JP2012084777A - センサユニットの組付け方法、製造方法及び冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】センサユニットの小型化を図りつつコスト低減を実現すること。
【解決手段】センサユニット１０の組付け方法は、第１センサが組付けられた第１基板１と位置決め冶具７の垂直面７３ａとが垂直状態を成すように、第１基板１に位置決め冶具７を固定するステップと、位置決め冶具７の垂直面７３ａに、第２センサが組付けられた第２基板２の一端を当接させて、垂直面７３ａに従って第２基板２の位置決めを行うステップと、第１基板１と位置決めされた第２基板２の他端とを接合するステップと、を含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１センサが組付けられた第１基板と、第２センサが組付けられた第２基板とを組付けるためのセンサユニットの組付け方法、製造方法及び冶具に関するものである。

倒立二輪車や自動四輪車などの車両の姿勢制御において、加速度センサやジャイロセンサ等のセンサユニットが用いられている。一般的に、車両の姿勢制御（特に、倒立制御）にはその安全性の観点から高いセンサ精度が要求され、また、センサユニットの取付精度がその出力値に大きく影響を与える。

これに対し、高い寸法精度のブラケットやセンサブロックにセンサを組付けることで上記センサ精度を確保する技術（例えば、特許文献１参照）、或いは、組付け後にキャリブレーションなどの補正を行うことで必要な精度を確保する技術が知られている。

特開２００７−０４０７６６号公報

しかしながら、上述の如く、高い寸法精度のブラケット等にセンサを組付ける場合、そのブラケット等を設けるスペースが必要となるため、センサユニットの小型化が困難となるだけでなく、特別なブラケット等が必要となりコスト増加に繋がる虞がある。また、組付け後にキャリブレーション等を行う場合も、その作業工数が増加しコスト増加に繋がる虞がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、小型化を図りつつコスト低減を実現できるセンサユニットの組付け方法、製造方法及び冶具を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１センサが組付けられた第１基板と位置決め冶具の垂直面とが垂直状態を成すように、前記第１基板に前記位置決め冶具を固定するステップと、前記位置決め冶具の垂直面に、第２センサが組付けられた第２基板の一端を当接させて、前記垂直面に従って前記第２基板の位置決めを行うステップと、前記第１基板と前記位置決めされた第２基板の他端とを接合するステップと、を含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法である。この一態様によれば、センサユニットの小型化を図りつつコスト低減を実現できる。

この一態様において、前記第１基板に形成された位置決め穴に前記第２基板の他端を挿入するステップを更に含み、前記第２基板の他端と前記第１基板の位置決め穴とを接合してもよい。これにより、第２基板を第１基板に簡易に位置決めし、固定することができる。

この一態様において、可動ブロックを前記位置決め冶具の垂直面側へ移動させて、前記第２基板の一端を前記位置決め冶具の垂直面と前記可動ブロックの押圧面との間で挟み込むことで、前記位置決め冶具の垂直面に従って前記第２基板の位置決めを行うステップを更に含んでいても良い。これにより、第２基板は、位置決め冶具の垂直面に従って第１基板に対して垂直状態で位置決めされる。

この一態様において、前記第２基板の重心位置よりも下方の位置で、前記第２基板の両側縁を挟み込むようにして支持するステップを更に含んでいても良い。これにより、第２基板は、支持された位置を支点として重力の作用により位置決め冶具の垂直面に当接し、その垂直面に従って、第１基板に対して垂直状態で位置決めされる。

この一態様において、前記第１基板の位置決め穴に挿入された前記第２基板の他端と、前記第１基板に位置決めされた部品とを同時に前記第１基板に半田付けするステップを更に含んでいても良い。これにより、半田付け作業の効率化を図ることができ、製造コスト低減に繋がる。

この一態様において、前記第１基板と前記第２基板との接合部を樹脂部材により封止するステップを更に含んでいても良い。これにより、接合部の耐久性が向上し、第１基板と第２基板と垂直状態の位置決め精度が維持される。

他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１センサを第１基板に組み付けるステップと、第２センサを第２基板に組み付けるステップと、前記第１基板と位置決め冶具の垂直面とが垂直状態を成すように、前記第１基板に前記位置決め冶具を固定するステップと、前記位置決め冶具の垂直面に、前記第２基板の一端を押圧して、前記垂直面に沿って前記第２基板の位置決めを行うステップと、前記第１基板と前記第２基板の他端とを接合するステップと、を含む、ことを特徴とするセンサユニットの製造方法であってもよい。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１センサが組付けられた第１基板に、第２センサが組付けられた第２基板を位置決めするための冶具であって、箱状の冶具本体と、前記冶具本体の端辺に設けられ、前記第１基板に係合して前記冶具本体を前記第１基板上に位置決めするための位置決めピンと、前記冶具本体の内部に突出して設けられ、前記冶具本体が前記第１基板に位置決めされたときに、前記第１基板と垂直状態を成す垂直面が形成された位置決め凸状部と、前記第２基板の端部を前記位置決め凸状部の垂直面に当接させる当接手段と、を備える、ことを特徴とする冶具であってもよい。

この一態様において、前記当接手段は、前記第２基板の端部を前記位置決め凸状部の垂直面に対して押圧する可動ブロックであってもよい。

この一態様において、前記当接手段は、前記第２基板の重心位置よりも下方の位置で、前記第２基板の両側縁を挟み込むようにして支持する一対の支持部材であってもよい。

本発明によれば、小型化を図りつつコスト低減を実現できるセンサユニットの組付け方法、製造方法及び冶具を提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係るセンサユニットの概略的な構成を示す側面視図である。（ｂ）本発明の実施の形態１に係るセンサユニットの概略的な構成を示す正面視図である。 （ａ）本発明の実施の形態１に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す側面視図である。（ｂ）本発明の実施の形態１に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す正面視図である。 第２基板の凸形状部と第１基板に位置決めされた部品とを同時に半田付けされる状態の一例を示す図である。 センサユニットの組付け方法について説明するための図である。 （ａ）本発明の実施の形態２に係るセンサユニットの概略的な構成を示す側面視図である。（ｂ）本発明の実施の形態２に係るセンサユニットの概略的な構成を示す正面視図である。 （ａ）本発明の実施の形態３に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す側面視図である。（ｂ）本発明の実施の形態３に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す正面視図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るセンサユニットの概略的な構成を示す側面視図である。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るセンサユニットの概略的な構成を示す正面視図である。

本実施の形態１に係るセンサユニット１０は、車両の取付面１００に取付けられたメイン基板（第１基板）１と、メイン基板１に接合されたサブ基板（第２基板）２と、を備えている。メイン基板１は、前後一対及び左右一対の固定ネジ３により車両の取付面１００に締結されている。なお、メイン基板１と車両の取付面１００との取付方法は、上記一例に限らず、任意の取付け方法が適用可能である。

サブ基板２の下端には略矩形状に突出した凸形状部２１が形成されており、この凸形状部２１が、メイン基板１に形成された位置決め穴１１に挿入されている。なお、サブ基板２の凸形状部２１の形状は、図１に示す一例に限らず、凸形状部２１と位置決め穴１１が適切に接合できれば、任意の形状が適用可能である。

サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１とが半田４により接合されることで、メイン基板１にサブ基板２が固定される。このとき、サブ基板２は、後述の如く、メイン基板１に対して垂直状態となるように位置決め、固定されている。

メイン基板１上には、第１センサ素子５が予め組付けられており、サブ基板２上には、第２センサ素子６が予め組付けられている。第１センサ素子５及び第２センサ素子６としては、例えば、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサ、或いは、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸回りの角速度を検出する角速度センサなどが含まれる。センサユニット１０は、上述のように構成され、例えば、車両の姿勢情報（ヨー角度、ヨー角速度、ヨー角加速度、ピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度等）を検出することができる。

図２（ａ）は、本実施の形態１に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す側面視図である。図２（ｂ）は、本実施の形態１に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す正面視図である。

位置決め冶具７は、一方側が開口した箱状の冶具本体７１と、冶具本体７１の開口した端辺に設けられ下方へ突出する前後一対及び左右一対の位置決めピン７２と、冶具本体７１の内部で下方へ突出して設けられ、サブ基板２を位置決めするための位置決め凸状部７３と、冶具本体７１の上面に沿って左右方向（位置決め凸状部７３に接近又は離間する方向）へ可動する可動ブロック７４と、を備えている。なお、位置決めピン７２は、前後一対及び左右一対設けられているが、これに限らず、位置決め冶具７が第１基板１に適切に固定できれば、設けられる位置決めピン７２の数及び位置は任意で良い。

メイン基板１には、位置決め冶具７の各位置決めピン７２に対応する位置に、位置決め穴１２が夫々形成されている。メイン基板１の各位置決め穴１２に、位置決め冶具７の各位置決めピン７２が挿入され嵌合することで、位置決め冶具７は、予め設定されたメイン基板１上の所定位置に位置決め、固定される。このように、位置決め冶具７をメイン基板１上に簡易に位置決めすることができる。

位置決め凸状部７３には、位置決め冶具７がメイン基板１上に固定されたときに、メイン基板１と垂直状態を成す垂直面７３ａが形成されている。

可動ブロック７４を右方向（垂直面７３ａ側）へ移動させて可動ブロック７４の押圧面７４ａをサブ基板２の上端に対して押圧し、サブ基板２の上端を、位置決め凸状部７３の垂直面７３ａと可動ブロック７４の押圧面７４ａとの間で挟み込むことで、サブ基板２は位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに従って位置決めされる。このとき、サブ基板２は、位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに従って、メイン基板１に対して垂直状態となり、位置決めされる。

この状態で、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１との接合部には、フロー半田（又は局所フロー半田）９を送るためのフローダクト８が取付けられる。そして、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１とは、このフローダクト８から送られるフロー半田９によって、接合される。このように、位置決め冶具７を用いて、簡易に、サブ基板２をメイン基板１に対して垂直状態で位置決めし、固定することができる。

なお、フローダクト８を、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１との接合部だけでなく、メイン基板１に位置決めされた他の部品１３の接合部を含むように、メイン基板１に取付け、メイン基板１の位置決め穴１１に挿入されたサブ基板２の凸形状部２１と、メイン基板１に位置決めされた部品１３と、を同時に第１基板１に半田付けしてもよい（図３）。これにより、半田付け作業の効率化を図ることができ、製造コストを低減することができる。

次に、本実施の形態１に係るセンサユニットの組付け方法について、詳細に説明する。まず、メイン基板１の位置決め穴１１にサブ基板２の凸形状部２１を挿入して、サブ基板２をメイン基板１に仮止めする（図４（ａ））。

次に、メイン基板１の各位置決め穴１２に位置決め冶具７の各位置決めピン７２を挿入し嵌合させ、位置決め冶具７を、予め設定されたメイン基板１上の所定位置に固定する（図４（ｂ））。これにより、位置決め冶具７の垂直面７３ａは、第１基板１に対して垂直状態に設定される。

その後、可動ブロック７４を右方向へ移動させて可動ブロック７４の押圧面７４ａをサブ基板２の上端に対して押圧して、サブ基板２の上端を、位置決め凸状部７３の垂直面７３ａと可動ブロック７４の押圧面７４ａとの間で挟み込むことで、サブ基板２は位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに従って位置決めされる（図４（ｃ））。

さらに、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１との接合部に、フローダクト８を設置し、この接合部にフロー半田９を送り、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１とを接合する（図４（ｄ））。

最後に、センサユニット１０から位置決め冶具７及びフローダクト８を取り外し、センサユニット１０の組付けが完了する（図４（ｅ））

以上、本実施の形態１に係るセンサユニット１０の組付け方法によれば、従来のような位置決め専用のブラケットやセンサブロックをセンサユニット１０内に設ける必要がなく、そのスペースを確保する必要がないため、センサユニット１０の小型化を容易に図ることができる。また、メイン基板１とサブ基板２との組付け時に、位置決め冶具７を用いるだけで、メイン基板１とサブ基板２との位置決め精度を容易に確保でき、その後にキャリブレーションなどの作業を行う必要がないため、作業工数の低減に繋がる。すなわち、センサユニット１０の小型化を図りつつコスト低減を実現できる。

実施の形態２．
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るセンサユニットの概略的な構成を示す側面視図である。図５（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るセンサユニットの概略的な構成を示す正面視図である。本実施形態２に係るセンサユニット２０において、半田４により接合された、サブ基板２の凸形状部２１とメイン基板１の位置決め穴１１との接合部を、例えば、エポキシなどの樹脂部材２２により封止してもよい。

これにより、上記接合部の半田４は、経年劣化、温度変化、振動などの外部環境から応力を受けても、クラックなどを生じること無いため、メイン基板１とサブ基板２と垂直状態の位置決め精度が維持される。なお、本実施の形態２において、他の構成は上記実施の形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

実施の形態３．
図６（ａ）は、本実施の形態３に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す側面視図である。図６（ｂ）は、本実施の形態３に係るセンサユニットに固定された位置決め冶具の概略的な構成を示す正面視図である。

上記実施の形態１に係る位置決め冶具７は、可動ブロック７４の押圧面７４ａをサブ基板２の上端に対して押圧することで、サブ基板２を位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに従って垂直に位置決めを行っているが、本実施の形態２に係る位置決め冶具３０は、サブ基板２の重心位置Ｇよりも下方の位置で、サブ基板２の両側縁を一対の支持部材７５により挟み込み支持することで位置決めを行ってもよい。各支持部材７５の先端には、ウレタン、ゴムなどの弾性部材７５ａが設けられている。

サブ基板２は、各支持部材７５により支持された位置を支点として、重力の作用により位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに当接する。これにより、サブ基板２は、位置決め凸状部７３の垂直面７３ａに従って、メイン基板１に対して垂直状態となり、位置決めされる。本実施の形態３において、他の構成は上記実施の形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ メイン基板
２ サブ基板
３ 固定ネジ
４ 半田
５ 第１センサ素子
６ 第２センサ素子
７ 位置決め治具
１０、２０ センサユニット
７１ 治具本体
７２ 位置決めピン
７３ 位置決め凸状部
７３ａ 垂直面
７４ 可動ブロック
７５ 支持部材

Claims (10)

1. 第１センサが組付けられた第１基板と位置決め冶具の垂直面とが垂直状態を成すように、前記第１基板に前記位置決め冶具を固定するステップと、
   前記位置決め冶具の垂直面に、第２センサが組付けられた第２基板の一端を当接させて、前記垂直面に従って前記第２基板の位置決めを行うステップと、
   前記第１基板と前記位置決めされた第２基板の他端とを接合するステップと、
   を含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
2. 請求項１記載のセンサユニットの組付け方法であって、
   前記第１基板に形成された位置決め穴に、前記第２基板の他端を挿入するステップを更に含み、
   前記第２基板の他端と前記第１基板の位置決め穴とを接合する、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
3. 請求項１又は２記載のセンサユニットの組付け方法であって、
   可動ブロックを前記位置決め冶具の垂直面側へ移動させて、前記第２基板の一端を前記位置決め冶具の垂直面と前記可動ブロックの押圧面との間で挟み込むことで、前記位置決め冶具の垂直面に従って前記第２基板の位置決めを行うステップを更に含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
4. 請求項１又は２記載のセンサユニットの組付け方法であって、
   前記第２基板の重心位置よりも下方の位置で、前記第２基板の両側縁を挟み込むようにして支持するステップを更に含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
5. 請求項２乃至４のうちいずれか１項記載のセンサユニットの組付け方法であって、
   前記第１基板の位置決め穴に挿入された前記第２基板の他端と、前記第１基板に位置決めされた部品と、を同時に前記第１基板に半田付けするステップを更に含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のセンサユニットの組付け方法であって、
   前記第１基板と前記第２基板との接合部を樹脂部材により封止するステップを更に含む、ことを特徴とするセンサユニットの組付け方法。
7. 第１センサを第１基板に組み付けるステップと、
   第２センサを第２基板に組み付けるステップと、
   前記第１基板と位置決め冶具の垂直面とが垂直状態を成すように、前記第１基板に前記位置決め冶具を固定するステップと、
   前記位置決め冶具の垂直面に、前記第２基板の一端を押圧して、前記垂直面に沿って前記第２基板の位置決めを行うステップと、
   前記第１基板と前記第２基板の他端とを接合するステップと、
   を含む、ことを特徴とするセンサユニットの製造方法。
8. 第１センサが組付けられた第１基板に、第２センサが組付けられた第２基板を位置決めするための冶具であって、
   箱状の冶具本体と、
   前記冶具本体の端辺に設けられ、前記第１基板に係合して前記冶具本体を前記第１基板上に位置決めするための位置決めピンと、
   前記冶具本体の内部に突出して設けられ、前記冶具本体が前記第１基板に位置決めされたときに、前記第１基板と垂直状態を成す垂直面が形成された位置決め凸状部と、
   前記第２基板の端部を前記位置決め凸状部の垂直面に当接させる当接手段と、
   を備える、ことを特徴とする冶具。
9. 請求項８記載の冶具であって、
   前記当接手段は、前記第２基板の端部を前記位置決め凸状部の垂直面に対して押圧する可動ブロックである、ことを特徴とする冶具。
10. 請求項８記載の冶具であって、
    前記当接手段は、前記第２基板の重心位置よりも下方の位置で、前記第２基板の両側縁を挟み込むようにして支持する一対の支持部材である、ことを特徴とする冶具。

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