特許 7452383 多軸慣性力センサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】多軸慣性力センサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/00 20130101AFI20240312BHJP

   G01P 21/00 20060101ALI20240312BHJP

   G01C 19/5783 20120101ALI20240312BHJP

   G01P 15/18 20130101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

G01C19/00 Z

G01P21/00

G01C19/5783

G01P15/18

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020185626

(22)【出願日】2020-11-06

(65)【公開番号】P2022075076

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2023-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】明石 照久

(72)【発明者】

【氏名】原田 翔太

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３３７１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－４４６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０２６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第７２５３０７９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２００８－５１６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５６１０４３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１４－４８１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５４８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－２４３８５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／００

Ｇ０１Ｃ １９／５７８３

Ｇ０１Ｐ １５／１８

Ｇ０１Ｐ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設置面（１０６）を有する実装材（１０１）と、
前記実装材の前記設置面に配置されると共に、前記設置面に対して傾斜した傾斜面（１０７、１１２、１３３、１３８）を有する複数のブロック（１０２、１０３、１２９、１３０）と、
前記複数のブロックの前記傾斜面にそれぞれ配置されると共に、主軸に対応する慣性力を検出する複数のセンサ（１０４、１０５、１３１、１３２）と、
を含み、
前記複数のブロックは、前記複数のブロックのうちの少なくとも１つあるいは複数と接触するに際して接触相手との位置を相対的に決める位置決め部（１２７）を有し、前記位置決め部に基づいて互いに相対的な位置が決まった状態、及び、前記傾斜面がそれぞれ異なる方向に向けられた状態に組み立てられることで台座（１２８）を構成する、多軸慣性力センサの製造方法であって、
前記台座を組み立てる前に、前記複数のブロックにそれぞれ配置された前記複数のセンサそれぞれの感度を検査する検査工程を含み、
前記検査工程は、
前記複数のセンサがそれぞれ配置された前記複数のブロックを用意する、第１工程と、
複数の主軸用溝部（２２４）が形成された主軸用トレイ（２１２）を用意すると共に、前記主軸用トレイとして、前記複数の主軸用溝部は、前記複数のブロックが接触すると共に、前記主軸用溝部の深さ方向に対応する前記主軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記主軸とが平行になるように位置決めするための主軸用位置決め面（２２７）を有するものを用意する、第２工程と、
前記複数のブロックを前記主軸用トレイの前記複数の主軸用溝部に嵌め込むと共に、前記複数のブロックを前記複数の主軸用溝部の前記主軸用位置決め面に接触させることで、前記主軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記主軸とを平行に配置する、第３工程と、
ターンテーブル（２３１）を備えた検査装置（２２９）を用意し、前記ターンテーブルに前記主軸用トレイを設置することで、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記主軸用トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記主軸とを平行に配置する、第４工程と、
前記ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、前記複数のセンサの前記主軸の感度を検査する、第５工程と、
を含む、多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項2】

前記主軸に垂直な軸を第１他軸と定義し、前記主軸及び前記第１他軸に垂直な軸を第２他軸と定義すると、
前記第２工程では、複数の第１他軸用溝部（２１３）が形成された第１他軸用トレイ（２１０）と、複数の第２他軸用溝部（２１９）が形成された第２他軸用トレイ（２１１）と、を用意すると共に、前記第１他軸用トレイとして、前記複数の第１他軸用溝部は、前記複数のブロックが接触すると共に、前記第１他軸用溝部の深さ方向に対応する前記第１他軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記第１他軸とが平行になるように位置決めするための第１他軸用位置決め面（２１６）を有するものを用意し、前記第２他軸用トレイとして、前記複数の第２他軸用溝部は、前記複数のブロックが接触すると共に、前記第２他軸用溝部の深さ方向に対応する前記第２他軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記第２他軸とが平行になるように位置決めするための第２他軸用位置決め面（２２２）を有するものを用意し、
前記第３工程では、前記複数のブロックを前記第１他軸用トレイの前記複数の第１他軸用溝部に嵌め込むと共に、前記複数のブロックを前記複数の第１他軸用溝部の前記第１他軸用位置決め面に接触させることで、前記第１他軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記第１他軸とを平行に配置し、また、前記複数のブロックを前記第２他軸用トレイの前記複数の第２他軸用溝部に嵌め込むと共に、前記複数のブロックを前記複数の第２他軸用溝部の前記第２他軸用位置決め面に接触させることで、前記第２他軸用トレイの厚み方向と前記センサの前記第２他軸とを平行に配置し、
前記第４工程では、前記ターンテーブルに前記第１他軸用トレイを設置することで、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記第１他軸用トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記第１他軸とを平行に配置し、また、前記ターンテーブルに前記第２他軸用トレイを設置することで、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記第２他軸用トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記第２他軸とを平行に配置し、
前記第５工程では、前記ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、前記複数のセンサの前記第１他軸の感度を検査し、また、前記ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、前記複数のセンサの前記第２他軸の感度を検査し、
さらに、
前記第３工程では、前記主軸用トレイ、前記第１他軸用トレイ、及び前記第２他軸用トレイのいずれかに前記複数のブロックを嵌め込み、
前記第４工程では、前記主軸用トレイ、前記第１他軸用トレイ、及び前記第２他軸用トレイのうちの前記複数のブロックが嵌め込まれたトレイを前記ターンテーブルに設置し、
前記第３工程、前記第４工程、及び前記第５工程を繰り返すことにより、前記複数のセンサの前記主軸、前記第１他軸、及び前記第２他軸の感度を検査する、請求項１に記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項3】

設置面（１０６）を有する実装材（１０１）と、
前記実装材の前記設置面に配置されると共に、前記設置面に対して傾斜した傾斜面（１０７、１１２、１３３、１３８）を有する複数のブロック（１０２、１０３、１２９、１３０）と、
前記複数のブロックの前記傾斜面にそれぞれ配置されると共に、主軸に対応する慣性力を検出する複数のセンサ（１０４、１０５、１３１、１３２）と、
を含み、
前記複数のブロックは、前記複数のブロックのうちの少なくとも１つあるいは複数と接触するに際して接触相手との位置を相対的に決める位置決め部（１２７）を有し、前記位置決め部に基づいて互いに相対的な位置が決まった状態、及び、前記傾斜面がそれぞれ異なる方向に向けられた状態に組み立てられることで台座（１２８）を構成する、多軸慣性力センサの製造方法であって、
前記台座を組み立てる前に、前記複数のブロックにそれぞれ配置された前記複数のセンサそれぞれの感度を検査する検査工程を含み、
前記検査工程は、
前記複数のセンサがそれぞれ配置された前記複数のブロックを用意する、第１工程と、
複数の溝部（２１３、２１９、２２４）が形成された検査トレイ（２１０～２１２）を用意すると共に、前記検査トレイとして、前記複数の溝部は、前記複数のブロックが接触すると共に、前記溝部の深さ方向に対応する前記検査トレイの厚み方向と前記センサの前記主軸とが平行になるように位置決めするための位置決め面（２１６、２２２、２２７）を有するものを用意する、第２工程と、
前記複数のブロックを前記検査トレイの前記複数の溝部に嵌め込むと共に、前記複数のブロックを前記複数の溝部の前記位置決め面に接触させることで、前記検査トレイの厚み方向と前記センサの前記主軸とを平行に配置する、第３工程と、
ジンバル機構（２３５）を有するターンテーブル（２３１）を備えた検査装置（２２９）を用意し、前記ジンバル機構に前記検査トレイを設置することで、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記検査トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記主軸とを平行に配置する、第４工程と、
前記ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、前記複数のセンサの前記主軸、前記主軸に垂直な軸である第１他軸、前記主軸及び前記第１他軸に垂直な軸である第２他軸の３軸の感度を検査する、第５工程と、
を含み、
前記第５工程では、前記ジンバル機構によって前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記第１他軸とを平行に配置した状態で前記主軸、前記第１他軸、及び前記第２他軸の３軸の感度を検査すると共に、前記ジンバル機構によって前記ターンテーブルの回転中心軸と前記複数のセンサの前記第２他軸とを平行に配置した状態で前記主軸、前記第１他軸、及び前記第２他軸の３軸の感度を検査する、多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項4】

前記検査工程の後、前記複数のブロックを前記実装材の前記設置面に配置すると共に、前記複数のブロックを前記実装材の前記設置面のうちの基準点を基準とした点対称に配置することで前記台座を組み立てる、組み立て工程を含む、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項5】

前記傾斜面に垂直な方向をＺ軸と定義すると、
前記第１工程では、前記複数のセンサとして、前記主軸が前記Ｚ軸に平行に配置されると共に、前記慣性力としてＺ軸回りの角速度を検出する１軸のジャイロセンサとして構成されたものを用いる、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項6】

前記傾斜面に垂直な方向をＺ軸と定義すると、
前記第１工程では、前記複数のセンサとして、前記主軸が前記Ｚ軸に平行に配置されると共に、前記慣性力としてＺ軸方向の加速度を検出する１軸の加速度センサとして構成されたものを用いる、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項7】

前記第１工程では、前記複数のブロックとして、前記傾斜面に接続された三角形状の端面（１０８、１０９、１１３、１１４、１３４、１３５、１３９、１４０）を有すると共に、前記端面は直角二等辺三角形の形状であるものを用意する、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項8】

前記傾斜面は、前記直角二等辺三角形の斜辺に対応する面である、請求項７に記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【請求項9】

前記第１工程では、前記複数のブロックとして、全て同じ形状であるものを用意する、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の多軸慣性力センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多軸慣性力センサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数のボードが組み合わされた基板に複数のセンサが設置された多軸慣性力システムが、例えば特許文献１で提案されている。基板は、各センサが配置されると共に互いに離れて配置される複数のブロックを有する。各ブロックは、センサが配置される傾斜面を有する。各傾斜面は、各センサの検出軸が直交するように傾けられる。これにより、多軸の慣性力の測定が可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第７２５３０７９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の技術では、各ブロックが互いに離れて配置される構成である。このため、各ブロックの相対位置決めに誤差が生じやすい。よって、各センサの検出軸の直交性が低下する可能性がある。

【0005】

また、各センサが各ブロックに搭載された状態で全てのセンサについて検出軸の感度測定を行う必要がある。つまり、ブロックが基板に搭載される前後に感度測定を実施する必要がある。よって、検査工程が非常に多くなってしまう。

【0006】

本発明は上記点に鑑み、各センサの主軸の直交性を確保すると共に、検査工程の工数を低減することができる多軸慣性力センサの製造方法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】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１、３に記載の発明では、多軸慣性力センサは、実装材（１０１）、複数のブロック（１０２、１０３、１２９、１３０）、及び複数のセンサ（１０４、１０５、１３１、１３２）を含む、多軸慣性力センサの製造方法である。

【0008】

実装材は、設置面（１０６）を有する。複数のブロックは、実装材の設置面に配置されると共に、設置面に対して傾斜した傾斜面（１０７、１１２、１３３、１３８）を有する。複数のセンサは、複数のブロックの傾斜面にそれぞれ配置されると共に、主軸に対応する慣性力を検出する。

【0009】

複数のブロックは、複数のブロックのうちの少なくとも１つあるいは複数と接触するに際して接触相手との位置を相対的に決める位置決め部（１２７）を有する。複数のブロックは、位置決め部に基づいて互いに相対的な位置が決まった状態、及び、傾斜面がそれぞれ異なる方向に向けられた状態に組み立てられることで台座（１２８）を構成する。

【0010】

多軸慣性力センサの製造方法は、台座を組み立てる前に、複数のブロックにそれぞれ配置された複数のセンサそれぞれの感度を検査する検査工程を含む。

【0011】

請求項１に記載の発明では、検査工程は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、及び第５工程を含む。

【0012】

第１工程では、複数のセンサがそれぞれ配置された複数のブロックを用意する。

【0013】

第２工程では、複数の主軸用溝部（２２４）が形成された主軸用トレイ（２１２）を用意する。主軸用トレイとして、複数の主軸用溝部は、主軸用位置決め面（２２７）を有するものを用意する。主軸用位置決め面は、複数のブロックが接触すると共に、主軸用溝部の深さ方向に対応する主軸用トレイの厚み方向とセンサの主軸とが平行になるように位置決めする。

【0014】

第３工程では、複数のブロックを主軸用トレイの複数の主軸用溝部に嵌め込む。複数のブロックを複数の主軸用溝部の主軸用位置決め面に接触させることで、主軸用トレイの厚み方向とセンサの主軸とを平行に配置する。

【0015】

第４工程では、ターンテーブル（２３１）を備えた検査装置（２２９）を用意する。ターンテーブルに主軸用トレイを設置することで、ターンテーブルの回転中心軸と主軸用トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブルの回転中心軸と複数のセンサの主軸とを平行に配置する。

【0016】

第５工程では、ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、複数のセンサの主軸の感度を検査する。

【0017】

請求項３に記載の発明では、検査工程は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、及び第５工程を含む。

【0018】

第１工程では、複数のセンサがそれぞれ配置された複数のブロックを用意する。

【0019】

第２工程では、複数の溝部（２１３、２１９、２２４）が形成された検査トレイ（２１０～２１２）を用意する。検査トレイとして、複数の溝部は、位置決め面（２１６、２２２、２２７）を有するものを用意する。位置決め面は、複数のブロックが接触すると共に、溝部の深さ方向に対応する検査トレイの厚み方向とセンサの主軸とが平行になるように位置決めする。

【0020】

第３工程では、複数のブロックを検査トレイの複数の溝部に嵌め込む。複数のブロックを複数の溝部の位置決め面に接触させることで、検査トレイの厚み方向とセンサの主軸とを平行に配置する。

【0021】

第４工程では、ジンバル機構（２３５）を有するターンテーブル（２３１）を備えた検査装置（２２９）を用意する。ジンバル機構に検査トレイを設置することで、ターンテーブルの回転中心軸と検査トレイの厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブルの回転中心軸と複数のセンサの主軸とを平行に配置する。

【0022】

第５工程では、ターンテーブルを回動あるいは揺動させることにより、複数のセンサの主軸、主軸に垂直な軸である第１他軸、主軸及び第１他軸に垂直な軸である第２他軸の３軸の感度を検査する。

【0023】

また、第５工程では、ジンバル機構によってターンテーブルの回転中心軸と複数のセンサの第１他軸とを平行に配置した状態で主軸、第１他軸、及び第２他軸の３軸の感度を検査する。ジンバル機構によってターンテーブルの回転中心軸と複数のセンサの第２他軸とを平行に配置した状態で主軸、第１他軸、及び第２他軸の３軸の感度を検査する。

【0024】

これによると、各センサの相対位置の精度は、複数のブロックの位置決め部によって確保される。このため、台座を組み立てることで各センサの軸直交性が高精度に規定される。したがって、各センサの主軸の直交性を確保することができる。

【0025】

また、台座の状態で各センサの軸直交性は確保される。このため、台座を組み立てる前に各ブロックの単位で各センサの感度の検査を行った後、台座の状態で各センサの感度の検査を再度行う必要が無い。したがって、検査工程の工数を低減することができる。

【0026】

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係る多軸慣性力センサの斜視図である。

【図2】図１に示された多軸慣性力センサの上面図である。

【図3】第１センサが第１ブロックに設置された状態を示した斜視図である。

【図4】第１ブロックが嵌め込み板に設置された様子を示した一部断面図である。

【図5】ヨーが第１センサ及び第２センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図6】ヨーが第３センサ及び第４センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図7】ロールが第１センサ及び第２センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図8】ロールが第３センサ及び第４センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図9】ピッチが第１センサ及び第２センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図10】ピッチが第３センサ及び第４センサに印加されたときのベクトル成分を示した図である。

【図11】第１実施形態に係る検査工程を示したフローチャートである。

【図12】第１他軸用トレイの斜視図である。

【図13】第２他軸用トレイの斜視図である。

【図14】主軸用トレイの斜視図である。

【図15】図１２のXV－XV断面図である。

【図16】図１３に示された第１他軸用溝部の斜視図である。

【図17】図１４のXVII－XVII断面図である。

【図18】複数のブロックを検査トレイに嵌め込む様子を示した図である。

【図19】ブロックが第１他軸用溝部に嵌め込まれた様子を示した一部断面図である。

【図20】第１実施形態に係る検査装置の一部示した斜視図である。

【図21】ブロックが第２他軸用溝部に嵌め込まれた様子を示した一部断面図である。

【図22】ブロックが主軸用溝部に嵌め込まれた様子を示した一部断面図である。

【図23】第１実施形態に係る各ブロックの変形例を示した図である。

【図24】第１実施形態に係る各ブロックの変形例を示した図である。

【図25】第１実施形態に係る各ブロックの変形例を示した図である。

【図26】第１実施形態に係る各ブロックの変形例を示した図である。

【図27】第２実施形態に係る検査工程を示したフローチャートである。

【図28】第２実施形態に係る検査装置の一部示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0029】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、多軸慣性力センサ１００は、実装材１０１、第１ブロック１０２、第２ブロック１０３、及び第１センサ１０４、及び第２センサ１０５を含む。

【0030】

実装材１０１は、設置面１０６を有する。実装材１０１は、例えば、単層あるいは多層のプリント基板である。実装材１０１には、マイクロコンピュータやＬＳＩ（Large Scale Integration）等の電子部品が実装される。実装材１０１は、図示しない筐体に収容される。

【0031】

各ブロック１０２、１０３は、各センサ１０４、１０５がそれぞれ配置される土台である。各ブロック１０２、１０３は、実装材１０１の設置面１０６に配置される。各ブロック１０２、１０３は、同じサイズ及び同じ形状である。各ブロック１０２、１０３は、内部が空洞になっていても良い。各ブロック１０２、１０３は、金属、樹脂、セラミックス等の材料によって形成される。

【0032】

図１に示されるように、第１ブロック１０２は、傾斜面１０７、一対の端面１０８、１０９、及び一対の側面１１０、１１１を有する三角柱である。傾斜面１０７は、実装材１０１の設置面１０６に対して傾斜した面である。一対の端面１０８、１０９は、傾斜面１０７に接続された三角形状の面である。一対の側面１１０、１１１は、傾斜面１０７と一対の端面１０８、１０９とに接続された四角形状の面である。一対の側面１１０、１１１のうちの一方の側面１１０が実装材１０１の設置面１０６に配置される。

【0033】

一対の端面１０８、１０９は、直角二等辺三角形の形状である。傾斜面１０７は、直角二等辺三角形の各端面１０８、１０９の斜辺に対応する面である。したがって、傾斜面１０７は実装材１０１の設置面１０６に対して４５°の角度で傾斜する。

【0034】

第２ブロック１０３は、第１ブロック１０２と同様に、傾斜面１１２、一対の端面１１３、１１４、及び一対の側面１１５、１１６を有する三角柱である。このように、各ブロック１０２、１０３の形状が単純な三角柱であることから、射出成型による量産が可能である。よって、各ブロック１０２、１０３の製造コストを抑えることが可能である。

【0035】

また、図３に示されるように、第１ブロック１０２は、傾斜面１０７に設けられた複数の電子部品１１７を有する。電子部品１１７は、実装基板１１８、外付部品１１９、外部配線１２０、引出部１２１を有する。

【0036】

実装基板１１８は、例えばプリント基板である。実装基板１１８には第１センサ１０４が半田により実装される。実装基板１１８は接着剤等で傾斜面１０７に固定される。

【0037】

外付部品１１９は、チップ抵抗等の部品である。外部配線１２０は、実装基板１１８の表面に形成されると共に、第１センサ１０４や外付部品１１９に接続される。

【0038】

引出部１２１は、外部配線１２０に接続される。引出部１２１は、第１センサ１０４の信号を外部に取り出すと共に、外部から第１センサ１０４に電源供給するための電気接続部である。引出部１２１は、実装材１０１の電気回路に接続される。引出部１２１としてフレキシブル基板用のソケットを用いても良い。

【0039】

上記と同様に、第２ブロック１０３には、電子部品１１７及び第２センサ１０５が実装される。すなわち、各センサ１０４、１０５は、各ブロック１０２、１０３の各傾斜面１０７、１１２にそれぞれ配置される。つまり、第１ブロック１０２に１個の第１センサ１０４が配置され、第２ブロック１０３に１個の第２センサ１０５が配置される。

【0040】

なお、図１及び図２では、各ブロック１０２、１０３に配置された電子部品１１７を省略している。以下の各図においても、適宜、各ブロック１０２、１０３に配置された電子部品１１７を省略している。

【0041】

各センサ１０４、１０５は、主軸に対応する慣性力として角速度を検出する１軸のジャイロセンサである。各ブロック１０２、１０３の各傾斜面１０７、１１２に垂直な方向をＺ軸と定義すると、各センサ１０４、１０５は、主軸がＺ軸に平行に配置される。したがって、各センサ１０４、１０５は、慣性力としてＺ軸回りの角速度を検出する。

【0042】

各センサ１０４、１０５は、例えば、樹脂モールドパッケージとして構成される。パッケージの中には、センサ素子とＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とが内包される。センサ素子はＷＬＰ（Wafer Level Packaging) として構成されることが好ましい。つまり、センサ素子とセンサ素子を動作させて信号を読み出すＩＣ（Integrated Circuit）とを合わせてジャイロセンサと言う。なお、各センサ１０４、１０５は、セラミックパッケージとして構成されていても良い。また、パッケージがオープンになっていても良い。

【0043】

図４に示されるように、第１センサ１０４が実装された実装基板１１８は、嵌め込み板１２２を用いて第１ブロック１０２に固定される。嵌め込み板１２２は、平面１２３及び溝部１２４を有する。溝部１２４は、嵌め込み板１２２のうちの平面１２３の一部が凹んだ部分である。溝部１２４は、外形とほぼ同じ形状である。溝部１２４は、少なくとも、第１ブロック１０２の各側面１１０、１１１が接触する壁面１２５、１２６を有する。

【0044】

第１ブロック１０２は、第１ブロック１０２の各側面１１０、１１１が溝部１２４の各壁面１２５、１２６に接触するように、溝部１２４に嵌め込まれる。これにより、第１ブロック１０２の傾斜面１０７が嵌め込み板１２２の平面１２３と平行になる。嵌め込み板１２２の平面１２３が予め水平に固定されることで、第１ブロック１０２の傾斜面１０７が水平に配置される。この状態で、基板実装技術やリフロー実装技術等によって実装基板１１８及び第１センサ１０４が第１ブロック１０２に実装される。

【0045】

第１センサ１０４はＺ軸ジャイロセンサである。よって、第１ブロック１０２に対する第１センサ１０４の実装において、主軸に垂直な第１他軸と、主軸及び第１他軸に垂直な第２他軸と、の両方向のずれを精密に制御せずとも、傾斜面１０７に対する主軸すなわちＺ軸方向の軸ずれが大きくなることはない。第１他軸はＸ軸である。第２他軸はＹ軸である。第２ブロック１０３についても、上記と同様に、電子部品１１７及び第２センサ１０５が嵌め込み板１２２を用いて実装される。

【0046】

なお、各センサ１０４、１０５がＸ軸やＹ軸を主軸とする場合、各ブロック１０２、１０３に対して各センサ１０４、１０５の位置を制御した状態で実装する必要がある。

【0047】

上記の構成において、図１及び図２に示されるように、各ブロック１０２、１０３は実装材１０１の設置面１０６に組み立てられる。ここで、実装材１０１の設置面１０６に垂直な軸をｚ軸とする。ｚ軸に直交すると共に設置面１０６に平行な方向をｘ軸とする。ｚ軸及びｘ軸に直交すると共に設置面１０６に平行な方向をｙ軸とする。ｘ軸及びｙ軸は、設置面１０６に平行な軸である。各ブロック１０２、１０３は、ｘ軸に沿って並べられる。

【0048】

各ブロック１０２、１０３は、互いに接触するに際して接触相手との位置を相対的に決める位置決め部１２７を有する。位置決め部１２７は、各ブロック１０２、１０３のうちの接触相手との突き当て部である。位置決め部１２７は、接触相手との接触部分である。

【0049】

各ブロック１０２、１０３は、位置決め部１２７に基づいて互いに相対的な位置が決まった状態に組み立てられる。また、各ブロック１０２、１０３は、各傾斜面１０７、１１２がそれぞれ異なる方向に向けられた状態に組み立てられる。これにより、各ブロック１０２、１０３は台座１２８の一部を構成する。各ブロック１０２、１０３は、接着剤によって連結される。

【0050】

また、多軸慣性力センサ１００は、各ブロック１０２、１０３及び各センサ１０４、１０５の他に、第３ブロック１２９、第４ブロック１３０、第３センサ１３１、及び第４センサ１３２を含む。

【0051】

第３ブロック１２９は、傾斜面１３３、一対の端面１３４、１３５、及び一対の側面１３６、１３７を有する三角柱である。第４ブロック１３０は、傾斜面１３８、一対の端面１３９、１４０、及び一対の側面１４１、１４２を有する三角柱である。

【0052】

各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０は、全て同じサイズ及び同じ形状である。第３センサ１３１及び第４センサ１３２は、主軸に対応する慣性力として角速度を検出する１軸のジャイロセンサである。第３センサ１３１は電子部品１１７と共に第３ブロック１２９の傾斜面１３３に配置され、第４センサ１３２は電子部品１１７と共に第４ブロック１３０の傾斜面１３８に配置される。

【0053】

台座１２８は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が実装材１０１の設置面１０６のうちの基準点を基準とした点対称に配置されることで構成される。台座１２８は、第１ブロック１０２及び第２ブロック１０３が第３ブロック１２９と第４ブロック１３０とに挟まれることで、山形形状に組み立てられる。

【0054】

具体的には、台座１２８は、第１ブロック１０２の他方の側面１１１と第２ブロック１０３の他方の側面１１６とが向き合うと共に隙間無く配置される。また、各ブロック１０２、１０３は、各側面１１１、１１６が接触することで、互いに隙間無く組み立てられる。

【0055】

第３ブロック１２９及び第４ブロック１３０は、ｙ軸に沿って配置される。第３ブロック１２９の他方の側面１３７と、第１ブロック１０２の他方の端面１０９及び第２ブロック１０３の一方の端面１１３と、が向き合うと共に隙間無く配置される。第４ブロック１３０の他方の側面１４２と、第１ブロック１０２の一方の端面１０８及び第２ブロック１０３の他方の端面１１４と、が向き合うと共に隙間無く配置される。これにより、台座１２８は、山形形状を構成する。

【0056】

各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、台座１２８の傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８にそれぞれ配置されることで主軸がそれぞれ異なる方向に向けられる。第１ブロック１０２のうちの各端面１０８、１０９の一部及び他方の側面１１１、第２ブロック１０３のうちの各端面１１３、１１４の一部及び他方の側面１１６が位置決め部１２７となる。また、第３ブロック１２９のうちの他方の側面１３７の一部、第４ブロック１３０のうちの他方の側面１４２の一部が位置決め部１２７となる。これにより、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸の直交精度は各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の形状精度によって保証される。

【0057】

多軸化は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の組み立てによって達成される。つまり、多軸慣性力センサ１００は、３軸のジャイロセンサである。位置決め部１２７によって、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の相対位置の精度が規定される。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の加工形状が管理されると共に、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の形状精度が確保されることで、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の軸直交性が十分保証される。

【0058】

各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、台座１２８の各傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８にそれぞれ配置されることで主軸がそれぞれ異なる方向に向けられる。つまり、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸は、実装材１０１の設置面１０６に対して傾斜する。したがって、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、主軸に対応する角速度のベクトル成分をそれぞれ検出する。以上が、多軸慣性力センサ１００の全体構成である。

【0059】

次に、３軸の角速度を検知する原理を説明する。まず、ｚ軸回りの角速度をヨーとし、ｘ軸回りの角速度をロールとし、ｙ軸回りの角速度をピッチとする。各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、角速度が加わる方向から、角速度の回転方向を判別することができる。

【0060】

まず、ヨーが多軸慣性力センサ１００に印加された場合、角速度ω_ｚが各センサ１０４、１０５、１３１、１３２に印加される。第１ブロック１０２及び第２ブロック１０３の各傾斜面１０７、１１２はｚ軸に対して４５°の角度で傾斜している。よって、角速度ω_ｚをベクトル分解すると、図５に示されるように、第１センサ１０４及び第２センサ１０５のＺ軸には√２ω_ｚ／２のベクトル成分が印加される。√２ω_ｚ／２の角速度が各他軸に加わるものの、第１センサ１０４及び第２センサ１０５の主軸感度には影響がない。

【0061】

また、図６に示されるように、第３センサ１３１及び第４センサ１３２のＺ軸には√２ω_ｚ／２のベクトル成分が印加される。すなわち、√２ω_ｚ／２の角速度が、４個のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２のＺ軸に印加される。第３センサ１３１及び第４センサ１３２の各傾斜面１３３、１３８は実装材１０１の設置面１０６に対して４５°の角度で傾斜している。よって、第３センサ１３１及び第４センサ１３２の等分の角速度が各他軸に加わるものの、第３センサ１３１及び第４センサ１３２の主軸感度には影響がない。

【0062】

ロールが多軸慣性力センサ１００に印加された場合、角速度ω_ｘが各センサ１０４、１０５、１３１、１３２に印加される。図７に示されるように、角速度ω_ｘをベクトル分解すると、第１センサ１０４及び第２センサ１０５のＺ軸には√２ω_ｘ／２のベクトル成分が印加される。

【0063】

一方、図８に示されるように、第３センサ１３１及び第４センサ１３２には角速度ω_ｘが第２他軸に印加される。このため、第３センサ１３１及び第４センサ１３２の主軸感度は変化しない。

【0064】

ピッチが多軸慣性力センサ１００に印加された場合、角速度ω_ｙが各センサ１０４、１０５、１３１、１３２に印加される。図９に示されるように、角速度ω_ｙをベクトル分解すると、第１センサ１０４及び第２センサ１０５には角速度ω_ｙが第２他軸に印加される。このため、第１センサ１０４及び第２センサ１０５の主軸感度は変化しない。

【0065】

一方、図１０に示されるように、角速度ω_ｙをベクトル分解すると、第３センサ１３１及び第４センサ１３２のＺ軸には√２ω_ｙ／２のベクトル成分が印加される。√２ω_ｙ／２の角速度が各他軸に加わるものの、第３センサ１３１及び第４センサ１３２の主軸感度には影響がない。

【0066】

以上の原理から、ｘ軸回り、ｙ軸回り、及びｚ軸回りにそれぞれ加わる角速度をベクトル分解すれば、Ｚ軸回りの角速度として検知できると共に、角速度の方向も検知できる。すなわち、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２はＺ軸ジャイロセンサであるので、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸のジャイロセンサとして機能する。したがって、３軸の角速度を検知することができる。

【0067】

また、第１センサ１０４及び第２センサ１０５は、角速度のベクトル成分をそれぞれ検出するので、いずれか一方が検出不能になったとしても、他方の主軸に対応した角速度のベクトル成分として検出することができる。すなわち、冗長性を確保することができる。したがって、第１センサ１０４及び第２センサ１０５のうちの一方が検出不能になったとしても、検出不能になった第１センサ１０４及び第２センサ１０５の主軸に対応した運動を検出することができる。第３センサ１３１及び第４センサ１３２についても同様である。

【0068】

次に、多軸慣性力センサ１００の製造方法について説明する。まず、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０、電子部品１１７、及び各センサ１０４、１０５、１３１、１３２を用意する。そして、図４に示されるように、嵌め込み板１２２を用いて、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０に電子部品１１７や各センサ１０４、１０５、１３１、１３２を実装する。

【0069】

続いて、図１１に示されたフローチャートに従って検査工程を行う。検査工程は、台座１２８を組み立てる前に、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０にそれぞれ配置された各センサ１０４、１０５、１３１、１３２それぞれの感度を検査する工程である。

【0070】

検査工程では、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を３軸それぞれで回転させて主軸及び各他軸の感度測定を行う。これにより、主軸感度、他軸感度、スケールファクタ、感度の直線性、非直線性が分かる。

【0071】

各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を突き当てて位置決めすることで軸直交性が確保される。そのため、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の形状精度が軸直交性を決める。このように、軸直交性が各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の外形形状精度に依存するので、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の検査では、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を回転させてジャイロセンサの特性を検査することが好ましい。

【0072】

そこで、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を嵌め込むことができる溝を持ち、検査装置のターンテーブルに載り回転させることが可能な検査トレイを準備する。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を搭載した検査トレイをターンテーブルで回転させることにより、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の検査を行うことができる。

【0073】

具体的には、ステップＳ２００では、第１工程を行う。第１工程では、センサ１０４、１０５、１３１、１３２がそれぞれ配置された複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を用意する。各センサ１０４、１０５、１３１、１３２として、主軸がＺ軸に平行に配置されると共に、慣性力としてＺ軸回りの角速度を検出する１軸のジャイロセンサとして構成されたものを用意する。

【0074】

複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０として、図３に示された形状のものを用意する。また、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０として、全て同じ形状であるものを用意する。

【0075】

なお、この段階では、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０は、第１ブロック１０２や第２ブロック１０３のような区別は無い。単純に、センサ１０４、１０５、１３１、１３２等がブロック１０２、１０３、１２９、１３０に実装されたものを多数用意する。

【0076】

ステップＳ２０１では、第２工程を行う。第２工程では、検査トレイとして、図１２～図１４に示された第１他軸用トレイ２１０、第２他軸用トレイ２１１、及び主軸用トレイ２１２をそれぞれ用意する。各トレイ２１０～２１２は、例えば円板形状である。

【0077】

図１２に示されるように、第１他軸用トレイ２１０は、複数の第１他軸用溝部２１３、配線ソケット２１４及び、ねじ孔２１５を有する。複数の第１他軸用溝部２１３は、Ｘ軸の感度に対応する。図１５に示されるように、複数の第１他軸用溝部２１３は、第１他軸用位置決め面２１６、抜き溝２１７、及び段付き溝２１８を有する。

【0078】

第１他軸用位置決め面２１６は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が接触する面である。また、第１他軸用位置決め面２１６は、第１他軸用溝部２１３の深さ方向に対応する第１他軸用トレイ２１０の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第１他軸とが平行になるように位置決めするための面である。

【0079】

抜き溝２１７は、例えば、第１ブロック１０２の傾斜面１０７と側面１１０、１１１とで構成される角部が配置される空間部を構成する。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０も同様である。段付き溝２１８は、各傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８の電子部品１１７や各センサ１０４、１０５、１３１、１３２が第１他軸用溝部２１３の壁面に接触しないようにするための空間部を構成する。図１２に示されるように、抜き溝２１７は、第１他軸用トレイ２１０の外縁部に達している。なお、抜き溝２１７の形状は一例であり、第１他軸用トレイ２１０の外縁部に達していなくても良い。ねじ孔２１５は、ねじ固定されるための孔である。

【0080】

図１３に示されるように、第２他軸用トレイ２１１は、複数の第２他軸用溝部２１９、配線ソケット２２０、及びねじ孔２２１を有する。複数の第２他軸用溝部２１９は、Ｙ軸の感度に対応する。図１６に示されるように、複数の第２他軸用溝部２１９は、第２他軸用位置決め面２２２及び抜き溝２２３を有する。

【0081】

第２他軸用位置決め面２２２は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が接触する面である。また、第２他軸用位置決め面２２２は、第２他軸用溝部２１９の深さ方向に対応する第２他軸用トレイ２１１の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸とが平行になるように位置決めするための面である。

【0082】

抜き溝２２３は、例えば、第１ブロック１０２の傾斜面１０７と側面１１０、１１１とで構成される角部と、一方の側面１１０と他方の側面１１１とで構成される角部と、が配置される空間部を構成する。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０も同様である。ねじ孔２２１は、ねじ固定されるための孔である。

【0083】

図１４に示されるように、主軸用トレイ２１２は、複数の主軸用溝部２２４、配線ソケット２２５、及びねじ孔２２６を有する。複数の主軸用溝部２２４は、Ｚ軸の感度に対応する。図１７に示されるように、複数の主軸用溝部２２４は、主軸用位置決め面２２７及び抜き溝２２８を有する。

【0084】

主軸用位置決め面２２７は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が接触する面である。また、主軸用位置決め面２２７は、主軸用溝部２２４の深さ方向に対応する主軸用トレイ２１２の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸とが平行になるように位置決めするための面である。

【0085】

抜き溝２２８は、第１ブロック１０２の各側面１１０、１１１で構成される角部が配置される空間部を構成する。図１４に示されるように、抜き溝２２８は、主軸用トレイ２１２の外縁部に達している。なお、抜き溝２２８の形状は一例であり、主軸用トレイ２１２の外縁部に達していなくても良い。ねじ孔２２６は、ねじ固定されるための孔である
各トレイ２１０～２１２は、各溝部２１３、２１９、２２４に対応してブロック１０２、１０３、１２９、１３０を固定すると共に、配線を引き出すためのアタッチメントである図示しない配線機構を有する。各配線機構から配線が引き出されていると共に、各配線ソケット２１４、２２０、２２５に電気的に接続される。

【0086】

各トレイ２１０～２１２は、金属製あるいは樹脂製である。各溝部２１３、２１９、２２４は、例えば機械加工によって形成される。各トレイ２１０～２１２が樹脂製の場合、各溝部２１３、２１９、２２４は樹脂成型によって形成されても良い。

【0087】

ステップＳ２０２及びステップＳ２０３では、第３工程を行う。第３工程では、各トレイ２１０～２１２のいずれかにブロック１０２、１０３、１２９、１３０を嵌め込む。

【0088】

ステップＳ２０２では、図１８に示されるように、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を第１他軸用トレイ２１０の各第１他軸用溝部２１３に嵌め込む。図１９に示されるように、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を各第１他軸用溝部２１３の第１他軸用位置決め面２１６に接触させる。これにより、第１他軸用トレイ２１０の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第１他軸とを平行に配置する。

【0089】

ステップＳ２０３では、各第１他軸用溝部２１３に複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を嵌め込んで位置決めした後、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０と各配線機構とを電気的に接続する。これにより、第１他軸用トレイ２１０と複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を電気的に接続する。

【0090】

ステップＳ２０４では、第４工程を行う。第４工程では、図２０に示されるように、検査装置２２９を用意する。

【0091】

検査装置２２９は、回転軸２３０、ターンテーブル２３１、及び図示しない制御装置を備える。回転軸２３０は、一端側がターンテーブル２３１を支持する。回転軸２３０は、他端側が図示しない回転機構に収容される。回転機構は制御装置によって制御される。

【0092】

ターンテーブル２３１は、各トレイ２１０～２１２が搭載される円板状の土台である。各トレイ２１０～２１２は、ターンテーブル２３１の軸中心に配置されると共に、ねじ２３２で固定される。なお、図２０では、主軸用トレイ２１２がターンテーブル２３１に固定された様子を示している。

【0093】

また、ターンテーブル２３１は、配線接続部２３３を有する。配線接続部２３３は、検査配線２３４を介して各トレイ２１０～２１２の各配線ソケット２１４、２２０、２２５に接続される。これにより、各トレイ２１０～２１２とターンテーブル２３１とが電気的に接続される。

【0094】

配線接続部２３３は、検査装置２２９の制御装置に電気的に接続される。配線接続部２３３は、ターンテーブル２３１の内部及び回転軸２３０の内部を通って検査装置２２９の検査部に接続される。回転軸２３０の回転中は、スリップリングによって配線と検査部とが電気的に接続される。よって、検査用の配線がターンテーブル２３１の回転によって絡まることはない。なお、スリップリングではなく、無線通信を採用しても良い。

【0095】

そして、ターンテーブル２３１に第１他軸用トレイ２１０をねじ２３２によって設置する。これにより、ターンテーブル２３１の回転中心軸と第１他軸用トレイ２１０の厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の第１他軸とを平行に配置する。

【0096】

ステップＳ２０５及びステップＳ２０６では、第５工程を行う。第５工程では、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の感度を検査する。

【0097】

ステップＳ２０５では、ターンテーブル２３１を回動あるいは揺動させることにより、３軸方向の特性測定を行う。回動は、一方向の回転と、逆方向の回転と、の両方を含む。これにより、多数個のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸、第１他軸、及び第２他軸の感度、スケールファクタ、非直線性等を同時に検査する。

【0098】

なお、検査装置２２９が恒温槽の設備を備える場合、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２に温度を与えた状態で各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の特性を測定することができる。このため、感度の温度特性の評価等を行うことができる。

【0099】

ステップＳ２０６では、ターンテーブル２３１から第１他軸用トレイ２１０を外す。また、第１他軸用トレイ２１０の各第１他軸用溝部２１３から各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を外す。

【0100】

ステップＳ２０７では、３種類のトレイ２１０～２１２で測定を行ったか否かが判定される。３種類のトレイ２１０～２１２での測定が完了していない場合、ステップＳ２０２に戻る。第２他軸用トレイ２１１及び主軸用トレイ２１２の測定が完了していないので、ステップＳ２０２に戻る。

【0101】

ステップＳ２０２及びステップＳ２０３では、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を第２他軸用トレイ２１１の複数の第２他軸用溝部２１９に嵌め込む。また、図２１に示されるように、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を各第２他軸用溝部２１９の第２他軸用位置決め面２２２に接触させて、第２他軸用トレイ２１１の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸とを平行に配置する。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０と第２他軸用トレイ２１１の各配線機構とを電気的に接続する。

【0102】

続いて、ステップＳ２０４では、ターンテーブル２３１に第２他軸用トレイ２１１を設置する。これにより、ターンテーブル２３１の回転中心軸と第２他軸用トレイ２１１の厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸とを平行に配置する。

【0103】

ステップＳ２０５及びステップＳ２０６では、ターンテーブル２３１を回動あるいは揺動させることにより、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸の感度等を検査する。また、ターンテーブル２３１から第２他軸用トレイ２１１を外す。

【0104】

そして、ステップＳ２０７では、主軸用トレイ２１２の測定が完了していないので、再びステップＳ２０２に戻る。

【0105】

ステップＳ２０２及びステップＳ２０３では、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を主軸用トレイ２１２の各主軸用溝部２２４に嵌め込む。また、図２２に示されるように、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を各主軸用溝部２２４の主軸用位置決め面２２７に接触させることで、主軸用トレイ２１２の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸とを平行に配置する。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０と主軸用トレイ２１２の各配線機構とを電気的に接続する。

【0106】

ステップＳ２０４では、ターンテーブル２３１に主軸用トレイ２１２を設置する。これにより、ターンテーブル２３１の回転中心軸と主軸用トレイ２１２の厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸とを平行に配置する。

【0107】

ステップＳ２０５及びステップＳ２０６では、ターンテーブル２３１を回動あるいは揺動させることにより、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸の感度等を検査する。また、ターンテーブル２３１から主軸用トレイ２１２を外す。

【0108】

そして、ステップＳ２０７では、全てのトレイ２１０～２１２の測定が完了しているので、検査は終了する。

【0109】

以上のように、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３の第３工程では、主軸用トレイ２１２、第１他軸用トレイ２１０、及び第２他軸用トレイ２１１のいずれかに各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を嵌め込む。また、ステップＳ２０４の第４工程では、主軸用トレイ２１２、第１他軸用トレイ２１０、及び第２他軸用トレイ２１１のうちの複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０が嵌め込まれたトレイをターンテーブル２３１に設置する。そして、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の第５工程では、ターンテーブル２３１に設置された検査トレイにおける各センサ１０４、１０５、１３１、１３２を検査する。

【0110】

このように、ステップＳ２０２からステップＳ２０６における第３工程、第４工程、及び第５工程を繰り返すことにより、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸、第１他軸、及び第２他軸の感度等を検査する。

【0111】

検査工程の後、組み立て工程を行う。実装材１０１及び検査済みの各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を用意する。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を実装材１０１の設置面１０６に配置する。また、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を実装材１０１の設置面１０６のうちの基準点を基準とした点対称に配置すると共に、位置決め部１２７によって相対位置を決めた状態で台座１２８を組み立てる。こうして、多軸慣性力センサ１００が完成する。

【0112】

以上説明したように、本実施形態では、台座１２８は各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が組み立てられて構成される。そして、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の相対位置の精度は、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の位置決め部１２７によって確保されるので、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の軸直交性を高精度に規定することができる。したがって、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸の直交性を確保することができる。

【0113】

また、台座１２８の状態で各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の軸直交性は確保される。すなわち、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の軸直交性は各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の機械加工精度で保証される。このため、台座１２８を組み立てる前に各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の単位で各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の感度の検査を行った後、台座１２８の状態で各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の感度の検査を再度行う必要が無い。例えば、台座１２８を組み立てた後、マトリクス演算子の値に各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０で得られた検査値を代入することでアルゴリズム調整が可能である。したがって、検査工程の工数を低減することができる。

【0114】

さらに、検査工程では、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の単位で検査が可能である。このため、台座１２８に組み立てられた状態での検査が不要であると共に、台座１２８の単位で検査を行うための大型の装置も不要である。検査工程のコストだけでなく、装置のコストも低減できる。ひいては、低コストの多軸慣性力センサ１００を提供することができる。

【0115】

変形例として、検査工程では、少なくとも各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸のみの感度等の検査を行っても良い。

【0116】

変形例として、各溝部２１３、２１９、２２４の形状は図１５～図１７に示された形状ではなく、他の形状でも構わない。１つの溝の形状で主軸、第１他軸、及び第２他軸の全ての軸の感度等を検査できるようにしても構わない。この場合、検査トレイは１つで済む。さらに、検査トレイは円板形状に限られず、矩形板等の他の形状でも構わない。

【0117】

変形例として、第１工程では、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２として、１軸の加速度センサとして構成されたものを用意しても良い。１軸の加速度センサは、主軸がＺ軸に平行に配置されると共に、慣性力としてＺ軸方向の加速度を検出するように構成される。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０に対する各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の実装は、図４に示された方法と同じである。センサ１０４、１０５、１３１、１３２が４個の場合、３軸の加速度センサが構成される。上記と同様に、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の３軸の加速度を検知することができる。

【0118】

変形例として、図２３に示されるように、第１ブロック１０２の傾斜面１０７には、第１センサ１０４、外付部品１１９、外部配線１２０、及び引出部１２１が直接実装されていても良い。この場合、実装基板１１８は電子部品１１７に含まれない。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０についても同様である。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０は、熱可塑性樹脂の射出成型によって製造される。外部配線１２０や電極は、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）工法によって形成される。つまり、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０が実装基板１１８を兼ねる。

【0119】

変形例として、図２４に示されるように、第１ブロック１０２は、傾斜面１０７と一方の側面１１０とによって構成される角部の先端が面取りされた形状でも構わない。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０についても同様である。

【0120】

変形例として、図２５に示されるように、第１ブロック１０２は、傾斜面１０７と各側面１１０、１１１とによって構成される２箇所の角部の先端が面取りされた形状でも構わない。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０についても同様である。

【0121】

変形例として、図２６に示されるように、図２５に示された第１ブロック１０２の形状において、傾斜面１０７、一方の端面１０８、及び一方の側面１１０で構成される角部が面取りされた形状でも構わない。また、第１ブロック１０２は、傾斜面１０７、他方の端面１０９、及び一方の側面１１０で構成される角部が面取りされた形状でも構わない。第２～第４ブロック１０３、１２９、１３０についても同様である。

【0122】

（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図２７に示されたフローチャートに従って検査工程を行う。

【0123】

ステップＳ２５０では、ステップＳ２００と同様に、第１工程を行う。すなわち、センサ１０４、１０５、１３１、１３２等が実装されたブロック１０２、１０３、１２９、１３０を複数用意する。

【0124】

ステップＳ２５１では、ステップＳ２０１と同様に、第２工程を行う。第２工程では、検査トレイとして、図１４に示された主軸用トレイ２１２を用意する。なお、検査トレイとして、第１他軸用トレイ２１０あるいは第２他軸用トレイ２１１を用意しても良い。

【0125】

ステップＳ２５２及びステップＳ２５３では、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３と同様に、第３工程を行う。ステップＳ２５２では、複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を主軸用トレイ２１２の各主軸用溝部２２４に嵌め込む。これにより、主軸用トレイ２１２の厚み方向とセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸とを平行に配置する。

【0126】

ステップＳ２５３では、各主軸用溝部２２４に複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を嵌め込んで位置決めした後、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０と各配線機構とを電気的に接続する。これにより、主軸用トレイ２１２と複数のブロック１０２、１０３、１２９、１３０を電気的に接続する。

【0127】

ステップＳ２５４では、ステップＳ２０４と同様に、第４工程を行う。第４工程では、図２８に示されるように、検査装置２２９を用意すると共に、ターンテーブル２３１として、ジンバル機構２３５を有するものを用意する。

【0128】

ジンバル機構２３５は、１つの軸を中心として物体を回転させる回転台である。本実施形態に係るジンバル機構２３５は、２軸が直交するように構成される。ジンバル機構２３５は、テーブル２３６を有する。テーブル２３６は、２個の対向するｘ軸回り回転軸２３７によって支持されると共に、支持枠２３８に機械的に接続される。支持枠２３８は２個の対向するｙ軸回り回転軸２３９によって支持されると共に、支柱２４０に機械的に接続される。支柱２４０は、ターンテーブル２３１に固定される。

【0129】

そして、テーブル２３６に主軸用トレイ２１２をねじ固定する。これにより、ターンテーブル２３１の回転中心軸と主軸用トレイ２１２の厚み方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と複数のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸とを平行に配置する。なお、第１実施形態と同様に、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０と各配線機構とを電気的に接続する。

【0130】

上記のターンテーブル２３１によるとテーブル２３６をｘ軸回り及びｙ軸回りに回転させることができる。また、主軸用トレイ２１２をｘ軸回り、ｙ軸回りに９０°回転させて位置決めすることができる。例えば、主軸用トレイ２１２をｘ軸回りに９０°回転させて固定した状態でターンテーブル２３１を回転あるいは揺動させることができる。上記のターンテーブル２３１を用いることにより、主軸用トレイ２１２を変更することなくセンサ１０４、１０５、１３１、１３２を主軸、第１他軸、及び第２他軸の全ての方向に回転させることができる。このため、主軸用トレイ２１２を交換する煩わしさが無い。

【0131】

ステップＳ２５５では、ステップＳ２０５と同様に、第５工程を行う。ステップＳ２０５では、ターンテーブル２３１を回動あるいは揺動させることにより、多数個のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の主軸、第１他軸、及び第２他軸の感度、スケールファクタ、非直線性等を同時に検査する。

【0132】

ステップＳ２５６では、主軸用トレイ２１２の設置角度を変更する。ジンバル機構２３５のテーブル２３６をｘ軸回り回転軸２３７を使ってｘ軸回りに９０°回転させる。これにより、例えば、ターンテーブル２３１の回転中心軸と主軸用トレイ２１２の厚み方向に対する直交方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の第１他軸とを平行に配置する。

【0133】

ステップＳ２５７では、ジンバル機構２３５におけるテーブル２３６の設置角度を２回変更したか否かが判定される。テーブル２３６の設置角度を２回変更していない場合、ステップＳ２５５に戻る。第１他軸及び第２他軸をメインとする測定が完了していないので、ステップＳ２５５に戻る。

【0134】

したがって、ステップＳ２５５からステップＳ２５７を繰り返す。これにより、ジンバル機構２３５によってターンテーブル２３１の回転中心軸と複数のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第１他軸とを平行に配置した状態で、多数個のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の３軸の感度等を同時に検査する。

【0135】

また、ジンバル機構２３５のテーブル２３６を元に戻し、別の１軸について９０°回転させる。テーブル２３６の設置角度の変更は２回目である。これにより、ターンテーブル２３１の回転中心軸と主軸用トレイ２１２の厚み方向に対する直交方向とを平行に配置すると共に、ターンテーブル２３１の回転中心軸と各センサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸とを平行に配置する。そして、ジンバル機構２３５によってターンテーブル２３１の回転中心軸と複数のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の第２他軸とを平行に配置した状態で、多数個のセンサ１０４、１０５、１３１、１３２の３軸の感度を同時に検査する。

【0136】

なお、ステップＳ２５５からステップＳ２５７を繰り返す際、主軸、第１他軸、及び第２他軸のうちのどの軸を最初にターンテーブル２３１の回転中心軸と平行に配置しても構わない。

【0137】

ステップＳ２５７で設置角度を２回変更したと判定された場合、ステップＳ２５８では、テーブル２３６から主軸用トレイ２１２を外す。また、主軸用トレイ２１２の各主軸用溝部２２４から各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０を外す。

【0138】

検査工程の後、第１実施形態と同様に、組み立て工程を行う。こうして、多軸慣性力センサ１００が完成する。

【0139】

以上説明したように、ジンバル機構２３５を適宜回転させてターンテーブル２３１を回転させることができる。これにより、１つの検査トレイを用いて主軸及び各他軸の３軸全てについて検査を行うことができる。

【0140】

変形例として、センサ１０４、１０５、１３１、１３２として加速度センサを用いても良い。この場合、テーブル２３６を回転させ、地球の重力を使って検査を行うことができる。

【0141】

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１他軸用トレイ２１０、第２他軸用トレイ２１１、及び主軸用トレイ２１２が特許請求の範囲の「検査トレイ」に対応する。第１他軸用溝部２１３、第２他軸用溝部２１９、及び主軸用溝部２２４が特許請求の範囲の「溝部」に対応する。また、第１他軸用位置決め面２１６、第２他軸用位置決め面２２２、及び主軸用位置決め面２２７が特許請求の範囲の「位置決め面」に対応する。

【0142】

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された多軸慣性力センサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、各センサ１０４、１０５、１３１、１３２は、１軸センサではなく、複数軸のセンサとして構成されていても良い。

【0143】

また、多軸慣性力センサ１００は２軸のジャイロセンサあるいは加速度センサとして構成されていても良い。この場合、台座１２８は第１ブロック１０２及び第２ブロック１０３によって構成される。

【0144】

各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の各傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８に配置されるセンサは１個に限られない。各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０には、Ｚ軸ジャイロセンサだけでなく、Ｚ軸加速度センサを配置しても良い。これにより、６軸慣性力センサを構成することも可能である。

【0145】

第１ブロック１０２の各端面１０８、１０９は、直角二等辺三角形の形状でなくても良い。すなわち、第１ブロック１０２の傾斜面１０７は、実装材１０１の設置面１０６に対して４５°の角度で傾斜していなくても良い。

【0146】

各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０の各傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８は、設置面１０６に対して傾斜していれば良い。したがって、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０は、各傾斜面１０７、１１２、１３３、１３８が設置面１０６に対して鋭角及び垂直に傾斜する場合だけでなく、鈍角に傾斜する形状でも構わない。つまり、各ブロック１０２、１０３、１２９、１３０は三角柱ではなく、台形状や任意の形状に形成されていても構わない。

【0147】

台座１２８を構成するブロックの数は、２個あるいは４個に限られず、２個以上であれば良い。台座１２８は、偶数個のブロックによって組み立てられる場合だけでなく、奇数個のブロックによって組み立てられても良い。

【0148】

台座１２８は、傾斜面の向きが同じ方向に向けられているブロックを含んでいても構わない。

【符号の説明】

【0149】

１０１ 実装材、１０２、１０３、１２９、１３０ ブロック、１０４、１０５、１３１、１３２ センサ、１０６ 設置面、１０７、１１２、１３３、１３８ 傾斜面、１２７ 位置決め部、１２８ 台座、２１３、２１９、２２４ 溝部、２１０～２１２ トレイ、２１６、２２２、２２７ 位置決め面、２２９ 検査装置、２３１ ターンテーブル、２３５ ジンバル機構

【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】