JP2002202132A - 角速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音叉を基台に略平行に支持することが容易な
角速度センサの製造方法を提供することを目的とするも
のである。 【解決手段】 音叉２１の先端部を保持する保持部材３
７を基台３０上に積載する工程と、支持台２９に音叉２
１の接続部２４を保持部材３７に音叉２１の先端部を積
載する工程と、接着剤が硬化した後に保持部材３７を取
り外す工程とを有する角速度センサの製造方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機・車両など
の移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用い
られる角速度センサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の角速度センサとしては特
開平８−１７０９１７号公報に開示されたものが知られ
ている。

【０００３】以下、従来の角速度センサについて、図面
を参照しながら説明する。

【０００４】図５は従来の角速度センサの斜視図であ
る。

【０００５】図５において、１は柱状の音叉で、一対の
柱部２と、この一対の柱部２の端部を接続する接続部３
とにより構成されている。そして音叉１の一対の柱部２
のそれぞれの外側面には駆動圧電素子４が設けられると
ともに、この駆動圧電素子４を設けた側面と同一面上に
参照圧電素子５が設けられている。そしてまた音叉１に
おける駆動圧電素子４および参照圧電素子５を設けた側
面と異なる側面には一対の検知圧電素子６を設けてい
る。７は金属製の支持部材で、音叉１の接続部３の根元
を支持している。８は金属製の基台で、支持部材７の下
面を上面に溶着により固着するとともに、この基台８に
は複数の端子挿入孔９を設けており、この端子挿入孔９
に端子１０を絶縁物１１を介して挿通させ、さらに、こ
の端子１０は音叉１の駆動圧電素子４、参照圧電素子５
および検知圧電素子６と電気的に接続している。そし
て、音叉１は支持部材７により基台８に個着されるもの
であるが、音叉１における柱部２を基台８に対して略平
行になるように支持しているものである。

【０００６】以上のように構成された従来の角速度セン
サについて、次に、その動作を説明する。

【０００７】音叉１の駆動圧電素子４に交流電圧を印加
することにより音叉１が駆動方向の固有振動数で駆動方
向に速度Ｖで屈曲振動する。この状態において、音叉１
が音叉１の中心軸回りに角速度ωで回転すると音叉１の
一対の柱部２にＦ＝２ｍｖ・ωのコリオリ力が発生す
る。このコリオリ力により検知圧電素子６に発生する電
荷を出力電圧として外部コンピュータ等（図示せず）で
測定することにより角速度を検出していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、音叉１を基台８に対して、略平行
に隙間をあけた状態で設ける必要があるが、音叉１自身
が重量を持っているから、音叉１を基台８に組み付ける
際に、柱部２の先端が下方に移動することとなり、その
結果、音叉１を基台８に対して、略平行に支持すること
が困難であるという課題を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、音叉を基台に対して略平行に支持することが容易
な、角速度センサの製造方法を提供することを目的とす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の角速度センサの製造方法は、音叉の先端部を
保持する保持部材を基台上に積載する工程と、基台上に
設けられた凸状の支持台または音叉の接続部に接着剤を
塗布する工程と、支持台に音叉の接続部を保持部材に音
叉の先端部を積載する工程と、接着剤が硬化した後に保
持部材を取り外す工程とを有する方法で、この方法によ
れば、音叉を基台に対して、略平行に容易に支持するこ
とができるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、音叉の先端部を保持する保持部材を基台上に積載す
る工程と、基台上に設けられた凸状の支持台または音叉
の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音叉の接
続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程と、前記
接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程とを有す
る方法で、この方法によれば、支持台に音叉の接続部を
保持部材に音叉の先端部を積載した後、接着剤が硬化し
てから保持部材を取り外したため、基台に音叉を組み付
ける際に、音叉の重量により音叉が傾くということがな
くなり、基台に対して音叉を容易に略平行に支持するこ
とができるという作用を有するものである。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
保持部材を支持台の高さより厚いとともに、塑性加工可
能な材料を基台上に積載した後に、ポンチで支持台をス
トッパーにして押圧することにより得られたものとした
方法で、この方法によれば、保持部材の厚みにバラツキ
が生じた場合においても、支持台の高さとポンチで押圧
された保持部材の高さとが同一となり、その結果、容易
に基台と音叉を平行に支持することができるという作用
を有するものである。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
基台および保持部材を治具により支持した方法で、この
方法によれば、同一の１個の治具にて基台および保持部
材を支持したため、基台および保持部材の位置が相対的
に正確に保証されることとなり、その結果、音叉を基台
に対して正確な位置に保持することができるという作用
を有するものである。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
保持部材をはんだとしたもので、この方法によれば、は
んだは容易に塑性変形させることができるため、容易に
保持部材を治具に固着させることができるという作用を
有するものである。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項４記載の
はんだの融点を接着剤の硬化する温度よりも大きくした
もので、この構成によれば、基台における支持台に音叉
を接着するために角速度センサの周囲の雰囲気温度を上
げたとしても、保持部材が溶けて保持部材の高さが変動
してしまうということがなくなり、音叉を基台に対し
て、確実に支持することができるという作用を有するも
のである。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項２記載の
ポンチにより支持部材を変形させて治具に保持部材を固
着することにより、保持部材を治具により支持した後、
再度ポンチにより保持部材を変形させて、保持部材に音
叉の先端部を保持する受け面を設けた方法で、この方法
によれば、ポンチによる外力が音叉の先端を保持する受
け面を形成するために使用する際には治具に保持部材を
固着するためにポンチの力を使用することが無いことと
なり、その結果、保持部材における受け面をポンチの安
定した力で形成することができるため、保持部材におけ
る受け面の高さを、精度良く設けることができるという
作用を有するものである。

【００１７】以下、本発明の一実施の形態における角速
度センサの製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【００１８】図１は本発明の一実施の形態における角速
度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサにおける
斜視図である。

【００１９】図１、図２において、２１は水晶製の音叉
で、四角柱状の第１の振動体２２と、この第１の振動体
２２と平行に設けられた四角柱状の第２の振動体２３
と、第１の振動体２２の一端部と第２の振動体２３の一
端部とを一体に接続する接続部２４とにより構成されて
いる。そして、第１の振動体２２の４つの側面にはそれ
ぞれ金からなる駆動電極２５を設けている。また第２の
振動体２３における表面および裏面には金からなるモニ
ター電極２６が設けられるとともに、この第２の振動体
２３の内側の側面には金からなるＧＮＤ電極２７が設け
られ、かつ外側の側面には金からなる一対の検出電極２
８が設けられている。２９は直方体形状をなす金属製の
支持台で、音叉２１における接続部２４の根元を支持し
ている。３０は金属製の基台で、支持台２９の下部を固
着するとともに、６つの端子挿入孔３１を設けており、
この端子挿入孔３１の内側面にはガラスからなる絶縁物
３２を設けている。そして、音叉２１における第１の振
動体２２および第２の振動体２３を基台３０に対して略
平行になるように構成されている。そしてまた、第１の
基台３０の端子挿入孔３１に絶縁物３２を介して６つの
端子３３を挿通している。また第１の基台３０における
端子３３は、駆動電極２５、検出電極２８、ＧＮＤ電極
２７およびモニター電極２６とリード線（図示せず）に
より、それぞれ電気的に接続されている。３４は金属製
のカバーで、第１の基台３０の上面を覆うように設けて
おり、このカバー３４と第１の基台３０とにより、第１
の振動体２２、第２の振動体２３および接続部２４から
なる音叉２１を内側に収納している。そして、第１の基
台３０とカバー３４との内部が真空状態となるようにカ
バー３４と第１の基台３０の固着部を密着させているも
のである。

【００２０】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における角速度センサについて、次にその組立方法
を図面を参照しながら説明する。

【００２１】まず、第１の振動体２２、第２の振動体２
３および接続部２４とを一体に構成した水晶製の音叉２
１を準備する。

【００２２】次に、第１の振動体２２の４つの側面に駆
動電極２５を、第２の振動体２３の表面および裏面にモ
ニター電極２６を、第２の振動体２３の内側の側面にＧ
ＮＤ電極２７を、第２の振動体２３の外側面に一対の検
出電極２８を金を蒸着することによりそれぞれ形成す
る。

【００２３】次に、基台３０に深絞り加工により、支持
台２９を形成する。

【００２４】次に、図３（ａ）に示すように、予め、複
数の溝３５を設けた治具３６の中央部に、基台３０を載
置する。

【００２５】次に、図３（ｂ）に示すように、支持台２
９の高さより厚いとともに塑性加工可能な融点が約１９
０℃であるはんだからなる保持部材３７を治具３６およ
び基台３０の上面に、またがるように載置した後、図３
（ｃ）に示すように、上方より第１のポンチ３８を降下
させて、第１のポンチ３８により約４０Kgfの力で、保
持部材３７を変形させ、治具３６に保持部材３７を固着
する。

【００２６】このとき、保持部材３７をはんだとしたた
め、はんだは容易に塑性変形させることができることと
なり、その結果、容易に保持部材３７を治具３６に固着
させることができるという効果を有するものである。

【００２７】そして、基台３０および保持部材３７を治
具３６により支持したため、同一の１個の治具３６にて
基台３０および保持部材３７を支持することとなり、そ
の結果、基台３０および保持部材３７の位置が相対的に
正確に保証されるから、音叉２１を基台３０に対して正
確な位置に保持することができるという効果を有するも
のである。

【００２８】次に、第１のポンチ３８を上昇させた後、
再度、図４（ａ）に示すように、第２のポンチ３９を支
持台２９をストッパーとして約２０Kgfの力で降下させ
て、保持部材３７における中央部に、音叉２１の第１の
振動体２２および第２の振動体２３からなる先端部を保
持する受け面４０を形成する。

【００２９】ここで、基台３０を深絞り加工により形成
する支持台２９の高さが変動する場合を考えると、本発
明の一実施の形態における角速度センサの製造方法にお
いては、保持部材３７を支持台２９の高さより厚いとと
もに、塑性加工可能な材料を基台３０上に積載した後
に、第２のポンチ３９で支持台２９をストッパーにして
押圧することにより得られたものとしたため、支持台２
９の高さと第２のポンチ３９で押圧された保持部材３７
における受け面４０の高さとが同一となり、その結果、
容易に基台３０と音叉２１を平行に支持することができ
るという効果を有するものである。

【００３０】そして、第１のポンチ３８により保持部材
３７を変形させて治具３６に保持部材３７を固着するこ
とにより、保持部材３７を治具３６により支持した後、
再度、第２のポンチ３９により保持部材３７を変形させ
て、保持部材３７に音叉２１の先端を保持する受け面４
０を設けたため、第２のポンチ３９による外力が音叉２
１の先端部である第１の振動体２２および第２の振動体
２３を保持する受け面４０を形成するために使用する際
には治具３６に保持部材３７を固着するために第２のポ
ンチ３９の力を使用することが無いから、保持部材３７
における受け面４０を第２のポンチ３９の安定した力で
形成することができることとなり、その結果、保持部材
３７における受け面４０の高さを、精度良く設けること
ができるという効果を有するものである。

【００３１】次に、基台３０に設けられた凸上の支持台
２９に接着剤を塗布した後、図４（ｂ）に示すように、
支持台２９に音叉２１における接続部２４、さらに保持
部材３８における受け面４０に音叉２１における第１の
振動体２２および第２の振動体２３からなる先端部を積
載する。

【００３２】次に、基台３０および音叉２１を載置した
治具３６をホットプレート（図示せず）上で、はんだか
らなる保持部材３７の融点約１９０℃より低い温度であ
る約１５３℃に加熱することにより、接着剤（図示せ
ず）を硬化させて、音叉２１を基台３０における支持台
２９に接着する。

【００３３】このとき、はんだからなる保持部材３７の
融点を接着剤（図示せず）の硬化する温度よりも大きく
したため、基台３０における支持台２９に音叉２１を接
着するために角速度センサの周囲の雰囲気温度を上げた
としても、保持部材３７が溶けて保持部材３７の高さが
変動してしまうということがなくなり、その結果、音叉
２１を基台３０に対して、確実に支持することができる
という効果を有するものである。

【００３４】次に、図４（ｃ）に示すように、保持部材
３７を音叉２１の第１の振動体２２および第２の振動体
２３側の長手方向に移動させて取り外す。

【００３５】このとき、支持台３０に音叉２１の接続部
２４を、保持部材３７に音叉２１の先端部を積載した
後、接着剤（図示せず）が硬化してから保持部材２７を
取り外したため、音叉２１を基台３０に組み付ける際
に、音叉２１の重量により音叉２１が傾くということが
なくなり、その結果、基台３０に対して音叉２１を容易
に略平行に支持することができるという効果を有するも
のである。

【００３６】次に、あらかじめガラスからなる絶縁物３
２を内側面に設けた第１の基台３０の端子挿入孔３１に
端子３３を挿入した後、この端子３３と駆動電極２５、
検出電極２８、ＧＮＤ電極２７およびモニター電極２６
をそれぞれリード線（図示せず）を介してはんだ付けに
より電気的に接続する。

【００３７】次に、第１の基台３０の外周部をカバー２
４により内側が真空になるように真空の雰囲気中で固着
する。

【００３８】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における角速度センサについて、次にその動作を説
明する。

【００３９】音叉２１における第１の振動体２２の駆動
電極２５に交流電圧を印加することにより、第１の振動
体２２が駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈
曲振動する。この屈曲振動は接続部２４を介して対向す
る第２の振動体２３にも伝わり、そしてこの第２の振動
体２３も駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈
曲振動する。そしてこの第２の振動体２３および第１の
振動体２２が屈曲振動している状態において、音叉２１
が音叉２１の長手方向の中心軸回りに角速度ωで回転す
ると、第２の振動体２３にＦ＝２ｍｖ・ωのコリオリ力
が発生する。このコリオリ力により、第２の振動体２３
の検出電極２８に発生する電荷からなる出力信号をリー
ド線（図示せず）および端子３３を介して相手側のコン
ピュータ（図示せず）に入力することにより、角速度と
して検出するものである。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の角速度センサの製
造方法は、音叉の先端部を保持する保持部材を基台上に
積載する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台また
は音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音
叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程
と、前記接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程
とを有する方法で、この方法によれば、支持台に音叉の
接続部を保持部材に音叉の先端部を積載した後、接着剤
が硬化してから保持部材を取り外したため、音叉を基台
に組み付ける際に音叉の重量により音叉が傾くというこ
とがなくなり、その結果、基台に対して音叉を容易に略
平行に支持することができる角速度センサの製造方法を
提供することができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における角速度センサの
分解斜視図

【図２】同要部である音叉の斜視図

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）同組立工程図

【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）同組立工程図

【図５】従来の角速度センサの斜視図

【符号の説明】

２１ 音叉 ２４ 接続部 ２９ 支持台 ３０ 基台 ３６ 治具 ３７ 保持部材 ３８，３９ ポンチ ４０ 受け面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音叉の先端部を保持する保持部材を基台
   上に積載する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台
   または音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台
   に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工
   程と、前記接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工
   程とを有する角速度センサの製造方法。
2. 【請求項２】 保持部材を支持台の高さより厚いととも
   に塑性加工可能である材料を基台上に積載した後に、ポ
   ンチで支持台をストッパーにして押圧することにより得
   られたものとした請求項１記載の角速度センサの製造方
   法。
3. 【請求項３】 基台および保持部材を治具により支持し
   た請求項１記載の角速度センサの製造方法。
4. 【請求項４】 保持部材をはんだとした請求項１記載の
   角速度センサの製造方法。
5. 【請求項５】 はんだの融点を接着剤の硬化する温度よ
   りも大きくした請求項４記載の角速度センサの製造方
   法。
6. 【請求項６】 ポンチにより支持部材を変形させて、治
   具に保持部材を固着することにより保持部材を治具によ
   り支持した後、再度ポンチにより、保持部材を変形させ
   て保持部材に音叉の先端部を保持する受け面を設けた請
   求項２記載の角速度センサの製造方法。