JP2011027446A - Inspection device for angular velocity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an inspection device for an angular velocity sensor, and more particularly to an inspection device for an angular velocity sensor that inspects the angular velocity sensor by rotating a holding member holding the angular velocity sensor using a motor.
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。
Conventionally, for example, in
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。
In the
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。
However, the
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。 Patent Document 2 below discloses an inspection device for an angular velocity sensor using a pendulum. However, since the inspection apparatus described in Patent Document 2 uses a pendulum, it cannot continuously inspect for a long time. Further, since it is difficult to vibrate the pendulum at high speed, it is difficult to inspect the sensor characteristics in a high angular velocity region, and there is a problem that the inspection takes a long time. In addition, there are problems such as difficulty in miniaturization and a tendency to be easily affected by the environment.
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。 Patent Document 3 below describes that the gyro sensor is inspected by attaching the gyro sensor to the uniaxial rate table.
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。 As described in Patent Document 3, when a uniaxial rate table is used, an accurate rotational speed can be applied to the angular velocity sensor, and a high rotational speed can also be applied to the angular velocity sensor. Therefore, the characteristics of the angular velocity sensor can be accurately measured, and the sensor characteristics in a high rotational speed region can be inspected.
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。 However, even when an angular velocity sensor is attached to a uniaxial rate table and the sensor characteristics are inspected, there is a problem in that high reproducibility of rotation speed measurement cannot be obtained and sufficiently accurate inspection cannot be performed. It was.
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。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the inspection apparatus for acceleration sensors which can perform the highly accurate test | inspection of an angular velocity sensor.
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。 As a result of diligent research, the present inventors have found that when a rate table is used, the high reproducibility of rotational speed measurement cannot be obtained because the vibration of the motor that rotates the rate table is transmitted to the rate table. As a result, the present invention has been made.
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。 That is, the acceleration sensor inspection device according to the present invention is an angular velocity sensor inspection device for inspecting an angular velocity sensor. The inspection apparatus for an acceleration sensor according to the present invention includes a holding member, a motor, and a rotation transmission / vibration absorbing mechanism. The holding member has an input shaft. The holding member is provided to be rotatable about the axis of the input shaft. An angular velocity sensor is held by the holding member. The motor has an output shaft. The motor can rotate at a predetermined rotation speed. The rotation transmission / vibration absorbing mechanism absorbs the vibration of the output shaft. The rotation transmission / vibration absorbing mechanism transmits the rotation of the output shaft to the input shaft.
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。 In one specific aspect of the present invention, the rotation transmission / vibration absorbing mechanism includes an elastic member disposed on a power transmission path between the output shaft and the input shaft.
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。 In another specific aspect of the present invention, the elastic member is a belt wound around the output shaft and the input shaft. According to this configuration, the vibration of the motor can be more effectively suppressed from being transmitted to the holding member, and the rotational force of the motor can be reliably transmitted to the holding member.
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。 In another specific aspect of the present invention, the rotation transmission / vibration absorbing mechanism further includes a first pulley that rotates together with the output shaft, and a second pulley that rotates together with the input shaft. It is wound around the second pulley. According to this configuration, the vibration of the motor can be more effectively suppressed from being transmitted to the holding member, and the rotational force of the motor can be reliably transmitted to the holding member.
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。 In still another specific aspect of the present invention, the belt tension satisfies the following formula (1).
(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。
(N / 2) × l = (1 / f) · (s / p) 1/2 (1)
However,
n: integer,
l: Distance between supporting points of belt (m),
f: Frequency of vibration of the rotating shaft of the motor (Hz),
s: belt tension (N),
p: linear density of the belt (kg / m),
It is.
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。 According to this structure, it can suppress more effectively that the vibration of a motor transmits to the holding member with which a sensor is hold | maintained. Therefore, the sensor characteristics of the acceleration sensor can be detected more accurately.
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。 In still another specific aspect of the present invention, the acceleration sensor inspection device is further disposed on a power transmission path between the output shaft and the input shaft, and further includes a reduction mechanism that reduces the rotational speed of the input shaft. . According to this configuration, since a large rotational torque can be applied to the holding member, the holding member can be stably rotated at a more accurate rotational speed.
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。 In the present invention, the rotation transmission / vibration absorption mechanism that absorbs the vibration of the output shaft and transmits the rotation of the output shaft to the input shaft is provided, so that the vibration of the motor is suppressed from being transmitted to the holding member. . Therefore, by using the inspection apparatus for the angular velocity sensor of the present invention, it is possible to inspect sensor characteristics such as the angular velocity detection accuracy of the angular velocity sensor with high accuracy.
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。
Hereinafter, a preferred embodiment in which the present invention is implemented will be described taking the angular velocity sensor inspection apparatus shown in FIG. 1 as an example. An
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
A
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。
Although the kind of
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。
The
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。
The
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。
In the present embodiment, the
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。
Next, an inspection method and an inspection principle of an angular velocity sensor using the
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。
First, the
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。
By the way, when the
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。
On the other hand, in this embodiment, the rotation transmission /
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。
Note that it is not always necessary to completely restrict the transmission of the fine vibration of the
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。
The rotation transmission /
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。
For example, a rubber coupling having one end fixed to the
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。
On the other hand, when the rotation transmission between the
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。
In this embodiment, the
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。
Further, from the viewpoint of effectively absorbing the vibration of the
(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。
(N / 2) × l = (1 / f) · (s / p) 1/2 (1)
However,
n: integer,
l: Distance between supporting points of belt (m),
f: Frequency of vibration of the rotating shaft of the motor (Hz),
s: belt tension (N),
p: linear density of the belt (kg / m),
It is.
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。
If the frequency of rotation applied to the holding
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。
In the present embodiment, the
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。
In the above embodiment, the case where the
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 An inspection device for an angular velocity sensor for inspecting an angular velocity sensor,
A holding member that has an input shaft, is provided rotatably about the axis of the input shaft, and holds an angular velocity sensor;
A motor having an output shaft and rotatable at a predetermined angular velocity;
An inspection apparatus for an angular velocity sensor, comprising: a rotation transmission / vibration absorption mechanism that absorbs vibration of the output shaft and transmits rotation of the output shaft to the input shaft.
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。 The rotation transmission / vibration absorbing mechanism further includes a first pulley that rotates together with the output shaft, and a second pulley that rotates together with the input shaft.
The angular velocity sensor inspection device according to claim 3, wherein the belt is wound around the first and second pulleys.
(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。 The inspection device for an angular velocity sensor according to claim 3 or 4, wherein the tension of the belt satisfies the following formula (1).
(N / 2) × l = (1 / f) · (s / p) 1/2 (1)
However,
n: integer,
l: Distance between supporting points of belt (m),
f: Frequency of vibration of the rotating shaft of the motor (Hz),
s: belt tension (N),
p: linear density of the belt (kg / m),
It is.
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