(57)【要約】【課題】角速度センサの高精度な検査を行い得る加速度センサ用検査装置を提供する。【解決手段】加速度センサ用検査装置１は、保持部材１６と、モーター１２ａと、回転伝達・振動吸収機構１８とを備えている。保持部材１６は、入力軸１５を有する。保持部材１６は、入力軸１５の軸心を中心として回転可能に設けられている。保持部材１６には、角速度センサ１７が保持される。モーター１２ａは、出力軸１２ａ１を有する。モーター１２ａは、所定の角速度で回転可能である。回転伝達・振動吸収機構１８は、出力軸１２ａ１の振動を吸収する。回転伝達・振動吸収機構１８は、出力軸１２ａ１の回転を入力軸１５に伝達する。【選択図】図１
2011027446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度センサを検査するための角速度センサ用検査装置であって、
入力軸を有し、前記入力軸の軸心を中心として回転可能に設けられており、角速度センサが保持される保持部材と、
出力軸を有し、所定の角速度で回転可能なモーターと、
前記出力軸の振動を吸収すると共に、前記出力軸の回転を前記入力軸に伝達する回転伝達・振動吸収機構とを備える、角速度センサ用検査装置。
【請求項２】
前記回転伝達・振動吸収機構は、前記出力軸と前記入力軸との間の動力伝達経路上に配置されている弾性部材を有する、請求項１に記載の角速度センサ用検査装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、前記出力軸と前記入力軸との間に巻き掛けられているベルトである、請求項２に記載の角速度センサ用検査装置。
【請求項４】
前記回転伝達・振動吸収機構は、前記出力軸と共に回転する第１のプーリーと、前記入力軸と共に回転する第２のプーリーとをさらに有し、
前記ベルトは、前記第１及び第２のプーリーに巻き掛けられている、請求項３に記載の角速度センサ用検査装置。
【請求項５】
前記ベルトの張力が、下記式（１）を満たしている、請求項３または４に記載の角速度センサ用検査装置。
（ｎ／２）×ｌ＝（１／ｆ）・（ｓ／ｐ）１／２  ………  （１）
但し、
ｎ：整数、
ｌ：ベルトの支点間距離（ｍ）、
ｆ：モーターの回転軸の振動の周波数（Ｈｚ）、
ｓ：ベルトの張力（Ｎ）、
ｐ：ベルトの線密度（ｋｇ／ｍ）、
である。
【請求項６】
前記出力軸と前記入力軸との間の動力伝達経路上に配置されており、前記入力軸の回転速度を低下させる減速機構をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の角速度センサ用検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサ用検査装置に関し、詳細には、モーターを用いて、角速度センサが保持されている保持部材を回転させることにより角速度センサの検査を行う角速度センサ用検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１〜３などにおいて、種々の角速度センサの検査装置や検査方法が提案されている。例えば、特許文献１には、図４に示す角速度センサの検査装置が開示されている。図４に示すように、検査装置１００は、基台１０１上に設けられた柱１０２に、横方向に延びる回転軸１０３が取り付けられている。この回転軸１０３には、板体１０４が、回転軸１０３の中心軸を中心として回転可能に取り付けられている。また、検査装置１００には、板体１０４を円弧運動させるボイスコイル１０５が設けられている。
【０００３】
検査装置１００では、ボイスコイル１０５により板体１０４が駆動された際の変位センサ１０６による検出値から算出される回転速度と、柱１０２の上方に取り付けられた角速度センサ１０７により検出された回転速度とを比較することにより角速度センサ１０７の感度が検査される。
【０００４】
しかしながら、ボイスコイル１０５を用いた検査装置１００には、以下のような問題があった。すなわち、ボイスコイル１０５は、駆動力が小さく、かつ、剛性が低い。また、検査装置１００では、ボイスコイル１０５の直線運動によって板体１０４を運動させるため、板体１０４を正確に円弧状に運動できない。このため、角速度センサ１０７の感度を高精度に検査することが困難であった。また、ボイスコイル１０５のストローク長は、数ｍｍ程度であるため、板体１０４を大きく変位させることができないという問題もあった。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、振り子を用いた角速度センサ用検査装置が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載の検査装置では、振り子を用いるため、長期間にわたって連続的に検査を行うことができない。また、振り子を高速振動させることが困難であるため、高い角速度領域におけるセンサ特性の検査を行うことが困難であるばかりか、検査に長時間を要するという問題もある。さらに、小型化が困難であるという問題、環境の影響を受けやすいという問題などもある。
【０００６】
また、下記の特許文献３には、一軸レートテーブルにジャイロセンサを取り付けてジャイロセンサの検査を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３３４１９６号公報
【特許文献２】特開２００６−８４４５５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８４３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に記載のように、一軸レートテーブルを用いた場合、角速度センサに正確な回転速度を付与することができ、かつ、角速度センサに高い回転速度を付与することもできる。従って、角速度センサの特性を正確に測定できると共に、高い回転速度領域におけるセンサ特性の検査も行うことができる。
【０００９】
しかしながら、一軸レートテーブルに角速度センサを取り付けて、センサ特性の検査を行った場合でも、回転速度の計測の高い再現性が得られず、十分に高精度な検査を行うことができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、角速度センサの高精度な検査を行い得る加速度センサ用検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意研究の結果、レートテーブルを用いた場合に回転速度の計測の高い再現性が得られない原因が、レートテーブルを回転させるモーターの振動がレートテーブルに伝達していることにあることを見出し、その結果、本発明をなすに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係る加速度センサ用検査装置は、角速度センサを検査するための角速度センサ用検査装置である。本発明に係る加速度センサ用検査装置は、保持部材と、モーターと、回転伝達・振動吸収機構とを備えている。保持部材は、入力軸を有する。保持部材は、入力軸の軸心を中心として回転可能に設けられている。保持部材には、角速度センサが保持される。モーターは、出力軸を有する。モーターは、所定の回転速度で回転可能である。回転伝達・振動吸収機構は、出力軸の振動を吸収する。回転伝達・振動吸収機構は、出力軸の回転を入力軸に伝達する。
【００１３】
本発明のある特定の局面では、回転伝達・振動吸収機構は、出力軸と入力軸との間の動力伝達経路上に配置されている弾性部材を含む。
【００１４】
本発明の他の特定の局面では、弾性部材は、出力軸と入力軸との間に巻き掛けられているベルトである。この構成によれば、モーターの振動が保持部材に伝達することをより効果的に抑制できると共に、モーターの回転力を確実に保持部材に伝達することができる。
【００１５】
本発明の別の特定の局面では、回転伝達・振動吸収機構は、出力軸と共に回転する第１のプーリーと、入力軸と共に回転する第２のプーリーとをさらに有し、ベルトは、第１及び第２のプーリーに巻き掛けられている。この構成によれば、モーターの振動が保持部材に伝達することをより効果的に抑制できると共に、モーターの回転力を確実に保持部材に伝達することができる。
【００１６】
本発明のさらに他の特定の局面では、ベルトの張力が、下記式（１）を満たしている。
【００１７】
（ｎ／２）×ｌ＝（１／ｆ）・（ｓ／ｐ）１／２  ………  （１）
但し、
ｎ：整数、
ｌ：ベルトの支点間距離（ｍ）、
ｆ：モーターの回転軸の振動の周波数（Ｈｚ）、
ｓ：ベルトの張力（Ｎ）、
ｐ：ベルトの線密度（ｋｇ／ｍ）、
である。
【００１８】
この構成によれば、モーターの振動が、センサが保持される保持部材に伝達することをさらに効果的に抑制することができる。従って、加速度センサのセンサ特性をさらに正確に検出することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の特定の局面では、加速度センサ用検査装置は、出力軸と入力軸との間の動力伝達経路上に配置されており、入力軸の回転速度を低下させる減速機構をさらに備える。この構成によれば、保持部材に大きな回転トルクを付与できるため、保持部材をより正確な回転速度で安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、出力軸の振動を吸収すると共に、出力軸の回転を入力軸に伝達する回転伝達・振動吸収機構が設けられているため、モーターの振動が保持部材に伝達することが抑制される。従って、本発明の角速度センサ用検査装置を用いることにより、角速度センサの角速度検出精度などのセンサ特性の検査を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る角速度センサ用検査装置の略図的模式側面図である。
【図２】保持部材をモーターにより直接駆動したときに角速度センサにより検出される波形の一例を表すグラフである。
【図３】保持部材とモーターとの間に、モーターの振動を吸収する回転伝達・振動吸収機構を配置したときに角速度センサにより検出される波形の一例を表すグラフである。
【図４】特許文献１に記載されている角速度センサの検査装置の略図的模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す角速度センサ用検査装置を例に挙げて説明する。図１に示す角速度センサ用検査装置１は、角速度センサの角速度検出精度などのセンサ特性を検査するための装置である。
【００２３】
図１に示すように、検査装置１は、基台１０を備えている。基台１０の上には、角速度センサ１７が保持される保持部材１６が基台１０に対して回転可能に配置されている。具体的には、保持部材１６は、軸受部材１１ｂによって回転可能に支持されている入力軸１５を備えており、入力軸１５の軸心を中心として回転可能である。保持部材１６は、角速度センサ１７を保持するための保持機構（図示せず）を備えている。この保持機構は、角速度センサ１７を保持できる機構であれば特に限定されない。保持機構は、例えば、吸着機構や接着機構などにより構成することができる。
【００２４】
なお、保持部材１６に保持された角速度センサ１７は、制御部２０に接続され、角速度センサ１７により検出された回転速度は、制御部２０に対して出力される。
【００２５】
また、基台１０の上には、回転機構１２が設けられている。回転機構１２は、軸受部材１１ａにより回転可能に支持されている出力軸１４を有し、出力軸１４を所定の回転速度で回転させる機構である。回転機構１２は、出力軸１２ａ１を有し、所定の回転速度で回転可能なモーター１２ａと、減速機構１２ｂとを有する。
【００２６】
モーター１２ａの種類は特に限定されないが、モーター１２ａは、例えば、ステッピングモーターやサーボモーターにより構成することができる。モーター１２ａは、制御部２０に接続されており、この制御部２０によってモーター１２ａが制御される。
【００２７】
減速機構１２ｂは、モーター１２ａの出力軸１２ａ１と出力軸１４とを接続している。減速機構１２ｂは、出力軸１２ａ１の回転を減速して出力軸１４に伝達する機構である。減速機構１２ｂは、例えば、出力軸１２ａ１と共に回転する第１のギアと、出力軸１４と共に回転し、第１のギアと噛合している第２のギアとを有するギア群により構成することができる。
【００２８】
回転機構１２の出力軸１４と、保持部材１６の入力軸１５とは、回転伝達・振動吸収機構１８を介して接続されている。回転伝達・振動吸収機構１８は、出力軸１４の振動を吸収し、入力軸１５には伝達しない一方、出力軸１４の回転を入力軸１５に伝達する機構である。具体的には、本実施形態では、回転伝達・振動吸収機構１８は、入力軸１５と出力軸１４との間の動力伝達経路上に配置されており、ゴムなどの弾性体からなる、弾性部材としてのベルト１８ｃと、第１のプーリー１８ａと、第２のプーリー１８ｂとを備えている。第１のプーリー１８ａは、出力軸１４に設けられ、出力軸１４と共に回転する。第２のプーリー１８ｂは、入力軸１５に設けられ、入力軸１５と共に回転する。ベルト１８ｃは、第１のプーリー１８ａと、第２のプーリー１８ｂとに巻き掛けられている。
【００２９】
また、本実施形態では、検出センサ１９が、基台１０に設けられている。この検出センサ１９によって、保持部材１６の回転速度が検出される。検出センサ１９は、制御部２０に接続されており、検出センサ１９は、制御部２０に対して、検出した回転速度を出力する。なお、モーター１２ａが正確な回転速度で保持部材１６を回転させることができるものである場合は、検出センサ１９は、必ずしも必須ではない。
【００３０】
次に、本実施形態の検査装置１を用いた角速度センサの検査方法及び検査原理について説明する。
【００３１】
まず、検査装置１の保持部材１６に検査対象となる角速度センサ１７を保持する。その状態で、モーター１２ａを駆動すると、減速機構１２ｂ、出力軸１４、回転伝達・振動吸収機構１８、入力軸１５を介してモーター１２ａの回転が保持部材１６に伝達し、保持部材１６が回転する。制御部２０には、検出センサ１９によって検出された保持部材１６の回転速度と、保持部材１６により保持された角速度センサ１７によって検出された保持部材１６の回転速度とが入力される。制御部２０は、検出センサ１９によって検出された保持部材１６の回転速度と、角速度センサ１７によって検出された保持部材１６の回転速度とを比較することにより、角速度センサ１７のセンサ特性を検査する。
【００３２】
ところで、本実施形態のように、保持部材１６の駆動源としてモーター１２ａを用いた場合、モーター１２ａにおいて微振動が発生する。このため、この微振動がモーター１２ａから保持部材１６に伝達すると、保持部材１６も微振動し、例えば図２に示すように、角速度センサ１７の検出値に微振動に起因するノイズ成分が負荷されることとなる。具体的には、図２に示す場合では、約１０Ｈｚの感度波形に、約３００Ｈｚの微小ノイズが重なっている。従って、角速度センサ１７の高精度な検査が困難となる傾向にある。
【００３３】
それに対して本実施形態では、上述のように、モーター１２ａと保持部材１６との間に回転伝達・振動吸収機構１８が設けられている。このため、モーター１２ａの微振動が保持部材１６に伝達することが効果的に抑制されている。従って、保持部材１６及び角速度センサ１７が微振動することが効果的に抑制され、保持部材１６及び角速度センサ１７に所望する回転速度の回転のみが加えられる。その結果、例えば図３に示すように、角速度センサ１７の検出値にノイズ成分が負荷されることが効果的に抑制される。よって、角速度センサ１７を高精度に検査することができる。
【００３４】
なお、モーター１２ａの微振動の保持部材１６への伝達を完全に規制する必要は、必ずしもない。例えば、モーター１２ａの微振動が保持部材１６に伝達している場合であっても、伝達する微振動が、角速度センサ１７の検査に影響を及ぼさないレベルであればよい。具体的には、保持部材１６に伝達する微振動が角速度センサ１７によって検出されないレベルの大きさであれば、特に問題ない。従って、本実施形態の回転伝達・振動吸収機構１８は、そのようなレベルにまでモーター１２ａの微振動が保持部材１６に伝達することを抑制できるものであれば十分である。
【００３５】
回転伝達・振動吸収機構１８は、モーター１２ａの回転を入力軸１５に伝達する一方、モーター１２ａの振動が入力軸１５に伝達することを抑制できるものであれば特に限定されない。回転伝達・振動吸収機構１８は、例えば、弾性部材により構成されているカップリングなどにより構成することもできる。
【００３６】
例えば、一端が出力軸１４に固定されており、他端が入力軸１５に固定されているゴム製カップリングを回転伝達・振動吸収機構１８として設けてもよい。但し、この場合は、カップリングの弾性が低いと振動を十分に吸収できない。このため、保持部材１６に回転を適正に伝達しつつ、保持部材１６への振動の伝達を抑制することが困難となる傾向にある。
【００３７】
それに対して、本実施形態のように、ベルト１８ｃを用いて出力軸１４と入力軸１５との間の回転伝達を行う場合は、ベルト１８ｃの弾性の大きさに関わらず、振動が効率的に吸収され、かつ、出力軸１４の回転が入力軸１５に適正に伝達する。従って、角速度センサ１７のセンサ特性をより高精度に検査することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、ベルト１８ｃが第１及び第２のプーリー１８ａ、１８ｂに巻き掛けられている。このため、出力軸１４と入力軸１５との間に位相差や振幅差が生じにくい。
【００３９】
また、モーター１２ａの振動をベルト１８ｃにより効果的に吸収させる観点からは、ベルト１８ｃの張力が下記式（１）を満たしている好ましい。この場合、ベルト１８ｃに、モーター１２ａの回転軸の振動に応じた波長の定常波が生じ、これにより微振動がベルト１８ｃによって効果的に吸収される。その結果、保持部材１６に微振動が伝達することをより効果的に抑制することができる。
【００４０】
（ｎ／２）×ｌ＝（１／ｆ）・（ｓ／ｐ）１／２  ………  （１）
但し、
ｎ：整数、
ｌ：ベルトの支点間距離（ｍ）、
ｆ：モーターの回転軸の振動の周波数（Ｈｚ）、
ｓ：ベルトの張力（Ｎ）、
ｐ：ベルトの線密度（ｋｇ／ｍ）、
である。
【００４１】
なお、モーター１２ａにより保持部材１６に負荷する回転の周波数と、モーター１２ａにおいて発生する微振動の周波数とが近似している場合は、ベルト１８ｃの長さ、張力、密度などを変化させて微振動を吸収させつつ、回転を適切に伝達することは困難である。しかしながら、一般的には、モーター１２ａにおいて発生する微振動の周波数は、３００Ｈｚ程度であり、角速度センサ１７に負荷する回転の周波数（２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度）よりもかなり高い周波数である。このため、ベルト１８ｃの長さ、張力、密度などを変化させることにより、微振動を吸収させつつ、回転を適切に伝達するように設定することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、減速機構１２ｂが配置されている。このため、保持部材１６に付与する回転トルクを大きくすることができる。よって、保持部材１６をより正確な回転速度で安定して回転させることができる。
【００４３】
上記実施形態では、回転機構１２が、モーター１２ａと減速機構１２ｂとにより構成されている場合について説明した。但し、本発明において、減速機構１２ｂは必ずしも設ける必要はなく、モーター１２ａの出力軸１２ａ１を入力軸１５に直結してもよい。また、減速機構１２ｂを配置する位置は、出力軸１２ａ１と入力軸１５との間の動力伝達経路上であれば特に限定されない。例えば、回転伝達・振動吸収機構１８と、入力軸１５または出力軸１４との間に配置してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…角速度センサ用検査装置
１０…基台
１１ａ、１１ｂ…軸受部材
１２…回転機構
１２ａ…モーター
１２ａ１…モーターの出力軸
１２ｂ…減速機構
１４…回転機構の出力軸
１５…保持部材の入力軸
１６…保持部材
１７…角速度センサ
１８…回転伝達・振動吸収機構
１８ａ…第１のプーリー
１８ｂ…第２のプーリー
１８ｃ…ベルト
１９…検出センサ
２０…制御部
【図１】
2011027446.tif 000003
【図２】
2011027446.tif 000004
【図３】
2011027446.tif 000005
【図４】
2011027446.tif 000006