特開 2023-142204 慣性力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023142204

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】慣性力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5783 20120101AFI20230928BHJP

   G01P 15/18 20130101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5783

G01P15/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048963

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】明石 照久

(72)【発明者】

【氏名】原田 翔太

【テーマコード（参考）】

2F105

【Ｆターム（参考）】

2F105BB01

2F105CD13

(57)【要約】

【課題】検出精度が改善された慣性力センサを提供する。
【解決手段】慣性力センサは、台座と、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第１ブロックと、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第２ブロックと、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第３ブロックと、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第４ブロックと、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックを物理的に連結させる連結体を備えている。この慣性力センサでは、第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

台座と、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第１ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第２ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第３ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第４ブロックと、
第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、
第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、
第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、
第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、
第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックを物理的に連結させる連結体と、
各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えており、
第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、
第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている、慣性力センサ。

【請求項2】

台座と、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第１ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第２ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第３ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第４ブロックと、
第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、
第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、
第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、
第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、
第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックの凹部に嵌合する凸部を有し、全てのブロックを物理的に連結させる連結体と、
各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えており、
第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、
第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている、慣性力センサ。

【請求項3】

台座と、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第１ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第２ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第３ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第４ブロックと、
第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、
第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、
第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、
第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、
第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックのうちの２個のブロックの凹部に嵌合する凸部を有し、ブロック同士を物理的に連結させる連結体と、
各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えており、
第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、
第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている、慣性力センサ。

【請求項4】

基準凸部は、連結体の表面に接触している請求項３に記載の慣性力センサ。

【請求項5】

基準凸部が、他のブロック基準凸部に接触している請求項３に記載の慣性力センサ。

【請求項6】

基準凸部が、各ブロックの表面に３個以上設けられている請求項３に記載の慣性力センサ。

【請求項7】

連結体は、第１連結体と第２連結体と第３連結体と第４連結体によって構成されており、
第１連結体は、第１ブロックと第３ブロックを連結しており、
第２連結体は、第２ブロックと第４ブロックを連結しており、
第３連結体は、第３ブロックと第２ブロックを連結しており、
第４連結体は、第４ブロックと第１ブロックを連結している、請求項２から６のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項8】

台座と、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第１ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第２ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第３ブロックと、
台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第４ブロックと、
第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、
第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、
第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、
第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、
各ブロックの金属パッドに溶接される金属製の接続パッドが設けられており、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックを物理的に連結させる連結体と、
各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えており、
第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、
第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている、慣性力センサ。

【請求項9】

第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックが、同形状である請求項１から８のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項10】

第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックが、同じ樹脂材料で形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項11】

連結体が、各ブロックと同じ樹脂材料で形成されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、慣性力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、３個の物理量センサを備える物理量センサモジュールが開示されている。具体的には、特許文献１では、３個の三角柱ブロックの各々の表面に物理量センサを形成し、３個のブロックを、各物理量センサが互いに異なる方向を向くように基板に取り付けてる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－４４６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、３個のブロックを基板に固定するため、各センサ間の相対的な位置を設計通りにすることが難しい。各センサの相対位置が設計値からずれると、検知精度が低下する。そのため、複数のセンサを用いて物理量を検知するセンサモジュールにおいては、高精度の検知を行うために、各センサの相対位置を高精度に制御することが必要である。本明細書は、検出精度が改善された慣性力センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書で開示する慣性力センサの第１形態は、台座と、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第１ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第２ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第３ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有する第４ブロックと、第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックを物理的に連結させる連結体と、各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えている。また、この慣性力センサでは、第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている。

【0006】

上記慣性力センサは、各ブロックが連結体によって連結されている。そのため、各ブロックの相対位置、すなわち、各一軸慣性力センサの相対位置を設計値通りに位置決めすることができる。なお、上記慣性力センサは、各一軸慣性力センサが各ブロックの傾斜面に配置されており、第１ブロックと第２ブロックが第１方向に並んで対向配置され、第３ブロックと第４ブロックが第２方向（第１方向に直交する方向）に並んで対向配置されている。そのため、上記慣性力センサは、３軸角速度を検知することができる。

【0007】

本明細書で開示する慣性力センサの第２形態は、台座と、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第１ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第２ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第３ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部が設けられている第４ブロックと、第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックの凹部に嵌合する凸部を有し、全てのブロックを物理的に連結させる連結体と、各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えている。また、この慣性力センサでは、第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている。

【0008】

上記慣性力センサは、連結体に設けられた凸部に各ブロックに設けられた凹部を嵌め込むことにより、各ブロックを連結体に固定している。その結果、各ブロックが連結体によって連結され、各ブロックの相対位置（各一軸慣性力センサの相対位置）を設計値通りに位置決めすることができる。上記慣性力センサも、各一軸慣性力センサが各ブロックの傾斜面に配置されており、第１ブロックと第２ブロックが第１方向に並んで対向配置され、第３ブロックと第４ブロックが第２方向（第１方向に直交する方向）に並んで対向配置されている。そのため、上記慣性力センサは、３軸角速度を検知することができる。

【0009】

本明細書で開示する慣性力センサの第３形態は、台座と、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第１ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第２ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第３ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有するとともに傾斜面とは異なる面に凹部及び基準凸部が設けられている第４ブロックと、第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックのうちの２個のブロックの凹部に嵌合する凸部を有し、ブロック同士を物理的に連結させる連結体と、各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えている。また、この慣性力センサでは、第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている。

【0010】

上記慣性力センサも、連結体に設けられた凸部にブロックに設けられた凹部を嵌め込むことにより、ブロックを連結体に固定し、ブロック同士の相対位置（各一軸慣性力センサの相対位置）を設計値通りに位置決めすることができる。さらに、上記慣性力センサは、各ブロックに基準凸部が設けられている。そのため、各ブロックを連結体に固定したときに、各ブロックの基準凸部が設けられている面について、連結体あるいは他のブロックとの接触面積を低減することができる。その結果、各ブロックが接触する相手側の面の面精度が低くても、その面精度の影響を受けにくくすることができる。すなわち、各ブロックが接触する相手側の面の面精度に係わらず、各ブロックの位置決めを高精度に行うことができる。なお、上記慣性力センサも、各一軸慣性力センサが各ブロックの傾斜面に配置されており、第１ブロックと第２ブロックが第１方向に並んで対向配置され、第３ブロックと第４ブロックが第２方向（第１方向に直交する方向）に並んで対向配置されている。そのため、上記慣性力センサは、３軸角速度を検知することができる。

【0011】

上記第３形態の慣性力センサにおいて、基準凸部は、連結体の表面に接触していてよい。各ブロックの位置が連結体表面の面精度の影響を受けにくくなり、各ブロックの位置決めを高精度に行うことができる。あるいは、基準凸部は、他のブロック基準凸部に接触していてもよい。換言すると、各ブロック同士が、基準凸部を介して接触していてよい。この場合、各ブロックの位置が各ブロック表面の面精度の影響を受けにくくなり、各ブロックの位置決めを高精度に行うことができる。なお、上記第３形態の慣性力センサにおいて、基準凸部が、各ブロックの表面に３個以上設けられていてよい。各ブロックが、接触する相手側の面と３点以上で接触するため、各ブロックの位置が安定する。

【0012】

上記第２又は第３形態の慣性力センサにおいて、連結体は、第１連結体と第２連結体と第３連結体と第４連結体によって構成されていてよい。この場合、第１連結体は、第１ブロックと第３ブロックを連結しており、第２連結体は、第２ブロックと第４ブロックを連結しており、第３連結体は、第３ブロックと第２ブロックを連結しており、第４連結体は、第４ブロックと第１ブロックを連結していてよい。このような複数（４個）の連結体を用いる形態であっても、ブロック同士の相対位置を設計値通りに位置決めすることができる。

【0013】

本明細書で開示する慣性力センサの第４形態は、台座と、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第１ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第２ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第３ブロックと、台座に取り付けられ、台座の表面に対して傾斜している傾斜面を有し、傾斜面と異なる面に金属パッドが設けられている第４ブロックと、第１ブロックの傾斜面に配置されている第１一軸慣性力センサと、第２ブロックの傾斜面に配置されている第２一軸慣性力センサと、第３ブロックの傾斜面に配置されている第３一軸慣性力センサと、第４ブロックの傾斜面に配置されている第４一軸慣性力センサと、各ブロックの金属パッドに溶接される金属製の接続パッドが設けられており、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックを物理的に連結させる連結体と、各一軸慣性力センサからの出力を演算する演算アルゴリズムと、演算アルゴリズムより得られた複数軸の慣性力を出力する出力アルゴリズムとを有する回路演算出力部と、を備えている。また、この慣性力センサでは、第１ブロックと第２ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行な第１方向に並んで配置されており、第３ブロックと第４ブロックは、双方の傾斜面同士が内向き又は外向きになるように、台座の表面に平行であるとともに第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている。

【0014】

上記慣性力センサも、各ブロックが連結体によって連結されている。そのため、各ブロックの相対位置、すなわち、各一軸慣性力センサの相対位置を設計値通りに位置決めすることができる。また、金属パットと接続バッドが溶接されるため、各ブロックを連結体に強固に固定することができる。各ブロックを連結体に連結した後（各ブロックが位置決めされた後）、各ブロックの相対位置が変化することを抑制することもできる。なお、上記慣性力センサは、各一軸慣性力センサが各ブロックの傾斜面に配置されており、第１ブロックと第２ブロックが第１方向に並んで対向配置され、第３ブロックと第４ブロックが第２方向（第１方向に直交する方向）に並んで対向配置されている。そのため、上記慣性力センサは、３軸角速度を検知することができる。

【0015】

上記第１から第４形態の慣性力センサにおいて、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックが、同形状であってよい。慣性力センサの構成部品の種類を少なくすることができ、慣性力センサの製造コストを低減することができる。

【0016】

上記第１から第４形態の慣性力センサにおいて、第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック及び第４ブロックが、同じ樹脂材料で形成されていてよい。樹脂材料を用いることにより、各ブロックの重量が低減し、慣性力センサを軽量化することができる。また、樹脂材料を用いることにより、複雑な形状のブロックであっても、簡単に精度よく形成することができる。

【0017】

また、上記第１から第４形態の慣性力センサにおいて、連結体が、各ブロックと同じ樹脂材料で形成されていてよい。連結体を樹脂材料で形成することによっても、慣性力センサを軽量化することができる。また、連結体と各ブロックの材料（樹脂材料）が共通化され、慣性力センサを製造するための材料種類を少なくすることができ、慣性力センサの製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図2】ブロックの各面の形状を示す。

【図3】連結体の斜視図を示す。

【図4】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図5】ブロックセンサの詳細図を示す。

【図6】３軸角速度の測定原理を説明するための図を示す。

【図7】慣性力センサの３軸角速度の検知特性を示す。

【図8】慣性力センサの３軸角速度の検知特性を示す。

【図9】慣性力センサの３軸角速度の検知特性を示す。

【図10】慣性力センサの内部構成を模式的に示す。

【図11】第２実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図12】ブロックの各面の形状を示す。

【図13】連結体の斜視図を示す。

【図14】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図15】第３実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図16】ブロックの各面の形状を示す。

【図17】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図18】第４実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図19】連結体の斜視図を示す。

【図20】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図21】第５実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図22】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図23】第６実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図24】ブロックの各面の形状を示す。

【図25】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図26】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【図27】図２３のＣ２７－Ｃ２７線に沿った断面であり、ブロックセンサの接触状態を詳細に説明する図を示す。

【図28】面精度測定の測定箇所を説明するための図を示す。

【図29】面精度測定の測定箇所を説明するための図を示す。

【図30】面精度測定の結果を示す。

【図31】第７実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図32】連結体の斜視図を示す。

【図33】第８実施例の慣性力センサの斜視図を示す。

【図34】ブロックの各面の形状を示す。

【図35】連結体の平面図を示す。

【図36】サポート治具の平面図を示す。

【図37】ブロックセンサを連結体に接続している状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施例）
図１から図４を参照し、慣性力センサ６０について説明する。図１に示すように、慣性力センサ６０は、台座２と、連結体３と、第１ブロックセンサ１０ａと、第２ブロックセンサ１０ｂと、第３ブロックセンサ１０ｃと、第４ブロックセンサ１０ｄを備えている。第１ブロックセンサ１０ａは、第１ブロック４ａと、第１ジャイロセンサ６ａを備えている。第２ブロックセンサ１０ｂは、第２ブロック４ｂと、第２ジャイロセンサ６ｂを備えている。第３ブロックセンサ１０ｃは、第３ブロック４ｃと、第３ジャイロセンサ６ｃを備えている。第４ブロックセンサ１０ｄは、第４ブロック４ｄと、第４ジャイロセンサ６ｄを備えている。第１ジャイロセンサ６ａは第１一軸慣性力センサの一例であり、第２ジャイロセンサ６ｂは第２一軸慣性力センサの一例であり、第３ジャイロセンサ６ｃは第３一軸慣性力センサの一例であり、第４ジャイロセンサ６ｄは第４一軸慣性力センサの一例である。ブロックセンサ１０ａ～１０ｄは、連結体３に固定（実装）されている。また、連結体３は、台座２の表面に固定（実装）されている。ブロック４ａ～４ｄは同じ材料で形成されており、ブロックセンサ１０ａ～１０ｄは実質的に同じ構造を有している。詳細は後述するが、慣性力センサ６０は、ｘ軸周り、ｙ軸周り及びｚ軸周りの角速度を検知する３軸角速度（ジャイロ）センサである。

【0020】

台座２の表面は、ｘ－ｙ平面に平行である。そして、第１ブロックセンサ１０ａと第２ブロックセンサ１０ｂは、ｘ軸方向に並んで対向して配置されている。ｘ軸方向は、第１方向の一例である。具体的には、第１ブロック４ａと第２ブロック４ｂの傾斜面２２（図２を参照）同士が、内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ１０ｃと第４ブロックセンサ１０ｄは、ｙ軸方向に並んで対向して配置されている。ｙ軸方向は、第２方向の一例である。すなわち、第３ブロック４ｃと第４ブロック４ｄの傾斜面２２同士が、内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0021】

上述したように、ブロックセンサ１０ａ～１０ｄは実質的に同じ構造を有している。そのため、以下の説明では、ブロックセンサ１０ａ～１０ｄで共通する特徴を説明する場合、ブロックセンサ１０ａ～１０ｄ及びブロックセンサ１０ａ～１０ｄを構成する部品に付した参照番号のうち、アルファベットの添字を省略することがある。

【0022】

図２は、ブロック４の各面を示している。（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は正面図を示し、（ｃ）は背面図を示し、（ｄ）は底面図を示し、（ｅ）右側面図を示し、（ｆ）は左側面図を示している。ブロック４は、連結体３の表面に接触する底面２０と、底面２０に対して傾斜している傾斜面２２と、底面２０に対して直交している背面２８、右側面２６及び左側面２４を有している。底面２０、傾斜面２２及び背面２８は四角形であり、右側面２６及び左側面２４は三角形である。具体的には、背面２８は、底面２０の一辺と、傾斜面２２の四辺のうちの底面２０からの距離が最も遠い一辺を含んでいる。右側面２６及び左側面２４は、底面２０の一辺と、傾斜面２２の四辺のうちの底面２０からの距離が変化している一辺を含んでいる。傾斜面２２には、ジャイロセンサ６が配置されている。なお、底面２０と傾斜面２２が成す角度（傾斜面２２）の傾斜角は、およそ４５度である。また、ブロック４は、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）樹脂製である。

【0023】

図３は、連結体３の斜視図を示している。連結体３には、４個の凹部３ａ～３ｄが形成されている。凹部３ａ～３ｄは四角形であり、各ブロック４ａ～４ｄの底面２０のサイズとほぼ等しい。凹部３ａには第１ブロック４ａが嵌め込まれ、凹部３ｂには第２ブロック４ｂが嵌め込まれ、凹部３ｃには第３ブロック４ｃが嵌め込まれ、凹部３ｄには第４ブロック４ｄが嵌め込まれる。具体的には、図４に示すように、連結体３の凹部３ａ～３ｄにブロック４ａ～４ｄを嵌め込み、連結体３を台座２に固定（実装）する。ブロック４ａ～４ｄは、連結体３に形成された凹部３ａ～３ｄの位置にそれぞれ固定される。連結体３を用いることによって、ブロック４ａ～４ｄの互いの相対位置を、高精度に制御することができる。なお、連結体３も、ＬＣＰ樹脂製である。

【0024】

図５を参照し、ブロックセンサ１０の構造をより詳細に説明する。ジャイロセンサ６は、はんだ３０によって、ブロック４の傾斜面２２に固定されている。また、傾斜面２２には、複数の電子部品（チップ抵抗、チップコンデンサ等）３２、及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）３６が嵌め込まれたソケット３４もはんだ（図示省略）によって固定されている。ジャイロセンサ６及び電子部品３２は、はんだを介して配線４０に接続されており、ＦＰＣ３６を介してブロックセンサ１０の外部に設けられている回路演算出力部（図示省略）に接続されている。配線４０は、傾斜面２２の表面にＭＩＤ（Molded Interconnect Device）技術を用いて形成された金属製の薄膜であり、ＬＣＰ樹脂表面の表面改質によってブロック４の傾斜面２２に直接形成されている。

【0025】

ジャイロセンサ６は１軸の角速度を検知する。具体的には、ジャイロセンサ６は、搭載面（傾斜面２２）に直交するＺ方向の角速度を検知するいわゆるＺ軸ジャイロセンサである。ジャイロセンサ６は、ＱＦＮ（Quad Flat Non lead package）構造である。ジャイロセンサ６の電源とＧＮＤは、上述した回路演算出力部より供給される。また、ジャイロセンサ６の検知信号は、回路演算出力部に出力される。

【0026】

なお、ブロック４の材料として、ＬＣＰ樹脂に代え、例えば金属を用いることもできる。ブロック４の材料として金属を用いる場合は、配線パターンを形成したプリント基板上にジャイロセンサ６、電子部品３２及びソケット３４を実装し、そのプリント基板をブロック４に搭載する。

【0027】

上記したように、慣性力センサ６０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸の角速度を検知することができる。以下、慣性力センサ６０が３軸角速度を検知する測定原理について説明する。

【0028】

図６は、（ａ）ｘ軸方向に並ぶ２個のブロックセンサ（ブロックセンサ１０ａ，１０ｂ）と、（ｂ）ｙ軸方向に並ぶ２個のブロックセンサ（ブロックセンサ１０ｃ，１０ｄ）を模式的に示している。連結体３と第１ジャイロセンサ６ａが成す角度θ１、連結体３と第２ジャイロセンサ６ｂが成す角度θ２、連結体３と第３ジャイロセンサ６ｃが成す角度θ３、連結体３と第４ジャイロセンサ６ｄが成す角度θ４で示している。

【0029】

例えば、慣性力センサ６０にｘ軸周りの角速度「ω_ｘ」が印加された場合、第１ジャイロセンサ６ａには「－ω_ｘ」が印加され、第２ジャイロセンサ６ｂには「ω_ｘ」が印加される（ａ）。また、この場合、第３ジャイロセンサ６ｃ及び第４ジャイロセンサ６ｄには、「ω_ｘ」が印加されない。第３ブロック４ｃ及び第４ブロック４ｄがｙ軸方向に並んで配置されているので、他軸であるｘ軸周りの角速度に対して不感だからである。

【0030】

また、慣性力センサ６０にｙ軸周りの角速度「ω_ｙ」が印加された場合、第３ジャイロセンサ６ｃには「－ω_ｙ」が印加され、第４ジャイロセンサ６ｄには「ω_ｙ」が印加される（ｂ）。また、この場合、第１ジャイロセンサ６ａ及び第２ジャイロセンサ６ｂには、「ω_ｙ」が印加されない。第１ブロック４ａ及び第２ブロック４ｂがｘ軸方向に並んで配置されているので、他軸であるｙ軸周りの角速度に対して不感だからである。

【0031】

慣性力センサ６０にｚ軸周りの角速度「ω_ｚ」が印加された場合、全てのジャイロセンサ６ａ～６ｄに「ω_ｚ」が印加される。すなわち、ｚ軸周りの角速度「ω_ｚ」については、全てのジャイロセンサ６ａ～６ｄが検知可能である。なお、ジャイロセンサ６ａ～６ｄは、図５のように表面に直交するＺ方向（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４方向）周りの角速度を検出するジャイロセンサ（Ｚ軸ジャイロセンサ）である。すなわち、第１ジャイロセンサ６ａの主軸（検知軸）はＳ１方向であり、第２ジャイロセンサ６ｂの主軸はＳ２方向であり、第３ジャイロセンサ６ｃの主軸はＳ３方向であり、第４ジャイロセンサ６ｄの主軸はＳ４方向である。

【0032】

慣性力センサ６０に角速度「ω_ｘ」，「ω_ｙ」及び「ω_ｚ」が印加された場合、各ジャイロセンサ６ａ～６ｄの主軸に角速度が印加されることが必要である。そのため、例えば、各ジャイロセンサ６ａ～６ｄの出力信号を各々Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とすると、各出力信号は、下記式（１）で表すことができる。また、下記式（１）を行列式で表すと、下記式（２）となる。慣性力センサ６０は、下記式（１）または（２）に基づいて、３軸角速度を検出することができる。

【0033】

【数1】

【数2】

【0034】

慣性力センサ６０は、連結体３を用いることによってブロック４ａ～４ｄの相対位置を高精度に制御できるので、上述した式（１）、（２）に基づいて、３軸角速度を高精度に検知することができる。

【0035】

次に、図７～図９を参照し、慣性力センサ６０について、３軸角速度の検知特性を説明する。図７は、慣性力センサ６０をｚ軸周りに回転させたときの、各軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の角速度の検出値を示している（図１も参照）。図８は、慣性力センサ６０をｙ軸周りに回転させたときの、各軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の角速度の検出値を示している。図９は、慣性力センサ６０をｙ軸周りに回転させたときの、各軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の角速度の検出値を示している。各図において、横軸は入力の回転速度で、各軸回りの入力を示し、縦軸はセンサ出力を示している。また、ｘ軸の角速度を「〇」、ｙ軸の角速度を「△」、ｚ軸の角速度を「□」で示している。図７～９に示すように、慣性力センサ６０は、主軸の角速度は回転速度に応じてほぼ線形に検知することができ、他軸の検出値はほぼ「ゼロ」であった。この結果は、慣性力センサ６０が、３軸角速度を高精度に検知できることを示している。

【0036】

次に、図１０を参照し、慣性力センサ６０の内部構成について説明する。慣性力センサ６０は、センシング部５０と、回路演算出力部５２と、温度センサ部５４を備えている。センシング部５０は、ブロックセンサ１０等の実装構造である。回路演算出力部５２は、センシング部５０から入力されたセンサ出力を演算し、センサ信号を外部に出力する。温度センサ部５４は、慣性力センサ６０の温度をモニタする。回路演算出力部５２は、（１）センサ出力の取り込み、（２）３軸化演算処理アルゴリズム、（３）軸間直交度補正アルゴリズム、（４）感度補正アルゴリズム、（５）温度特性補正アルゴリズム、（６）３軸出力処理アルゴリズム、といった６機能を有する。

【0037】

３軸化演算処理アルゴリズムは、上述した式（１）または（２）を用いて、３軸角速度を検出する。軸間直交度補正アルゴリズムは、固定部に対するブロックセンサの実装誤差を補正し、軸間直交性を所定値以下に補正する機能を有する。感度補正アルゴリズムは、軸間直交度補正アルゴリズムによって補正されたことによりセンサの感度が低下することを補正する機能を有する。温度特性補正アルゴリズムは、温度センサ部５４における測定結果に基づき、感度を温度に応じて補正する機能を有する。３軸出力処理アルゴリズムは、各アルゴリズムで処理されて得らえた３軸角速度を、センサ信号として外部出力する機能を有する。また、回路演算出力部５２は、慣性力センサ６０の外部のＤＣ電源５６の出力を、センシング部５０及び温度センサ部５４に供給する。さらに、回路演算出力部５２は、ＳＰＩ通信によって、センシング部５０から角速度の測定結果を受け取り、温度センサ部５４から温度測定結果を受け取る。

【0038】

なお、慣性力センサ６０では、一軸慣性力センサとしてＺ軸ジャイロセンサを用いているが、Ｚ軸ジャイロセンサに代えて、Ｚ軸加速度センサ（Ｇセンサ）、Ｘ軸ジャイロセンサ、Ｘ軸加速度センサを用いた場合でも、各センサの相対位置を高精度に調整することができ、検知精度が向上した慣性力センサを得ることができる。また、一軸慣性力センサに代え、二軸慣性力センサ（例えば、Ｚ軸ジャイロセンサとＺ軸加速度センサ、Ｘ軸ジャイロセンサとＺ軸ジャイロセンサ、Ｘ軸加速度センサとＺ軸加速度センサ）を用いた場合でも、検知精度が向上した慣性力センサを得ることができる。

【0039】

（第２実施例）
図１１から図１４を参照し、慣性力センサ１６０について説明する。慣性力センサ１６０は、慣性力センサ６０の変形例であり、連結体１０３及びブロック１０４ａ～１０４ｄの形状が、慣性力センサ６０の連結体３及びブロック４ａ～４ｄの形状と異なる。以下の説明では、慣性力センサ１６０について、慣性力センサ６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0040】

第１ブロックセンサ１１０ａは、第１ブロック１０４ａと、第１ジャイロセンサ６ａを備えている。第２ブロックセンサ１１０ｂは、第２ブロック１０４ｂと、第２ジャイロセンサ６ｂを備えている。第３ブロックセンサ１１０ｃは、第３ブロック１０４ｃと、第３ジャイロセンサ６ｃを備えている。第４ブロックセンサ１１０ｄは、第４ブロック１０４ｄと、第４ジャイロセンサ６ｄを備えている。ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄは、連結体１０３に固定され、連結体１０３は台座２の表面に固定されている。ブロック１０４ａ～１０４ｄは同じ材料で形成されており、ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄは実質的に同じ構造を有している。

【0041】

第１ブロックセンサ１１０ａと第２ブロックセンサ１１０ｂはｘ軸方向に並んで対向して配置されており、第３ブロックセンサ１１０ｃと第４ブロックセンサ１１０ｄはｙ軸方向に並んで対向して配置されている。すなわち、第１ブロック１０４ａと第２ブロック１０４ｂの傾斜面２２（図１２を参照）同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されており、第３ブロック１０４ｃと第４ブロック１０４ｄの傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0042】

図１２は、ブロック１０４の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、背面図（ｃ）、底面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、左側面図（ｆ）を示している。ブロック１０４の底面２０、傾斜面２２及び背面２８は四角形であり、右側面２６及び左側面２４は三角形である。また、ブロック１０４では、背面２８に凹部３１が形成されており、底面２０に凹部３３が形成されている。凹部３３は、後述する連結体１０３の凸部１０３ａ～１０３ｄと嵌合する。なお、ブロック１０４は、ＬＣＰ樹脂製である。

【0043】

図１３は、連結体１０３の斜視図を示している。連結体１０３の表面１０３ｓには、４個の凸部１０３ａ～１０３ｄが形成されている。凸部１０３ａ～１０３ｄの形状は、各ブロック１０４ａ～１０４ｄの凹部３３の形状及びサイズとほぼ等しい。凸部１０３ａは第１ブロック１０４ａの凹部３３と嵌合し、凸部１０３ｂは第２ブロック１０４ｂの凹部３３と嵌合し、凸部１０３ｃは第３ブロック１０４ｃの凹部３３と嵌合し、凸部１０３ｄは第４ブロック１０４ｄの凹部３３と嵌合する。

【0044】

図１４に示すように、慣性力センサ１６０では、連結体１０３の凸部１０３ａ～１０３ｄにブロック１０４ａ～１０４ｄを嵌め込み、連結体１０３を台座２に固定（実装）する。ブロック１０４ａ～１０４ｄを凸部１０３ａ～１０３ｄに嵌め込むと、ブロック１０４ａ～１０４ｄの底面２０が連結体１０３の表面１０３ｓに面接触する。ブロック１０４ａ～１０４ｄは、連結体１０３に形成された凸部１０３ａ～１０３ｄの位置に固定される。連結体１０３を用いることによって、ブロック１０４ａ～１０４ｄの互いの相対位置を、高精度に制御することができる。なお、連結体３も、ＬＣＰ樹脂製である。

【0045】

（第３実施例）
図１５から図１７を参照し、慣性力センサ２６０について説明する。慣性力センサ２６０は、慣性力センサ１６０の変形例であり、ブロック２０４ａ～２０４ｄの形状が、慣性力センサ１６０のブロック１０４ａ～１０４ｄの形状と異なる。以下の説明では、慣性力センサ２６０について、慣性力センサ１６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ１６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0046】

第１ブロックセンサ２１０ａは、第１ブロック２０４ａと、第１ジャイロセンサ６ａを備えている。第２ブロックセンサ２１０ｂは、第２ブロック２０４ｂと、第２ジャイロセンサ６ｂを備えている。第３ブロックセンサ２１０ｃは、第３ブロック２０４ｃと、第３ジャイロセンサ６ｃを備えている。第４ブロックセンサ２１０ｄは、第４ブロック２０４ｄと、第４ジャイロセンサ６ｄを備えている。ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄは、連結体１０３に固定され、連結体１０３は台座２の表面に固定されている。ブロック２０４ａ～２０４ｄは同じ材料で形成されており、ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄは実質的に同じ構造を有している。

【0047】

第１ブロックセンサ２１０ａと第２ブロックセンサ２１０ｂはｘ軸方向に並んで対向して配置されており、第３ブロックセンサ２１０ｃと第４ブロックセンサ２１０ｄはｙ軸方向に並んで対向して配置されている。すなわち、第１ブロック２０４ａと第２ブロック２０４ｂの傾斜面２２（図１６を参照）同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されており、第３ブロック２０４ｃと第４ブロック２０４ｄの傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0048】

図１６は、ブロック２０４の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、背面図（ｃ）、底面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、左側面図（ｆ）を示している。ブロック２０４の底面２０、傾斜面２２及び背面２８は四角形であり、右側面２６及び左側面２４は三角形である。また、ブロック２０４では、背面２８に凹部３１が形成されており、凹部３１の周りに４個の基準凸部３５が形成されている。各基準凸部３５は、背面２８の四隅に形成されている。また、底面２０に凹部３３が形成されており、凹部３３の周りに４個の基準凸部３７が形成されている。各基準凸部３７は、底面２０の四隅に形成されている。後述するが、凹部３３は、連結体１０３の凸部１０３ａ～１０３ｄ（図１３を参照）と嵌合する。また、基準凸部３７は、連結体１０３の表面１０３ｓに接触する。なお、ブロック２０４は、ＬＣＰ樹脂製である。

【0049】

図１７に示すように、慣性力センサ２６０では、連結体１０３の凸部１０３ａ～１０３ｄにブロック２０４ａ～２０４ｄを嵌め込み、連結体１０３を台座２に固定（実装）する。ブロック２０４ａ～２０４ｄを凸部１０３ａ～１０３ｄに嵌め込むと、ブロック２０４ａ～２０４ｄの基準凸部３７が連結体１０３の表面１０３ｓに面接触する。換言すると、ブロック２０４ａ～２０４ｄの底面２０のうち、基準凸部３７以外の部分は連結体１０３の表面１０３ｓに接触しない。ブロック２０４ａ～２０４ｄに基準凸部３７を設けることにより、連結体１０３の表面１０３ｓとブロック２０４ａ～２０４ｄの接触面積を大幅に減少させることができる。その結果、例えば、連結体１０３の表面１０３ｓ、あるいは、ブロック２０４ａ～２０４ｄの底面２０に反り等が生じた場合であっても、反り等の悪影響を受けにくい。慣性力センサ２６０は、基準凸部３７と連結体１０３を接触させることにより、連結体１０３に対するブロック２０４ａ～２０４ｄの位置決めを高精度に制御することができる。

【0050】

（第４実施例）
図１８から図２０を参照し、慣性力センサ３６０について説明する。慣性力センサ３６０は、慣性力センサ１６０の変形例であり、連結体３０３の形状、及び、ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄの配置方向が、慣性力センサ１６０と異なる。以下の説明では、慣性力センサ３６０について、慣性力センサ１６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ１６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0051】

慣性力センサ３６０では、第１ブロックセンサ１１０ａと第２ブロックセンサ１１０ｂが、傾斜面２２（図１２を参照）同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ１１０ｃと第４ブロックセンサ１１０ｄが、傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。すなわち、第１ブロック１０４ａと第２ブロック１０４ｂの傾斜面２２（図１２を参照）同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されており、第３ブロック１０４ｃと第４ブロック１０４ｄの傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄは、連結体３０３に固定されている。また、ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄ及び連結体３０３は、台座２の表面に固定されている。

【0052】

図１９は、連結体３０３の斜視図を示している。連結体３０３は、直方体形状であり、各側面３９ａ，３９ｂ，３９ｃ及び３９ｄには、各々凸部３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ及び３０３ｄが形成されている。凸部３０３ａ～３０３ｄの形状は、各ブロック１０４ａ～１０４ｄの背面２８に形成されている凹部３１の形状及びサイズとほぼ等しい。凸部３０３ａは第１ブロック１０４ａの凹部３１と嵌合し、凸部３０３ｂは第２ブロック１０４ｂの凹部３１と嵌合し、凸部３０３ｃは第３ブロック１０４ｃの凹部３１と嵌合し、凸部３０３ｄは第４ブロック１０４ｄの凹部３１と嵌合する。

【0053】

図２０に示すように、慣性力センサ３６０では、連結体３０３の凸部３０３ａ～３０３ｄにブロック１０４ａ～１０４ｄを嵌め込む。ブロック１０４ａ～１０４ｄを凸部３０３ａ～３０３ｄに嵌め込むと、第１ブロック１０４ａの背面２８が連結体３０３の側面３９ａに面接触し、第２ブロック１０４ｂの背面２８が連結体３０３の側面３９ｂに面接触し、第３ブロック１０４ｃの背面２８が連結体３０３の側面３９ｃに面接触し、第４ブロック１０４ｄの背面２８が連結体３０３の側面３９ｄに面接触する。ブロック１０４ａ～１０４ｄは、連結体３０３に形成された凸部３０３ａ～３０３ｄの位置に固定される。連結体３０３を用いることによって、ブロック１０４ａ～１０４ｄの互いの相対位置を、高精度に制御することができる。なお、連結体３０３も、ＬＣＰ樹脂製である。

【0054】

（第５実施例）
図２１及び図２２を参照し、慣性力センサ４６０について説明する。慣性力センサ４６０は、慣性力センサ３６０の変形例であり、ブロックセンサ１１０ａ～１１０ｄに代えて、ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄを用いている。以下の説明では、慣性力センサ４６０について、慣性力センサ３６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ３６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0055】

慣性力センサ４６０では、第１ブロックセンサ２１０ａと第２ブロックセンサ２１０ｂが、傾斜面２２（図１６を参照）同士が外向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ２１０ｃと第４ブロックセンサ２１０ｄが、傾斜面２２同士が外向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄは、連結体３０３に固定されている。また、ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄ及び連結体３０３は、台座２の表面に固定されている。

【0056】

図２２に示すように、慣性力センサ４６０では、連結体３０３の凸部３０３ａ～３０３ｄにブロック２０４ａ～２０４ｄを嵌め込む。ブロック２０４ａ～２０４ｄを凸部３０３ａ～３０３ｄに嵌め込むと、ブロック２０４ａ～２０４ｄの基準凸部３５が連結体３０３の側面３９ａ～３９ｄに面接触する。換言すると、ブロック２０４ａ～２０４ｄの背面２８のうち、基準凸部３５以外の部分は連結体３０３の側面３０３ｓに接触しない。ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄを連結体３０３に固定した後、ブロックセンサ２１０ａ～２１０ｄ及び連結体３０３を、台座２の表面に固定する。ブロック２０４ａ～２０４ｄの底面２０には、基準凸部３７が設けられている（図１６を参照）。そのため、ブロック２０４ａ～２０４ｄの基準凸部３７が台座２に面接触し、基準凸部３７以外の部分は台座２に接触しない。慣性力センサ４６０は、ブロック２０４ａ～２０４ｄと連結体３０３との接触面積、及び、ブロック２０４ａ～２０４ｄと台座２との接触面積を大幅に減少させることができる。その結果、連結体３０３の側面３９ａ～３９ｄ、台座２の表面、あるいは、ブロック２０４ａ～２０４ｄに反り等の不具合が生じた場合であっても、反り等の悪影響を受けにくい。慣性力センサ２６０は、連結体１０３に対するブロック２０４ａ～２０４ｄの位置決め、及び、台座２に対するブロック２０４ａ～２０４ｄの位置決めを高精度に制御することができる。

【0057】

（第６実施例）
図２３から図２６を参照し、慣性力センサ５６０について説明する。慣性力センサ５６０は、慣性力センサ４６０の変形例であり、連結体５０３及びブロック５０４ａ～５０４ｄの形状が、慣性力センサ４６０の連結体３０３及びブロック２０４ａ～２０４ｄの形状と異なる。以下の説明では、慣性力センサ５６０について、慣性力センサ４６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ４６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0058】

図２３に示すように、第１ブロックセンサ５１０ａは、第１ブロック５０４ａと、第１ジャイロセンサ６ａを備えている。第２ブロックセンサ５１０ｂは、第２ブロック５０４ｂと、第２ジャイロセンサ６ｂを備えている。第３ブロックセンサ５１０ｃは、第３ブロック５０４ｃと、第３ジャイロセンサ６ｃを備えている。第４ブロックセンサ５１０ｄは、第４ブロック５０４ｄと、第４ジャイロセンサ６ｄを備えている。詳細は後述するが、慣性力センサ５６０では、ブロックセンサ５１０ｃとブロックセンサ５１０ｄが、連結体５０３によって固定されている。そして、ブロックセンサ５１０ａ～５１０ｄ同士が接触し、互いの相対位置が規定されている。ブロック５０４ａ～５０４ｄは同じ材料で形成されており、ブロックセンサ５１０ａ～５１０ｄは実質的に同じ構造を有している。第１ブロックセンサ５１０ａと第２ブロックセンサ５１０ｂが、傾斜面２２（図２４を参照）同士が外向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ５１０ｃと第４ブロックセンサ５１０ｄが、傾斜面２２同士が外向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0059】

図２４は、ブロック５０４の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、背面図（ｃ）、底面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、左側面図（ｆ）を示している。ブロック５０４の底面２０、傾斜面２２及び背面２８は四角形であり、右側面２６及び左側面２４は三角形である。また、ブロック５０４では、背面２８に凹部３１が形成されており、凹部３１の周りに４個の基準凸部３５が形成されている。各基準凸部３５は、背面２８の四隅に形成されている。底面２０に凹部３３が形成されており、凹部３３の周りに４個の基準凸部３７が形成されている。各基準凸部３７は、底面２０の四隅に形成されている。右側面２６に凹部４１が形成されており、凹部４１の周りに３個の基準凸部３９が形成されている。各基準凸部３９は、右側面２６の角部に形成されている。左側面２４に凹部４５が形成されており、凹部４５の周りに３個の基準凸部４３が形成されている。各基準凸部４３は、左側面２４の角部に形成されている。なお、ブロック５０４は、ＬＣＰ樹脂製である。

【0060】

図２５に示すように、慣性力センサ５６０では、まず、連結体５０３を用いて、第３ブロックセンサ５１０ｃと第４ブロックセンサ５１０ｄを固定する。連結体５０３は、ブロック５０４ｃの背面２８に形成されている凹部３１と、ブロック５０４ｄの背面２８に形成されている凹部３１（図２５には現れていない）に嵌合する形状を有している。そのため、連結体５０３をブロックセンサ５１０ｃの凹部３１及びブロックセンサ５１０ｄの凹部３１に嵌め込むことにより、第３ブロックセンサ５１０ｃと第４ブロックセンサ５１０ｄが固定される。ブロックセンサ５１０ｃとブロックセンサ５１０ｄが固定されたときに、連結体５０３は、ブロックセンサ５１０ｃの背面２８の平坦部分とブロックセンサ５１０ｄの背面２８の平坦部分の間に存在していない。そのため、ブロックセンサ５１０ｃの背面２８及びブロックセンサ５１０ｄの背面２８は、凹部３１以外の部分では連結体５０３に接触していない。詳細は後述するが、ブロックセンサ５１０ｃの背面２８の基準凸部３５と、ブロックセンサ５１０ｄの背面２８の基準凸部３５が面接触することによって、ブロックセンサ５１０ｃとブロックセンサ５１０ｄの相対位置が規定される。

【0061】

次に、図２６に示すように、第３ブロックセンサ５１０ｃと第４ブロックセンサ５１０ｄに対して、第１ブロックセンサ５１０ａと第２ブロックセンサ５１０ｂとを固定（実装）する。第１ブロックセンサ５１０ａの背面２８に、第３ブロックセンサ５１０ｃの基準凸部４３と第４ブロックセンサ５１０ｄの基準凸部３９が面接触する。そして、第１ブロックセンサ５１０ａの背面２８に設けられている基準凸部３５が、第３ブロックセンサ５１０ｃの右側面２６と第４ブロックセンサ５１０ｄの左側面２４に面接触する。また、第２ブロックセンサ５１０ｂの背面２８に設けられている基準凸部３５（図２４を参照）が、第３ブロックセンサ５１０ｃの左側面２４と第４ブロックセンサ５１０ｄの右側面２６に面接触する。

【0062】

図２７を参照し、ブロックセンサ５１０ａ～５１０ｄの接触状態をより詳細に説明する。図２７は、図２３のＣ２７－Ｃ２７線に沿った断面である。図２７に示すように、第３ブロック５０４ｃと第４ブロック５０４ｄは、両者の基準凸部３５同士が面接触している。そのため、基準凸部３５以外の部分では、第３ブロック５０４ｃの背面２８と第４ブロック５０４ｄの背面２８の間に隙間が設けられている。すなわち、第３ブロック５０４ｃと第４ブロック５０４ｄの基準凸部３５同士を面接触させることにより、第３ブロック５０４ｃと第４ブロック５０４ｄの接触面積が大幅に減少させることができる。また、破線で示しているように、第１ブロック５０４ａの基準凸部３５が、第３ブロック５０４ｃの左側面２４と第４ブロック５０４ｄの右側面２６に面接触している。そのため、基準凸部３５以外の部分では、第１ブロック５０４ａの背面２８と第３ブロック５０４ｃの左側面２４及び第４ブロック５０４ｄの右側面２６の間に隙間が設けられている。これにより、第１ブロック５０４ａと第３ブロック５０４ｃと第４ブロック５０４ｄの接触面積も大幅に減少させることができる。同様に、第２ブロック５０４ｂと第３ブロック５０４ｃと第４ブロック５０４ｄの接触面積も大幅に減少させることができる。

【0063】

さらに、ブロック５０４ａ～５０４ｄの底面２０に設けられている基準凸部３７が、台座２の表面に面接触している。これにより、ブロック５０４ａ～５０４ｄの底面２０と、台座２の表面の接触面積も大幅に減少させることができる。慣性力センサ５６０は、ブロック５０４ａ～５０４ｄ同士の接触面積、及び、ブロック５０４ａ～５０４ｄと台座２の接触面積を減少させることができる。その結果、ブロック５０４ａ～５０４ｄ、台座２に反り等が生じた場合であっても、反り等の悪影響を受けにくい。

【0064】

次に、図２８から図３０を参照し、ブロック５０４（５０４ａ～５０４ｄ）に形成されている基準凸部の面精度について説明する。図２８及び図２９は測定箇所の説明をするための図であり、図３０は面精度の測定結果を示す。なお、図２８及び図２９は、測定位置を明確に説明するため、基準凸部のサイズを実際のサイズより大きく示している。

【0065】

まず、ＬＣＰ樹脂を射出成形し、４個のブロック５０４を作製した。図２８に現れている右側面２６において、底面２０との共通辺の長さＬ１は１２ｍｍであり、背面２８との共通辺の長さＬ２は１２ｍｍである。ブロック５０４の側面は略二等辺三角形であり、底面２０に対する傾斜面２２の傾斜角は４５度である。図２９に現れている背面２８において、底面２０との共通辺の長さＬ３は１４ｍｍであった。また、基準凸部３５，３７，３９及び４３は全て同サイズの円錐台形状であり、先端の直径Ｒ１が０．５ｍｍ、高さＨ１は０．２ｍｍであった。このブロック５０４の傾斜面２２に、ジャイロセンサ６をはんだ接合した。

【0066】

次に、測定箇所について説明する。まず、ジャイロセンサ６及び基準凸部３５，３７，３９及び４３を利用し、５個の仮想面Ｓ１～Ｓ５を作成した。仮想面Ｓ１は、ジャイロセンサ６の表面である。仮想面Ｓ２は、底面２０に設けられている４個の基準凸部３７の先端を含む面である。仮想面Ｓ３は、背面２８に設けられている４個の基準凸部３５の先端を含む面である。仮想面Ｓ４は、右側面２６に設けられている４個の基準凸部３９の先端を含む面である。仮想面Ｓ３は、左側面２４に設けられている４個の基準凸部３４３の先端を含む面である。

【0067】

仮想面Ｓ１～Ｓ５について、３元座標測定器（PRISMO NAVI 7，カールツァイス（株）製）を用いて測定し、各仮想面Ｓ１～Ｓ５間の面角度を測定した。結果を図３０に示す。図３０に示すように、４個のブロック５０４の平均値は、何れの面角度とも理想角度に対して誤差０．０５度未満であった。この結果より、ブロック５０４は、面角度が極めて良好であることが確認された。上述したように、慣性力センサ５６０では、基準凸部同士、あるいは、基準凸部とブロック５０４を接触させ、ブロック５０４ａ～５０４ｄの相対位置を規定している。ブロック５０４の面角度が極めて良好であることから、慣性力センサ５６０は、ブロック５０４ａ～５０４ｄの位置決め精度が極めて良好であることが分かる。

【0068】

（第７実施例）
図３１及び図３２を参照し、慣性力センサ６６０について説明する。慣性力センサ６６０は、慣性力センサ５６０の変形例であり、連結体５０３に代え、連結体６０３を用いてブロック５０４ａ～５０４ｄを連結している。以下の説明では、慣性力センサ６６０について、慣性力センサ５６０と実質的に同じ構造については、慣性力センサ５６０に付した参照番号を付すことによって説明を省略することがある。

【0069】

図３２に示すように、連結体６０３は、第１連結体６０３ａと、第２連結体６０３ｂと、第３連結体６０３ｃと、第４連結体６０３ｄによって構成されている。連結体６０３ａ～６０３ｄは略Ｌ字形状である。また、連結体６０３ａ～６０３ｄは、全て同一形状である。

【0070】

図３１に示すように、連結体６０３ａ～６０３ｄは、ブロック５０４ａ～５０４ｄの右側面２６の凹部４１、又は、左側面２４の凹部４５に嵌合し、２個のブロック５０４ａ～５０４ｄを連結している（図２４も参照）。具体的には、第１連結体６０３ａは第１ブロック５０４ａと第３ブロック５０４ｃを連結し、第２連結体６０３ｂは第２ブロック５０４ｂと第４ブロック５０４ｄを連結し、第３連結体６０３ｃは第３ブロック５０４ｃと第２ブロック５０４ｂを連結し、第４連結体６０３ｄは第４ブロック５０４ｄと第１ブロック５０４ａを連結している。慣性力センサ６６０では、第１ブロックセンサ５１０ａと第２ブロックセンサ５１０ｂが、傾斜面２２同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ５１０ｃと第４ブロックセンサ５１０ｄが、傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0071】

ブロック５０４ａ～５０４ｄは同一形状であり、連結体６０３ａ～６０３ｄも同一形状である。そのため、連結体６０３ａ～６０３ｄをブロック５０４ａ～５０４ｄの凹部４１，４５に嵌め込むと、隣り合うブロック５０４ａ～５０４ｄ間の距離が等間隔に位置決めされる。また、ブロック５０４ａ～５０４ｄの底面２０に基準凸部３７が設けられているので（図２４も参照）、ブロック５０４ａ～５０４ｄの底面２０と、台座２の表面の接触面積を大幅に減少させることができる（図２７も参照）。そのため、慣性力センサ６６０は、ブロック５０４ａ～５０４ｄ、台座２に反り等が生じた場合であっても、反り等の悪影響を受けにくい。

【0072】

（第８実施例）
図３３から図３７を参照し、慣性力センサ７６０について説明する。図３３に示すように、慣性力センサ７６０は、台座２と、連結体７０３と、第１ブロックセンサ７１０ａと、第２ブロックセンサ７１０ｂと、第３ブロックセンサ７１０ｃと、第４ブロックセンサ７１０ｄを備えている。第１ブロックセンサ７１０ａは、第１ブロック７０４ａと、第１ジャイロセンサ６ａを備えている。第２ブロックセンサ７１０ｂは、第２ブロック７０４ｂと、第２ジャイロセンサ６ｂを備えている。第３ブロックセンサ７１０ｃは、第３ブロック７０４ｃと、第３ジャイロセンサ６ｃを備えている。第４ブロックセンサ７１０ｄは、第４ブロック７０４ｄと、第４ジャイロセンサ６ｄを備えている。ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄは、連結体７０３に固定されている。また、連結体７０３は、台座２の表面に固定されている。ブロック７０４ａ～７０４ｄは同じ材料で形成されており、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄは実質的に同じ構造を有している。

【0073】

第１ブロックセンサ７１０ａと第２ブロックセンサ７１０ｂが、傾斜面２２（図３４を参照）同士が内向きになるようにｘ軸方向に並んで対向して配置されている。また、第３ブロックセンサ７１０ｃと第４ブロックセンサ７１０ｄが、傾斜面２２同士が内向きになるようにｙ軸方向に並んで対向して配置されている。

【0074】

図３４は、ブロック７０４の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、背面図（ｃ）、底面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、左側面図（ｆ）を示している。ブロック７０４の底面２０、傾斜面２２及び背面２８は四角形であり、右側面２６及び左側面２４は三角形である。また、ブロック７０４では、背面２８に４個の基準凸部３５が形成されている。各基準凸部３５は、背面２８の四隅に形成されている。また、底面２０に４個の基準凸部３７が形成されており、各基準凸部３７は、底面２０の四隅に形成されている。さらに、底面２０に、２個の金属製のパッド５１が形成されている。具体的には、パッド５１は、ＭＩＤ技術を用いた表面改質によって形成されており、ニッケル主体のめっき膜である。なお、パッド５１の最表面には、薄膜の金が形成されている。なお、ブロック７０４は、ＬＣＰ樹脂製である。

【0075】

図３５は、連結体７０３の平面図を示している。連結体７０３の表面に、２個の金属製の接続パッド７１が、間隔をあけて８箇所に設けられている。パッド５１と接続パッド７１は、リフローによりはんだを介して機械的に接合される。なお、パッド５１の最表面に薄膜の金が形成されているので、パッド５１の表面をはんだが濡れ広がりやすい。また、接続パッド７１の位置は、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを連結体７０３に固定したときに、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄの位置が設計位置になるよう、高精度に位置決めされている。図３５中の破線で囲った位置が、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを固定する設計位置である。なお、連結体７０３の四隅のうちの２箇所に、貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３は、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを連結体７０３に固定する際に使用するサポート治具７５との位置合わせに用いられる。

【0076】

図３８に示すように、サポート治具７５は、枠状であり、中央に十字形の貫通孔７７が形成されている。貫通孔７７は、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを連結体７０３に固定する際に、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを位置決めするために用いられる。また、サポート治具７５の四隅のうちの２箇所に、貫通孔７９が形成されている。貫通孔７９は、ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを連結体７０３に固定する際に連結体７０３との位置合わせに用いられる。具体的には、図３７に示すように、固定ピン８１を貫通孔７９及び７３に挿入し、サポート治具７５と連結体７０３を位置合わせした状態で、貫通孔７９にブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄを通過させる。ブロックセンサ７１０ａ～７１０ｄは、貫通孔７９によって位置決めされた状態で、連結体７０３とはんだ接合される。はんだ接合後、サポート治具７５を連結体７０３から取り外す。

【0077】

なお、ブロック７０４ａ～７０４ｄの底面２０に基準凸部３７が形成されているので（図３４を参照）、基準凸部３７が連結体７０３の表面と面接触し、ブロック７０４ａ～７０４ｄと連結体７０３の接触面積を大幅に減少させることができる。そのため、例えば、ブロック７０４ａ～７０４ｄ、あるいは、連結体７０３に反り等が生じた場合であっても、反り等の悪影響を受けにくい。なお、慣性力センサ７６０では、ブロック７０４ａ～７０４ｄに代えて、ブロック２０４ａ～２０４ｄ（図１６を参照）又はブロック５０４ａ～５０４ｄ（図２４を参照）を用いることもできる。すなわち、ブロックの成形性を向上させるため、背面２８及び／又は底面２０に凹部を形成してもよい。

【0078】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0079】

２：台座
３：連結体
４：ブロック
６：一軸慣性力センサ
５２：回路演算出力部
６０：慣性力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】