DE112021005843T5

DE112021005843T5 - Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors

Info

Publication number: DE112021005843T5
Application number: DE112021005843.6T
Authority: DE
Inventors: Teruhisa Akashi; Shota Harada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-08-17
Also published as: US20230243656A1; JP7452383B2; CN116368352A; US12078487B2; WO2022097440A1; JP2022075076A

Abstract

Bevor ein Sockel (128) montiert wird, wird eine Empfindlichkeit für jeden der Sensoren (104, 105, 131, 132) geprüft, die jeweils in den Blöcken (102, 103, 129, 130) angeordnet sind. In einem Prüfschritt werden die Blöcke vorbereitet, in denen die Sensoren jeweils angeordnet sind. Die Blöcke werden in Hauptachsen-Nutabschnitte (224) einer Hauptachsen-Schale (212) eingepasst, und die Blöcke werden in Kontakt mit Hauptachsen-Positionierungsflächen der Hauptachsen-Nutabschnitte gebracht, um die Dickenrichtung der Hauptachs-Schale und die Hauptachsen der Sensoren parallel anzuordnen. Die Hauptachsen-Schale ist auf einem Drehtisch (231) so angeordnet, dass eine zentrale Drehsachse des Drehtischs und die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale parallel sind, und dass die zentrale Drehachse des Drehtisches und der Hauptachsen der Sensoren parallel sind. Der Drehtisch wird geschwenkt oder geschwungen, um die Empfindlichkeiten der Sensoren in den Hauptachsen zu prüfen.

Description

Bezug zu in Beziehung stehender Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-185626 , eingereicht am 6. November 2020; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors.
Stand der Technik
Ein Mehrachsen-Trägheitskraftsystem, bei dem Sensoren auf einem Substrat installiert sind, das durch Kombinieren von Platinen hergestellt wird, wird in konventioneller Weise beispielsweise in Patentliteratur 1 vorgeschlagen. Das Substrat hat Blöcke, in denen die jeweiligen Sensoren angeordnet sind und die beabstandet entfernt angeordnet sind. Jeder Block hat eine geneigte Fläche, auf welcher der Sensor anzuordnen ist. Die jeweiligen geneigten Flächen sind so geneigt, dass Erfassungsachsen der jeweiligen Sensoren senkrecht zueinander sind. Dies ermöglicht die Messung von Trägheitskräften in mehreren Achsen.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: US 7253079 B2
Zusammenfassung
Bei der zuvor beschriebenen konventionellen Technik sind die Blöcke jedoch so konfiguriert, um voneinander getrennt angeordnet zu sein. Daher tritt wahrscheinlich ein Fehler bei der relativen Positionierung der jeweiligen Blöcke auf. Somit kann die Orthogonalität bzw. Rechtwinkligkeit der Erfassungsachsen der jeweiligen Sensoren beeinträchtigt werden.
Außerdem ist es erforderlich, die Empfindlichkeiten in den Erfassungsachsen aller Sensoren in einem Zustand zu messen, in dem die jeweiligen Sensoren an den jeweiligen Blöcken montiert sind. Kurz gesagt, es ist notwendig, die Empfindlichkeiten zu messen, bevor und nachdem die Blöcke auf dem Substrat montiert werden. Daher wird die Anzahl der Prüfschritte sehr groß.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Orthogonalität bzw. Rechtwinkligkeit der Hauptachsen jeweiliger Sensoren sicherzustellen und Arbeitsstunden in einem Prüfschritt zu reduzieren.
Gemäß einem ersten Aspekt und einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Mehrachsen-Trägheitskraftsensor, der ein Montagematerial, eine Mehrzahl von Blöcken und eine Mehrzahl von Sensoren enthält, in einem Herstellungsverfahren hergestellt.
Das Montagematerial hat eine Installationsfläche. Die Mehrzahl von Blöcken ist auf der Installationsfläche des Montagematerials angeordnet und hat geneigte Flächen, die in Bezug auf die Installationsfläche geneigt sind. Die Mehrzahl von Sensoren sind jeweils auf den geneigten Flächen der Mehrzahl von Blöcken angeordnet und konfiguriert, um eine Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen.
Die Mehrzahl von Blöcken hat einen Positionierungsabschnitt, der, wenn die Blöcke mit zumindest einem oder mehreren der Mehrzahl von Blöcken in Kontakt kommen, die Blöcke relativ zu einem Kontaktpartner positioniert, und ein Sockel, der so konfiguriert ist, dass die Blöcke in einem Zustand, in dem die Blöcke relativ zueinander durch den Positionierungsabschnitt positioniert sind, und einem Zustand angeordnet sind, in dem die geneigten Flächen in unterschiedliche Richtungen voneinander orientiert sind.
Das Herstellverfahren des Mehrachsen-Trägheitskraftsensors hat einen Prüfschritt zum Prüfen einer Empfindlichkeit jedes der Mehrzahl von Sensoren, die jeweils in der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, bevor der Sockel montiert bzw. angeordnet wird.
In dem ersten Aspekt enthält der Prüfschritt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt, einen vierten Schritt und einen fünften Schritt.
In dem ersten Schritt wird ein Vorbereiten der Mehrzahl von Blöcken, in denen jeweils die Mehrzahl von Sensoren angeordnet sind, durchgeführt.
In dem zweiten Schritt wird ein Vorbereiten einer Hauptachsen-Schale durchgeführt, in der eine Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten ausgebildet ist. Als die Hauptachsen-Schale werden die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten, welche die Hauptachsen-Positionierungsflächen haben, vorbereitet. Die Hauptachsen-Positionierungsflächen sind mit der Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt, dass eine Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale, die einer Tiefenrichtung der Hauptachsen-Nutabschnitte entspricht, parallel zu den Hauptachsen der Sensoren ist.
In dem dritten Schritt wird ein Einpassen der Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten der Hauptachsen-Schale und In-Kontakt-Bringen der Mehrzahl von Blöcken mit den Hauptachsen-Positionierungsflächen der Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten durchgeführt, um die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale und die Hauptachsen der Sensoren parallel anzuordnen.
In dem vierten Schritt wird ein Vorbereiten einer Prüfvorrichtung, die einen Drehtisch enthält, und ein Installieren der Hauptachsen-Schale auf dem Drehtisch durchgeführt, um eine zentrale Drehsachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehsachse des Drehtischs und die Hauptachsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen.
Im fünften Schritt wird der Drehtisch geschwenkt oder geschwungen, um die Empfindlichkeiten der Mehrzahl von Sensoren in den Hauptachsen zu prüfen.
Im zweiten Aspekt enthält der Prüfschritt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt, einen vierten Schritt und einen fünften Schritt.
In dem ersten Schritt wird ein Vorbereiten der Mehrzahl von Blöcken, in denen jeweils die Mehrzahl von Sensoren angeordnet sind, durchgeführt.
In dem zweiten Schritt wird ein Vorbereiten einer Prüfschale durchgeführt, in der eine Mehrzahl von Nutabschnitten ausgebildet ist. Als die Prüfschale hat die Mehrzahl von Nutabschnitten Positionierungsflächen, mit denen die Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt sind, dass eine Dickenrichtung der Prüfschale, die einer Tiefenrichtung der Nutabschnitte entspricht, parallel zu den Hauptachsen der Sensoren ist.
In dem dritten Schritt wird ein Einpassen der Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Nutabschnitten der Prüfschale und In-Kontakt-Bringen der Mehrzahl von Blöcken mit den Positionierungsflächen der Mehrzahl von Nutabschnitten durchgeführt, um die Dickenrichtung der Prüfschale und die Hauptachsen der Sensoren parallel anzuordnen.
In dem vierten Schritt wird ein Vorbereiten einer Prüfvorrichtung durchgeführt, die einen Drehtisch mit einem kardanischen Mechanismus enthält. Die Prüfschale wird auf dem kardanischen Mechanismus angeordnet, um eine zentrale Drehsachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Prüfschale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehsachse des Drehtisches und die Hauptachsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen.
In dem fünften Schritt wird Schwenken oder Schwingen des Drehtisches durchgeführt, um die Empfindlichkeiten in drei Achsen, der Hauptachsen, erste andere Achsen senkrecht zu den Hauptachsen, und zweite andere Achsen senkrecht zu den Hauptachsen und den ersten anderen Achsen, der Mehrzahl von Sensoren zu prüfen.
Des Weiteren werden in dem fünften Schritt die Empfindlichkeiten in drei Achsen, der Hauptachsen, der ersten anderen Achsen, und der zweiten anderen Achsen, in einem Zustand geprüft, in dem eine zentrale Drehsachse des Drehtisches und die ersten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren durch den kardanischen Mechanismus parallel angeordnet sind. Die Empfindlichkeiten in den drei Achsen, der Hauptachsen, der ersten anderen Achsen, und der zweiten anderen Achsen, werden in einem Zustand geprüft, in dem die zentrale Drehachse des Drehtisches und die zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren durch den kardanischen Mechanismus parallel angeordnet sind.
Dementsprechend werden die Genauigkeiten der relativen Positionen der jeweiligen Sensoren durch den Positionierungsabschnitt der Mehrzahl von Blöcken sichergestellt. Daher wird die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren durch Montage bzw. Anordnen des Sockels mit hoher Genauigkeit spezifiziert. Daher kann die Orthogonalität bzw. Rechtwinkligkeit der Hauptachsen der jeweiligen Sensoren sichergestellt werden.
Außerdem ist die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren in dem Zustand des Sockels gesichert. Daher ist es nicht erforderlich, nachdem die Empfindlichkeit jedes Sensors in Einheiten jedes Blocks geprüft wird, bevor der Sockel montiert bzw. angeordnet wird, die Empfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren in dem Zustand des Sockels erneut zu prüfen. Daher können die Arbeitsstunden in dem Prüfschritt reduziert werden.
Figurenliste
Die vorherigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer. In den zugehörigen Zeichnungen:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ist eine Draufsicht des in 1 dargestellten Mehrachsen-Trägheitskraftsensors;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein erster Sensor in einem ersten Block installiert ist;
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der erste Block auf einer Befestigungsplatte installiert ist;
5 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Gieren auf den ersten Sensor und einen zweiten Sensor ausgeübt wird;
6 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Gieren auf einen dritten Sensor und einen vierten Sensor ausgeübt wird;
7 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Rollen auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor ausgeübt wird;
8 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Rollen auf den dritten Sensor und den vierten Sensor ausgeübt wird;
9 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Neigen auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor ausgeübt wird;
10 ist eine Ansicht, die Vektorkomponenten darstellt, wenn ein Neigen auf den dritten Sensor und den vierten Sensor ausgeübt wird;
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prüfschritt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Erste-Andere-Achse-Schale;
13 ist eine perspektivische Ansicht einer Zweite-Andere-Achse-Schale;
14 ist eine perspektivische Ansicht einer Hauptachsen-Schale;
15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV von 12;
16 ist eine perspektivische Ansicht eines in 13 dargestellten Erste-Andere-Achse-Nutabschnitts;
17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII von 14;
18 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem Blöcke in eine Prüfschale eingepasst sind;
19 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Block in den Erste-Andere-Achse-Nutabschnitt eingepasst ist;
20 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil einer Prüfvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
21 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Block in einen Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitt eingepasst ist;
22 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Block in einen Hauptachsen-Nutabschnitt eingepasst ist;
23 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung jedes Blocks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
24 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung jedes Blocks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
25 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung jedes Blocks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
26 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung jedes Blocks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
27 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prüfschritt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeig; und
28 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil einer Prüfvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsbeispielen kann einem Teil, der einem in einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Gegenstand entspricht, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen werden, und eine redundante Erläuterung für den Teil kann weggelassen werden. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration in einem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, kann ein anderes vorhergehendes Ausführungsbeispiel auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsbeispiele können teilweise kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass die Kombination keine Widersprüche verursacht.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält ein Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ein Montagematerial 101, einen ersten Block 102, einen zweiten Block 103, einen ersten Sensor 104 und einen zweiten Sensor 105.
Das Montagematerial 101 hat eine Installationsfläche 106. Das Montagematerial 101 ist zum Beispiel eine einschichtige oder mehrschichtige Leiterplatte. Elektronische Komponenten, wie beispielsweise ein Mikrocomputer und eine Großintegration bzw. Large Scale Integration (LSI), sind auf dem Montagematerial 101 montiert. Das Montagematerial 101 ist in einem nicht dargestellten Gehäuse aufgenommen.
Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 sind Basen, auf denen die Sensoren 104 und 105 jeweils angeordnet sind. Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 sind auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet. Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 haben die gleiche Größe und Form. Das Innere der jeweiligen Blöcke 102 und 103 kann hohl sein. Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 sind aus einem Material wie beispielsweise Metall, Harz oder Keramik ausgebildet.
Wie in 1 dargestellt, ist der erste Block 102 ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 107, einem Paar Endflächen 108 und 109 und einem Paar Seitenflächen 110 und 111. Die geneigte Fläche 107 ist in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt. Das Paar Endflächen 108 und 109 sind dreieckige Flächen, die mit der geneigten Fläche 107 verbunden sind. Das Paar Seitenflächen 110 und 111 sind quadratische Flächen, die mit der geneigten Fläche 107 und dem Paar Endflächen 108 und 109 verbunden sind. Eine Seitenfläche 110 des Paares Seitenflächen 110 und 111 ist auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet.
Das Paar Endflächen 108 und 109 hat die Form eines rechtwinklig-gleichschenkligen Dreiecks. Die geneigte Fläche 107 entspricht schrägen Seiten der jeweiligen Endflächen 108 und 109, die in dem rechtwinklig-gleichschenkligen Dreieck geformt sind. Daher ist die geneigte Fläche 107 in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt.
Der zweite Block 103 ist ähnlich wie der erste Block 102 ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 112, einem Paar Endflächen 113 und 114 und einem Paar Seitenflächen 115 und 116. Wie zuvor beschrieben, ist die Form jedes der Blöcke 102 und 103 ein einfaches dreieckiges Prisma, so dass eine Massenproduktion durch Spritzgießen durchgeführt werden kann. Daher können die Herstellungskosten jedes der Blöcke 102, 103 gedrückt bzw. gesenkt werden.
Wie in 3 gezeigt, hat der erste Block 102 elektronische Komponenten 117, die auf der geneigten Fläche 107 vorgesehen sind. Die elektronischen Komponenten 117 enthalten ein Montagesubstrat 118, eine externe Komponente 119, eine externe Verdrahtung 120 und einen Herausziehteil 121.
Das Montagesubstrat 118 ist zum Beispiel eine Leiterplatte bzw. gedruckte Schaltungsplatine. Der erste Sensor 104 wird durch Löten auf dem Montagesubstrat 118 montiert. Das Montagesubstrat 118 ist mit einem Klebstoff oder dergleichen an der geneigten Fläche 107 befestigt.
Die externe Komponente 119 ist eine Komponente wie beispielsweise ein Chip-Widerstand. Die externe Verdrahtung 120 ist auf der Oberfläche des Montagesubstrats 118 ausgebildet und mit dem ersten Sensor 104 und der externen Komponente 119 verbunden.
Der Herausziehteil 121 ist mit der externen Verdrahtung 120 verbunden. Der Herausziehteil 121 ist ein elektrischer Verbindungsteil, der ein Signal des ersten Sensors 104 nach außen herausnimmt und an den ersten Sensor 104 Energie von außen zuführt. Der Herausziehteil 121 ist mit einer elektrischen Schaltung des Montagematerials 101 verbunden. Als der Herausziehteil 121 kann eine Buchse für ein flexibles Substrat verwendet werden.
Ähnlich wie zuvor sind die elektronische Komponente 117 und der zweite Sensor 105 auf dem zweiten Block 103 montiert. Das heißt, die jeweiligen Sensoren 104 und 105 sind auf den jeweiligen geneigten Flächen 107 und 112 der jeweiligen Blöcke 102 und 103 angeordnet. Kurz gesagt ist ein erster Sensor 104 in dem ersten Block 102 angeordnet und ein zweiter Sensor 105 ist in dem zweiten Block 103 angeordnet.
In 1 und 2 ist die elektronische Komponente 117, die auf jedem der Blöcke 102 und 103 angeordnet ist, weggelassen. Die elektronische Komponente 117, die auf jedem der Blöcke 102 und 103 angeordnet ist, ist in den folgenden Figuren gegebenenfalls auch weggelassen.
Jeder der Sensoren 104 und 105 ist ein Einachsen-Kreiselsensor, der eine Winkelgeschwindigkeit als eine Trägheitskraft entsprechend einer Hauptachse erfasst. Wenn Richtungen senkrecht zu den jeweiligen geneigten Flächen 107 und 112 der jeweiligen Blöcke 102 und 103 als die Z-Achsen definiert sind, sind die Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104 und 105 parallel zu den Z-Achsen angeordnet. Daher erfasst jeder der Sensoren 104 und 105 die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse herum als die Trägheitskraft.
Jeder der Sensoren 104, 105 ist zum Beispiel als ein Harzgussgehäuse bzw. Harzgusspaket konfiguriert. Das Paket enthält ein Sensorelement und ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit; anwendungsspezifische integrierte Schaltung). Das Sensorelement ist vorzugsweise als WLP (Wafer Level Packaging) ausgebildet. Kurz gesagt werden das Sensorelement und ein IC (Integrated Circuit; integrierte Schaltung), die das Sensorelement betreiben, um ein Signal zu lesen, gemeinsam als ein Kreiselsensor bezeichnet. Jeder der Sensoren 104 und 105 ist als ein Keramikgehäuse bzw. Keramikpaket konfiguriert. Das Paket kann geöffnet sein.
Wie in 4 dargestellt, ist das Montagesubstrat 118, auf dem der ersten Sensor 104 montiert ist, an dem ersten Block 102 durch Verwendung einer Befestigungsplatte 122 befestigt. Die Befestigungsplatte 122 hat eine flache Fläche 123 und einen Nutabschnitt 124. Der Nutabschnitt 124 ist ein Abschnitt der Befestigungsplatte 122, in dem eine Teil der flachen Fläche 123 vertieft ist. Der Nutabschnitt 124 hat im Wesentlichen dieselbe Form wie die äußere Form. Der Nutabschnitt 124 hat zumindest Wandflächen 125 und 126, mit denen die jeweiligen Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 in Kontakt sind.
Der erste Block 102 ist in den Nutabschnitt 124 so eingepasst bzw. eingesetzt, dass die jeweiligen Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 in Kontakt mit den jeweiligen Wandflächen 125 und 126 des Nutabschnitts 124 sind. Als Ergebnis wird die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 parallel zu der flachen Fläche 123 der Befestigungsplatte 122. Die flache Fläche 123 der Befestigungsplatte 122 wird im Voraus horizontal fixiert, wodurch die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 horizontal angeordnet ist. In diesem Zustand werden das Montagesubstrat 118 und der erste Sensor 104 auf dem ersten Block 102 durch eine Substratmontagetechnik, eine Reflow-Montagetechnik oder dergleichen montiert.
Der erste Sensor 104 ist ein Z-Achsen-Kreiselsensor. Daher wird bei der Montage des ersten Sensors 104 auf dem ersten Block 102 eine axiale Fehlausrichtung in der Hauptachsenrichtung, das heißt in der Z-Achsenrichtung, in Bezug auf die geneigte Fläche 107 niemals groß, selbst wenn Fehlausrichtungen in beiden Richtungen, eine erste andere Achse senkrecht zu der Hauptachse und eine zweite andere Achse senkrecht zu der Hauptachse und der ersten anderen Achse, nicht präzise gesteuert werden. Die erste andere Achse ist eine X-Achse. Die zweite andere Achse ist eine Y-Achse. Ähnlich wie zuvor sind auch die elektronische Komponente 117 und der zweite Sensor 105 an dem zweiten Block 103 montiert.
Es sei angemerkt, dass in einem Fall, in dem die Hauptachse jedes der Sensoren 104 und 105 die X-Achse oder die Y-Achse ist, notwendig ist, die jeweiligen Sensoren 104 und 105, deren Positionen gesteuert werden, auf den jeweiligen Blöcken 102 und 103 zu montieren.
In der vorstehenden Konfiguration ist jeder der Blöcke 102 und 103 auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 montiert, wie in 1 und 2 dargestellt. Als die z-Achse ist hier eine zu der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 senkrechte Achse definiert. Als die x-Achse ist eine Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der z-Achse und parallel zu der Installationsfläche 106 definiert. Als die y-Achse ist eine Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der z-Achse und x-Achse und parallel zu der Installationsfläche 106 definiert. Die x-Achse und die y-Achse sind Achsen parallel zu der Installationsfläche 106. Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 sind entlang der x-Achse ausgerichtet.
Jeder der Blöcke 102 und 103 hat einen Positionierungsabschnitt 127, der relativ eine Position mit einem Kontaktpartner bestimmt, wenn die Blöcke miteinander in Kontakt kommen. Der Positionierungsabschnitt 127 ist ein Abschnitt, der an einen Kontaktpartner anliegt, jedes der Blöcke 102 und 103. Der Positionierungsabschnitt 127 ist ein Kontaktabschnitt mit einem Kontaktpartner.
Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 werden in einen Zustand montiert bzw. angeordnet, in dem ihre relativen Positionen zueinander auf der Basis der Positionierungsabschnitte 127 bestimmt werden. Außerdem werden die jeweiligen Blöcke 102 und 103 in einem Zustand montiert bzw. angeordnet, in dem die jeweiligen geneigten Flächen 107 und 112 in voneinander verschiedenen Richtungen orientiert sind. Als Ergebnis konfigurieren die jeweiligen Blöcke 102 und 103 einen Teil eines Sockels 128. Die jeweiligen Blöcke 102 und 103 sind durch einen Klebstoff verbunden.
Der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 enthält zusätzlich zu den jeweiligen Blöcken 102 und 103 und den jeweiligen Sensoren 104 und 105 einen dritten Block 129, einen vierten Block 130, einen dritten Sensor 131 und einen vierten Sensor 132.
Der dritte Block 129 ist ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 133, einem Paar Endflächen 134 und 135 und einem Paar Seitenflächen 136 und 137. Der vierte Block 130 ist ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 138, einem Paar Endflächen 139 und 140 und einem Paar Seitenflächen 141 und 142.
Alle der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 haben die gleiche Größe und Form. Der dritte Sensor 131 und der vierte Sensor 132 sind Einachsen-Kreiselsensoren, die eine Winkelgeschwindigkeit als eine Trägheitskraft entsprechend einer Hauptachse erfassen. Der dritte Sensor 131 ist zusammen mit der elektronischen Komponente 117 auf der geneigten Fläche 133 des dritten Blocks 129 angeordnet. Der vierte Sensor 132 ist zusammen mit der elektronischen Komponente 117 auf der geneigten Fläche 138 des vierten Blocks 130 angeordnet.
Der Sockel 128 wird durch punktsymmetrisches Anordnen der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 in Bezug auf einen Referenzpunkt der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 konfiguriert. Der Sockel 128 ist in einer Chevron-Form montiert bzw. angeordnet, wobei der erste Block 102 und der zweite Block 103 zwischen dem dritten Block 129 und dem vierten Block 130 angeordnet sind.
Insbesondere sind bei dem Sockel 128 die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 einander zugewandt und ohne Spalt bzw. lückenlos angeordnet. Außerdem sind die jeweiligen Blöcke 102 und 103 ohne Spalt bzw. lückenlos montiert bzw. angeordnet, wobei die jeweiligen Seitenflächen 111 und 116 miteinander in Kontakt sind.
Der dritte Block 129 und der vierte Block 130 sind entlang der y-Achse angeordnet. Die andere Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129, die andere Endfläche 109 des ersten Blocks 102 und eine Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 sind einander zugewandt und sind ohne Spalt bzw. lückenlos angeordnet. Die andere Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130, eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und die andere Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 sind einander zugewandt und sind ohne Spalt bzw. lückenlos angeordnet. Als Ergebnis konfiguriert der Sockel 128 eine Chevron-Form.
Die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind jeweils auf den geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 des Sockels 128 angeordnet, so dass die Hauptachsen in voneinander verschiedenen Richtungen orientiert sind. Ein Teil jeder der Endflächen 108 und 109 und der anderen Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und ein Teil jeder der Endflächen 113 und 114 und der anderen Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 dienen als Positionierungsabschnitte 127. Ein Teil der anderen Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129 und ein Teil der anderen Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130 dienen als die Positionierungsabschnitte 127. Als Ergebnis werden die orthogonalen bzw. rechtwinkligen Genauigkeiten der Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 durch die Formgenauigkeiten der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 sichergestellt.
Die Multiaxialisierung wird erreicht, indem jeder der Blöcke 102, 103, 129 und 130 montiert bzw. angeordnet wird. Kurz gesagt, der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ist ein Dreiachsen-Kreiselsensor. Die Positionierungsabschnitte 127 spezifizieren die Genauigkeiten der relativen Positionen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132. Die Verarbeitungsformen der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden verwaltet und die Formgenauigkeiten der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden sichergestellt, so dass die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausreichend sichergestellt ist.
Die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind auf den jeweiligen geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 des Sockels 128 angeordnet, so dass die Hauptachsen in voneinander verschiedenen Richtungen orientiert sind. Kurz gesagt sind die Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt. Daher erfassen die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 Vektorkomponenten von Winkelgeschwindigkeiten, die jeweils den Hauptachsen entsprechen. Die Gesamtkonfiguration des Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 wurde zuvor beschrieben.
Als nächstes wird ein Prinzip zum Erfassen von Winkelgeschwindigkeiten in drei Achsen beschrieben. Zuerst wird eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse herum als ein Gieren definiert, diejenige um die x-Achse herum wird als ein Rollen definiert, und diejenige um die y-Achse herum wird als ein Neigen bzw. Nicken definiert. Jeder der Sensoren 104, 105, 131 und 132 kann die Drehrichtung einer Winkelgeschwindigkeit aus der Richtung bestimmen, in der die Winkelgeschwindigkeit ausgeübt wird.
Zuerst wird, wenn ein Gieren auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, eine Winkelgeschwindigkeit ωz auf jeden der Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausgeübt. Die jeweiligen geneigten Flächen 107 und 112 des ersten Blocks 102 und des zweiten Blocks 103 sind in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Z-Achsen geneigt. Daher wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit ωz vektorzerlegt wird, eine Vektorkomponente von √2ωz/2 auf die Z-Achsen des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt, wie in 5 dargestellt. Obwohl die Winkelgeschwindigkeit von √2ωz/2 in den jeweiligen anderen Achsen ausgeübt wird, gibt es keinen Einfluss auf die Hauptachsen-Empfindlichkeiten des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105.
Zusätzlich wird eine Vektorkomponente von √2ωz/2 in den Z-Achsen des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt, wie in 6 dargestellt. Das heißt, eine Winkelgeschwindigkeit von √2ωz/2 wird auf die Z-Achsen der vier Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausgeübt. Die geneigten Flächen 133 und 138 des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 sind in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt. Daher wird eine gleiche Winkelgeschwindigkeit in den jeweiligen anderen Achsen des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt, aber es gibt keinen Einfluss auf die Hauptachsen-Empfindlichkeiten des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132.
Wenn ein Rollen auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, wird eine Winkelgeschwindigkeit ωx auf die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausgeübt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit ωx vektorzerlegt wird, wird eine Vektorkomponente von √2ωx/2 in den Z-Achsen des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt, wie in 7 dargestellt.
Dagegen wird die Winkelgeschwindigkeit ωx in den zweiten anderen Achsen des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt, wie in 8 dargestellt. Daher ändern sich die Hauptachsen-Empfindlichkeiten des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 nicht.
Wenn ein Neigen bzw. Nicken auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, wird eine Winkelgeschwindigkeit ωy auf die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausgeübt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit ωy vektorzerlegt wird, wird die Winkelgeschwindigkeit ωy in den zweiten anderen Achsen des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt, wie in 9 dargestellt. Daher ändern sich die Hauptachsen-Empfindlichkeiten des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 nicht.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit ωy vektorzerlegt wird, wird eine Vektorkomponente von √2ωy/2 in den Z-Achsen des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt, wie in 10 dargestellt. Obwohl die Winkelgeschwindigkeit von √2ωy/2 in den jeweiligen anderen Achsen ausgeübt wird, gibt es keinen Einfluss auf die Hauptachsen-Empfindlichkeiten des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132.
Wenn die um die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse herum ausgeübten Winkelgeschwindigkeiten nach dem obigen Prinzip vektorzerlegt werden, können diese als eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse herum erfasst werden und die Richtungen der Winkelgeschwindigkeiten können ebenfalls erfasst werden. Das heißt, jeder der Sensoren 104, 105, 131 und 132 ist ein Z-Achsen-Kreiselsensor, und somit fungiert der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 als ein x-, y- und z-Achsen-Kreiselsensor. Daher können Winkelgeschwindigkeiten in drei Achsen erfasst werden.
Außerdem erfassen der erste Sensor 104 und der zweite Sensor 105 jeweils eine Vektorkomponente einer Winkelgeschwindigkeit, so dass, selbst wenn irgendeine von diesen nicht erfassbar wird, es möglich ist, als die Vektorkomponente eine Winkelgeschwindigkeit zu erfassen, die der Hauptachse des anderen entspricht. Das heißt, Redundanz kann sichergestellt werden. Daher ist es möglich, selbst wenn einer der Sensoren, erster Sensor 104 und zweiter Sensor 105 nicht mehr erfassbar wird, eine Bewegung zu erfassen, die der Hauptachse des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 entspricht, die nicht mehr erfassbar werden. Das Gleiche gilt für den dritten Sensor 131 und den vierten Sensor 132.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Mehrachsen-Trägheitskraftsensors 100 beschrieben. Zuerst werden die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130, die elektronische Komponente 117 und die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 vorbereitet. Dann werden die elektronische Komponente 117 und die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 an den jeweiligen Blöcken 102, 103, 129 und 130 durch Verwendung der Befestigungsplatten 122 montiert, wie in 4 dargestellt.
Anschließend wird ein Prüfschritt gemäß dem in 11 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt. Der Prüfschritt ist ein Schritt zum Prüfen der Empfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 vor der Montage bzw. Anordnen des Sockels 128, die jeweils in den jeweiligen Blöcken 102, 103, 129 und 130 angeordnet sind.
In dem Prüfschritt werden die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 jeweils um drei Achsen gedreht, um die Empfindlichkeiten in der Hauptachse und den jeweiligen anderen Achsen zu messen. Als Ergebnis können die der Hauptachsen-Empfindlichkeit, die Empfindlichkeiten der anderen Achse, die Skalierungsfaktoren und die Linearität und Nichtlinearität der Empfindlichkeiten gefunden werden.
Die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 wird durch Aneinanderlegen der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 zum Positionieren sichergestellt. Daher bestimmen die Formgenauigkeiten der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 die Achsenorthogonalität. Wie zuvor beschrieben, hängt die Achsenorthogonalität von den Außenformgenauigkeiten der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 ab, so dass es beim Prüfen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 vorzuziehen ist, die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 zu drehen und die Eigenschaften der Kreiselsensoren zu prüfen.
Daher wird eine Prüfschale vorbereitet, die Nuten aufweist, in welche die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 eingepasst bzw. eingesetzt werden können und die auf einem Drehtisch einer zu drehenden Prüfvorrichtung platziert werden kann. Die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 können geprüft werden, indem die Prüfschale, auf der die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 montiert sind, durch den Drehtisch gedreht wird.
Insbesondere wird in einem Schritt S200 ein erster Schritt durchgeführt. In dem ersten Schritt werden die Blöcke 102, 103, 129 und 130 vorbereitet, in denen die Sensoren 104, 105, 131 und 132 angeordnet sind. Als jeder der Sensoren 104, 105, 131 und 132 wird ein Sensor vorbereitet, wobei der Sensor als ein Einachsen-Kreiselsensor konfiguriert ist, der eine parallel zu der Z-Achse angeordnete Hauptachse aufweist und als eine Trägheitskraft eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse herum erfasst.
Als die Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden diejenigen vorbereitet, welche die in 3 dargestellte Form haben. Als Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden diejenigen mit der gleichen Form vorbereitet.
In diesem Stadium werden die Blöcke 102, 103, 129 und 130 nicht wie der erste Block 102 und der zweite Block 103 unterschieden. Es werden einfach mehrere vorbereitet, bei denen die Sensoren 104, 105, 131, 132 und dergleichen auf den Blöcken 102, 103, 129 und 130 montiert sind.
In einem Schritt S201 wird ein zweiter Schritt durchgeführt. In dem zweiten Schritt werden eine Erste-Andere-Achse-Schale 210, eine Zweite-Andere-Achse-Schale 211 und eine Hauptachsen-Schale 212, die in 12 bis 14 dargestellt sind, als die Prüfschale vorbereitet. Jede der Schalen 210 bis 212 hat zum Beispiel eine Scheibenform.
Wie in 12 dargestellt, hat die Erste-Andere-Achse-Schale 210 eine Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitten 213, Verdrahtungsbuchsen 214 und Schraubenlöcher 215. Die Mehrzahl der Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte 213 entsprechen der Empfindlichkeit in der X-Achse. Wie in 15 dargestellt, hat die Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitten 213 erste Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen 216, ausgeschnittene Nuten 217 und gestufte Nuten 218.
Die Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen 216 sind Oberflächen, mit denen die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 in Kontakt sind. Die Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen 216 sind Oberflächen zum Positionieren, so dass die Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale 210, die der Tiefenrichtung des Erste-Andere-Achse-Nutabschnitts 213 entspricht, parallel zu den ersten anderen Achsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 ist.
Die ausgeschnittene Nut 217 konfiguriert einen Raumabschnitt, in dem zum Beispiel ein Eckabschnitt angeordnet ist, der durch die geneigte Fläche 107 und die Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 konfiguriert ist. Dasselbe gilt für die zweiten bis vierten Blöcke 103, 129 und 130. Die gestufte Nut 218 konfiguriert einen Raumabschnitt zum Verhindern, dass die elektronischen Komponenten 117 und die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 auf den jeweiligen geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 in Kontakt mit den Wandflächen der Erste-Andere-Achse-Nutabschnitten 213 kommen. Wie in 12 dargestellt, erreicht die ausgeschnittene Nut 217 die Außenkante der Erste-Andere-Achse-Schale 210. Die Form der ausgeschnittenen Nut 217 ist ein Beispiel, und die ausgeschnittene Nut kann die Außenkante der Erste-Andere-Achse-Schale 210 nicht erreichen. Das Schraubenloch 215 ist ein Loch zur Schraubenbefestigung.
Wie in 13 dargestellt, hat die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 eine Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitten 219, Verdrahtungsbuchsen 220 und Schraubenlöcher 221. Die Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitten 219 entsprechen der Empfindlichkeit in der Y-Achse. Wie in 16 dargestellt, hat die Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitten 219 Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen 222 und ausgeschnittene Nuten 223.
Die Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen 222 sind Oberflächen, mit denen die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 in Kontakt sind. Die Zweite-Andere-Achse-Positionierfläche 222 ist eine Oberfläche zum Positionieren, so dass die Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale 211, die der Tiefenrichtung des Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitts 219 entspricht, parallel zu den zweiten anderen Achsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 ist.
Die ausgeschnittene Nut 223 konfiguriert einen Raumabschnitt, in dem zum Beispiel ein Eckabschnitt, der durch die geneigte Fläche 107 und die Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 konfiguriert ist, und ein Eckabschnitt, der durch eine Seitenfläche 110 und die andere Seitenfläche 111 konfiguriert ist, angeordnet ist. Dasselbe gilt für die zweiten bis vierten Blöcke 103, 129 und 130. Das Schraubenloch 221 ist ein Loch für die Schraubenbefestigung.
Wie in 14 hat die Hauptachsen-Schale 212 eine Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten 224, Verdrahtungsbuchsen 225 und Schraubenlöchern 226. Die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten 224 entsprechen der Empfindlichkeit in der Z-Achse. Wie in 17 dargestellt, hat die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten 224 Hauptachsen-Positionierungsflächen 227 und ausgeschnittene Nuten 228.
Die Hauptachsen-Positionierungsflächen 227 sind Flächen, mit denen die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 in Kontakt sind. Die Hauptachsen-Positionierungsflächen 227 sind Oberflächen zum Positionieren, so dass die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212, die der Tiefenrichtung des Hauptachsen-Nutabschnitts 224 entspricht, parallel zu den Hauptachsen der Sensoren 104 105, 131 und 132 ist.
Die ausgeschnittene Nut 228 konfiguriert einen Raumabschnitt, in dem ein durch die jeweiligen Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 konfigurierter Eckabschnitt angeordnet ist. Wie in 14 dargestellt, erreicht die ausgeschnittene Nut 228 die Außenkante der Hauptachsen-Schale 212. Die Form der ausgeschnittenen Nut 228 ist ein Beispiel und die ausgeschnittene Nut kann die Außenkante der Hauptachsen-Schale 212 nicht erreichen. Das Schraubenloch 226 ist ein Loch für die Schraubenbefestigung.
Die jeweiligen Schalen 210 bis 212 fixieren die Blöcke 102, 103, 129 und 130 entsprechend den jeweiligen Nutabschnitten 213, 219 und 224 und haben nicht-dargestellte Verdrahtungsmechanismen, die Befestigungen zum Herausziehen der Verdrahtung sind. Die Verdrahtung wird aus den jeweiligen Verdrahtungsmechanismen herausgezogen und elektrisch mit den jeweiligen Verdrahtungsbuchsen 214, 220 und 225 verbunden.
Jede der Schalen 210 bis 212 ist aus Metall oder Harz hergestellt. Jeder der Nutabschnitte 213, 219 und 224 wird zum Beispiel durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet. In dem Fall, in dem jede der Schalen 210 bis 212 aus Harz hergestellt ist, kann jeder der Nutabschnitte 213, 219 und 224 durch Harzformen ausgebildet werden.
In einem Schritt S202 und einem Schritt S203 wird ein dritter Schritt durchgeführt. In dem dritten Schritt werden die Blöcke 102, 103, 129 und 130 in eine der jeweiligen Schalen 210 bis 212 eingepasst bzw. eingesetzt.
In Schritt S202 wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in die jeweiligen Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte 213 der Erste-Andere-Achse-Schale 210 eingepasst bzw. eingesetzt, wie in 18 dargestellt. Wie in 19 dargestellt, wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in Kontakt mit den Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen 216 der jeweiligen Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte 213 gebracht. Als Ergebnis ist die Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale 210 und die ersten anderen Achsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 parallel angeordnet.
In Schritt S203 werden, nachdem die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 positioniert sind, indem diese in die jeweiligen Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte 213 eingepasst bzw. eingesetzt werden, die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 elektrisch mit dem jeweiligen Verdrahtungsmechanismus verbunden. Infolgedessen wird die Erste-Andere-Achse-Schale 210 elektrisch mit der Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 verbunden.
In einem Schritt S204 wird ein vierter Schritt durchgeführt. In dem vierten Schritt wird eine Prüfvorrichtung 229 vorbereitet, wie in 20 dargestellt.
Die Prüfvorrichtung 229 enthält eine Drehwelle 230, einen Drehtisch 231 und eine nicht dargestellte Steuervorrichtung. Eine Endseite der Drehwelle 230 trägt den Drehtisch 231. Die andere Endseite der Drehwelle 230 ist in einem nicht-dargestellten Drehmechanismus aufgenommen. Der Drehmechanismus wird von der Steuervorrichtung gesteuert.
Der Drehtisch 231 ist eine scheibenförmige Basis, auf der jede der Schalen 210 bis 212 montiert ist. Jede der Schalten 210 bis 212 ist in der axialen Mitte des Drehtisches 231 angeordnet und durch Schrauben 232 befestigt. 20 stellt einen Zustand dar, in dem die Hauptachsen-Schale 212 an dem Drehtisch 231 befestigt ist.
Zusätzlich hat der Drehtisch 231 Verdrahtungsverbindungsteile 233. Das Verdrahtungsverbindungsteil 233 ist mit jeder der Verdrahtungsbuchsen 214, 220 und 225 der jeweiligen Schalen 210 bis 212 über eine Prüfverdrahtung 234 verbunden. Als Ergebnis sind jede der Schalen 210 bis 212 und der Drehtisch 231 elektrisch verbunden.
Der Verdrahtungsverbindungsteil 233 ist elektrisch mit der Steuervorrichtung der Prüfvorrichtung 229 verbunden. Der Verdrahtungsverbindungsteil 233 ist mit einem Prüfteil der Prüfvorrichtung 229 durch das Innere des Drehtisches 231 und das Innere der Drehwelle 230 verbunden. Während der Drehung der Drehwelle 230 werden die Verdrahtung und das Prüfteil durch einen Schleifring elektrisch verbunden. Daher wird die Verdrahtung zum Prüfen nicht durch die Drehung des Drehtischs 231 verheddert. Es sei angemerkt, dass anstelle des Schleifrings eine drahtlose Kommunikation verwendet werden kann.
Dann wird die Erste-Andere-Achse-Schale 210 auf dem Drehtisch 231 durch die Schrauben 232 installiert. Als Ergebnis sind die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale 210 parallel angeordnet, und die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die ersten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet.
In einem Schritt S205 und einem Schritt S206 wird ein fünfter Schritt durchgeführt. In dem fünften Schritt werden die Empfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 geprüft.
In dem Schritt S205 wird der Drehtisch 231 geschwenkt oder geschwungen, um die Eigenschaften in den drei Achsen zu messen. Das Schwenken enthält sowohl eine Drehung in eine Richtung als auch eine Drehung in die entgegengesetzte Richtung. Als Ergebnis werden die Empfindlichkeiten in den Hauptachsen, den ersten anderen Achsen und den zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren 104, 105, 131 und 132, die Skalierungsfaktoren, die Nichtlinearität und dergleichen gleichzeitig geprüft.
In einem Fall, in dem die Prüfvorrichtung 229 eine thermostatische Badausrüstung enthält, können die Eigenschaften der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in einem Zustand gemessen werden, in dem Temperatur den jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 ausgesetzt ist. Daher können die Temperatureigenschaften der Empfindlichkeiten usw. bewertet werden.
In dem Schritt S206 wird die Erste-Andere-Achse-Schale 210 von dem Drehtisch 231 entfernt. Die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden von den ersten Erste-Andere-Achse-Nutabschnitten 213 der Erste-Andere-Achse-Schale 210 entfernt.
In einem Schritt S207 wird bestimmt, ob eine Messung für die drei Arten von Schalen 210 bis 212 durchgeführt wurde. Wenn die Messung für die drei Arten von Schalen 210 bis 212 nicht abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S202 zurück. Da die Messung für die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 und die Hauptachsen-Schale 212 nicht abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S202 zurück.
In dem Schritt S202 und S203 wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in die Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitten 219 der Zweite-Andere-Achse-Schale 211 eingepasst bzw. eingesetzt. Zusätzlich wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in Kontakt mit den Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen 222 der jeweiligen Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte 219 gebracht, wodurch die Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale 211 und die zweiten anderen Achsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 parallel angeordnet sind, wie in 21 dargestellt. Die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 und die jeweiligen Verdrahtungsmechanismen der Zweite-Andere-Achse-Schale 211 sind elektrisch verbunden.
Anschließend wird in Schritt S204 die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 auf dem Drehtisch 231 installiert. Als Ergebnis sind die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale 211 parallel angeordnet, und die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die zweiten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet.
In Schritt S205 und Schritt S206 wird der Drehtisch 231 geschwenkt oder geschwungen, um die Empfindlichkeiten und dergleichen in den zweiten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 zu prüfen. Außerdem wird die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 von dem Drehtisch 231 entfernt.
Dann wird in Schritt S207 die Messung für die Hauptachsen-Schale 212 nicht abgeschlossen, so dass der Prozess wieder zu Schritt S202 zurückkehrt.
In Schritt S202 und S203 wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in die jeweiligen Hauptachsen-Nutabschnitte 224 der Hauptachsen-Schale 212 eingepasst bzw. eingesetzt. Zusätzlich wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in Kontakt mit den Hauptachsen-Positionierungsflächen 227 der jeweiligen Hauptachsen-Nutabschnitte 224 gebracht, wodurch die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 und der Hauptachsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 parallel angeordnet sind, wie in 22 dargestellt. Die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 und die jeweiligen Verdrahtungsmechanismen der Hauptachsen-Schale 212 sind elektrisch verbunden.
In Schritt S204 wird die Hauptachsen-Schale 212 auf dem Drehtisch 231 installiert. Als Ergebnis sind die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 parallel angeordnet, und die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet.
In dem Schritt S205 und Schritt S206 wird der Drehtisch 231 geschwenkt oder geschwungen, um die Empfindlichkeiten und dergleichen in den Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 zu prüfen. Zusätzlich wird die Hauptachsen-Schale 212 von dem Drehtisch 231 entfernt.
Dann wird in Schritt S207 die Messung für alle Schalen 210 bis 212 abgeschlossen, so dass die Prüfung endet.
In dem dritten Schritt in dem Schritt S202 und dem Schritt S203 werden die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 in irgendeine der Schalen, Hauptachsen-Schale 212, Erste-Andere-Achse-Schale 210 und Zweite-Andere-Achse-Schale 211, eingepasst bzw. eingesetzt, wie zuvor beschrieben. In dem vierten Schritt in Schritt S204 wird die Schale der Hauptachsen-Schale 212, der Erste-Andere-Achse-Schale 210 und der Zweite-Andere-Achse-Schale 211, in welche die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 eingepasst bzw. eingesetzt werden, auf dem Drehtisch 231 installiert. Dann werden in dem fünften Schritt in Schritt S205 und Schritt S206 die jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in der Prüfschale, die auf dem Drehtisch 231 installiert ist, geprüft.
Wie zuvor beschrieben, werden der dritte Schritt, der vierte Schritt und der fünfte Schritt in Schritt S202 bis Schritt S206 wiederholt, wodurch die Empfindlichkeiten und dergleichen in den Hauptachsen, den ersten anderen Achsen und der zweiten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 geprüft werden.
Nach dem Prüfschritt wird ein Montageschritt durchgeführt. Das Montagematerial 101 und die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 werden nach Prüfung vorbereitet. Die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 sind auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet. Der Sockel 128 wird in einem Zustand montiert bzw. angeordnet, in dem die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 punktsymmetrisch in Bezug auf einen Referenzpunkt der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet sind und die relativen Positionen durch die Positionierungsabschnitte 127 positioniert sind. Somit ist der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 fertiggestellt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sockel 128 mit den jeweiligen montierten bzw. angeordneten Blöcken 102, 103, 129 und 130 konfiguriert, wie zuvor beschrieben. Da die Genauigkeiten der relativen Positionen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 durch die Positionierungsabschnitte 127 der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 sichergestellt sind, kann die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 mit hoher Genauigkeit angegeben bzw. spezifiziert werden. Daher kann die Orthogonalität bzw. Rechtwinkligkeit der Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131, 132 sichergestellt werden.
Die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 ist auch in dem Zustand des Sockels 128 sichergestellt. Das heißt, die Achsenorthogonalität der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 wird durch die Bearbeitungsgenauigkeiten der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 sichergestellt. Daher ist es nicht notwendig, nachdem die Empfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in Einheiten von jedem der Blöcke 102, 103, 129 und 130 geprüft wurden, bevor der Sockel 128 montiert bzw. angeordnet wird, die Empfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in dem Zustand des Sockels 128 erneut zu prüfen. Zum Beispiel wird, nachdem der Sockel 128 montiert bzw. angeordnet wird, ein Prüfwert, der für jeden der Blöcke 102, 103, 129 und 130 erhalten wird, in den Wert eines Matrixoperators eingesetzt, wodurch der Algorithmus angepasst werden kann. Daher können die Arbeitsstunden in dem Prüfschritt reduziert werden.
Des Weiteren kann in dem Prüfschritt die Prüfung in Einheiten von jedem der Blöcke 102, 103, 129 und 130 durchgeführt werden. Daher ist es nicht erforderlich, eine Prüfung in einem Zustand durchzuführen, in dem der Sockel 128 montiert bzw. angeordnet ist, und es ist auch nicht erforderlich, eine große Vorrichtung zum Durchführen einer Prüfung in Einheiten des Sockels 128 bereitzustellen. Nicht nur die Kosten des Prüfschritts, sondern auch die Kosten der Vorrichtung können reduziert werden. Als Ergebnis kann der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 kostengünstig bereitgestellt werden.
Als eine Abwandlung können die Empfindlichkeiten und dergleichen in zumindest nur den Hauptachsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 in dem Prüfschritt geprüft werden.
Als eine Abwandlung sind die Formen der jeweiligen Nutabschnitte 213, 219 und 224 nicht die in 15 bis 17 dargestellten Formen und können andere Formen sein. Die Empfindlichkeiten und dergleichen in allen Achsen der Hauptachse, der ersten anderen Achse und der zweiten anderen Achse können mit der Form einer Nut geprüft werden. In diesem Fall wird nur eine Prüfschale benötigt. Des Weiteren ist die Prüfschale nicht darauf beschränkt, eine Scheibenform zu haben, und kann eine andere Form wie beispielsweise eine rechteckige Platte haben.
Als eine Abwandlung kann in dem ersten Schritt ein als Einachsen-Beschleunigungssensor konfigurierter Sensor als jeder der Sensoren 104, 105, 131 und 132 vorbereitet werden. Der Einachsen-Beschleunigungssensor ist so konfiguriert, dass die Hauptachse parallel zu der Z-Achse angeordnet ist und eine Beschleunigung in der Z-Achsenrichtung als die Trägheitskraft erfasst wird. Das Anbringen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 an den jeweiligen Blöcken 102, 103, 129 und 130 ist das gleiche wie das in 4 dargestellte Verfahren. In einem Fall, in dem die Anzahl der Sensoren 104, 105, 131 und 132 vier ist, wird ein Dreiachsen-Beschleunigungssensor konfiguriert. Ähnlich wie zuvor können Beschleunigungen in drei Achsen, der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse erfasst werden.
Als eine Abwandlung können der erste Sensor 104, die externe Komponente 119, die externe Verdrahtung 120 und der Herausziehteil 121 direkt auf der geneigten Fläche 107 des ersten Blocks 102 montiert sein, wie in 23 dargestellt. In diesem Fall ist das Montagesubstrat 118 nicht in der elektronischen Komponente 117 enthalten. Dasselbe gilt für den zweiten bis vierten Block 103, 129 und 130. Jeder der Blöcke 102, 103, 129 und 130 wird durch Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes hergestellt. Die externe Verdrahtung 120 und eine Elektrode werden durch ein MID-Verfahren (Molded Interconnect Device, Spritzgegossene Schaltungsträger) ausgebildet. Kurz gesagt dienen die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 auch als das Montagesubstrat 118.
Als eine Abwandlung kann der erste Block 102 eine Form aufweisen, in der die Spitze eines Eckabschnitts, der durch die geneigte Fläche 107 und eine Seitenfläche 110 konfiguriert ist, abgeschrägt ist, wie in 24 dargestellt. Dasselbe gilt für den zweiten bis vierten Block 103, 129 und 130.
Als eine Abwandlung kann der erste Block 102 eine Form aufweisen, bei der Spitzen von zwei Eckabschnitten, die durch die geneigte Fläche 107 und die jeweiligen Seitenflächen 110 und 111 konfiguriert sind, abgeschrägt sind, wie in 25 dargestellt. Dasselbe gilt für den zweiten bis vierten Block 103, 129 und 130.
Als eine Abwandlung kann bei der in 25 dargestellten Form des ersten Blocks 102 eine Form angenommen werden, bei der ein Eckabschnitt, der durch die geneigte Fläche 107, die eine Endfläche 108 und die eine Seitenfläche 110 konfiguriert ist, abgeschrägt ist, wie in 26 dargestellt. Außerdem kann der erste Block 102 eine Form haben, bei der ein Eckabschnitt, der durch die geneigte Fläche 107, die andere Endfläche 109 und die eine Seitenfläche 110 konfiguriert ist, abgeschrägt ist. Dasselbe gilt für den zweiten bis vierten Block 103, 129 und 130.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Prüfschritt gemäß dem in 27 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt.
In einem Schritt S250 wird ein erster Schritt ähnlich dem Schritt S200 durchgeführt. Das heißt, die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130, auf denen die Sensoren 104, 105, 131 und 132 und dergleichen montiert sind, werden vorbereitet.
In einem Schritt S251 wird ein zweiter Schritt ähnlich dem Schritt S201 durchgeführt. In dem zweiten Schritt wird die in 14 dargestellte Hauptachsen-Schale 212 als die Prüfschale vorbereitet. Es sei angemerkt, dass als die Prüfschale die Erste-Andere-Achse-Schale 210 oder die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 vorbereitet werden kann.
In einem Schritt S252 und einem Schritt S253 wird ein dritter Schritt ähnlich dem Schritt S202 und dem Schritt S203 durchgeführt. In dem Schritt S252 wird die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in die jeweiligen Hauptachsen-Nutabschnitte 224 der Hauptachsen-Schale 212 eingepasst bzw. eingesetzt. Als Ergebnis ist die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 und die Hauptachsen der Sensoren 104, 105, 131 und 132 parallel angeordnet.
Nachdem die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 in Schritt S253 positioniert sind, indem diese in die jeweiligen Hauptachsen-Nutabschnitte 224 eingepasst bzw. eingesetzt wurden, werden die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 und der jeweilige Verdrahtungsmechanismus elektrisch verbunden. Als Ergebnis sind die Hauptachsen-Schale 212 und die Mehrzahl von Blöcken 102, 103, 129 und 130 elektrisch verbunden.
In einem Schritt S254 wird ein vierter Schritt ähnlich dem Schritt S204 durchgeführt. In dem vierten Schritt wird die Prüfvorrichtung 229 vorbereitet, und was einen kardanischen Mechanismus 235 aufweist, wird als der Drehtisch 231 vorbereitet, wie in 28 dargestellt.
Der kardanische Mechanismus 235 ist ein Drehtisch, der ein Objekt um eine Achse dreht. Der kardanische Mechanismus 235 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass zwei Achsen orthogonal bzw. rechtwinklig sind. Der kardanische Mechanismus 235 hat einen Tisch 236. Der Tisch 236 wird von zwei gegenüberliegenden x-Achsen-Drehwellen 237 getragen und ist mechanisch mit einem Stützrahmen 238 verbunden. Der Stützrahmen 238 wird von zwei gegenüberliegenden y-Achsen-Drehwellen 239 getragen und ist mechanisch mit Stützsäulen 240 verbunden. Die Stützsäulen 240 sind an dem Drehtisch 231 befestigt.
Dann wird die Hauptachsen-Schale 212 an den Tisch 236 geschraubt. Als Ergebnis sind die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 parallel angeordnet und die zentrale Drehsachse des Drehtisches 231 und die Hauptachsen der Mehrzahl von Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 und die jeweiligen Verdrahtungsmechanismen elektrisch verbunden.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Drehtisch 231 kann der Tisch 236 um die x-Achse und die y-Achse gedreht werden. Zusätzlich kann die Hauptachsen-Schale 212 positioniert werden, indem diese um 90° um die x-Achse und die y-Achse gedreht wird. Zum Beispiel kann der Drehtisch 231 in einen Zustand gedreht oder geschwenkt bzw. geschwungen werden, in dem die Hauptachsen-Schale 212 durch eine Drehung um 90° um die x-Achse herum fixiert wird. Durch Verwendung des zuvor beschriebenen Drehtisches 231 können die Sensoren 104, 105, 131 und 132 in alle Richtungen der Hauptachse, der ersten anderen Achse und der zweiten anderen Achse gedreht werden, ohne die Hauptachsen-Schale 212 zu ändern. Dies eliminiert die Mühe des Ersetzens der Hauptachsen-Schale 212.
In einem Schritt S255 wird ein fünfter Schritt ähnlich dem Schritt S205 durchgeführt. In Schritt S205 wird der Drehtisch 231 geschwenkt oder geschwungen, um gleichzeitig die Empfindlichkeiten in den x-Achsen, den ersten anderen Achsen und den zweiten anderen Achsen mehrerer Sensoren 104, 105, 131 und 132, die Skalierungsfaktoren, die Nichtlinearität und dergleichen zu prüfen.
In einem Schritt S256 wird der Installationswinkel der Hauptachsen-Schale 212 geändert. Der Tisch 236 des kardanischen Mechanismus 235 wird durch Verwendung der x-Achsen-Drehwellen 237 um 90° um die x-Achse gedreht. Als Ergebnis sind zum Beispiel die zentrale Drehsachse des Drehtischs 231 und eine Richtung orthogonal bzw. rechtwinklig zu der Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 parallel angeordnet, und die zentrale Drehsachse des Drehtischs 231 und die ersten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet.
In einem Schritt S257 wird bestimmt, ob der Installationswinkel des Tisches 236 des kardanischen Mechanismus 235 zweimal geändert worden ist. Wenn der Installationswinkel des Tisches 236 nicht zweimal geändert wurde, kehrt der Prozess zu Schritt S255 zurück. Da die Messung hauptsächlich für die erste andere Achse und die zweite andere Achse nicht abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S255 zurück.
Daher werden die Schritte S255 bis S257 wiederholt. Als Ergebnis werden in einem Zustand, in dem die zentrale Drehachse des Drehtisches 231 und die ersten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren 104, 105, 131 und 132 durch den kardanischen Mechanismus 235 parallel angeordnet sind, die Empfindlichkeiten und dergleichen in den drei Achsen von mehreren Sensoren 104, 105, 131 und 132 gleichzeitig geprüft.
Zusätzlich wird der Tisch 236 des kardanischen Mechanismus 235 in die ursprüngliche Position zurückgebracht und um 90° um eine andere Achse gedreht. Der Installationswinkel des Tisches 236 wird zum zweiten Mal geändert. Als Ergebnis sind die zentrale Drehachse des Drehtischs 231 und eine Richtung orthogonal bzw. rechtwinklig zu der Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale 212 parallel angeordnet, und die zentrale Drehachse des Drehtisches 231 und die zweiten anderen Achsen der jeweiligen Sensoren 104, 105, 131 und 132 sind parallel angeordnet. Dann werden in einem Zustand, in dem die zentrale Drehachse des Drehtisches 231 und die zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren 104, 105, 131 und 132 durch den kardanischen Mechanismus 235 parallel angeordnet sind, die Empfindlichkeiten in drei Achsen der mehrerer Sensoren 104, 105, 131 und 132 gleichzeitig geprüft.
Es sei angemerkt, dass, wenn die Schritte S255 bis S257 wiederholt werden, irgendeine der Hauptachsen, der ersten anderen Achse und der zweiten anderen Achse zuerst parallel zu der zentralen Drehachse des Drehtisches 231 angeordnet werden kann.
Wenn in Schritt S257 bestimmt wird, dass der Installationswinkel zweimal geändert wurde, wird die Hauptachsen-Schale 212 in einem Schritt S258 von dem Tisch 236 entfernt. Zusätzlich werden die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 von den jeweiligen Hauptachsen-Nutabschnitten 224 der Hauptachsen-Schale 212 entfernt.
Nach dem Prüfschritt wird ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Montageschritt durchgeführt. Somit ist der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 fertiggestellt.
Wie zuvor beschrieben, kann der Drehtisch 231 durch geeignetes Drehen des kardanischen Mechanismus 235 gedreht werden. Dadurch kann eine Prüfung für alle drei Achsen der Hauptachse und der jeweiligen anderen Achsen durch Verwendung einer Prüfschale durchgeführt werden.
Als eine Abwandlung können Beschleunigungssensoren als Sensoren 104, 105, 131 und 132 verwendet werden. In diesem Fall kann die Prüfung durch Drehen des Tisches 236 und Verwenden der Schwerkraft der Erde durchgeführt werden.
Es sei angemerkt, dass die Erste-Andere-Achse-Schale 210, die Zweite-Andere-Achse-Schale 211 und die Hauptachsen-Schale 212 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Prüfschale entsprechen. Die Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte 213, die Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte 219 und die Hauptachsen-Nutabschnitte 224 entsprechen den Nutabschnitten. Zusätzlich entsprechen die Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen 216, die Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen 222 und die Hauptachsen-Positionierungsflächen 227 den Positionierungsflächen.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und kann wie folgt vielfältig abgewandelt werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Zum Beispiel kann jeder der Sensoren 104, 105, 131 und 132 als ein Mehrachsen-Sensor anstelle des Einachsen-Sensors konfiguriert sein.
Zusätzlich kann der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 als Zweiachsen-Kreiselsensor oder Beschleunigungssensor konfiguriert sein. In diesem Fall wird der Sockel 128 durch den ersten Block 102 und den zweiten Block 103 konfiguriert.
Die Anzahl der auf jeder der geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 anzuordnenden Sensoren ist nicht auf einen beschränkt. Nicht nur der Z-Achsen-Kreiselsensor, sondern auch ein Z-Achsen-Beschleunigungssensor kann in jedem der Blöcke 102, 103, 129 und 130 angeordnet sein. Dies macht es auch möglich, einen internen Sechsachsen-Kraftsensor zu konfigurieren.
Jede der Endflächen 108 und 109 des ersten Blocks 102 muss nicht die Form eines rechtwinklig-gleichschenkligen Dreiecks haben. Das heißt, die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 kann gegebenenfalls nicht in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt sein.
Die jeweiligen geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 der jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 müssen nur in Bezug auf die Installationsfläche 106 geneigt sein. Daher können die jeweiligen Blöcke 102, 103, 129 und 130 eine Form haben, in der jede der geneigten Flächen 107, 112, 133 und 138 nicht nur in einem spitzen Winkel und senkrecht in Bezug auf die Installationsfläche 106 geneigt ist, sondern auch in einem stumpfen Winkel. Kurz gesagt kann jeder der Blöcke 102, 103, 129 und 130 in Trapezform oder in irgendeiner Form anstelle eines dreieckigen Prismas ausgebildet sein.
Die Anzahl der Blöcke, die den Sockel 128 konfigurieren, ist nicht auf 2 oder 4 beschränkt und kann 2 oder mehr betragen. Der Sockel 128 kann gegebenenfalls nicht nur aus einer geraden Anzahl von Blöcken montiert bzw. angeordnet werden, sondern auch aus einer ungeraden Anzahl von Blöcken.
Der Sockel 128 kann Blöcke enthalten, deren geneigte Flächen in der gleichen Richtung orientiert sind.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und die Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung enthält auch verschiedene Abwandlungen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Zusätzlich liegen auch verschiedene Kombinationen und Modi und andere Kombinationen und Modi, die nur ein Element, mehr Elemente oder weniger Elemente umfassen, innerhalb des Umfangs und der Idee der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020185626 [0001]
US 7253079 B2 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors, der aufweist ein Montagematerial (101) mit einer Installationsfläche (106), eine Mehrzahl von Blöcken (102, 103, 129, 130), die auf der Installationsfläche des Montagematerials angeordnet ist, und geneigte Flächen (107, 112, 133, 138) hat, die in Bezug auf die Installationsfläche geneigt sind, und eine Mehrzahl von Sensoren (104, 105, 131, 132), die jeweils auf den geneigten Flächen der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, und konfiguriert sind, um eine Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen, in denen die Mehrzahl von Blöcken einen Positionierungsabschnitt (127) hat, der, wenn die Blöcke mit zumindest einem oder mehreren der Mehrzahl von Blöcken in Kontakt kommen, die Blöcke in Bezug zu einem Kontaktpartner relativ positioniert, und ein Sockel (128) so konfiguriert ist, dass die Blöcke in einem Zustand, in dem die Blöcke relativ zueinander durch den Positionierungsabschnitt positioniert sind, und einem Zustand angeordnet sind, in dem die geneigten Flächen in unterschiedliche Richtungen voneinander orientiert sind, wobei das Verfahren aufweist einen Prüfschritt zum Prüfen einer Empfindlichkeit jedes der Mehrzahl von Sensoren, die jeweils in der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, bevor der Sockel angeordnet wird, wobei der Prüfschritt aufweist: einen ersten Schritt zum Vorbereiten der Mehrzahl von Blöcken, in denen die Mehrzahl von Sensoren jeweils angeordnet sind; einen zweiten Schritt zum Vorbereiten einer Hauptachsen-Schale (212), in der eine Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten (224) ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten Hauptachsen-Positionierungsflächen (227) hat, mit denen die Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt sind, dass eine Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale, die einer Tiefenrichtung der Hauptachsen-Nutabschnitte entspricht, parallel zu den Hauptachsen der Sensoren ist; einen dritten Schritt zum Einpassen der Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten der Hauptachsen-Schale und In-Kontakt-Bringen der Mehrzahl von Blöcken mit den Hauptachsen-Positionierungsflächen der Mehrzahl von Hauptachsen-Nutabschnitten, um die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale und die Hauptachsen der Sensoren parallel anzuordnen; einen vierten Schritt zum Vorbereiten einer Prüfvorrichtung (229), die einen Drehtisch (231) enthält, und Installieren der Hauptachsen-Schale auf dem Drehtisch, um eine zentrale Drehachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Hauptachsen-Schale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehachse des Drehtischs und die Hauptachsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen; und einen fünften Schritt zum Schwenken oder Schwingen des Drehtisches, um die Empfindlichkeiten der Mehrzahl von Sensoren in den Hauptachsen zu prüfen.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach Anspruch 1, wobei: eine Achse, die senkrecht zu der Hauptachse ist, als eine erste andere Achse definiert ist, und eine Achse, die senkrecht zu der Hauptachse und der ersten anderen Achse ist, als eine zweite andere Achse definiert ist; in dem zweiten Schritt, das Vorbereiten einer Erste-Andere-Achse-Schale (210), in der eine Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte (213) ausgebildet ist, und einer Zweite-Andere-Achse-Schale (211) durchgeführt wird, in der eine Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte (219) ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen (216) hat, mit denen die Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt sind, dass eine Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale, die einer Tiefenrichtung der Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte entspricht, parallel zu den ersten anderen Achsen der Sensoren ist, wobei die Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen (222) hat, mit denen die Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt sind, dass eine Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale, die einer Tiefenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte entspricht, parallel zu den zweiten anderen Achsen der Sensoren ist; in dem dritten Schritt die Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitte der Erste-Andere-Achse-Schale eingepasst wird, und die Mehrzahl von Blöcken in Kontakt mit den Erste-Andere-Achse-Positionierungsflächen der Mehrzahl von Erste-Andere-Achse-Nutabschnitten gebracht werden, um die Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale und die ersten anderen Achsen der Sensoren parallel anzuordnen, und die Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitte der Zweite-Andere-Achse-Schale eingepasst wird, und die Mehrzahl von Blöcken in Kontakt mit den Zweite-Andere-Achse-Positionierungsflächen der Mehrzahl von Zweite-Andere-Achse-Nutabschnitten gebracht werden, um die Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale und die zweiten anderen Achsen der Sensoren parallel anzuordnen ; in dem vierten Schritt die Erste-Andere-Achse-Schale auf dem Drehtisch installiert wird, um die zentrale Drehachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Erste-Andere-Achse-Schale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehachse des Drehtisches und die ersten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen, und die Zweite-Andere-Achse-Schale auf dem Drehtisch installiert wird, um die zentrale Drehachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Zweite-Andere-Achse-Schale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehachse des Drehtisches und die zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen; in dem fünften Schritt der Drehtisch geschwenkt oder geschwungen wird, um die Empfindlichkeiten der Mehrzahl von Sensoren in den ersten anderen Achsen zu prüfen, und der Drehtisch geschwenkt oder geschwungen wird, um die Empfindlichkeiten der Mehrzahl von Sensoren in den zweiten anderen Achsen zu prüfen; wobei ferner in dem dritten Schritt die Mehrzahl von Blöcken in eine der Schalen, Hauptachsen-Schale, Erste-Andere-Achse-Schale und Zweite-Andere-Achse-Schale, eingepasst wird; in dem vierten Schritt die eine der Schalen, Hauptachsen-Schale, Erste-Andere-Achse-Schale und Zweite-Andere-Achse-Schale, in welche die Mehrzahl von Blöcken eingepasst ist, auf dem Drehtisch installiert wird; und der dritte Schritt, der vierte Schritt und der fünfte Schritt wiederholt werden, um die Empfindlichkeiten in den Hauptachsen, den ersten anderen Achsen und den zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren zu prüfen.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors, der aufweist ein Montagematerial (101) mit einer Installationsfläche (106), eine Mehrzahl von Blöcken (102, 103, 129, 130), die auf der Installationsfläche des Montagematerials angeordnet ist, und geneigte Flächen (107, 112, 133, 138) hat, die in Bezug auf die Installationsfläche geneigt sind, und eine Mehrzahl von Sensoren (104, 105, 131, 132), die jeweils auf den geneigten Flächen der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, und konfiguriert sind, um eine Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen, in denen die Mehrzahl von Blöcken einen Positionierungsabschnitt (127) hat, der, wenn die Blöcke mit zumindest einem oder mehreren der Mehrzahl von Blöcken in Kontakt kommen, die Blöcke in Bezug zu einem Kontaktpartner relativ positioniert, und ein Sockel (128) so konfiguriert ist, dass die Blöcke in einem Zustand, in dem die Blöcke relativ zueinander durch den Positionierungsabschnitt positioniert sind, und einem Zustand angeordnet sind, in dem die geneigten Flächen in unterschiedliche Richtungen voneinander orientiert sind, wobei das Verfahren aufweist einen Prüfschritt zum Prüfen einer Empfindlichkeit jedes der Mehrzahl von Sensoren, die jeweils in der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, bevor der Sockel angeordnet wird, wobei der Prüfschritt aufweist: einen ersten Schritt zum Vorbereiten der Mehrzahl von Blöcken, in denen die Mehrzahl von Sensoren jeweils angeordnet sind; einen zweiten Schritt zum Vorbereiten einer Prüfschale (210 bis 212), in der eine Mehrzahl von Nutabschnitten (213, 219, 224) ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von Nutabschnitten Positionierungsflächen (216, 222, 227) hat, mit denen die Mehrzahl von Blöcken zum Positionieren derart in Kontakt sind, dass eine Dickenrichtung der Prüfschale, die einer Tiefenrichtung der Nutabschnitte entspricht, parallel zu den Hauptachsen der Sensoren ist; einen dritten Schritt zum Einpassen der Mehrzahl von Blöcken in die Mehrzahl von Nutabschnitten der Prüfschale und In-Kontakt-Bringen der Mehrzahl von Blöcken mit den Positionierungsflächen der Mehrzahl von Nutabschnitten, um die Dickenrichtung der Prüfschale und die Hauptachsen der Sensoren parallel anzuordnen; einen vierten Schritt zum Vorbereiten einer Prüfvorrichtung (229), die einen Drehtisch (231) mit einem kardanischen Mechanismus (235) enthält, und Installieren der Prüfschale auf dem kardanischen Mechanismus, um eine zentrale Drehachse des Drehtisches und die Dickenrichtung der Prüfschale parallel anzuordnen, und um die zentrale Drehachse des Drehtisches und die Hauptachsen der Mehrzahl von Sensoren parallel anzuordnen; und einen fünften Schritt zum Schwenken oder Schwingen des Drehtisches, um die Empfindlichkeiten in drei Achsen, der Hauptachsen, erste andere Achsen senkrecht zu den Hauptachsen, und zweite andere Achsen senkrecht zu den Hauptachsen und den ersten anderen Achsen, der Mehrzahl von Sensoren zu prüfen, in denen die Empfindlichkeiten in drei Achsen, der Hauptachsen, der ersten anderen Achsen, und der zweiten anderen Achsen, in einem Zustand geprüft werden, in dem eine zentrale Drehachse des Drehtisches und die ersten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren durch den kardanischen Mechanismus parallel angeordnet sind, und die Empfindlichkeiten in den drei Achsen, der Hauptachsen, der ersten anderen Achsen, und der zweiten anderen Achsen, in einem Zustand geprüft werden, in dem die zentrale Drehachse des Drehtisches und die zweiten anderen Achsen der Mehrzahl von Sensoren durch den kardanischen Mechanismus parallel angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend, nach dem Prüfschritt, einen Montageschritt zum Anordnen der Mehrzahl von Blöcken auf der Installationsfläche des Montagematerials und zum punktsymmetrischen Anordnen der Mehrzahl von Blöcken in Bezug auf einen Referenzpunkt der Installationsfläche des Montagematerials, um den Sockel zu montieren.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Richtung senkrecht zu der geneigten Fläche als eine Z-Achse definiert ist, und in dem ersten Schritt die Mehrzahl von Sensoren als Einachsen-Kreiselsensoren konfiguriert sind, die Hauptachsen haben, die parallel zu der Z-Achse angeordnet sind, um als die Trägheitskraft eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse herum zu erfassen.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Richtung senkrecht zu der geneigten Fläche als eine Z-Achse definiert ist, und in dem ersten Schritt die Mehrzahl von Sensoren als Einachsen-Beschleunigungssensoren konfiguriert sind, die Hauptachsen haben, die parallel zu der Z-Achse angeordnet sind, um als die Trägheitskraft eine Beschleunigung in einer Z-Achsenrichtung zu erfassen.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem ersten Schritt die Mehrzahl von Blöcken dreieckige Endflächen (108, 109, 113, 114, 134, 135, 139, 140) hat, die mit den geneigten Flächen verbunden sind, und die Endflächen die Form eines rechtwinklig-gleichschenkligen Dreiecks haben.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach Anspruch 7, wobei die geneigte Fläche einer schrägen Seite des rechtwinklig-gleichschenkligen Dreiecks entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem ersten Schritt Blöcke, die alle die gleiche Form haben, als die Mehrzahl von Blöcken vorbereitet werden.