．５とすると、さらに超音波の中心軸は約２度傾き、３ｍ先では超音波はさらに０．１ｍ下がることになる。
【００６７】
これに対し、実施の形態では、マイク部１を製造する際に、溶接用レーザｅの照射による溶融幅ｆを調整して天板部１３を傾けることにより、天板部１３の直角度を０．１以下にすることができる。これにより、天板部１３の直角度の精度向上を実現できる。したがって、圧電素子１４から発振される超音波の中心軸ｘｘ’がマイク部１の長手方向に対して傾くことがないように補正でき、超音波と地面との干渉を回避することができる。
【００６８】
（実施の形態２）
本開示の実施の形態２について説明する。
【００６９】
＜マイク部２の構成＞
まず、図４Ａ、図４Ｂを用いて、本開示の実施の形態２に係る超音波ソナーのマイク部２（以下、単に「マイク部２」という）の構成について説明する。
【００７０】
図４Ａは、マイク部２の平面断面を示す模式図である。図４Ｂは、マイク部２の側面断面を示す模式図である。
【００７１】
マイク部２は、円筒部４１、天板部４３、および圧電素子４４を含む。図４Ｂに示す溶け込み部４２は、円筒部４１および天板部４３の少なくとも一方において溶接用レーザｅの照射により溶融する部分である。
【００７２】
なお、円筒部４１、天板部４３、および圧電素子４４それぞれの形状および材料は、実施の形態１で説明した円筒部１１、天板部１３、および圧電素子１４の形状および材料と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７３】
また、マイク部２は、超音波ソナーにおける送信波の発振部または反射波の受信部として用いられる。マイク部２を有する超音波ソナーは、例えば、車両に搭載され、車両の周辺の検知に用いられる。
【００７４】
マイク部２は、圧電素子４４が固着された天板部４３と、円筒形の部材である円筒部４１とを突き合わせ、突き合わせた部分（突き合わせ面）に対して溶接用レーザｅ（図５参照）を照射し、円筒部４１と天板部４３とを接合することにより製造される。すなわち、円筒部４１と天板部４３とが一体成型されることで、ハウジング形状のマイク部２が製造される。
【００７５】
圧電素子４４から発振される超音波の広がり角は、マイク部２のハウジング形状に依存する。本実施の形態では、溶け込み部４２によって、天板部４３と円筒部４１との突き合わせ面における内径を変化させることにより、超音波の広がり角の大きさを調節する。
【００７６】
超音波は、圧電素子４４から発振され、共に振動する天板部４３を介して外部に発振される。すなわち、天板部４３と円筒部４１との突き合わせ面における内径が、発振される超音波の広がり角に影響を与える。
【００７７】
そこで、本実施の形態では、まず、所望の超音波の広がり角を実現する内径形状を特定する。例えば、国際公開第２０１６／１８９８１２号には、ハウジング形状の寸法と、超音波の広がり角との関係が開示されている。
【００７８】
次に、所望の内径形状よりも小さい内径形状を有する円筒部４１を用いて、後述するマイク部２の製造を行う。ここで、円筒部４１の内径形状は所望の内径形状よりも小さいことから、溶け込み部４２が円筒部４１の内部まで貫通することがない。よって、超音波ソナーの信頼性を損なわない。
【００７９】
例えば、実施の形態１で説明したマイク部１（図１Ａ、図１Ｂ参照）と同様の形状を有するマイク部２を製造する場合について説明する。まず、図１Ａ、図１Ｂに示した突出部１２の先端と円筒部１１の外周面との間の距離よりも大きい肉厚を有する円筒部４１を用意する。次に、その円筒部４１のうち、図１Ａ、図１Ｂに示した突出部１２に該当する箇所には、突出部１２と同形状の突出部４２ａを形成する（図４Ａ参照）。また、円筒部４１のうち、突出部４２ａの形成箇所以外の箇所では、図１Ａ、図１Ｂに示した円筒部１１の肉厚と同じ肉厚となるように、溶け込み部４２の溶け込み深さを制御する。このようにして製造したマイク部２は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、天板部４３と円筒部４１との突き合わせ面において、図１Ａ、図１Ｂに示したマイク部１と同様の内筒形状を有する。
【００８０】
ここで、上述した国際公開第２０１６／１８９８１２号にも示されているように、円筒部４１の内径が小さくなれば、超音波の広がり角も小さく（狭く）なる。例えば、広がり角を楕円形状にする場合、短径側にしたい箇所の溶け込み部４２を長径側にしたい箇所の溶け込み部４２より深くする。これにより、天板部４３と円筒部４１との突き合わせ面において、溶け込み部４２の溶け込みが深い箇所は内径が小さく、溶け込み部４２の溶け込みが浅い箇所は内径が大きくなる。
【００８１】
超音波の広がり角の分布は、超音波ソナーの用途によって異なる。例えば、超音波ソナーが車両に搭載された短距離用超音波ソナーであって、その車両が駐車を行う際に、地面に設けられた障害物（例えば、駐車スペースに設けられた縁石等）を検知するために用いられる場合、超音波の広がり角の分布は、障害物に反応できるように鉛直方向に広い必要がある。一方で、例えば、超音波ソナーが車両に搭載された長距離用超音波ソナーであって、その車両が走行中に障害物（例えば、他車両）を検知するために用いられる場合、超音波の広がり角の分布は、地面との干渉を避けるべく鉛直方向を狭くする必要がある。
【００８２】
＜溶接装置２００の構成＞
図５を用いて、上述したマイク部２の製造に用いられる溶接装置２００について説明する。
【００８３】
図５は、本実施の形態の溶接装置２００の構成を示す模式図である。なお、図５では、図４Ｂに示した圧電素子４４の図示を省略している。
【００８４】
溶接装置２００は、円筒部固定用回転冶具６１、溶接用レーザ部６２、超音波測定装置６３、および演算部６４を有する。
【００８５】
円筒部固定用回転冶具６１は、チャック部６１Ａ、動力部６１Ｂ、および振動部６１Ｃを有する。
【００８６】
チャック部６１Ａは、円筒部４１を固定する。
【００８７】
動力部６１Ｂは、チャック部６１Ａに接続されており、チャック部６１Ａに固定された円筒部４１を矢印ｂの方向へ回転させる。チャック部６１Ａの回転速度は、５ｒｐｓ程度を上限値とすることが好ましい。
【００８８】
動力部６１Ｂとしては、例えばモータを用いることができるが、モータに限られず、チャック部６１Ａを回転させることができる装置であればよい。
【００８９】
振動部６１Ｃは、チャック部６１Ａに固定された円筒部４１の内部に密着した状態で振動する。これにより、マイク部２が振動し、天板部４３に固定された圧電素子４４から超音波が発振される。
【００９０】
溶接用レーザ部６２は、溶接用レーザｅを円筒部４１と天板部４３との突き合わせ面に向けて送出する。
【００９１】
超音波測定装置６３は、天板部４３の第１面（圧電素子４４が設けられた面の裏面）に対向するように配置される。超音波測定装置６３は、超音波の音圧を測定する。ここで、一般的に、超音波の広がり角は、音圧半減角で定義される。音圧半減角は、圧電素子４４（発振位置）との任意の距離における天板部４３と並行な面上において、図４Ｂに示した中心軸ａと一致する地点（中心）と、中心における音圧の半値を示す音圧を示す地点とを、それぞれ発振位置と結んだときに成す角である。超音波測定装置６３は、後述する超音波の出力分布を算出するため、天板部４３と並行な面上における音圧を測定する。
【００９２】
演算部６４は、溶接用レーザ部６２および超音波測定装置６３のそれぞれと有線または無線によって接続される。
【００９３】
演算部６４は、超音波測定装置６３によって測定された音圧に基づいて、超音波の広がり角を算出する。
【００９４】
ここで、演算部６４による超音波の広がり角の算出方法について、図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ、図７Ｂは、超音波の発振状態を示す模式図である。
【００９５】
図７Ａにおいて、７１は、超音波の最大出力の半値が出ている範囲を示し、７２は、超音波の最大出力の半値が出ている範囲７１の短径を示し、７３は、超音波の最大出力の半値が出ている範囲７１の長径を示している。図７Ｂにおいて、７４は、超音波の始点（超音波が発振される位置）を示し、７５は、超音波の広がり角を示している。
【００９６】
まず、演算部６４は、超音波測定装置６３により測定された音圧に基づいて、超音波の出力分布を算出する。次に、演算部６４は、超音波の出力分布に基づいて、図７Ａに示した分布図を算出する。次に、演算部６４は、超音波の始点７４から超音波の最大出力の半値が出ている範囲７１までの距離ｇ、すなわち圧電素子４４（発振位置）から超音波測定装置６３までの距離と、範囲７１の短径７２または範囲７１の長径７３とに基づいて、超音波の広がり角７５を算出する。
【００９７】
＜マイク部２の製造方法＞
図６を用いて、溶接装置２００を用いてマイク部２を製造する方法について説明する。
【００９８】
図６は、本実施の形態に係るマイク部２の製造方法を示すフローチャートである。
【００９９】
まず、演算部６４は、溶け込み深さの分布およびレーザパワーの分布を決定する（ステップＳ１１）。
【０１００】
溶け込み深さの分布とは、突き合わせ面の全周における溶け込み部４２の深さｈの分布である。以下では、溶け込み部４２の深さを「溶け込み深さ」という。
【０１０１】
具体的には、まず、ユーザの操作により、演算部６４には、実現したい超音波の形状、すなわち突き合わせ面の周方向の各位置における超音波の広がり角が入力される。演算部６４は、入力された超音波の広がり角に基づいて、突き合わせ面の全周における溶け込み深さの分布と、その溶け込み深さを実現するために必要なレーザパワーの分布を作成する。突き合わせ面における溶け込み深さと、超音波の広がり角との関係は、実験的に求めることができる。例えば、上述した国際公開第２０１６／１８９８１２号には、突き合わせ面における溶け込み深さと、超音波の広がり角にそれぞれ相当するパラメータの関係が開示されている。また、レーザパワーの分布の作成は、所望の突き合わせ面における溶け込み深さに基づいて算出される。
【０１０２】
次に、円筒部４１を回転させ、天板部４３に仮固定する（ステップＳ１２）。
【０１０３】
具体的には、まず、円筒部４１をチャック部６１Ａに固定し、動力部６１Ｂによって円筒部４１を回転させる。次に、円筒部４１に天板部４３を突き合わせ、その突き合わせ面に対して溶接用レーザ部６２により溶接用レーザｅを２箇所以上スポット照射する。これにより、円筒部４１と天板部４３とが、全周的に溶接されていない状態で固定（すなわち、仮固定）される。
【０１０４】
次に、溶接用レーザ部６２は、ステップＳ１１で決定されたレーザパワーの分布に基づいて、突き合わせ面の全周に対して溶接用レーザｅを照射する（ステップＳ１３）。
【０１０５】
このステップＳ１３により、円筒部４１と天板部４３とが、全周的に溶接された状態で固定（すなわち、本固定）される。
【０１０６】
次に、演算部６４は、本固定後の超音波の広がり角を算出する（ステップＳ１４）。
【０１０７】
具体的には、まず、円筒部固定用回転冶具６１の振動部６１Ｃを振動させる。これにより、マイク部２が振動し、圧電素子４４から超音波が発振される。超音波測定装置６３は、発振された超音波の各位置における音圧を測定し、演算部６４は、測定された音圧に基づいて超音波の広がり角を算出する。
【０１０８】
次に、ステップＳ１４で算出された本固定後の超音波の広がり角が、演算部６４に入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差（例えば、５％）以内であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１０９】
本固定後の超音波の広がり角が、入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差以内である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、フローは終了する。
【０１１０】
一方、本固定後の超音波の広がり角が、入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差以内ではない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１３に戻る。すなわち、本固定後の超音波の広がり角が、入力された超音波の広がり角に対して一定の誤差以内となるまで、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理が繰り返し行われる。
【０１１１】
以上、溶接装置２００を用いてマイク部２を製造する方法について説明した。
【０１１２】
本実施の形態では、マイク部２の溶け込み深さによりマイク部２の共振長さを決定できる性質を利用している。具体的には、図４Ｂにおいて、共振長は、側面断面視における溶け込み部４２同士の距離ｊに相当する。従来例では、共振長を円筒部の内壁の厚みを調整することにより、制御していた。本実施の形態では、溶接用レーザｅのパワーを調整することで周方向における溶け込み深さの分布を制御し、必要な共振長ｊを得ることで、超音波の広がり角を得ることができる。
【０１１３】
なお、本開示は、上記角実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本開示の超音波ソナーおよびその製造方法は、超音波ソナーに限らず、直角度の精度向上が求められる円筒形状の装置の溶接に有用である。
【符号の説明】
【０１１５】
１、２  マイク部
１１、４１  円筒部
１２、４２ａ  突出部
１３、４３  天板部
１４、４４  圧電素子
２１、６１  円筒部固定用回転冶具
２２、６２  溶接用レーザ部
２３Ａ、２３Ｂ  レーザ変位計
２４、６４  演算部
４２  溶け込み部
６３  超音波測定装置
７１  超音波の最大出力の半値が出ている範囲
７２  範囲７１の短径
７３  範囲７１の長径
７４  超音波の始点
７５  超音波の広がり角
１００、２００  溶接装置 
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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