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公開番号2025020994
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124661
出願日2023-07-31
発明の名称サーボ加速度計
出願人キヤノン電子株式会社
代理人
主分類G01P 15/13 20060101AFI20250205BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来のサーボ速度計では、接着剤により振子の支持部が変形し、ヒンジが応力を受けて錘部の動きが変わり、センサ精度が低下する可能性がある。
【解決手段】加速度に応じて変位する振子1と、振子1に設けられたトルカコイル11、12と、トルカコイル11、12が受ける磁束を内部に通して磁気回路を形成するヨーク15、16と、を備え、振子1の変位を制御する電流をトルカコイル11、12に供給するサーボ加速度計であって、振子1の支持部10bの表面に設けられる応力緩和層41と、ヨーク15、16の表面に設けられ、応力緩和層41に接している接着層40により、支持部10bはヨーク15、16に固定され、応力緩和層41のヤング率が、支持部10bのヤング率よりも小さいことを特徴とするサーボ加速度計で解決する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
加速度に応じて変位する振子と、前記振子に設けられたトルカコイルと、前記トルカコイルが受ける磁束を内部に通して磁気回路を形成するヨークと、を備え、前記振子の変位を制御する電流を前記トルカコイルに供給するサーボ加速度計であって、
前記振子の支持部の表面に設けられる応力緩和層と、
前記ヨークの表面に設けられ、前記応力緩和層に接している接着層により、
前記支持部は前記ヨークに固定され、
前記応力緩和層のヤング率が、前記支持部のヤング率よりも小さいことを特徴とするサーボ加速度計。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ヨークの表面に溝を有し
前記接着層が前記溝の中に設けられ、
前記ヨーク、前記応力緩和層は、それぞれ２つ設けられ、
前記支持部の厚み方向において、前記支持部を中心に、対称配置されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。
【請求項３】
前記振子がコンデンサの電極として機能する薄膜電極を有し、
前記ヨークが前記コンデンサのもう一つの電極として機能する電極面を有し、
前記薄膜電極を表面に有する前記振子の錘部の厚みが前記支持部の厚みと等しく、
前記応力緩和層の厚みが５～３０μｍであり、
前記支持部の表面に対向する前記ヨークの表面が、前記電極面から凸にならず、
前記接着層と前記ヨークの接触面の少なくとも一部が、前記電極面と同一の高さである平坦面であり、
前記平坦面と対向する前記支持部の表面と、前記平坦面の距離が、前記薄膜電極と前記電極面との空間に設けられるダンピングギャップの高さと前記薄膜電極の厚みの合計と等しいことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計
【請求項４】
前記支持部と前記応力緩和層の接触面は、前記接着層と前記応力緩和層が接触面よりも広く、前記接着層が前記支持部と接していない
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。
【請求項５】
前記接着層の厚みが１００ｎｍ以上１μｍ未満である
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。
【請求項６】
前記応力緩和層と前記支持部の界面に密着層を有し、
前記応力緩和層の表面に酸化防止層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。
【請求項７】
前記支持部が石英ガラスである
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。
【請求項８】
前記応力緩和層がＡｕおよびＡｕ合金、ＡｌおよびＡｌ合金、ＭｇおよびＭｇ合金から選択される少なくとも一種である
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のサーボ加速度計。
【請求項９】
前記応力緩和層の厚みが１μｍ未満である
ことを特徴とする請求項８に記載のサーボ加速度計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は振子を用いた力サーボ加速度計に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ加速度計は、磁気回路を形成するヨークユニットと、入力加速度で揺動する振子を備えている。ヨークユニットは磁束を生み出す永久磁石と、内部に磁束が通るポールピースとヨークで構成される。振子は、加速度によって変位が生じる錘部と、錘部を懸架するヒンジと、ヒンジを介して錘部を固定する支持部で構成される。錘部の表面にはトルカカップが固定され、トルカカップにはトルカコイルが巻きつけられる。加速度の検出では、加速度で生じた錘部の変位を、振子やヨークユニットなどに形成された電極の隙間に生じる静電容量で検出し、電圧に変換・増幅してトルカコイルに供給する。そして、ヨークユニットが有する磁気空隙内の磁場と、トルカコイルに流れる電流によって生じるローレンツ力（復元力）により、錘部の変位をゼロに制御される。このときの復元力は慣性力と等しくなるので、加速度をトルカコイル電流から検知できる。
【０００３】
潜水艦や航空機、ロケットなどの慣性航法を必要とする乗物若しくは移動体では、その位置や速度を高精度に算出するために、１０μＧ（Ｇ：重力加速度）以下のセンサ分解能を持つサーボ加速度計が使用されている。高いセンサ精度を得るためには、振子を構成する錘部やヒンジ、支持部の意図しない変形を抑制する必要がある。支持部が変形すると、支持部に固定されたヒンジは応力を受けて変形し、錘部は他の部品に対する位置が変わる。これらは錘部の変位に影響を与えて、サーボ加速度計の誤差要因となる。例えば、特許文献１のサーボ加速度計では、振子の支持部はヨークユニットに接着剤で固定される。接着剤は硬化により収縮するため、支持部は応力を受けて変形し、サーボ加速度計のセンサ精度は低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－０７０３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のサーボ速度計では、接着剤により振子の支持部が変形し、ヒンジが応力を受けて錘部の動きが変わり、センサ精度が低下する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のサーボ加速度計は、加速度に応じて変位する振子と、前記振子に設けられたトルカコイルと、前記トルカコイルが受ける磁束を内部に通して磁気回路を形成するヨークと、を備え、前記振子の変位を制御する電流を前記トルカコイルに供給するサーボ加速度計であって、前記振子の支持部の表面に設けられる応力緩和層と、前記ヨークの表面に設けられ、前記応力緩和層に接している接着層により、前記支持部は前記ヨークに固定され、前記応力緩和層のヤング率が、前記支持部のヤング率よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
接着剤が支持部に与える応力を軽減することで、高精度のサーボ加速度計を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施例におけるサーボ加速度計の分解斜視図
本実施例におけるサーボ加速度計の断面図
実施例１における振子の正面図
実施例１における振子の背面図
実施例１における接着層と応力緩和層
実施例２における接着層と応力緩和層
実施例２におけるヨークユニット
実施例２におけるヨークユニット
実施例３における接着層と応力緩和層
実施例３における接着層と応力緩和層
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１はこの発明によるーボ加速度計の一実施例の構成を示したものであり、構成部品の分解斜視図である。図２にはサーボ加速度計の断面図を示す。サーボ加速度計は円板や円筒形状の部品を重ねた装置であり、これら部品群の中心軸は一致している。
【００１０】
振子１は、振子の基部１０の表面にトルカコイル１１、１２を巻回されたトルカカップ１３、１４が固定されている。固定の方法としては、エポキシ系接着剤などによる接着や、ネジなどを用いた機械的な固定、溶接などを用いた接合が挙げられる。トルカカップ１３、１４の材質は非磁性で軽量な材料が適しており、アルミ合金やチタン合金、樹脂材料などで構成される。トルカコイル１１、１２は線形状で金属材料の導電性ワイヤで構成され、その材料には高い導電性が必要となるため、銅や銅合金、アルミ、アルミ合金などが適している。導電性ワイヤの外周には、ポリウレタンやポリエステル、ポリエステルイミドなどで構成される絶縁層を備え、その外周には、主にポリビニルブチラルやポリアミド、ポリエステルなどで構成される融着層を備える。導電性ワイヤ２４はトルカカップ１３、１４に巻きつけられた後に、隣接する融着層同士が接着することで、トルカコイル１１、１２の形状が固定される。融着層の接着方法は、溶剤を塗布する方法や、加熱による軟化・融解が挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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