(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台の高さより厚いとともに円柱形状のはんだからなる材料を基台上に積載した後に、ポンチで支持台をストッパーにして押圧することにより中央部に音叉の先端部を保持する受け面を設けた保持部材を基台上に形成する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台または音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程と、前記接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程とからなる角速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機・車両などの移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いられる角速度センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の角速度センサとしては特開平８−１７０９１７号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図５は従来の角速度センサの斜視図である。
【０００５】
図５において、１は柱状の音叉で、一対の柱部２と、この一対の柱部２の端部を接続する接続部３とにより構成されている。そして音叉１の一対の柱部２のそれぞれの外側面には駆動圧電素子４が設けられるとともに、この駆動圧電素子４を設けた側面と同一面上に参照圧電素子５が設けられている。そしてまた音叉１における駆動圧電素子４および参照圧電素子５を設けた側面と異なる側面には一対の検知圧電素子６を設けている。７は金属製の支持部材で、音叉１の接続部３の根元を支持している。８は金属製の基台で、支持部材７の下面を上面に溶着により固着するとともに、この基台８には複数の端子挿入孔９を設けており、この端子挿入孔９に端子１０を絶縁物１１を介して挿通させ、さらに、この端子１０は音叉１の駆動圧電素子４、参照圧電素子５および検知圧電素子６と電気的に接続している。そして、音叉１は支持部材７により基台８に固着されるものであるが、音叉１における柱部２を基台８に対して略平行になるように支持しているものである。
【０００６】
以上のように構成された従来の角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００７】
音叉１の駆動圧電素子４に交流電圧を印加することにより音叉１が駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈曲振動する。この状態において、音叉１が音叉１の中心軸回りに角速度ωで回転すると音叉１の一対の柱部２にＦ＝２ｍｖ・ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により検知圧電素子６に発生する電荷を出力電圧として外部コンピュータ等（図示せず）で測定することにより角速度を検出していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、音叉１を基台８に対して、略平行に隙間をあけた状態で設ける必要があるが、音叉１自身が重量を持っているから、音叉１を基台８に組み付ける際に、柱部２の先端が下方に移動することとなり、その結果、音叉１を基台８に対して、略平行に支持することが困難であるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、音叉を基台に対して略平行に支持することが容易な、角速度センサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の角速度センサの製造方法は、音叉の先端部を保持する保持部材を基台上に積載する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台または音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程と、接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程とを有する方法で、この方法によれば、音叉を基台に対して、略平行に容易に支持することができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、支持台の高さより厚いとともに円柱形状のはんだからなる材料を基台上に積載した後に、ポンチで支持台をストッパーにして押圧することにより中央部に音叉の先端部を保持する受け面を設けた保持部材を基台上に形成する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台または音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程と、前記接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程とからなる方法で、この方法によれば、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載した後、接着剤が硬化してから保持部材を取り外したため、基台に音叉を組み付ける際に、音叉の重量により音叉が傾くということがなくなり、基台に対して音叉を容易に略平行に支持することができるとともに、保持部材の厚みにバラツキが生じた場合においても、支持台の高さとポンチで押圧された保持部材の高さとが同一となり、その結果、容易に基台と音叉を平行に支持することができるという作用を有するものである。
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサにおける斜視図である。
【００１４】
図１、図２において、２１は水晶製の音叉で、四角柱状の第１の振動体２２と、この第１の振動体２２と平行に設けられた四角柱状の第２の振動体２３と、第１の振動体２２の一端部と第２の振動体２３の一端部とを一体に接続する接続部２４とにより構成されている。そして、第１の振動体２２の４つの側面にはそれぞれ金からなる駆動電極２５を設けている。また第２の振動体２３における表面および裏面には金からなるモニター電極２６が設けられるとともに、この第２の振動体２３の内側の側面には金からなるＧＮＤ電極２７が設けられ、かつ外側の側面には金からなる一対の検出電極２８が設けられている。２９は直方体形状をなす金属製の支持台で、音叉２１における接続部２４の根元を支持している。３０は金属製の基台で、支持台２９の下部を固着するとともに、６つの端子挿入孔３１を設けており、この端子挿入孔３１の内側面にはガラスからなる絶縁物３２を設けている。そして、音叉２１における第１の振動体２２および第２の振動体２３を基台３０に対して略平行になるように構成されている。そしてまた、第１の基台３０の端子挿入孔３１に絶縁物３２を介して６つの端子３３を挿通している。また第１の基台３０における端子３３は、駆動電極２５、検出電極２８、ＧＮＤ電極２７およびモニター電極２６とリード線（図示せず）により、それぞれ電気的に接続されている。３４は金属製のカバーで、第１の基台３０の上面を覆うように設けており、このカバー３４と第１の基台３０とにより、第１の振動体２２、第２の振動体２３および接続部２４からなる音叉２１を内側に収納している。そして、第１の基台３０とカバー３４との内部が真空状態となるようにカバー３４と第１の基台３０の固着部を密着させているものである。
【００１５】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその組立方法を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、第１の振動体２２、第２の振動体２３および接続部２４とを一体に構成した水晶製の音叉２１を準備する。
【００１７】
次に、第１の振動体２２の４つの側面に駆動電極２５を、第２の振動体２３の表面および裏面にモニター電極２６を、第２の振動体２３の内側の側面にＧＮＤ電極２７を、第２の振動体２３の外側面に一対の検出電極２８を金を蒸着することによりそれぞれ形成する。
【００１８】
次に、基台３０に深絞り加工により、支持台２９を形成する。
【００１９】
次に、図３（ａ）に示すように、予め、複数の溝３５を設けた治具３６の中央部に、基台３０を載置する。
【００２０】
次に、図３（ｂ）に示すように、支持台２９の高さより厚いとともに塑性加工可能な融点が約１９０℃であるはんだからなる保持部材３７を治具３６および基台３０の上面に、またがるように載置した後、図３（ｃ）に示すように、上方より第１のポンチ３８を降下させて、第１のポンチ３８により約４０Kgfの力で、保持部材３７を変形させ、治具３６に保持部材３７を固着する。
【００２１】
このとき、保持部材３７をはんだとしたため、はんだは容易に塑性変形させることができることとなり、その結果、容易に保持部材３７を治具３６に固着させることができるという効果を有するものである。
【００２２】
そして、基台３０および保持部材３７を治具３６により支持したため、同一の１個の治具３６にて基台３０および保持部材３７を支持することとなり、その結果、基台３０および保持部材３７の位置が相対的に正確に保証されるから、音叉２１を基台３０に対して正確な位置に保持することができるという効果を有するものである。
【００２３】
次に、第１のポンチ３８を上昇させた後、再度、図４（ａ）に示すように、第２のポンチ３９を支持台２９をストッパーとして約２０Kgfの力で降下させて、保持部材３７における中央部に、音叉２１の第１の振動体２２および第２の振動体２３からなる先端部を保持する受け面４０を形成する。
【００２４】
ここで、基台３０を深絞り加工により形成する支持台２９の高さが変動する場合を考えると、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法においては、保持部材３７を支持台２９の高さより厚いとともに、塑性加工可能な材料を基台３０上に積載した後に、第２のポンチ３９で支持台２９をストッパーにして押圧することにより得られたものとしたため、支持台２９の高さと第２のポンチ３９で押圧された保持部材３７における受け面４０の高さとが同一となり、その結果、容易に基台３０と音叉２１を平行に支持することができるという効果を有するものである。
【００２５】
そして、第１のポンチ３８により保持部材３７を変形させて治具３６に保持部材３７を固着することにより、保持部材３７を治具３６により支持した後、再度、第２のポンチ３９により保持部材３７を変形させて、保持部材３７に音叉２１の先端を保持する受け面４０を設けたため、第２のポンチ３９による外力が音叉２１の先端部である第１の振動体２２および第２の振動体２３を保持する受け面４０を形成するために使用する際には治具３６に保持部材３７を固着するために第２のポンチ３９の力を使用することが無いから、保持部材３７における受け面４０を第２のポンチ３９の安定した力で形成することができることとなり、その結果、保持部材３７における受け面４０の高さを、精度良く設けることができるという効果を有するものである。
【００２６】
次に、基台３０に設けられた凸状の支持台２９に接着剤を塗布した後、図４（ｂ）に示すように、支持台２９に音叉２１における接続部２４、さらに保持部材３７における受け面４０に音叉２１における第１の振動体２２および第２の振動体２３からなる先端部を積載する。
【００２７】
次に、基台３０および音叉２１を載置した治具３６をホットプレート（図示せず）上で、はんだからなる保持部材３７の融点約１９０℃より低い温度である約１５３℃に加熱することにより、接着剤（図示せず）を硬化させて、音叉２１を基台３０における支持台２９に接着する。
【００２８】
このとき、はんだからなる保持部材３７の融点を接着剤（図示せず）の硬化する温度よりも大きくしたため、基台３０における支持台２９に音叉２１を接着するために角速度センサの周囲の雰囲気温度を上げたとしても、保持部材３７が溶けて保持部材３７の高さが変動してしまうということがなくなり、その結果、音叉２１を基台３０に対して、確実に支持することができるという効果を有するものである。
【００２９】
次に、図４（ｃ）に示すように、保持部材３７を音叉２１の第１の振動体２２および第２の振動体２３側の長手方向に移動させて取り外す。
【００３０】
このとき、支持台２９に音叉２１の接続部２４を、保持部材３７に音叉２１の先端部を積載した後、接着剤（図示せず）が硬化してから保持部材３７を取り外したため、音叉２１を基台３０に組み付ける際に、音叉２１の重量により音叉２１が傾くということがなくなり、その結果、基台３０に対して音叉２１を容易に略平行に支持することができるという効果を有するものである。
【００３１】
次に、あらかじめガラスからなる絶縁物３２を内側面に設けた第１の基台３０の端子挿入孔３１に端子３３を挿入した後、この端子３３と駆動電極２５、検出電極２８、ＧＮＤ電極２７およびモニター電極２６をそれぞれリード線（図示せず）を介してはんだ付けにより電気的に接続する。
【００３２】
次に、第１の基台３０の外周部をカバー３４により内側が真空になるように真空の雰囲気中で固着する。
【００３３】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【００３４】
音叉２１における第１の振動体２２の駆動電極２５に交流電圧を印加することにより、第１の振動体２２が駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈曲振動する。この屈曲振動は接続部２４を介して対向する第２の振動体２３にも伝わり、そしてこの第２の振動体２３も駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈曲振動する。そしてこの第２の振動体２３および第１の振動体２２が屈曲振動している状態において、音叉２１が音叉２１の長手方向の中心軸回りに角速度ωで回転すると、第２の振動体２３にＦ＝２ｍｖ・ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、第２の振動体２３の検出電極２８に発生する電荷からなる出力信号をリード線（図示せず）および端子３３を介して相手側のコンピュータ（図示せず）に入力することにより、角速度として検出するものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の角速度センサの製造方法は、支持台の高さより厚いとともに円柱形状のはんだからなる材料を基台上に積載した後に、ポンチで支持台をストッパーにして押圧することにより中央部に音叉の先端部を保持する受け面を設けた保持部材を基台上に形成する工程と、基台上に設けられた凸状の支持台または音叉の接続部に接着剤を塗布する工程と、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載する工程と、前記接着剤が硬化した後に保持部材を取り外す工程とからなる方法で、この方法によれば、支持台に音叉の接続部を保持部材に音叉の先端部を積載した後、接着剤が硬化してから保持部材を取り外したため、基台に音叉を組み付ける際に、音叉の重量により音叉が傾くということがなくなり、基台に対して音叉を容易に略平行に支持することができるとともに、保持部材の厚みにバラツキが生じた場合においても、支持台の高さとポンチで押圧された保持部材の高さとが同一となり、その結果、容易に基台と音叉を平行に支持することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図
【図２】  同要部である音叉の斜視図
【図３】  （ａ），（ｂ），（ｃ）同組立工程図
【図４】  （ａ），（ｂ），（ｃ）同組立工程図
【図５】  従来の角速度センサの斜視図
【符号の説明】
２１  音叉
２４  接続部
２９  支持台
３０  基台
３６  治具
３７  保持部材
３８，３９  ポンチ
４０  受け面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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