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公開番号2024127614
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036878
出願日2023-03-09
発明の名称ガラス振動子の製造装置およびガラス振動子の製造方法
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社ミライズテクノロジーズ,トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソー
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類G02B 3/00 20060101AFI20240912BHJP(光学)
要約【課題】ガラス振動子の製造装置を提供する。
【解決手段】ガラス振動子の製造装置は、ステージ中心軸を備えるステージを備える。ステージは、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の振動子中心軸がステージ中心軸と一致するように、ガラス振動子を設置可能に構成されている。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されている光源を備える。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されており、光源によって光が照射されている状態のガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部を備える。光源は、ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されている光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備え、
前記光源は、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している、
ガラス振動子の製造装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。
【請求項３】
前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。
【請求項４】
前記ガラス振動子の製造装置は、前記ガラス振動子を保持可能な保持機構と、
前記保持機構の３次元位置を制御する制御部と、
をさらに備えており、
前記ステージは、前記ガラス振動子を所定位置に固定可能な台座電極を設置可能に構成されており、
前記制御部は、前記撮像部が取得した前記画像に基づいて、前記ガラス振動子を前記所定位置に配置することが可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。
【請求項５】
ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されており、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備える製造装置を用いたガラス振動子の製造方法であって、
前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を前記ステージ上に設置する設置工程と、
前記光源から前記ガラス振動子へ光を照射する照射工程と、
前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を、前記撮像部によって取得する画像取得工程と、
取得した前記画像における、前記光源の前記ガラス振動子への映り込み形状に基づいて、前記ガラス振動子の形状を解析する解析工程と、
を備える、ガラス振動子の製造方法。
【請求項６】
前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記ステージの回転角度が互いに異なっている複数の前記画像を取得する、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。
【請求項７】
前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記距離、前記円周の径、前記光軸の角度の少なくとも１つが異なっている複数の画像を取得する、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。
【請求項８】
前記解析工程は、
前記映り込み形状を含む閉じた曲線をフィッティングする工程と、
前記閉じた曲線の真円からのずれ量、および、前記閉じた曲線の重心位置の前記振動子中心軸からのずれ量、の少なくとも一方を算出する工程と、
を備えている、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。
【請求項９】
前記解析工程は、
前記映り込み形状の円周方向のひずみに基づいて、前記ガラス振動子表面の凹凸状態を解析し、
前記映り込み形状の径方向のひずみまたは光量に基づいて、前記ガラス振動子表面の前記振動子中心軸に対する傾きを解析する、
請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記ガラス振動子の製造方法は、
溶融成形によりガラス板の一部に前記ガラス振動子を成形する成形工程と、
前記ガラス振動子が成形されていない未成形領域の前記ガラス板を除去する除去工程と、
前記未成形領域が除去された前記ガラス振動子を、台座電極に実装する工程と、
前記台座電極に実装されている前記ガラス振動子を、気密封止する工程と、
をさらに備えており、
前記設置工程、前記照射工程、前記画像取得工程、前記解析工程は、前記成形工程と前記除去工程との間に行われる、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ガラス振動子の製造装置およびガラス振動子の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高精度化が可能であるジャイロセンサとして、溶融シリカ製のガラス振動子を用いたBird-bath Resonator Gyroscope (BRG)が開示されている。ガラス振動子は、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えている。そしてセンサの測定精度を高めるためには、曲面形状の形状対称性を高める必要がある。そのため、ガラス振動子の曲面形状の評価手法が必要とされている。なお、特許文献２には、光学による形状評価手法の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１８／０７９１２９号明細書
特開２０１４－１０９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光学による形状評価手法では、ガラス振動子が備える曲面形状の形状対称性の評価が困難であった。本明細書の技術では、ガラス振動子の形状対称性を適切に評価可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するガラス振動子の製造装置は、ステージ中心軸を備えるステージを備える。ステージは、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の振動子中心軸がステージ中心軸と一致するように、ガラス振動子を設置可能に構成されている。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されている光源を備える。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されており、光源によって光が照射されている状態のガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部を備える。光源は、ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している。
【０００６】
上記の構造によると、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している光源を用いて、ガラス振動子に光を照射することができる。ガラス振動子の中心と光源の円周中心とを一致させることができるため、光源がガラス振動子の表面で反射した像によって、形状対称性を評価することが可能となる。その結果、高精度なジャイロセンサを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
ガラス振動子３０ｖの斜視図である。
ガラス振動子３０ｖのII－II線における断面図である。
ガラス振動子３０ｖの製造装置１の概略側面図である。
製造装置１の上面図である。
光源７０の下面図である。
ガラス振動子ジャイロセンサの製造工程の概略を示すフローチャートである。
溶融成形装置３０１の断面概略図である。
形状対称性が良い取得画像例である。
形状対称性が悪い取得画像例である。
分割工程を説明する断面概略図である。
台座電極１０１の作製工程を説明する図である。
実装工程に用いられる製造装置１Ａの概略側面図である。
封止工程を説明する断面概略図である。
光源２７０の下面図である。
図１４のXV－XV線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００８】
（ガラス振動子３０ｖの構成）
図１に、ガラス振動子３０ｖの斜視図を示す。図２に、ガラス振動子３０ｖのII－II線における断面図を示す。なお、図１の斜視図では、ガラス振動子３０ｖの成形部において厚みを考慮した図示になっていない。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０を火炎と型とを用いて溶融成形することで形成されている。溶融成形の内容については、後述する。石英板３０は上面視において正方形である。石英板３０は、羽部３０ｈおよびガラス振動子３０ｖを備えている。羽部３０ｈは、もとの石英板３０の状態を保ち、溶融成形に寄与されていない箇所である。
【０００９】
ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の中央部に作製されている。ガラス振動子３０ｖは、振動子中心軸ＶＡを中心とした曲面形状を備えており、略半球形状を備えている。また図２に示すように、ガラス振動子３０ｖの断面は、Ｍ字の形状をしている。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の一部が溶融成形で引き伸ばされた箇所である。ガラス振動子３０ｖはガラスであるので透明である。ガラス振動子３０ｖは、ピラー部３０ｐおよびリム部３０ｒを備えている。ピラー部３０ｐは、その中心が凹んだ形状を備えている。ピラー部３０ｐは、振動子中心軸ＶＡ回りに形成されている柱状の部位である。ガラス振動子３０ｖの外周部には、リム部３０ｒが形成されている。
【００１０】
（製造装置１の構成）
図３に、ガラス振動子３０ｖの製造装置１の概略側面図を示す。図４に、製造装置１の上面図を示す。なお図４では、見やすさのために、光源７０を点線で記載しているとともに、撮像部６２および受光部６３の記載を省略している。また、ステージ６１、石英板３０、光源７０は断面図で示している。製造装置１は、ステージ６１、撮像部６２、受光部６３、制御部６４、光源７０、を主に備えている。なお、本図では本装置の主要構成部のみを図示している。主要構成部以外の構成（例：装置の架台、受光部の支持機構、動作電源等）に関しては、図示を省略している。
（【００１１】以降は省略されています）

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