(57)【要約】【課題】慣性センサーユニットを構造物に取り付ける際に慣性センサーに加わる不要な衝撃を低減することができ、かつ、慣性センサーが受ける磁石の磁力の影響を低減することができる慣性センサーユニットの取り付け方法を提供する。【解決手段】構造物に磁石によって基板を取り付けるステップと、前記基板に、慣性センサーが収容されているケースを取り付けるステップと、を含み、前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、前記基板には、第２取り付け部が設けられ、前記ケースを取り付けるステップでは、前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とが嵌合することにより、前記基板に前記ケースを取り付け、前記慣性センサーは、基部と、前記基部に接続されている可動部と、前記可動部に配置されている物理量検出素子と、前記可動部に配置されている質量部と、を有し、前記質量部の材質は、非磁性体である、慣性センサーユニットの取り付け方法。【選択図】図１２
2020197400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に磁石によって基板を取り付けるステップと、
前記基板に、慣性センサーが収容されているケースを取り付けるステップと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とが嵌合することにより、前記基板に前記ケースを取り付け、
前記慣性センサーは、
基部と、
前記基部に接続されている可動部と、
前記可動部に配置されている物理量検出素子と、
前記可動部に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項２】
構造物に磁石によって基板を取り付けるステップと、
前記基板に、慣性センサーが収容されているケースを取り付けるステップと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とが嵌合することにより、前記基板に前記ケースを取り付け、
前記慣性センサーは、
基部と
前記基部に接続されている振動腕と、
前記振動腕に配置されている物理量検出素子と、
前記振動腕に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記質量部の材質は、リン青銅、アルミニウム、マンガン、白金、銅、金、銀、亜鉛、鉛、またはガラスである、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記磁石は、ねじおよび接着剤により、前記基板に取り付けられている、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記磁石は、３つ以上設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記基板と前記ケースとの重なり方向からの平面視で、前記慣性センサーが、前記３つ以上の磁石を結ぶ線により囲まれるように、前記基板に前記ケースを取り付ける、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記基板を取り付けるステップでは、
前記磁石と前記構造物との間に調整板が位置するように、前記基板を取り付け、
前記調整板の材質は、前記磁石と引き合わない、かつ、前記磁石と斥け合わない材質である、慣性センサーユニットの取り付け方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板を構造物に取り付ける磁石と、
慣性センサーが収容されているケースと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とは、嵌合し、
前記慣性センサーは、
基部と、
前記基部に接続されている可動部と、
前記可動部に配置されている物理量検出素子と、
前記可動部に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である、慣性センサーユニット。
【請求項８】
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板を構造物に取り付ける磁石と、
慣性センサーが収容されているケースと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とは、嵌合し、
前記慣性センサーは、
基部と
前記基部に接続されている振動腕と、
前記振動腕に配置されている物理量検出素子と、
前記振動腕に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である、慣性センサーユニット。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記質量部の材質は、リン青銅、アルミニウム、マンガン、白金、銅、金、銀、亜鉛、鉛、またはガラスである、慣性センサーユニット。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項において、
前記磁石は、ねじおよび接着剤により、前記基板に取り付けられている、慣性センサーユニット。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項において、
前記磁石は、３つ以上取り付けられ、
前記基板と前記ケースとの重なり方向からの平面視で、前記慣性センサーは、前記３つ以上の磁石を結ぶ線により囲まれている、慣性センサーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサーユニットの取り付け方法、および慣性センサーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加速度を検出する加速度センサーや、角速度を検出するジャイロセンサーなどの慣性センサーが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、水晶からなる双音叉型振動素子を備えた加速度センサーが記載されている。また、特許文献１には、加速度センサーの可動部に、材質が金属である質量部を設けることが記載されている。
【０００４】
上記のような慣性センサーを含む慣性センサーユニットは、ビルなどの構造物の振動を検出するために、構造物に取り付けられる。慣性センサーユニットを磁石により取り付けると磁石による瞬間的な吸引に起因した衝撃が慣性センサーに加わる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８５２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、慣性センサーユニットをビルなどの構造物に磁石で取り付ける際に慣性センサーに加わる不要な衝撃を如何に低減するかについては記載されていない。また、例えば加速度センサーの可動部に設ける質量部として、鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性体を用いた場合、例えば、質量部が取り付け用の磁石と引き合う。そのため、加速度が加わった場合に可動部の動きが妨げられる。同様に、ジャイロセンサーにおいても、質量部が取り付け用の磁石と引き合い、振動腕の動きが妨げられる。したがって、加速度や角速度などの物理量を正確に検出できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様は、
構造物に磁石によって基板を取り付けるステップと、
前記基板に、慣性センサーが収容されているケースを取り付けるステップと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とが嵌合することにより、前記基板に前記ケースを取り付け、
前記慣性センサーは、
基部と、
前記基部に接続されている可動部と、
前記可動部に配置されている物理量検出素子と、
前記可動部に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である。
【０００８】
本発明に係る慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様は、
構造物に磁石によって基板を取り付けるステップと、
前記基板に、慣性センサーが収容されているケースを取り付けるステップと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とが嵌合することにより、前記基板に前記ケースを取り付け、
前記慣性センサーは、
基部と
前記基部に接続されている振動腕と、
前記振動腕に配置されている物理量検出素子と、
前記振動腕に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である。
【０００９】
前記慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様において、
前記質量部の材質は、リン青銅、アルミニウム、マンガン、白金、銅、金、銀、亜鉛、鉛、またはガラスであってもよい。
【００１０】
前記慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様において、
前記磁石は、ねじおよび接着剤により、前記基板に取り付けられていてもよい。
【００１１】
前記慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様において、
前記磁石は、３つ以上設けられ、
前記ケースを取り付けるステップでは、
前記基板と前記ケースとの重なり方向からの平面視で、前記慣性センサーが、前記３つ以上の磁石を結ぶ線により囲まれるように、前記基板に前記ケースを取り付けていてもよい。
【００１２】
前記慣性センサーユニットの取り付け方法の一態様において、
前記基板を取り付けるステップでは、
前記磁石と前記構造物との間に調整板が位置するように、前記基板を取り付け、
前記調整板の材質は、前記磁石と引き合わない、かつ、前記磁石と斥け合わない材質であってもよい。
【００１３】
本発明に係る慣性センサーユニットの一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板を構造物に取り付ける磁石と、
慣性センサーが収容されているケースと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とは、嵌合し、
前記慣性センサーは、
基部と、
前記基部に接続されている可動部と、
前記可動部に配置されている物理量検出素子と、
前記可動部に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である。
【００１４】
本発明に係る慣性センサーユニットの一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板を構造物に取り付ける磁石と、
慣性センサーが収容されているケースと、
を含み、
前記ケースには、第１取り付け部が設けられ、
前記基板には、第２取り付け部が設けられ、
前記第１取り付け部と前記第２取り付け部とは、嵌合し、
前記慣性センサーは、
基部と
前記基部に接続されている振動腕と、
前記振動腕に配置されている物理量検出素子と、
前記振動腕に配置されている質量部と、
を有し、
前記質量部の材質は、非磁性体である。
【００１５】
前記慣性センサーユニットの一態様において、
前記質量部の材質は、リン青銅、アルミニウム、マンガン、白金、銅、金、銀、亜鉛、鉛、またはガラスであってもよい。
【００１６】
前記慣性センサーユニットの一態様において、
前記磁石は、ねじおよび接着剤により、前記基板に取り付けられていてもよい。
【００１７】
前記慣性センサーユニットの一態様において、
前記磁石は、３つ以上取り付けられ、
前記基板と前記ケースとの重なり方向からの平面視で、前記慣性センサーは、前記３つ以上の磁石を結ぶ線により囲まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る慣性センサーユニットが構造物に取り付けられている状態を示す模式図。
【図２】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す平面図。
【図４】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る慣性センサーユニットのねじ抜け防止部材を模式的に示す平面図。
【図８】第１実施形態に係る慣性センサーユニットのねじ抜け防止部材を模式的に示す平面図。
【図９】第１実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーのセンサー部を模式的に示す斜視図。
【図１０】第１実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーを模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す分解斜視図。
【図１２】第１実施形態に係る慣性センサーユニットの取り付け方法を説明するためのフローチャート。
【図１３】第１実施形態に係る慣性センサーユニットの取り付け方法を説明するための断面図。
【図１４】第１実施形態の第１変形例に係る慣性センサーユニットを模式的に示す断面図。
【図１５】第１実施形態の第１変形例に係る慣性センサーユニットの取り付け方法を説明するためのフローチャート。
【図１６】第１実施形態の第２変形例に係る慣性センサーユニットを模式的に示す斜視図。
【図１７】第１実施形態の第３変形例に係る慣性センサーユニットを模式的に示す平面図。
【図１８】第１実施形態の第４変形例に係る慣性センサーユニットを模式的に示す平面図。
【図１９】第１実施形態の第４変形例に係る慣性センサーユニットを模式的に示す平面図。
【図２０】第２実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す断面図。
【図２１】第３実施形態に係る慣性センサーユニットを模式的に示す斜視図。
【図２２】第４実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーを模式的に示す斜視図。
【図２３】第４実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーを模式的に示す平面図。
【図２４】第４実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーを模式的に示す断面図。
【図２５】第４実施形態に係る慣性センサーユニットの慣性センサーを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２０】
１．  第１実施形態
１．１．  慣性センサーユニット
まず、第１実施形態に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００が構造物に取り付けられている状態を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００を模式的に示す斜視図である。図３は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００を模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、図１では、便宜上、慣性センサーユニット１００を簡略化して図示している。
【００２１】
慣性センサーユニット１００は、図１に示すように、例えば、ビル２に取り付けられる。図示の例では、ビル２は、床１Ｆ〜５Ｆと、屋根ＲＦと、鉄骨柱４と、を有する５階建てのビルである。慣性センサーユニット１００は、複数取り付けられている。図示の例では、慣性センサーユニット１００は、鉄骨柱４に４つ取り付けられ、床１Ｆに１つ取り付けられている。
【００２２】
以下では、慣性センサーユニット１００が取り付けられる構造物を、鋼材である鉄骨柱４として説明する。慣性センサーユニット１００は、鉄骨柱４の振動、例えば、地震による振動などを検出する振動計や、鉄骨柱４の傾斜を検出する傾斜計として用いられる。
【００２３】
慣性センサーユニット１００は、図２〜図４に示すように、例えば、第１基板１０と、磁石２０と、調整板３０と、外ケース４０と、センサーケース７０と、慣性センサー８０と、を含む。なお、図４では、慣性センサーユニット１００が鉄骨柱４に取り付けられた状態を図示している。
【００２４】
第１基板１０は、鉄骨柱４に取り付け可能である。第１基板１０は、第１基板１０と外ケース４０との重なり方向からの平面視で（以下、「平面視において」ともいう）、例えば、長辺と短辺とを有する長方形の形状を有している。慣性センサーユニット１００の長辺方向の長さは、例えば、縦１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。慣性センサーユニット１００の短辺方向の長さは、例えば、縦７０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。慣性センサーユニット１００の長辺および短辺と直交する方向の長さは、例えば、５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。第１基板１０の材質は、例えば、アルミニウム、銅などである。
【００２５】
なお、「第１基板１０と外ケース４０との重なり方向」とは、図４に示す第１基板１０の面１２の垂線Ｐの延出方向である。面１２は、第１基板１０の面であって、外ケース４０が取り付けられている側の面である。
【００２６】
磁石２０は、第１基板１０に設けられている。ここで、図５は、慣性センサーユニット１００を模式的に示す断面図であり、磁石２０近傍の拡大図である。
【００２７】
磁石２０は、図５に示すように、ねじ２２および接着剤により、第１基板１０に取り付けられている。図示の例では、磁石２０と第１基板１０との間に、磁石２０を覆うカバー部材２４が設けられている。ねじ２２は、雄ねじであり、第１基板１０およびカバー部材２４の少なくとも一方には、ねじ２２と螺合している雌ねじが設けられていてもよい。磁石２０には、ねじ２２が貫通する貫通孔２６が設けられている。接着剤は、磁石２０とカバー部材２４とを接着させていてもよいし、カバー部材２４と第１基板１０とを接着させていてもよい。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤である。なお、便宜上、図４では、カバー部材２４の図示を省略している。
【００２８】
磁石２０の形状は、例えば、板状である。磁石２０は、３つ以上設けられている。図３に示す例では、磁石２０は、第１基板１０に４つ設けられている。図３に示すように、平面視において、慣性センサー８０は、３つ以上の磁石２０に囲まれるように設けられている。平面視において、慣性センサー８０は、３つ以上の磁石２０を結ぶ線により囲まれている。すなわち、平面視で、慣性センサー８０は、３つ以上の磁石２０を結ぶ仮想直線Ｌ１によって囲まれる図形内に、位置している。図示の例では、仮想直線Ｌ１は、３つ以上の磁石２０の中心Ｃ１を結んでおり、仮想直線Ｌ１によって囲まれる図形は、長方形である。図示の例では、仮想直線Ｌ１によって囲まれる図形内に、慣性センサー８０の全部が位置している。
【００２９】
磁石２０は、例えば、ネオジム磁石である。磁石２０は、鉄骨柱４と引き合う。磁石２０は、鉄骨柱４に第１基板１０を取り付ける。なお、磁石２０の材質、数、および形状は、特に限定されない。例えば、平面視において、磁石２０の形状は、円形であってもよい。
【００３０】
調整板３０は、図５に示すように、磁石２０に設けられている。調整板３０は、磁石２０の第１基板１０とは反対側に設けられている。調整板３０は、図４に示すように、鉄骨柱４と接する。調整板３０は、例えば、図示しないねじや接着剤によって、磁石２０に取り付けられている。調整板３０の材質は、磁石２０と引き合わない、かつ、磁石２０と斥け合わない材質である。このように、調整板３０の材質は、磁石２０の磁力に影響されない材質である。具体的には、調整板３０の材質は、木、アルミニウム、銅、布などである。
【００３１】
外ケース４０は、第１基板１０の磁石２０とは反対側に設けられている。外ケース４０は、第２基板４２と、本体ケース４４と、雄ねじ４６と、を有している。第２基板４２の材質は、例えば、アルミニウム、銅などである。本体ケース４４は、第２基板４２に支持されている。本体ケース４４には、慣性センサー８０が収容されている。本体ケース４４の材質は、例えば、アルミニウム、銅、プラスチックなどである。ここで、図６は、慣性センサーユニット１００を模式的に示す断面図であり、雄ねじ４６近傍の拡大図である。
【００３２】
第２基板４２には、図６に示すように、貫通孔４３が設けられている。第１基板１０には、雌ねじ１４が設けられている。貫通孔４３および雌ねじ１４は、平面視において、重なっている。
【００３３】
雄ねじ４６は、貫通孔４３を通って、雌ねじ１４に螺合される。すなわち、雄ねじ４６は、貫通孔４３を通って、雌ねじ１４にねじこまれている。貫通孔４３は、雄ねじ４６の径よりも大きな径を有するバカ穴である。
【００３４】
貫通孔４３と、貫通孔４３を通る雄ねじ４６とは、第１取り付け部４７を構成している。すなわち、外ケース４０には、第１取り付け部４７が設けられている。雌ねじ１４は、第２取り付け部１５を構成している。すなわち、第１基板１０には、第２取り付け部１５が設けられている。
【００３５】
第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とが嵌合することにより、外ケース４０は、第１基板１０に取り付けられる。第１取り付け部４７と第２取り付け部１５との嵌合は、貫通孔４３を通った雄ねじ４６と、雌ねじ１４とが螺合することである。第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とは、互いに嵌合して嵌合部５０を構成する。具体的には、嵌合部５０は、雄ねじ４６と雌ねじ１４とによって構成される。
【００３６】
嵌合部５０は、図３に示すように、３つ以上設けられている。図示の例では、嵌合部５０は、４つ設けられている。平面視において、慣性センサー８０は、３つ以上の嵌合部５０に囲まれるように設けられている。平面視において、慣性センサー８０は、３つ以上の嵌合部５０を結ぶ線により囲まれている。すなわち、平面視で、慣性センサー８０は、３つ以上の嵌合部５０を結ぶ仮想直線Ｌ２によって囲まれる図形内に、位置している。図示の例では、仮想直線Ｌ２は、３つ以上の雄ねじ４６の中心Ｃ２を結んでおり、仮想直線Ｌ２によって囲まれる図形は、長方形である。図示の例では、仮想直線Ｌ２によって囲まれる図形内に、慣性センサー８０の全部が位置している。
【００３７】
図６に示すように、第１基板１０と第２基板４２との間には、ねじ抜け止め部材６０が設けられている。ねじ抜け止め部材６０は、貫通孔４３を貫通しない大きさを有している。雄ねじ４６は、ねじ抜け止め部材６０を通る。ここで、図７は、ねじ抜け止め部材６０を模式的に示す平面図である。ねじ抜け止め部材６０は、図７に示すように、雄ねじ４６と接触する接触部６２を有するＥリングである。ねじ抜け止め部材６０は、例えば、３つの接触部６２を有している。
【００３８】
なお、ねじ抜け止め部材６０は、雄ねじ４６に対して抜け止め機能を有していれば、その形状は、特に限定されない。ねじ抜け止め部材６０は、例えば、図８に示すように、６つの接触部６２を有する形状であってもよい。なお、便宜上、図２，４，５では、ねじ抜け止め部材６０の図示を省略している。
【００３９】
センサーケース７０は、図４に示すように、本体ケース４４に収容されている。図示の例では、センサーケース７０は、支持板７２を介して、本体ケース４４内に設けられている。センサーケース７０の材質は、例えば、本体ケース４４と同じである。
【００４０】
ここで、図９は、慣性センサー８０のセンサー部１１０を模式的に示す斜視図である。図１０は、慣性センサー８０を模式的に示す断面図である。図１１は、慣性センサーユニット１００を模式的に示す分解斜視図である。
【００４１】
なお、便宜上、図３では、慣性センサー８０を簡略化して図示している。また、図４では、センサーケース７０を簡略化して図示している。また、図１１では、センサーケース７０、回路基板７４、コネクター基板７６、および慣性センサー８０以外の部材の図示を省略している。
【００４２】
慣性センサー８０は、図９および図１０に示すように、センサー部１１０を有している。センサー部１１０は、例えば、基部１２０と、第１腕部１３１と、第２腕部１３２と、第３腕部１３３と、可動部１４０と、括れ部１５０と、物理量検出素子１６０と、質量部１７０と、を有している。
【００４３】
第１腕部１３１、第２腕部１３２、および第３腕部１３３は、基端部が基部１２０に連結され、自由端部側に固定領域１３１ａ，１３２ａ，１３３ａがそれぞれ設けられている。
【００４４】
可動部１４０は、基部１２０に接続されている。ここで、「可動部１４０は、基部１２０に接続されている」とは、可動部１４０が直接、基部１２０に接続されている場合と、括れ部１５０のような部分を介して、可動部１４０が基部１２０に接続されている場合と、を含む。図示の例では、可動部１４０は、括れ部１５０を介して、基部１２０に接続されている。可動部１４０は、例えば、括れ部１５０を支点としたカンチレバーである。
【００４５】
括れ部１５０は、基部１２０と可動部１４０との間に配置されている。括れ部１５０は、基部１２０と可動部１４０とを接続している。基部１２０、腕部１３１，１３２，１３３、可動部１４０、および括れ部１５０は、例えば、一体に設けられている。基部１２０、腕部１３１，１３２，１３３、可動部１４０、および括れ部１５０の材質は、例えば、水晶である。
【００４６】
物理量検出素子１６０は、例えば、双音叉型の水晶振動子で構成されている。物理量検出素子１６０は、物理量として例えば加速度を検出する。物理量検出素子１６０は、可動部１４０に配置されている。図示の例では、物理量検出素子１６０は、基部１２０の厚さ方向から見た平面視で、括れ部１５０を跨いで基部１２０および可動部１４０に配置されている。物理量検出素子１６０は、図１０に示すように、接着剤等の接合部１６１を介して、基部１２０と可動部１４０とに取り付けられている。
【００４７】
質量部１７０は、可動部１４０に配置されている。図示の例では、質量部１７０は、カンチレバーである可動部１４０の自由端部側に配置されている。質量部１７０は、可動部１４０の表面側にのみ配置されていてもよいし、図１０に示すように、可動部１４０の表面側および裏面側に配置されていてもよい。質量部１７０は、接着剤等の接合部１７１により可動部１４０と取り付けられている。質量部１７０によって、慣性センサー８０の物理量の検出感度を向上させることができる。
【００４８】
質量部１７０は、可動部１４０と共に上下動する。質量部１７０の端部１７０ａ，１７０ｂは、図９に示す第１腕部１３１および第２腕部１３２とそれぞれ接触することで過度な振幅を防止するストッパーとして機能する。
【００４９】
質量部１７０の材質は、非磁性体である。そのため、質量部１７０は、磁石２０と引き合わない。さらに、質量部１７０は、磁石２０と斥け合わない。質量部１７０の材質は、例えば、常磁性体、または反磁性体である。質量部１７０の材質は、例えば、リン青銅、アルミニウム、マンガン、白金、銅、金、銀、亜鉛、鉛、またはガラスである。
【００５０】
可動部１４０の表面側の質量部１７０の材質を常磁性体（アルミニウム、マンガン、白金）とし、裏面側の質量部１７０の材質を反磁性体（リン青銅、銅、金、銀、亜鉛、鉛、ガラス）としてもよい。または、可動部１４０の表面側の質量部１７０の材質を反磁性体とし、裏面側の質量部１７０の材質を常磁性体としてもよい。質量部１７０を常磁性体と反磁性体との積層構造としてもよい。これにより、磁石２０の磁力の影響を低減することができる。具体的には、磁石２０の磁力の方向に対し、常磁性体は平行な方向に磁化し、反磁性体は反対方向に磁化することで、常磁性体および反磁性体の磁力が相殺される。
【００５１】
ここで、括れ部１５０を支点として可動部１４０が加速度に応じて変位することで、基部１２０と可動部１４０とに取り付けられている物理量検出素子１６０に応力が生じる。物理量検出素子１６０に加わる応力に応じて、物理量検出素子１６０の振動周波数、すなわち共振周波数が変化する。この振動周波数の変化に基づいて、慣性センサー８０は、加速度を検出することができる。
【００５２】
慣性センサー８０は、図１０に示すように、センサー部１１０が搭載されている基台１８０を有している。基台１８０は、底壁１８０ａと側壁１８０ｂとを含むパッケージベースとして構成されている。基台１８０は、蓋体１９０と共に、センサー部１１０を収容するパッケージを構成している。蓋体１９０は、基台１８０の開口端に接着剤１９１を介して接合されている。
【００５３】
基台１８０の底壁１８０ａには、４つの側壁１８０ｂのうちの例えば３つの側壁１８０ｂに沿って、底壁１８０ａの内面１８１ａよりも一段高い段部１８２が設けられている。段部１８２は、側壁１８０ｂの内面から突起するものでもよく、基台１８０と一体でも別体でもよい。センサー部１１０は、段部１８２に接着剤１８３で固定されている。接着剤１８３は、弾性率の高い樹脂系接着剤、例えばエポキシ樹脂接着剤であることが好ましい。低融点ガラス等の接着剤は、固いので、接合時に発生する応力歪みを吸収できず、物理量検出素子１６０に悪影響を与えるからである。センサー部１１０は、固定領域１３１ａ，１３２ａ，１３３ａにおいて、段部１８２に固定されている。
【００５４】
図９に示すように、物理量検出素子１６０は、ワイヤーボンディング１６２により、段部１８２に設けられた図示しない電極と接続されている。この場合、基台１８０には、電極が設けられていなくてもよい。
【００５５】
図１０に示すように、基台１８０の底壁１８０ａは、内面１８１ａと反対側の外面１８１ｂに、外部端子１８４が設けられている。外部端子１８４は、図示しない配線や電極等を介して物理量検出素子１６０と電気的に接続されている。
【００５６】
底壁１８０ａには、例えば、基台１８０と蓋体１９０とで構成されているパッケージのキャビティー１９２を封止する封止部１８５が設けられている。封止部１８５は、基台１８０に形成された貫通孔１８６に設けられている。封止部１８５は、貫通孔１８６に封止材を配置し、封止材を加熱溶融した後、固化させることで設けられる。封止部１８５は、キャビティー１９２を気密に封止するために設けられている。
【００５７】
センサーケース７０には、図１１に示すように、３つの慣性センサー８０が収容されている。３つの慣性センサー８０は、検出軸が互いに直交しており、互いに直交した３軸方向の加速度を検出する。すなわち、３つの慣性センサー８０は、それぞれ、第１軸方向の加速度を検出する加速度センサー、第２軸方向の加速度を検出する加速度センサー、第３軸方向の加速度を検出する加速度センサーである。第１軸、第２軸、および第３軸は、互い直交する軸である。
【００５８】
センサーケース７０は、例えば、パッケージベース７０ａと蓋体７０ｂとで構成されている。センサーケース７０には、回路基板７４およびコネクター基板７６が収容されている。回路基板７４は、慣性センサー８０の外部端子１８４と電気的に接続されている。コネクター基板７６は、回路基板７４と電気的に接続されている。なお、便宜上、図４では、回路基板７４およびコネクター基板７６の図示を省略している。
【００５９】
慣性センサーユニット１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６０】
慣性センサーユニット１００では、第１基板１０と、第１基板１０に設けられ、第１基板１０を鉄骨柱４に取り付ける磁石２０と、慣性センサー８０が収容されている外ケース４０を含み、外ケース４０には、第１取り付け部４７が設けられ、第１基板１０には、第２取り付け部１５が設けられ、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とは、嵌合する。そのため、まず、磁石２０によって第１基板１０を鉄骨柱４に取り付け、次に、第１取り付け部４７および第２取り付け部１５により、外ケース４０を第１基板１０に取り付けることによって、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４に取り付けることができる。したがって、慣性センサーユニットを磁石によって直接、鉄骨柱に取り付ける場合に比べて、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃を低減することができる。その結果、鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃によって、慣性センサー８０が破損する虞を低減することができる。
【００６１】
さらに、慣性センサーユニット１００では、慣性センサー８０は、可動部１４０に配置されている質量部１７０を有し、質量部１７０の材質は、非磁性体である。そのため、慣性センサーユニット１００では、質量部１７０は、磁石２０と引き合わず、磁石２０によって可動部１４０の動きが妨げられない。これにより、慣性センサーユニット１００では、慣性センサー８０が受ける磁石２０の磁力の影響を低減することができる。したがって、慣性センサー８０は、質量部の材質が強磁性体である場合に比べて、加速度を正確に検出することができる。さらに、質量部１７０は、磁石２０とは異なる他の部材の磁力の影響を受けない。他の部材としては、例えば、ビル２に設けられている図示しないモーターなどが挙げられる。
【００６２】
なお、図４では、慣性センサーユニット１００が鉄骨柱４に取り付けられている状態を示しているが、慣性センサーユニット１００が鉄骨柱４に取り付け可能に構成されていれば、慣性センサーユニット１００は、鉄骨柱４に取り付けられていなくてもよい。
【００６３】
また、図６では、雄ねじ４６が雌ねじ１４に螺合されている状態を示しているが、雄ねじ４６が雌ねじ１４に螺合可能に構成されていれば、雄ねじ４６が雌ねじ１４に螺合していなくてもよい。例えば、慣性センサーユニット１００は、第１基板１０と外ケース４０が分離していてもよい。
【００６４】
１．２．  慣性センサーユニットの取り付け方法
次に、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の取り付け方法について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の取り付け方法を説明するためのフローチャートである。図１３は、第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の取り付け方法を説明するための断面図である。
【００６５】
図１３に示すように、鉄骨柱４に磁石２０によって第１基板１０を取り付ける（ステップＳ１０）。図示の例では、磁石２０と鉄骨柱４との間に調整板３０が位置するように、第１基板１０を鉄骨柱４に取り付ける。
【００６６】
図４に示すように、第１基板１０に、慣性センサー８０が収容されている外ケース４０を取り付ける（ステップＳ２０）。具体的には、図６に示すように、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とが嵌合することにより、前記第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。より具体的には、雄ねじ４６を貫通孔４３に通し雌ねじ１４に螺合させて、第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。図示の例では、さらに、雄ねじ４６を、外ケース４０と第１基板１０との間にあるねじ抜け止め部材６０に通して、雌ねじ１４に螺合させて、第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。
【００６７】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６８】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、鉄骨柱４に磁石２０によって第１基板１０を取り付けるステップＳ１０と、第１基板１０に、慣性センサー８０が収容されている外ケース４０を取り付けるステップＳ２０と、を含み、外ケース４０には、第１取り付け部４７が設けられ、第１基板１０には、第２取り付け部１５が設けられ、ステップＳ２０では、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とが嵌合することにより、第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。そのため、慣性センサーユニットを磁石によって直接、鉄骨柱に取り付ける場合に比べて、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃を低減することができる。その結果、鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃によって、慣性センサー８０が破損する虞を低減することができる。
【００６９】
さらに、慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、上記のように、慣性センサー８０が受ける磁石２０の磁力の影響を低減することができる。
【００７０】
さらに、慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、鉄骨柱４に磁石２０によって第１基板１０を取り付けるため、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４に取り付けた後、第１基板１０を鉄骨柱４から取り外す際に、鉄骨柱４を損傷させる可能性が低い。例えば、接着剤、両面テープ、溶接などで第１基板を鉄骨柱に取り付けた場合は、第１基板を取り外す際に、鉄骨柱の塗料が剥げてしまう等、鉄骨柱が損傷する場合がある。
【００７１】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、第１取り付け部４７は、外ケース４０に設けられている貫通孔４３と、貫通孔４３を通る雄ねじ４６と、により構成され、第２取り付け部１５は、雌ねじ１４により構成され、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５との嵌合は、貫通孔４３を通った雄ねじ４６と雌ねじ１４とが螺合することである。そのため、慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、雄ねじ４６と雌ねじ１４との螺合により、第１基板１０に外ケース４０を取り付けることができる。
【００７２】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、ステップＳ２０では、雄ねじ４６を、外ケース４０と第１基板１０との間にあるねじ抜け止め部材６０に通す。そのため、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４に取り付け、例えば鉄骨柱４の振動を測定した後、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４から取り外す際に、雄ねじ４６が外ケース４０から外れて誤って落下することを防ぐことができる。慣性センサーユニット１００は、ビルなどの高い場所に取り付けられる場合があるため、雄ねじ４６の落下防止が特に求められる。
【００７３】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５とが嵌合する嵌合部５０は、３つ以上設けられ、ステップＳ２０では、平面視において、慣性センサー８０が、３つ以上の嵌合部５０を結ぶ線により囲まれるように、第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。そのため、慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、平面視において慣性センサーが３つ以上の嵌合部を結ぶ線により囲まれない場合に比べて、慣性センサー８０は、安定して配置される。
【００７４】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、磁石２０は、ねじ２２および接着剤により、第１基板１０に取り付けられている。そのため、例えば磁石がねじおよび接着剤の一方のみによって取り付けられている場合に比べて、磁石２０は、強固に第１基板１０に取り付けられている。
【００７５】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、磁石２０は、３つ以上設けられ、ステップＳ２０では、平面視において、慣性センサー８０が、３つ以上の磁石２０を結ぶ線により囲まれるように、第１基板１０に外ケース４０を取り付ける。そのため、慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、平面視において慣性センサーが３つ以上の磁石を結ぶ線により囲まれない場合に比べて、慣性センサー８０は、安定して配置される。
【００７６】
慣性センサーユニット１００の取り付け方法では、ステップＳ１０では、磁石２０と鉄骨柱４との間に調整板３０が位置するように、第１基板１０を取り付け、調整板３０の材質は、磁石２０と引き合わない、かつ、磁石２０と斥け合わない材質である。そのため、例えば磁石２０の磁力が非常に強く、慣性センサーユニット１００を鉄骨柱４から取り外す場合に、磁石２０が鉄骨柱４から離れなくなる虞を低減することができる。このように、調整板３０は、磁石２０の鉄骨柱４に対する磁力を調整することができる。
【００７７】
なお、磁石２０によって取り付けることができれば、慣性センサーユニット１００が取り付けられる構造物は、ビルに限定されず、例えば、送電鉄塔、風力発電機、道路の電光掲示板などであってもよい。
【００７８】
１．３．  慣性センサーユニットの変形
１．３．１．  第１変形例
次に、第１実施形態の第１変形例に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、第１実施形態の第１変形例に係る慣性センサーユニット１０１を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１４では、慣性センサーユニット１０１の本体ケース４４の図示を省略している。
【００７９】
以下、第１実施形態の第１変形例に係る慣性センサーユニット１０１において、上述した第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する第１実施形態の第２〜第４変形例に係る慣性センサーユニットにおいて、同様である。
【００８０】
慣性センサーユニット１０１では、図１４に示すように、紐９０を含む点において、上述した慣性センサーユニット１００と異なる。
【００８１】
紐９０は、鉄骨柱４と外ケース４０の第２基板４２とをつないでいる。図示の例では、紐９０は、鉄骨柱４に取り付けられた取り付け部材６を介して、鉄骨柱４と第２基板４２とをつないでいる。取り付け部材６は、Ｃクランプであってもよい。取り付け部材６は、紐９０の第１端部９０ａを固定するように構成されている。紐９０は、綱状であってもよい。
【００８２】
第１基板１０には、貫通孔１６が設けられている。第２基板４２には、貫通孔４８が設けられている。図示の例では、紐９０は、貫通孔４８を通り、紐９０の第２端部９０ｂが貫通孔１６に位置している。第２端部９０ｂには、ストッパー９２が設けられている。ストッパー９２は、貫通孔１６を通らない大きさを有している。
【００８３】
図１５は、慣性センサーユニット１０１の取り付け方法を説明するためのフローチャートである。図１５に示すように、ステップＳ２０の後に、鉄骨柱４と外ケース４０の第２基板４２とを紐９０でつなぐ（ステップＳ３０）。具体的には、紐９０の第１端部９０ａを固定した取り付け部材６を鉄骨柱４に取り付ける。このようにして、紐９０によって、鉄骨柱４と第２基板４２とをつなぐことができる。
【００８４】
慣性センサーユニット１０１の取り付け方法では、鉄骨柱４と第２基板４２とを紐９０でつなぐため、慣性センサーユニット１０１を鉄骨柱４から取り外す際に、誤って慣性センサーユニット１０１が落下することを防ぐことができる。
【００８５】
なお、鉄骨柱４と第２基板４２とを紐９０でつなぐステップは、ステップＳ１０の前に行われてもよいし、ステップＳ１０とステップＳ２０との間に行われてもよい。
【００８６】
１．３．２．  第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図１６は、第１実施形態の第２変形例に係る慣性センサーユニット１０２を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図１６では、第１基板１０および第２基板４２以外の部材の図示を省略している。
【００８７】
慣性センサーユニット１０２では、図１６に示すように、第３取り付け部４９ａ，４９ｂと、第４取り付け部１８ａ，１８ｂと、を有している点において、上述した慣性センサーユニット１００と異なる。
【００８８】
第２基板４２には、第３取り付け部４９ａ，４９ｂが設けられている。第１基板１０には、第４取り付け部１８ａ，１８ｂが設けられている。図１６に示すように、第２基板４２は、第１基板１０に設けられた溝１１ａ，１１ｂへ矢印Ａ方向にスライドされながら挿入させられ、第３取り付け部４９ａと第４取り付け部１８ａとは嵌合し、第３取り付け部４９ｂと第４取り付け部１８ｂとは嵌合する。第４取り付け部１８ａは、Ａ方向に沿って設けられ、第３取り付け部４９ａが挿入される溝１１ａを規定している。第４取り付け部１８ｂは、Ａ方向に沿って設けられ、第３取り付け部４９ｂが挿入される溝１１ｂを規定している。第４取り付け部１８ａ，１８ｂは、互いに対向するように設けられている。
【００８９】
第１基板１０には、第１基板１０の移動を停止するストッパー１９が設けられている。ストッパー１９は、第２基板４２の挿入側とは反対側に設けられている。図示の例では、ストッパー１９は、第３取り付け部４９ａと第３取り付け部４９ｂとを接続している。
【００９０】
慣性センサーユニット１０２の取り付け方法では、外ケース４０を取り付けるステップＳ２０において、まず、外ケース４０の第２基板４２を、第１基板１０に対して、矢印Ａ方向に移動させ、第３取り付け部４９ａと第４取り付け部１８ａとを嵌合させ、第３取り付け部４９ｂと第４取り付け部１８ｂとを嵌合させる。そして、第２基板４２を、ストッパー１９に接触するまで移動させる。これにより、第１基板１０に対する外ケース４０の位置を決める。次に、図６に示すように、雄ねじ４６および雌ねじ１４によって、第２基板４２を第１基板１０に取り付ける。
【００９１】
慣性センサーユニット１０２の取り付け方法では、外ケース４０には、第３取り付け部４９ａ，４９ｂが設けられ、第１基板１０には、第４取り付け部１８ａ，１８ｂが設けられ、外ケース４０を取り付けるステップＳ２０では、第３取り付け部４９ａ，４９ｂと第４取り付け部１８ａ，１８ｂとを嵌合することにより、第１基板１０に対する外ケース４０の位置を決める。そのため、慣性センサーユニット１０２の取り付け方法では、第３取り付け部および第４取り付け部が設けられていない場合に比べて、第１基板１０に対して外ケース４０をより正確な位置に配置することができる。
【００９２】
１．３．３．  第３変形例
次に、第１実施形態の第３変形例に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図１７は、第１実施形態の第３変形例に係る慣性センサーユニット１０３を模式的に示す平面図である。
【００９３】
上述した慣性センサーユニット１００では、図３に示すように、磁石２０は、４つ取り付けられていた。これに対し、慣性センサーユニット１０３では、図１７に示すように、磁石２０は、３つ取り付けられている。図示の例では、平面視において、磁石２０の形状は、円である。
【００９４】
１．３．４．  第４変形例
次に、第１実施形態の第４変形例に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図１８は、第１実施形態の第４変形例に係る慣性センサーユニット１０４を模式的に示す平面図である。
【００９５】
上述した慣性センサーユニット１００では、図３に示すように、平面視において、基板１０，４２および本体ケース４４の形状は、長方形であった。これに対し、慣性センサーユニット１０４では、基板１０，４２および本体ケース４４の形状は、図１８に示すように、平面視において、台形である。なお、基板１０，４２および本体ケース４４の形状は、特に限定されず、図１９に示すように、円であってもよい。図１８および図１９に示す例では、平面視において、磁石２０の形状は、円である。
【００９６】
２．  第２実施形態
２．１．  慣性センサーユニット
次に、第２実施形態に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図２０は、第２実施形態に係る慣性センサーユニット２００を模式的に示す断面図である。
【００９７】
以下、第２実施形態に係る慣性センサーユニット２００において、上述した第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
上述した慣性センサーユニット１００では、図６に示すように、第１取り付け部４７は、貫通孔４３と、雄ねじ４６と、により構成され、第２取り付け部１５は、雌ねじ１４により構成されていた。
【００９９】
これに対し、慣性センサーユニット２００では、図２０に示すように、第１取り付け部４７は、雌ねじ２４０を有し、第２取り付け部１５は、第１基板１０に設けられている貫通孔２１０と、貫通孔２１０を通る雄ねじ２１２と、により構成されている。
【０１００】
第１基板１０は、雄ねじ２１２を有している。雄ねじ２１２は、第２基板４２とは反対側から貫通孔２１０に挿入されている。雄ねじ２１２は、貫通孔２１０と嵌合していてもよい。貫通孔２１０を規定する第１基板１０の面には、雄ねじ２１２と螺合する雌ねじが設けられていてもよい。
【０１０１】
外ケース４０は、ナット２４２を有している。ナット２４２には、雌ねじ２４０が設けられている。雌ねじ２４０は、貫通孔４３を通った雄ねじ２１２に螺合する。第１取り付け部４７は、貫通孔４３と、ナット２４２と、により構成されている。第１取り付け部４７と第２取り付け部１５との嵌合は、貫通孔４３を通った雄ねじ２１２と雌ねじ２４０とが螺合することである。雄ねじ２１２と雌ねじ２４０とは、嵌合部５０を構成している。
【０１０２】
２．２．  慣性センサーユニットの取り付け方法
次に、第２実施形態に係る慣性センサーユニット２００の取り付け方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１０３】
外ケース４０を取り付けるステップでは、図２０に示すように、雄ねじ２１２が貫通孔４３を通るように、第１基板１０に外ケース４０を配置する。次に、貫通孔４３を通った雄ねじ２１２に、ナット２４２に設けられた雄ねじ２１２を螺合させる。
【０１０４】
慣性センサーユニット２００の取り付け方法は、上記のこと以外は、慣性センサーユニット１００の取り付け方法と基本的に同じである。
【０１０５】
慣性センサーユニット２００の取り付け方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１０６】
慣性センサーユニット２００の取り付け方法では、上述した慣性センサーユニット１００の取り付け方法と同様に、鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃によって、慣性センサー８０が破損する虞を低減することができる。さらに、慣性センサー８０が受ける磁石２０の磁力の影響を低減することができる。
【０１０７】
慣性センサーユニット２００の取り付け方法では、第１取り付け部４７は、雌ねじ２４０を有し、第２取り付け部１５は、第１基板１０に設けられている貫通孔２１０と、貫通孔２１０を通る雄ねじ２１２と、により構成され、第１取り付け部４７と第２取り付け部１５との嵌合は、貫通孔２１０を通った雄ねじ２１２と雌ねじ２４０とが螺合することである。そのため、慣性センサーユニット２００の取り付け方法では、雄ねじ２１２と雌ねじ２４０の螺合により、第１基板１０に外ケース４０を取り付けることができる。
【０１０８】
慣性センサーユニット２００の取り付け方法では、第１取り付け部４７は、外ケース４０に設けられている貫通孔４３と、貫通孔４３を通った雄ねじ２１２に螺合する雌ねじ２４０が設けられているナット２４２と、により構成されている。そのため、慣性センサーユニット２００の取り付け方法では、ナット２４２によって、第１基板１０に外ケース４０を取り付けることができる。
【０１０９】
３．  第３実施形態
３．１．  慣性センサーユニット
次に、第３実施形態に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、第３実施形態に係る慣性センサーユニット３００を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図２１では、第１基板１０および第２基板４２以外の部材の図示を省略している。
【０１１０】
以下、第３実施形態に係る慣性センサーユニット３００において、上述した第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１１】
上述した慣性センサーユニット１００では、図６に示すように、第１取り付け部４７は、貫通孔４３と、雄ねじ４６と、により構成され、第２取り付け部１５は、雌ねじ１４により構成されていた。
【０１１２】
これに対し、慣性センサーユニット３００では、図２１に示すように、第２基板４２は、第１基板１０に設けられた溝１１ａ，１１ｂへ矢印Ａ方向にスライドされながら挿入させられ、第１取り付け部４７ａと第２取り付け部１５ａとは嵌合し、第１取り付け部４７ｂと第２取り付け部１５ｂとは嵌合する。第２取り付け部１５ａは、Ａ方向に沿って設けられ、第１取り付け部４７ａが挿入される溝１１ａを規定している。第２取り付け部１５ｂは、Ａ方向に沿って設けられ、第１取り付け部４７ｂが挿入される溝１１ｂを規定している。第２取り付け部１５ａ，１５ｂは、互いに対向するように設けられている。
【０１１３】
第１基板１０には、第１基板１０の移動を停止するストッパー１９が設けられている。ストッパー１９は、第２基板４２の挿入側とは反対側に設けられている。図示の例では、ストッパー１９は、第１取り付け部４７ａと第１取り付け部４７ｂとを接続している。
【０１１４】
３．２．  慣性センサーユニットの取り付け方法
次に、第３実施形態に係る慣性センサーユニット３００の取り付け方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１１５】
慣性センサーユニット３００の取り付け方法では、外ケース４０を取り付けるステップでは、第１取り付け部４７ａ，４７ｂと第２取り付け部１５ａ，１５ｂとを嵌合させて、外ケース４０を第１基板１０に取り付ける。具体的には、まず、外ケース４０の第２基板４２を、第１基板１０に対して、矢印Ａ方向に移動させ、第１取り付け部４７ａと第２取り付け部１５ａとを嵌合させ、第１取り付け部４７ｂと第２取り付け部１５ｂとを嵌合させる。そして、第２基板４２を、ストッパー１９に接触するまで移動させる。これにより、外ケース４０を第１基板１０に取り付ける。
【０１１６】
慣性センサーユニット３００の取り付け方法は、上記のこと以外は、慣性センサーユニット１００の取り付け方法と基本的に同じである。
【０１１７】
慣性センサーユニット３００の取り付け方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１１８】
慣性センサーユニット３００の取り付け方法では、上述した慣性センサーユニット１００の取り付け方法と同様に、鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃によって、慣性センサー８０が破損する虞を低減することができる。さらに、慣性センサー８０が受ける磁石２０の磁力の影響を低減することができる。
【０１１９】
慣性センサーユニット３００の取り付け方法では、雄ねじおよび雌ねじを用いずに、第１基板１０に外ケース４０を取り付けることができる。
【０１２０】
４．  第４実施形態
４．１．  慣性センサーユニット
次に、第４実施形態に係る慣性センサーユニットについて、図面を参照しながら説明する。図２２は、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００の慣性センサー８０を模式的に示す斜視図である。図２３は、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００の慣性センサー８０を模式的に示す平面図である。図２４は、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００の慣性センサー８０を模式的に示す図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。図２５は、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００の慣性センサー８０を模式的に示す図２３のＸＸＶ−ＸＸＶ線断面図である。
【０１２１】
なお、図２２および図２３では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。また、図２４および図２５では、慣性センサー８０に含まれる部位の一部について、図示を省略している。
【０１２２】
以下、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００において、上述した第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２３】
上述した慣性センサーユニット１００では、慣性センサー８０は、加速度を検出する加速度センサーであった。
【０１２４】
これに対し、慣性センサーユニット４００では、慣性センサー８０は、角速度を検出するジャイロセンサーである。
【０１２５】
慣性センサーユニット４００では、慣性センサー８０は、図２２〜図２５に示すように、例えば、振動片４０２と、ベース部４０３と、中間層４０６と、蓋体４０７と、圧電素子４２０と、質量部１７０と、を有している。なお、便宜上、図２３では、蓋体４０７を透視して図示している。また、図２４では、圧電素子４２０を簡略化して図示している。
【０１２６】
振動片４０２は、図２３および図２４に示すように、振動基板４１０を有している。振動基板４１０の形状は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする略板状である。振動基板４１０の材質は、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム、シリコン、セラミックス、ガラスなどである。
【０１２７】
振動基板４１０は、例えば、基部４１１と、３つの振動腕４１２，４１３，４１４と、枠部４１５と、を有している。振動腕４１２，４１３，４１４は、基部４１１に接続されている。振動腕４１２，４１３，４１４は、基部４１１から同じ方向に延出している。振動腕４１２，４１３，４１４は、延出方向と直交する方向に並んでいる。振動腕４１４は、振動腕４１２と振動腕４１３との間に位置している。振動腕４１２，４１３，４１４は、基部４１１側の端部が固定端となり、基部４１１と反対側の端部が自由端となる。
【０１２８】
基部４１１の、振動腕４１２，４１３，４１４とは反対側の端部は、枠部４１５に接続されている。枠部４１５の形状は、平面視において枠状である。枠部４１５の内側に、基部４１１および振動腕４１２，４１３，４１４が配置されている。基部４１１、振動腕４１２，４１３，４１４、および枠部４１５は、一体に設けられている。
【０１２９】
質量部１７０は、振動腕４１２，４１３，４１４に配置されている。図示の例では、質量部１７０は、振動腕４１２，４１３，４１４の自由端側に配置されている。質量部１７０によって、振動片４０２の小型化を図ったり、振動腕４１２，４１３，４１４の共振周波数を調整したりすることができる。
【０１３０】
圧電素子４２０は、図２３〜図２５に示すように、振動腕４１２，４１３，４１４に配置されている。図示の例では、圧電素子４２０は、振動腕４１２，４１３，４１４上に設けられている。圧電素子４２０は、振動腕４１２，４１３，４１４をＺ軸方向に屈曲振動させることができる。圧電素子４２０は、例えば、図２５に示すように、絶縁層４２１と、第１電極層４２２と、圧電体層４２３と、第２電極層４２４と、を有している。
【０１３１】
絶縁層４２１は、振動腕４１２，４１３，４１４上に設けられている。絶縁層４２１は、第１電極層４２２と振動基板４１０との間を電気的に絶縁している。絶縁層４２１の材質は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどである。
【０１３２】
第１電極層４２２は、絶縁層４２１上に設けられている。第１電極層４２２の材質は、例えば、金、白金、アルミニウム、銀、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、タングステン、鉄、チタン、コバルト、亜鉛、ジルコニウム、酸化亜鉛、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などである。
【０１３３】
圧電体層４２３は、第１電極層４２２上に設けられている。圧電体層４２３の材質は、例えば、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、四ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛などである。
【０１３４】
第２電極層４２４は、圧電体層４２３上に設けられている。第２電極層４２４は、第１電極層４２２の構成材料として挙げられたものから適宜選択した材料により構成されていてもよい。
【０１３５】
ベース部４０３の形状は、図２２〜図２４に示すように、Ｚ軸方向を厚さ方向とする略板状である。ベース部４０３には、＋Ｚ軸方向に開口する凹部４３０が設けられている。振動腕４１２，４１３，４１４は、凹部４３０によって、下方に変位可能である。ベース部４０３の材質は、例えば、シリコン、セラミックス、ガラスなどである。
【０１３６】
中間層４０６は、ベース部４０３上に設けられている。中間層４０６は、振動片４０２とベース部４０３との間に設けられている。中間層４０６は、振動片４０２の枠部４１５とベース部４０３とを接合している。
【０１３７】
蓋体４０７は、振動基板４１０上に設けられている。蓋体４０７は、振動基板４１０の枠部４１５に接合されている。蓋体４０７の形状は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする略板状である。蓋体４０７には、−Ｚ軸方向に開口する凹部４３２が設けられている。振動腕４１２，４１３，４１４は、凹部４３２によって、上方に変位可能である。蓋体４０７の材質は、例えば、シリコン、セラミックス、ガラス、金属などである。
【０１３８】
蓋体４０７、振動基板４１０、およびベース部４０３が接合されることにより、凹部４３０，４３２と枠部４１５とで規定される空間Ｓが外部から隔離される。中間層４０６と振動基板４１０との接合、および振動基板４１０とベース部４０３との接合を、それぞれ減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、空間Ｓを減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。中間層４０６と振動基板４１０との接合、および振動基板４１０とベース部４０３との接合としては、例えば、直接接合、陽極接合、ろう材やはんだ等を用いた金属接合、溶接、かしめ等が挙げられる。
【０１３９】
蓋体４０７の形状は、図２３に示すように、例えば、Ｚ軸方向からの平面視で六角形である。Ｚ軸方向からの平面視で、振動基板４１０は、蓋体４０７から一部がはみ出ている。このはみ出た部分に端子部４４０，４４２が設けられている。
【０１４０】
端子部４４０には、接続配線４４４が接続されている。接続配線４４４は、端子部４４０と圧電素子４２０とを接続している。端子部４４２には、接続配線４４６が接続されている。接続配線４４６は、端子部４４２と圧電素子４２０とを接続している。端子部４４０，４４２および接続配線４４４，４４６は、第１電極層４２２の構成材料として挙げられたものから適宜選択した材料により構成されていてもよい。
【０１４１】
端子部４４０と端子部４４２との間に電圧が印加されると、圧電素子４２０によって、振動腕４１２，４１３，４１４は、一定の周波数、すなわち共振周波数でＺ軸方向に屈曲振動する。振動腕４１２，４１３は、互いに同方向に屈曲振動する。振動腕４１４は、振動腕４１２，４１３とは反対方向に屈曲振動する。
【０１４２】
このように隣り合う振動腕４１２，４１４を互いに反対方向に屈曲振動させることにより、隣り合う振動腕４１２，４１４により生じる漏れ振動を互いに相殺することができる。さらに、隣り合う振動腕４１３，４１４により生じる漏れ振動を互いに相殺することができる。その結果、振動片４０２は、周波数精度の高い信号を出力することができる。
【０１４３】
振動腕４１２，４１３，４１４が屈曲振動すると、端子部４４０，４４２間には、圧電体層４２３の圧電効果により、ある一定の周波数で電圧が発生する。
【０１４４】
振動腕４１２，４１３，４１４が屈曲振動している状態において、振動腕４１２，４１３，４１４の延出方向と平行な軸まわりの角速度が加わると、振動腕４１２，４１３，４１４の振動方向と垂直な方向にコリオリ力が発生する。このコリオリ力によって圧電素子４２０の圧電体層４２３に発生する電荷を端子部４４０，４４２から信号として出力させることにより、加わった角速度を検出することができる。圧電素子４２０は、角速度を検出するための物理量検出素子である。
【０１４５】
なお、センサーケース７０には、３つの慣性センサー８０が収容され、３つの慣性センサー８０は、検出軸が互いに直交しており、互いに直交した３軸まわりの角速度を検出してもよい。
【０１４６】
また、図示はしないが、センサーケース７０には、互いに直交した３軸方向の加速度を検出する３つの慣性センサー８０と、互いに直交した３軸方向の角速度を検出する３つの慣性センサー８０とが、収容されていてもよい。
【０１４７】
また、上記では、角速度を検出するための物理量検出素子として、圧電素子４２０を用いた例について説明したが、角速度を検出することができれば、物理量検出素子は、圧電素子でなくてもよい。
【０１４８】
４．２．  慣性センサーユニットの取り付け方法
次に、第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００の取り付け方法について、説明する。
【０１４９】
第４実施形態に係る慣性センサーユニット４００は、上述した第１実施形態に係る慣性センサーユニット１００の取り付け方法と基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。
【０１５０】
慣性センサーユニット４００の取り付け方法では、上述した慣性センサーユニット１００の取り付け方法と同様に、鉄骨柱４に取り付ける際に慣性センサー８０に加わる不要な衝撃によって、慣性センサー８０が破損する虞を低減することができる。さらに、質量部１７０は、磁石２０と引き合わず、磁石２０によって振動腕４１２，４１３，４１４の動きが妨げられない。そのため、慣性センサー８０が受ける磁石２０の磁力の影響を低減することができる。
【０１５１】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１５２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５３】
２…ビル、４…鉄骨柱、６…取り付け部材、１０…第１基板、１１ａ，１１ｂ…溝、１２…面、１４…雌ねじ、１５，１５ａ，１５ｂ…第２取り付け部、１６…貫通孔、１８ａ，１８ｂ…第４取り付け部、１９…ストッパー、２０…磁石、２２…ねじ、２４…カバー部材、２６…貫通孔、３０…調整板、４０…外ケース、４２…第２基板、４３…貫通孔、４４…本体ケース、４６…雄ねじ、４７，４７ａ，４７ｂ…第１取り付け部、４８…貫通孔、４９ａ，４９ｂ…第３取り付け部、５０…嵌合部、６０…ねじ抜け止め部材、７０…センサーケース、７２…支持板、７４…回路基板、７６…コネクター基板、８０…慣性センサー、９０…紐、９０ａ…第１端部、９０ｂ…第２端部、９２…ストッパー、１００，１０１，１０２，１０３，１０４…慣性センサーユニット、１１０…センサー部、１２０…基部、１３１…第１腕部、１３１ａ…固定領域、１３２…第２腕部、１３２ａ…固定領域、１３３…第３腕部、１３３ａ…固定領域、１４０…可動部、１５０…括れ部、１６０…物理量検出素子、１６２…ワイヤーボンディング、１７０…質量部、１７０ａ，１７０ｂ…端部、１８０…基台、１８０ａ…底壁、１８０ｂ…側壁、１８１ａ…内面、１８１ｂ…外面、１８２…段部、１８３…接着剤、１８４…外部端子、１８５…封止部、１８６…貫通孔、１９０…蓋体、１９１…接着剤、１９２…キャビティー、２００…慣性センサーユニット、２１０…貫通孔、２１２…雄ねじ、２４０…雌ねじ、２４２…ナット、３００，４００…慣性センサーユニット、４０２…振動片、４０３…ベース部、４０６…中間層、４０７…蓋体、４１０…振動基板、４１１…基部、４１２，４１３，４１４…振動腕、４１５…枠部、４２０…圧電素子、４２１…絶縁層、４２２…第１電極層、４２３…圧電体層、４２４…第２電極層、４３０…凹部、４３２…凹部、４４０，４４２…端子部、４４４，４４６…接続配線
【図１】
2020197400.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020197400.tif 000009
【図８】
2020197400.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020197400.tif 000012
【図１１】
2020197400.tif 000013
【図１２】
2020197400.tif 000014
【図１３】
2020197400.tif 000015
【図１４】
2020197400.tif 000016
【図１５】
2020197400.tif 000017
【図１６】
2020197400.tif 000018
【図１７】
2020197400.tif 000019
【図１８】
2020197400.tif 000020
【図１９】
2020197400.tif 000021
【図２０】
2020197400.tif 000022
【図２１】
2020197400.tif 000023
【図２２】
2020197400.tif 000024
【図２３】
2020197400.tif 000025
【図２４】
2020197400.tif 000026
【図２５】
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