JP2002022448A - Angular speed sensor and its manufacturing method - Google Patents

Angular speed sensor and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2002022448A
JP2002022448A JP2000206083A JP2000206083A JP2002022448A JP 2002022448 A JP2002022448 A JP 2002022448A JP 2000206083 A JP2000206083 A JP 2000206083A JP 2000206083 A JP2000206083 A JP 2000206083A JP 2002022448 A JP2002022448 A JP 2002022448A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excitation
detection
tuning fork
axis
fork vibrator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000206083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shogo Asano
勝吾 浅野
Yasuyuki Nakano
泰之 中野
Haruhiko Sekino
晴彦 関野
Toru Fukuda
徹 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000206083A priority Critical patent/JP2002022448A/en
Publication of JP2002022448A publication Critical patent/JP2002022448A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance detection accuracy of angular speed. SOLUTION: The angular speed sensor comprises a tuning fork oscillator 21 composed of piezoelectric ceramic having a base 22 on which protruding fixing parts 22a, 22b are formed, and an exciting shaft 23 and a detecting shaft 24 standing oppositely on the base 22. As the polarizing direction of the exciting shaft 23, plane normal polarization is performed such that exciting electrodes 25a, 25c and 25b, 25d on the surface and rear of the exciting shaft 23 have opposite polarization directions. As the polarizing direction of the detecting shaft 24, plane normal polarization is performed such that detection electrodes 26a, 26c and 26d, 26f on the opposite sides on the surface and rear of the detecting shaft 24 have opposite polarization directions. Furthermore, in-plane polarization is performed such that central detection electrodes 26b, 26e on the surface and rear of the detecting shaft 24 have a zero potential with respect to the detection electrodes 26a, 26c, 26d and 26f.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は角速度センサおよび
角速度センサの製造方法に関し、詳しくは、車両、航空
機、船舶等の移動体の姿勢制御やナビゲーションシステ
ムに用いられる角速度センサおよび角速度センサの製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor and a method for manufacturing an angular velocity sensor, and more particularly, to an angular velocity sensor used for attitude control of a moving body such as a vehicle, an aircraft, a ship, and a navigation system, and a method for manufacturing the angular velocity sensor. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高度情報化が進むにつれて、より
正確な情報を得ることができるセンサが求められ、様々
な分野でセンサの開発が進められている。特に、角速度
センサはこれらセンサの中でもニーズが高いものであ
り、中でも音叉振動型は小型軽量にできることから広い
分野で応用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as information has become more sophisticated, sensors capable of obtaining more accurate information have been demanded, and sensors have been developed in various fields. In particular, angular velocity sensors are among the most important of these sensors, and among them, the tuning fork vibration type has been applied in a wide field because it can be reduced in size and weight.

【0003】従来のこの種の音叉振動型の角速度センサ
としては、例えば、図34に示すようなものが知られてい
る。図34において、基台1には固定軸2を介してU字型
の金属振動板3が設けられ、この金属振動板3の上部に
はこの金属振動板3の面と直交する方向に配設された一
対の金属板4、5が設けられている。
As a conventional tuning-fork type angular velocity sensor of this type, for example, the one shown in FIG. 34 is known. In FIG. 34, a base 1 is provided with a U-shaped metal diaphragm 3 via a fixed shaft 2, and is disposed above the metal diaphragm 3 in a direction perpendicular to the surface of the metal diaphragm 3. A pair of metal plates 4 and 5 are provided.

【0004】金属振動板3の一方の面には励振用圧電素
子6が設けられているとともに、他方の面にはモニタ用
圧電素子7が設けられており、これら各圧電素子6、7
は接着剤によって金属振動板3に固着されている。ま
た、金属板4、5には前記圧電素子6、7の面と直交す
るようにコリオリ検出用圧電素子8、9が設けられてお
り、これら圧電素子8、9は接着剤によって金属板4、
5に固着されている。そして。これら金属振動板3、金
属板4、5、各圧電素子6〜9が音叉振動子20を構成し
ている。
An excitation piezoelectric element 6 is provided on one surface of the metal vibration plate 3, and a monitoring piezoelectric element 7 is provided on the other surface, and these piezoelectric elements 6, 7 are provided.
Are fixed to the metal diaphragm 3 by an adhesive. Further, Coriolis detecting piezoelectric elements 8 and 9 are provided on the metal plates 4 and 5 so as to be orthogonal to the planes of the piezoelectric elements 6 and 7.
5 is fixed. And. The metal vibration plate 3, the metal plates 4 and 5, and the piezoelectric elements 6 to 9 constitute a tuning fork vibrator 20.

【0005】また、各圧電素子6〜9はそれぞれリード
線10〜13によってリードピン14〜17に接続されており、
このリードピン14〜17はガラス等の絶縁体18を介して基
台1と電気的に絶縁されている。
The piezoelectric elements 6 to 9 are connected to lead pins 14 to 17 by lead wires 10 to 13, respectively.
These lead pins 14 to 17 are electrically insulated from the base 1 via an insulator 18 such as glass.

【0006】次に、この角速度センサの動作を説明す
る。
Next, the operation of the angular velocity sensor will be described.

【0007】なお、図34(a)は角速度センサの励磁状
態を示す図であり、同図(b)は角速度センサのコリオ
リ力を検出する状態を示す図である。
FIG. 34A is a diagram showing an excitation state of the angular velocity sensor, and FIG. 34B is a diagram showing a state of detecting the Coriolis force of the angular velocity sensor.

【0008】まず、同図(a)において、励振用圧電素
子6に電圧を印加すると、音叉振動子20が矢印Aで示す
方向に音叉励振される。このときの励振周波数と振幅は
モニタ用圧電素子7によってモニタリングされることに
より、音叉振動子20が常に一定の周波数と振幅で励振さ
れるように励振用圧電素子6への印加電圧がコントロー
ルされる。
First, in FIG. 1A, when a voltage is applied to the excitation piezoelectric element 6, the tuning fork vibrator 20 is excited in the direction indicated by the arrow A. The excitation frequency and amplitude at this time are monitored by the monitoring piezoelectric element 7, so that the voltage applied to the excitation piezoelectric element 6 is controlled so that the tuning fork vibrator 20 is always excited at a constant frequency and amplitude. .

【0009】一方、図34(b)に示すようにこのセンサ
の検出軸18に矢印B方向に回転角速度ωが加わると、励
振方向Aと直角方向に発生するコリオリ力によって金属
板4、5が互いに逆方向19a、19bに撓む。
On the other hand, as shown in FIG. 34 (b), when a rotational angular velocity ω is applied to the detection shaft 18 of the sensor in the direction of arrow B, the metal plates 4, 5 are caused by Coriolis force generated in a direction perpendicular to the excitation direction A. It bends in opposite directions 19a and 19b.

【0010】なお、このときに発生するコリオリ力FC
は、FC=2mVωとなる。
The Coriolis force FC generated at this time is
Is FC = 2 mVω.

【0011】ここで、上記mは音叉振動子の質量、上記
Vは励振速度、上記ωは印加された回転角速度を示す。
Here, m is the mass of the tuning fork vibrator, V is the excitation speed, and ω is the applied rotational angular velocity.

【0012】さて、このコリオリ力FCはコリオリ検出
圧電素子8、9の一方に伸び、他方に縮みという逆方向
の歪みを発生させるため、差動出力としてコリオリ検出
圧電素子8、9の検出電圧をリード線10、11を介してリ
ードピン13、15から取り出すことができるため、この差
動出力から角速度を得ることができる。
The Coriolis force FC extends in one direction of the Coriolis detecting piezoelectric elements 8 and 9 and generates a distortion in the other direction in which the Coriolis detecting piezoelectric elements 8 and 9 contract. Therefore, the detection voltages of the Coriolis detecting piezoelectric elements 8 and 9 are output as differential outputs. Since it can be taken out from the lead pins 13 and 15 via the lead wires 10 and 11, an angular velocity can be obtained from this differential output.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の角速度センサにあっては、回転角速度ωが発
生すると、音叉振動子20にコリオリ力が加わって音叉振
動子20が図34(b)の19a、19bで示す方向に撓むこと
によって発生する回転モーメントMが固定軸2に加わる
ため、固定軸2と基台1および金属振動板3の固定度合
いがセンサの角速度検出精度のばらつき要因となってし
まい、角速度の検出精度を高めることができないという
問題があった。
However, in such a conventional angular velocity sensor, when a rotational angular velocity ω is generated, a Coriolis force is applied to the tuning fork vibrator 20 to cause the tuning fork vibrator 20 to move as shown in FIG. Since the rotational moment M generated by bending in the directions indicated by 19a and 19b is applied to the fixed shaft 2, the degree of fixation of the fixed shaft 2, the base 1, and the metal diaphragm 3 depends on the variation factor of the angular velocity detection accuracy of the sensor. As a result, there is a problem that the detection accuracy of the angular velocity cannot be improved.

【0014】また、励振用圧電素子6、モニタ用圧電素
子7およびコリオリ検出用圧電素子8、9が接着剤によ
って金属振動板3および金属板4、5に固着されていた
ため、接着のばらつきおよび接着剤の温度特性がセンサ
の角速度の検出精度のばらつき要因となってしまう上
に、この接着精度、音叉振動子20の曲げ加工精度、固定
軸2と音叉振動子20および基台1の固定精度等の組立加
工時精度のばらつきもセンサによる角速度の検出精度の
ばらつき要因となってしまった。
Further, since the excitation piezoelectric element 6, the monitor piezoelectric element 7, and the Coriolis detection piezoelectric elements 8, 9 are fixed to the metal vibration plate 3 and the metal plates 4, 5 with an adhesive, the dispersion of the adhesion and the adhesion are reduced. In addition to the temperature characteristics of the agent causing variations in the detection accuracy of the angular velocity of the sensor, the adhesion accuracy, the bending accuracy of the tuning fork vibrator 20, the fixing accuracy of the fixed shaft 2, the tuning fork vibrator 20, and the base 1 and the like. The variation in the accuracy of the assembling process also caused the variation in the accuracy of detecting the angular velocity by the sensor.

【0015】また、励振方向とコリオリ検出方向とで
は、金属振動板3と金属板4、5との形状(厚みおよび
幅)が一致しないため、図35に示すように励振時の共振
周波数Faとコリオリ検出時の共振周波数Fbを一致させ
難く、非共振型角速度センサとなってしまい、共振型に
比して感度が低下してしまうという問題があった。
Further, since the shapes (thickness and width) of the metal vibration plate 3 and the metal plates 4 and 5 do not match in the excitation direction and the Coriolis detection direction, the resonance frequency Fa at the time of excitation is different from that in FIG. It is difficult to match the resonance frequency Fb at the time of Coriolis detection, resulting in a non-resonant type angular velocity sensor, which has a problem that the sensitivity is reduced as compared with the resonance type.

【0016】また、リード線10〜13が各圧電素子6〜9
を介して振動する金属振動板3および振動板4、5に接
続されるため、リード線10〜13の捩れがセンサの角速度
の検出精度のばらつき要因になってしまった。
The lead wires 10 to 13 are connected to the piezoelectric elements 6 to 9 respectively.
Are connected to the vibrating metal plate 3 and the vibrating plates 4 and 5 via the interface, the torsion of the lead wires 10 to 13 causes a variation in the detection accuracy of the angular velocity of the sensor.

【0017】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、角速度の検出精度を高めることができ
る角速度センサおよび角速度センサの製造方法を提供す
るものである。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor and a method of manufacturing the angular velocity sensor which can enhance the accuracy of detecting the angular velocity.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】第1発明の角速度センサ
は、突起状の固定部が形成された基台と、前記基台から
立設されて対向配置される第1励振軸および第1検出軸
とを有する圧電素子から構成された音叉振動子を備え、
前記第1励振軸および第1検出軸が近接離隔する面内方
向に前記音叉振動子を励振させるとともに、前記励振状
態で前記音叉振動子の中心軸と同方向を回転軸とした角
速度が印加されたときに、前記励振方向と略直交する方
向に発生するコリオリ力を前記音叉振動子の面垂直方向
の撓みとして検出するようにした角速度センサにおい
て、前記第1励振軸の分極方向として、前記第1励振軸
の表裏面の複数対の対向電極で分極方向が互いに逆方向
になるように面垂直分極を行ない、前記第1検出軸の分
極方向として、前記第1検出軸の表裏面の両側の対向電
極では表裏面で逆方向の面垂直分極を行なうとともに、
前記第1検出軸の表裏面の中央の対向電極では前記両側
の対向電極との間で前記中央の対向電極が零電位となる
ような面内分極を行なう構成を有している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor comprising: a base on which a protruding fixing portion is formed; a first excitation shaft standing upright from the base and opposed to the base; A tuning fork vibrator composed of a piezoelectric element having a shaft,
The tuning fork vibrator is excited in an in-plane direction where the first excitation axis and the first detection axis are close to and separated from each other, and an angular velocity having a rotation axis in the same direction as the central axis of the tuning fork vibrator is applied in the excited state. In the angular velocity sensor configured to detect a Coriolis force generated in a direction substantially perpendicular to the excitation direction as a deflection in a direction perpendicular to the surface of the tuning fork vibrator, the polarization direction of the first excitation axis is A plurality of pairs of opposing electrodes on the front and back surfaces of one excitation axis perform surface-perpendicular polarization so that the polarization directions are opposite to each other, and the polarization directions of the first detection axis are on both sides of the front and back surfaces of the first detection axis. In the counter electrode, the surface is polarized perpendicularly to the front and back surfaces,
The center counter electrode on the front and back surfaces of the first detection axis has a configuration in which in-plane polarization is performed between the counter electrodes on both sides so that the center counter electrode has zero potential.

【0019】このような構成により、音叉振動子を面内
方向に励振させておき、この励振状態で、音叉振動子の
中心軸回りに角速度が印加されることによつて励振方向
と直角の面垂直方向に発生するコリオリカを検出軸の面
垂直方向の撓みとして検出することによって角速度を検
出することができる。
With such a configuration, the tuning fork vibrator is excited in the in-plane direction, and in this excited state, an angular velocity is applied around the central axis of the tuning fork vibrator, so that the plane perpendicular to the excitation direction is generated. The angular velocity can be detected by detecting the Corioliska that occurs in the vertical direction as the deflection of the detection axis in the direction perpendicular to the plane of the detection axis.

【0020】この構成では、音叉振動子をユニモルフの
一体構成にすることができるため、バイモルフ音叉振動
子を構成したときのように接着剤を不要にでき、振動特
性の安定化を図ることができる上に、音叉型振動子の特
性を生かして面内振動特性を安定化させることができ
る。
In this configuration, since the tuning fork vibrator can be integrated with a unimorph, no adhesive is required as in the case of forming a bimorph tuning fork vibrator, and the vibration characteristics can be stabilized. In addition, the in-plane vibration characteristics can be stabilized by utilizing the characteristics of the tuning fork vibrator.

【0021】また、音叉振動子の励振を面内の音叉励振
としているため、励振効率の向上を図ることができる上
に、励振軸に表裏面の複数対(2つづつ)の電極形成を
行うことによって面内励振のための励振電極面積を大き
くとることができるため、励振効率を向上せることがで
きる。
Further, since the excitation of the tuning fork vibrator is in-plane tuning fork excitation, the excitation efficiency can be improved, and a plurality of pairs (two electrodes) of the front and back surfaces are formed on the excitation shaft. Thus, the area of the excitation electrode for in-plane excitation can be increased, so that the excitation efficiency can be improved.

【0022】また、検出軸に、面内分極により零電位と
なる電極を中央に配置し、面垂直分極によって両側に+
−逆方向の電位となる電極を配置することによって、コ
リオリカの検出出力を両側の電極と中央零電位の電極と
の差動で取り出すことができるため、ノイズのキャンセ
ルを行なうことができ、検出感度を向上できる。
In addition, an electrode which becomes zero potential due to in-plane polarization is disposed at the center of the detection axis, and +
-By arranging the electrodes with the opposite potential, the detection output of Coriolis can be taken out by the differential between the electrodes on both sides and the electrode at the central zero potential, so that noise can be canceled and the detection sensitivity can be improved. Can be improved.

【0023】第2発明の角速度センサは、前記第1励振
軸の表面に設けられるとともに前記基台に導出される2
つの励振電極と、前記第1励振軸の裏面に前記2つの励
振電極に対向するように設けられるとともに前記基台に
導出される2つの励振電極と、前記第1検出軸の表面に
設けられるとともに前記基台に導出される3つの検出電
極と、前記第1検出軸の裏面に前記3つの検出電極に対
向するように設けられるとともに前記基台に導出される
3つの検出電極と、前記突起状の固定部の稜部を挟持す
るように前記稜部に嵌合されるアーム状の嵌合部を有
し、前記嵌合部に前記固定部を嵌合させることにより前
記音叉振動子を保持する保持部材とを備えた構成を有し
ている。
An angular velocity sensor according to a second aspect of the present invention is provided on a surface of the first excitation shaft and is led out to the base.
Two excitation electrodes, two excitation electrodes provided on the back surface of the first excitation shaft so as to face the two excitation electrodes and led to the base, and provided on the front surface of the first detection shaft. Three detection electrodes led to the base, three detection electrodes provided on the back surface of the first detection shaft so as to face the three detection electrodes, and led to the base; An arm-shaped fitting portion fitted to the ridge portion so as to sandwich the ridge portion of the fixed portion, and holding the tuning fork vibrator by fitting the fixed portion to the fitting portion. And a holding member.

【0024】このような構成により、励振、検出の両電
極を基台に導出することにより、回路基板との信号線接
続を振動の少ない基台で行うことができるため、接続の
信頼性の向上を図ることができる。
With such a configuration, by leading both the excitation and detection electrodes to the base, the signal line connection with the circuit board can be performed on the base with little vibration, thereby improving the connection reliability. Can be achieved.

【0025】また、音叉振動子を保持する保持部材を設
け、この保持部材に、突起状の固定部の稜部を挟持する
ように稜部に嵌合されるアーム状の嵌合部を設けたた
め、音叉振動子を保持する際にアーム状の嵌合部を変形
させるようにしてばね性を得ることができ、音叉振動子
を安定して保持することができるとともに、固定のバラ
ツキが検出感度に影響を与えるのを少なくすることがで
きる。
Also, a holding member for holding the tuning fork vibrator is provided, and the holding member is provided with an arm-shaped fitting portion fitted to the ridge so as to sandwich the ridge of the fixed portion in the form of a protrusion. When the tuning fork vibrator is held, the arm-shaped fitting portion is deformed to obtain a spring property, and the tuning fork vibrator can be stably held. The influence can be reduced.

【0026】第3発明の角速度センサは、前記音叉振動
子を前記保持部材を介して回路基板に実装する構成を有
している。
An angular velocity sensor according to a third aspect of the invention has a configuration in which the tuning fork vibrator is mounted on a circuit board via the holding member.

【0027】このような構成により、保持部材を直接回
路基板にハンダ付け等によって簡単に実装することがで
きるため、音叉振動子の実装の信頼性を高くすることが
できるとともに実装作業の作業性を向上させることがで
きる。
With this configuration, the holding member can be easily mounted directly on the circuit board by soldering or the like, so that the mounting reliability of the tuning fork vibrator can be increased and the workability of the mounting operation can be improved. Can be improved.

【0028】第4発明の角速度センサは、前記音叉振動
子の前記回転軸とヨー回転軸方向が同一方向となるよう
に前記音叉振動子を回路基板に実装した構成を有してい
る。
The angular velocity sensor according to a fourth aspect of the invention has a configuration in which the tuning fork vibrator is mounted on a circuit board such that the rotation axis and the yaw rotation axis direction of the tuning fork vibrator are in the same direction.

【0029】このような構成により、自動車等のヨー回
転時の角速度を高精度に検出することができる。
With such a configuration, the angular velocity at the time of yaw rotation of an automobile or the like can be detected with high accuracy.

【0030】第5発明の角速度センサは、前記音叉振動
子の基台を挟んで前記音叉振動子と一体的に設けられ、
前記第1励振軸に対向するとともに前記第1検出軸と同
一条件の分極方向および電極を有する第2検出軸と、前
記音叉振動子の基台を挟んで前記音叉振動子と一体的に
設けられ、前記第1検出軸に対向するとともに前記第1
励振軸と同一条件の分極方向および電極を有する第2励
振軸とを有し、前記第1励振軸と第2励振軸を面内方向
に励振させたときに前記第1励振軸と第1検出軸の励振
方向に対して前記第2励振軸と第2検出軸を逆方向に励
振させ、前記励振方向と略直交する方向にコリオリ力が
発生したときに前記第1検出軸と第2検出軸が面垂直方
向で逆方向に振動するようにした構成を有している。
An angular velocity sensor according to a fifth aspect of the present invention is provided integrally with the tuning fork vibrator with a base of the tuning fork vibrator interposed therebetween,
A second detection axis opposed to the first excitation axis and having a polarization direction and an electrode under the same conditions as the first detection axis, and provided integrally with the tuning fork vibrator with the base of the tuning fork vibrator interposed therebetween; , The first detection axis and the first
A second excitation axis having a polarization direction and an electrode having the same conditions as the excitation axis; and the first excitation axis and the first detection when the first excitation axis and the second excitation axis are excited in the in-plane direction. The second excitation axis and the second detection axis are excited in directions opposite to the excitation direction of the axes, and when the Coriolis force is generated in a direction substantially orthogonal to the excitation direction, the first detection axis and the second detection axis Vibrates in the direction perpendicular to the surface in the opposite direction.

【0031】このような構成により、音叉振動子を基台
を挟んで励振軸および検出軸が交互に対向するH型構造
としたため、面内方向励振時には、音叉振動のための振
動リークを小さくすることができる。これに加えて、面
垂直方向検出時には、上下二組の音叉振動子の面垂直振
動をモーメントを打ち消し合う方向に作用させることが
でき、励振時およびコリオリカ検出時の両方で振動リー
クが少ない音叉振動子を得ることができる。この結果、
検出感度の向上を図ることができるとともに、励振を面
内方向に二組の励振軸および検出軸の開閉方向(近接、
離隔方向)が互いに逆方向になるように行うことがで
き、固定部でのモーメントを低減(キャンセル)して安
定した固定を行なうことができる。
With such a configuration, the tuning fork vibrator has an H-shaped structure in which the excitation axis and the detection axis are alternately opposed to each other with the base interposed therebetween, so that the vibration leak due to the tuning fork vibration is reduced during in-plane excitation. be able to. In addition, when detecting the vertical direction of the plane, the vertical vibrations of the upper and lower two sets of tuning fork vibrators can be applied in the direction in which the moments cancel each other out. You can get a child. As a result,
The detection sensitivity can be improved, and the excitation is performed in the in-plane direction by opening and closing directions (proximity,
(Separation directions) are opposite to each other, and a stable fixing can be performed by reducing (cancelling) the moment at the fixing portion.

【0032】また、コリオリカ検出時の面垂直振動によ
って、固定部に発生するモーメントも上下の励振軸およ
び検出軸でキャンセルする方向に作用させることができ
るため、コリオリカ検出に対しても安定した固定を行な
うことができる。この結果、励振、検出の両方の効率を
向上させることができ、感度の向上を図ることができ
る。
Further, the moment generated in the fixed portion can be caused to act in the direction of canceling by the upper and lower excitation axes and the detection axis by the surface vertical vibration at the time of detection of Corioliska, so that the stable fixation against Corioliska detection is achieved. Can do it. As a result, the efficiency of both excitation and detection can be improved, and the sensitivity can be improved.

【0033】第6発明の角速度センサは、前記保持部材
をタングステン、リン青銅またはステンレス鋼から構成
している。
In the angular velocity sensor according to a sixth aspect, the holding member is made of tungsten, phosphor bronze, or stainless steel.

【0034】このような構成により、保持部材として、
比重が大きく、バネ性の強いタングステン、リン青銅ま
たはステンレス鋼を使用することによって、音叉振動子
の励振時とコリオリ力検出時の振動リークを少なくして
音叉振動子を保持部材によって安定して保持することが
できる。
With such a configuration, as the holding member,
Uses tungsten, phosphor bronze, or stainless steel with high specific gravity and high spring properties to reduce vibration leakage during excitation of the tuning fork vibrator and detection of Coriolis force, and holds the tuning fork vibrator stably with the holding member can do.

【0035】第7発明の角速度センサの製造方法は、第
1発明〜第6発明何れかに記載の角速度センサの製造方
法であって、前記音叉振動子を製造するに際して、圧電
素子からなるシート材を準備して前記シート材にフォト
リソグラフィーによって一括して前記励振電極および検
出電極を形成し、次いで、励振電極および検出電極に電
圧を印加して前記分極方向に一括して分極処理を行なっ
た後、前記シート材から前記音叉振動子を切り出すよう
にしている。
A method of manufacturing an angular velocity sensor according to a seventh aspect of the present invention is the method of manufacturing an angular velocity sensor according to any one of the first to sixth aspects of the present invention. After preparing the excitation electrode and the detection electrode collectively by photolithography on the sheet material, and then applying a voltage to the excitation electrode and the detection electrode to collectively perform the polarization process in the polarization direction, The tuning fork vibrator is cut out from the sheet material.

【0036】このような製造方法に加速度センサの心臓
部である音叉振動子を一括電極形成、一括分極処理、−
括切出し方式によって製造することができ、加速度セン
サのコストを低減することができる。
In such a manufacturing method, the tuning fork vibrator, which is the heart of the acceleration sensor, is formed by collective electrode formation, collective polarization processing,
It can be manufactured by the consolidation cutout method, and the cost of the acceleration sensor can be reduced.

【0037】第8発明の角速度センサの製造方法は、メ
ッキ処理が施された前記保持部材を準備するとともに、
前記シート材から切り出された音叉振動子の固定部を前
記保持部材の嵌合溝に嵌合した後、前記保持部材を加熱
して前記メッキを前記固定部と嵌合溝の間の隙間に充填
するようにしている。
In the method for manufacturing an angular velocity sensor according to an eighth aspect of the present invention, the holding member plated is prepared.
After fitting the fixing portion of the tuning fork vibrator cut out of the sheet material into the fitting groove of the holding member, the holding member is heated to fill the gap between the fixing portion and the fitting groove with the plating. I am trying to do it.

【0038】このような製造方法により、保持部材を固
定部に密着させることができ、音叉振動子を保持部材に
安定して確実に取付けることができる。
According to such a manufacturing method, the holding member can be brought into close contact with the fixing portion, and the tuning fork vibrator can be stably and reliably attached to the holding member.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following is an explanation based on an embodiment of the present invention.

【0040】図1〜16は本発明に係る角速度センサおよ
び角速度センサの製造方法の第1実施形態を示す図であ
り、本実施形態の角速度センサは車両、航空機、船舶等
の移動体の姿勢制御やナビゲーションシステムに搭載さ
れるものである。
FIGS. 1 to 16 are views showing a first embodiment of an angular velocity sensor and a method of manufacturing the angular velocity sensor according to the present invention. The angular velocity sensor according to the present embodiment controls the attitude of a moving body such as a vehicle, an aircraft or a ship. And navigation systems.

【0041】まず、構成を説明する。図1、2におい
て、音叉振動子21は突起状の固定部22a、22bが形成さ
れた基台22と、基台22から立設されて対向配置される励
振軸(第1励振軸)23および検出軸(第1検出軸)24と
を備え、圧電セラミックスから構成されている。
First, the configuration will be described. 1 and 2, a tuning fork vibrator 21 includes a base 22 on which protruding fixing portions 22a and 22b are formed, an excitation shaft (first excitation shaft) 23 standing upright from the base 22, and opposed to each other. A detection axis (first detection axis) 24 is provided, and is made of piezoelectric ceramics.

【0042】また、励振軸23の表面には2つの励振電極
25a、25bが設けられているとともに励振電極23の裏面
には励振電極25a、25bに対向するように2つの励振電
極25c、25dが設けられており、これら各電極25a〜25
dは基台22に導出されている。
Further, two excitation electrodes are provided on the surface of the excitation shaft 23.
25a and 25b are provided, and two excitation electrodes 25c and 25d are provided on the back surface of the excitation electrode 23 so as to face the excitation electrodes 25a and 25b.
d is led out to the base 22.

【0043】また、検出軸24の表面に3つの検出電極26
a〜26cが設けられているとともに検出軸24の裏面には
検出電極26a〜26cに対向するように3つの検出電極26
d〜26fが設けられており、これら検出電極26a〜26f
は基台22に導出されている。
Also, three detection electrodes 26 are provided on the surface of the detection shaft 24.
a to 26c and three detection electrodes 26 on the back surface of the detection shaft 24 so as to face the detection electrodes 26a to 26c.
d to 26f are provided, and these detection electrodes 26a to 26f
Is led out to the base 22.

【0044】また、励振電極25aおよび25dと励振電極
25bおよび25cは分極方向が矢印27a、27bで示す逆方
向になるように面垂直分極が行なわれている。また、両
側の検出電極26aおよび26fと検出電極26cおよび26d
とは分極方向が矢印28a、28bで示す逆方向になるよう
に面垂直分極が行なわれており、中央の検出電極26bと
両側の電極26a、26cは矢印29a、29b方向に面内分極
されているとともに中央の検出電極26eと両側の電極26
d、26fは矢印29a、29bと逆方向の矢印29c、29d方
向に面内分極されている。
Further, the excitation electrodes 25a and 25d and the excitation electrodes
Plane-perpendicular polarization is performed on 25b and 25c so that the polarization directions are opposite to the directions indicated by arrows 27a and 27b. The detection electrodes 26a and 26f on both sides and the detection electrodes 26c and 26d
Is perpendicularly polarized so that the polarization direction is opposite to the direction indicated by arrows 28a and 28b, and the central detection electrode 26b and the electrodes 26a and 26c on both sides are in-plane polarized in the directions of arrows 29a and 29b. And the center detection electrode 26e and both side electrodes 26
d and 26f are in-plane polarized in the directions of arrows 29c and 29d opposite to the directions of arrows 29a and 29b.

【0045】このため、分極後の+電位は励振電極25
a、25cおよび検出電極26a、26dとなるとともに−電
極は励振電極25b、25dおよび検出電極26f、26cとな
り、中央の検出電極26b、26eは零電極となって基台22
に導出される。
For this reason, the positive potential after polarization is
a and 25c and the detection electrodes 26a and 26d, the negative electrodes become the excitation electrodes 25b and 25d and the detection electrodes 26f and 26c, and the central detection electrodes 26b and 26e become the zero electrodes and become the base 22.
Is derived.

【0046】また、励振軸23の表面に形成された励振電
極25a、25bはワイヤ30aによって接続されており、励
振軸23の裏面に形成された電極25c、25dはワイヤ30b
によって接続されている。
The excitation electrodes 25a and 25b formed on the surface of the excitation shaft 23 are connected by wires 30a, and the electrodes 25c and 25d formed on the back surface of the excitation shaft 23 are connected to the wires 30b.
Connected by

【0047】また、固定部22a、22bの表裏面にはそれ
ぞれ独立電極31a〜31dが形成されており、これら独立
電極31a〜31dは図3、4に示すクランパブロック(保
持部材)32に接触するようになっている。
Further, independent electrodes 31a to 31d are formed on the front and back surfaces of the fixing portions 22a and 22b, respectively, and these independent electrodes 31a to 31d come into contact with a clamper block (holding member) 32 shown in FIGS. It has become.

【0048】このクランパブロック32はタングステン、
リン青銅またはステンレス鋼等から構成されており、固
定部22a、22bを挟持するようにして音叉振動子21を保
持するようになっている。
The clamper block 32 is made of tungsten,
It is made of phosphor bronze, stainless steel, or the like, and holds the tuning fork vibrator 21 so as to sandwich the fixing portions 22a and 22b.

【0049】すなわち、クランパブロック32は、ガイド
ピン33a〜33dが形成された本体33と、本体33に設けら
れ、先端部に形成されたV溝34a、35aによって固定部
22a、22bの稜部a〜dを保持するように固定部22a、
22bに嵌合されるアーム部材(嵌合部)34、35とを備え
ており、本体33にアーム部材34、35を形成するために本
体33とアーム部材34、35はスリワリ36a、36bによって
分離されている。なお、アーム部材34、35の先端にはV
溝の代りに半円形の溝を形成しても良い。
That is, the clamper block 32 is fixed by a main body 33 on which guide pins 33a to 33d are formed, and V-grooves 34a, 35a provided on the main body 33 and formed at the distal end.
The fixing portions 22a, 22b hold the ridges ad of the 22a, 22b.
Arm members (fitting portions) 34 and 35 fitted to 22b are provided, and the main body 33 and arm members 34 and 35 are separated by three sleeves 36a and 36b to form the arm members 34 and 35 in the main body 33. Have been. In addition, the tip of the arm members 34 and 35 has V
A semicircular groove may be formed instead of the groove.

【0050】このクランパブロック32は音叉振動子21を
アーム部材34、35によって保持することにより、スリワ
リ36a、36bの面積が広がるようにアーム部材34、35を
変形させることにより、ばね性を得ることができる。
The clamper block 32 obtains a spring property by holding the tuning fork vibrator 21 by the arm members 34 and 35 and deforming the arm members 34 and 35 so that the areas of the slits 36a and 36b are widened. Can be.

【0051】また、クランパブロック32のV溝34a、35
aには図4(a)に示すように予め低融点メッキ37が施
されており、音叉振動子21にクランパブロック32を取付
けた後、このV溝34a、35a部分を図4(b)に示すよ
うにヒータブロック38で加熱して低融点メッキ37をリフ
ローすることにより、音叉振動子21の加工精度によって
生じる固定部22a、22bの稜部a〜dのV溝34a、35a
の隙間に独立電極31a〜31dを介して低融点メッキ37を
充填させ、音叉振動子21とクランパブロック32の固定バ
ラツキを低減するようにしている。また、音叉振動子21
は独立電極31a〜31dが低融点メッキ37が塗布されたク
ランパブロック32を介してアースしても良い。
The V-grooves 34a, 35 of the clamper block 32
As shown in FIG. 4A, low melting point plating 37 is previously applied to a. After the clamper block 32 is attached to the tuning fork vibrator 21, the V-grooves 34a and 35a are shown in FIG. As shown in the drawing, the low melting point plating 37 is heated by the heater block 38 to reflow, so that the V-grooves 34a, 35a of the ridges a to d of the fixed portions 22a, 22b generated by the processing accuracy of the tuning fork vibrator 21.
Are filled with low melting point plating 37 via the independent electrodes 31a to 31d to reduce the variation in fixing the tuning fork vibrator 21 and the clamper block 32. In addition, the tuning fork vibrator 21
Alternatively, the independent electrodes 31a to 31d may be grounded via the clamper block 32 to which the low melting point plating 37 is applied.

【0052】ここで、音叉振動子21の動作メカニズムを
図5に基づいて説明する。
Here, the operation mechanism of the tuning fork vibrator 21 will be described with reference to FIG.

【0053】クランパブロック32によって固定部22a、
22bが固定された音叉振動子21は、励振軸23による励振
と音叉効果によって図5(a)に示すように励振軸23お
よび検出軸24が面内方向39a、39bおよび39c、39dに
励振される。
The fixed part 22a,
In the tuning fork vibrator 21 having the fixed 22b, the excitation shaft 23 and the detection shaft 24 are excited in in-plane directions 39a, 39b and 39c, 39d as shown in FIG. You.

【0054】具体的には、励振軸23が矢印39a方向に振
動すると、音叉効果によって検出軸24が矢印39c方向に
振動し、次の瞬間では励振軸23および検出軸24が矢印39
a、39cと逆方向の矢印39b、39d方向に振動し、この
動作、すなわち、励振軸23および検出軸24が近接、離隔
する面内方向の振動を繰返す。
Specifically, when the excitation shaft 23 oscillates in the direction of arrow 39a, the detection shaft 24 oscillates in the direction of arrow 39c due to the tuning fork effect, and at the next moment, the excitation shaft 23 and the detection shaft 24 move in the direction of arrow 39a.
Vibration occurs in the directions of arrows 39b and 39d opposite to directions a and 39c, and this operation, that is, the in-plane vibration where the excitation shaft 23 and the detection shaft 24 approach and separate from each other is repeated.

【0055】このような面内励振状態において、音叉振
動子21にこの振動子21の中心軸40を回転中心とする回転
角速度Ωが印加されると、励振方向と略直交する方向に
コリオリ力が発生するため、励振軸23および検出軸24は
図5(b)(c)に示すように面垂直方向40a、40bの
成分の振動が発生する。そして、この振動成分を検出軸
24に形成された検出電極26a〜26fで検出することによ
って印加された角速度の大きさを計測するのである。
In such an in-plane excitation state, when a rotational angular velocity Ω about the center axis 40 of the vibrator 21 is applied to the tuning fork vibrator 21, Coriolis force is generated in a direction substantially orthogonal to the excitation direction. As a result, the excitation shaft 23 and the detection shaft 24 generate vibrations in components perpendicular to the plane 40a and 40b as shown in FIGS. Then, this vibration component is
The magnitude of the applied angular velocity is measured by detecting with the detection electrodes 26a to 26f formed on the 24.

【0056】図6は励振および角速度を検出する回路構
成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration for detecting excitation and angular velocity.

【0057】図6において、励振軸23の表面に形成され
た励振電極25a、25bは電源42の一方の端子(COMO
Nライン)42aに接続されているとともに裏面に形成さ
れた励振電極25c、25dは電源42の他方の端子(DRV
ライン)42bに接続されており、電源42から正負の電圧
を交互に励振電極25a〜25dに印加することによって励
振軸23の符号43aで囲む右部分と符号43bで囲む左部分
が交互に伸び、縮みを繰返し、励振軸23が面内方向Xに
振動する。
In FIG. 6, the excitation electrodes 25a and 25b formed on the surface of the excitation shaft 23 are connected to one terminal (COMO) of a power source 42.
The excitation electrodes 25c and 25d connected to the N-line) 42a and formed on the back surface are connected to the other terminal (DRV
Line) 42b, and by applying positive and negative voltages alternately from the power source 42 to the excitation electrodes 25a to 25d, the right part of the excitation shaft 23 surrounded by the reference numeral 43a and the left part surrounded by the reference numeral 43b alternately extend. The contraction is repeated, and the excitation shaft 23 vibrates in the in-plane direction X.

【0058】また、このときに音叉効果によって検出軸
24が面内方向Xに上述したメカニズムで振動する
At this time, the detection axis is set by the tuning fork effect.
24 vibrates in the in-plane direction X by the mechanism described above.

【0059】検出軸24に形成された電極26a〜26cはコ
リオリ力が発生することによって生じる面垂直方向Yに
振動するため、検出軸24の符号44aで囲む上部分と符号
44bで囲む下部分との交互の伸び、縮みによって検出軸
24に生じる電圧を、電極26bをアース電極として、差動
アンプ45から取り出された検出電極26a、26cの差動出
力(S-とS+ライン出力との差動)として出力端子46
a、46bから外部に取り出すことができる。なお、図6
中、+、−はそれぞれ高電位、低電位を示している。
The electrodes 26a to 26c formed on the detection shaft 24 vibrate in the direction perpendicular to the plane Y generated by the generation of the Coriolis force.
Detection axis by alternate expansion and contraction with the lower part surrounded by 44b
The voltage generated in 24, the electrode 26b as the ground electrode, the detection electrode 26a taken from the differential amplifier 45, the differential output of 26c - output terminal 46 as the (S and the differential between the S + line output)
a and 46b can be taken out. FIG.
Medium, + and-indicate a high potential and a low potential, respectively.

【0060】次に、音叉振動子21が装着された角速度セ
ンサの構成を図7〜図13に基づいて説明する。
Next, the configuration of the angular velocity sensor to which the tuning fork vibrator 21 is mounted will be described with reference to FIGS.

【0061】まず、図7は振動子ユニットを示す図であ
る。図7において、クランパブロック32と音叉振動子21
が一体化されてなる振動子ユニット47は電子部品48a、
48bが一体的に設けられた基板48に取付けられている。
具体的には、本体33に形成されたガイドピン33a、33b
が基板48に形成された挿通孔に挿通されて半田付けされ
ることにより振動子ユニット47がクランパブロック32を
介して基板48に固定されている。なお、基板48は図6で
説明した回路を含んでいる。
FIG. 7 is a view showing a vibrator unit. In FIG. 7, the clamper block 32 and the tuning fork vibrator 21
The vibrator unit 47 is formed by integrating electronic components 48a,
48b is attached to a substrate 48 provided integrally.
Specifically, guide pins 33a, 33b formed on the main body 33
Is inserted into an insertion hole formed in the substrate 48 and soldered, so that the vibrator unit 47 is fixed to the substrate 48 via the clamper block 32. The substrate 48 includes the circuit described with reference to FIG.

【0062】また、図8に示すように、励振軸23の裏面
に形成された励振電極25dと基板48に形成された図6の
回路で説明した図示しないCOMONパターンがワイヤ
49aによって接続されている。
As shown in FIG. 8, an excitation electrode 25d formed on the back surface of the excitation shaft 23 and a COMMON pattern (not shown) described on the circuit of FIG.
49a.

【0063】図9は各電極と図6で説明した回路との接
続を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the connection between each electrode and the circuit described in FIG.

【0064】図9において、励振軸23の表面に形成され
た励振電極25aが基板48に形成された図示しない励振パ
ターンにワイヤ49bによって接続されている。また、検
出電極26cと基板48に形成された図示しない第1の検出
パターン(差動アンプ45のS -側)がワイヤ49cによっ
て接続されている。
In FIG. 9, formed on the surface of the excitation shaft 23
Excitation electrode 25a formed on the substrate 48
The turns are connected by wires 49b. In addition, inspection
First detection (not shown) formed on the output electrode 26c and the substrate 48
Pattern (S of differential amplifier 45 -Side) by wire 49c
Connected.

【0065】また、中央の検出電極26bと基板48に形成
された図示しない第2の検出パターンはワイヤ49dによ
って接続されている。また、検出電極26aは基板48に形
成された図示しない第3の検出パターン(差動アンプ45
のS+側)にワイヤ49eによって接続されている。
The center detection electrode 26b and the second detection pattern (not shown) formed on the substrate 48 are connected by a wire 49d. The detection electrode 26a is connected to a third detection pattern (not shown) (not shown) formed on the substrate 48.
(S + side) is connected by a wire 49e.

【0066】一方、図9に示す基板48に実装された振動
子ユニット47は、図10に示すように電子部品50a、50b
が実装されるとともにサポータ51に装着された基板50に
接続されている。具体的には、クランパブロック32のガ
イドピン33c、33dが基板50に形成された図示しない挿
通孔に挿通されて半田付けされることにより振動子ユニ
ット47および基板48がサポータ51を介して基板50に取付
けられている。また、基板48および基板50はフレキシブ
ル基板52aによって接続されており、フレキシブル基板
52aはサポータ51の底部52に接着剤等によって固定され
ている。
On the other hand, the vibrator unit 47 mounted on the substrate 48 shown in FIG. 9 includes electronic components 50a, 50b as shown in FIG.
Are mounted and connected to the substrate 50 mounted on the supporter 51. More specifically, the vibrator unit 47 and the board 48 are inserted into the through holes (not shown) formed in the board 50 and soldered by the guide pins 33c and 33d of the clamper block 32, so that the Mounted on The substrate 48 and the substrate 50 are connected by a flexible substrate 52a,
52a is fixed to the bottom 52 of the supporter 51 by an adhesive or the like.

【0067】また、サポータ51は図11、12に示すように
封止ガラス53a〜53cによってハーメチック固定された
リードピン54a〜54cと、ロウ付け(符号53dで示す)
等によって気密接合されたリードピン54dとを有するス
テム55に底部52が取付けられている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the supporter 51 has lead pins 54a to 54c hermetically fixed by sealing glasses 53a to 53c and brazing (indicated by reference numeral 53d).
A bottom portion 52 is attached to a stem 55 having a lead pin 54d hermetically joined by the above method.

【0068】また、ステム55には図13、14で示すように
キャップ56が取付けられている。このキャップ56は底面
がステム55に取付けられた状態でキャップ56を真空吸引
してキャップ56の底面56a全周をステム55にリンクプロ
ジェクション溶接または冷間圧接することによりステム
55に固定されるようになっている。このようにして角速
度センサ58が得られる。
A cap 56 is attached to the stem 55 as shown in FIGS. The bottom surface of the cap 56 is attached to the stem 55 by vacuum suction, and the entire bottom surface 56a of the cap 56 is linked to the stem 55 by link projection welding or cold pressing.
It is fixed at 55. Thus, the angular velocity sensor 58 is obtained.

【0069】なお、図13中、符号57は角速度センサ58を
図示しない基板に実装したときにこの基板から絶縁して
浮すためのガラス玉である。
In FIG. 13, reference numeral 57 denotes a glass ball for insulating and floating from the substrate when the angular velocity sensor 58 is mounted on a substrate (not shown).

【0070】また、角速度センサ58を自動車等に搭載す
る場合には、図13に示すように、音叉振動子21の中心軸
59の上方向59aを天、下方向59bを地となるように加速
度センサ58に音叉振動子21を設置することにより、自動
車のヨー回転が音叉振動子21の中心軸59を回転軸として
作用するようにする。
When the angular velocity sensor 58 is mounted on an automobile or the like, as shown in FIG.
By installing the tuning fork vibrator 21 on the acceleration sensor 58 so that the upper direction 59a is the top and the lower direction 59b is the ground, the yaw rotation of the car acts with the center axis 59 of the tuning fork vibrator 21 as the rotation axis. To do.

【0071】図15、16は音叉振動子21の製造方法を説明
する図である。
FIGS. 15 and 16 are views for explaining a method of manufacturing the tuning fork vibrator 21. FIGS.

【0072】まず、図15(a)に示すようにシート状に
焼成され、所定の板厚寸法に仕上げられた圧電セラミッ
クスシート材60を準備する。次いで、同図(b)に示す
ように無電解Niメッキまたは、金スパッタ等によって
シート材60の全面に電極を形成した後、同図(c)に示
すようにシート材60の端面60a〜60dを加工してこの端
面60a〜60dから電極を取り除いて加工の基準面となる
端面60a、60bを仕上げ加工する。
First, as shown in FIG. 15A, a piezoelectric ceramic sheet material 60 which is fired into a sheet and finished to a predetermined thickness is prepared. Then, after forming electrodes on the entire surface of the sheet material 60 by electroless Ni plating or gold sputtering as shown in FIG. 2B, the end faces 60a to 60d of the sheet material 60 are formed as shown in FIG. And the electrodes are removed from the end faces 60a to 60d to finish the end faces 60a and 60b serving as the reference surfaces for the processing.

【0073】次いで、同図(d)に示すようにシート材
60の表裏面電極にフォトリソグラフィー加工を施すこと
によって励振電極と零電位電極を含んだ検出電極を一括
して形成する。
Next, as shown in FIG.
By performing photolithography processing on the front and back electrodes 60, detection electrodes including excitation electrodes and zero potential electrodes are collectively formed.

【0074】次いで、図16(a)に示すように面垂直分
極61aと面内分極61bを一括して行なうことにより、図
1に示す各方向への分極27a、27b、28a、28b、29a
〜29dを行なう。
Next, as shown in FIG. 16 (a), the polarization 27a, 27b, 28a, 28b, 29a in each direction shown in FIG.
Perform ~ 29d.

【0075】次いで、同図(b)に示すようにシート材
60を短冊シート62a、62bに分割した後、同図(c)に
示すように各短冊シート62a、62bから音叉振動子21の
形状となるような短冊シート63を切削加工をした後、こ
の短冊シート63から同図(d)に示すように音叉振動子
21を個片分割する。
Next, as shown in FIG.
After dividing the strip 60 into strip sheets 62a and 62b, a strip sheet 63 having a shape of the tuning fork vibrator 21 is cut from each strip sheet 62a and 62b as shown in FIG. From the sheet 63, as shown in FIG.
21 is divided into pieces.

【0076】以上説明したように、本実施形態では、突
起状の固定部22a、22bが形成された基台22と、基台22
から立設されて対向配置される励振軸23および検出軸24
と有する圧電セラミックスから構成された音叉振動子21
と、固定部22a、22bの稜部a〜dを挟持するように稜
部a〜dに嵌合されるV溝34a、35aが形成されたアー
ム部材34、35を有し、V溝34a、35aに固定部22a、22
bを嵌合させることにより音叉振動子21を保持するクラ
ンパブロック32とを設け、励振軸23の表裏面に励振電極
25a〜25dを設けるとともに検出軸24の表裏面に検出電
極26a〜26fを設け、さらに、励振軸23の分極方向とし
て、励振軸23の表裏面の励振電極25a、25dと励振電極
25b、25cとで分極方向が互いに逆方向になるように面
垂直分極を行ない、検出軸24の分極方向として、検出軸
24の表裏面の両側の検出電極26a、26c、26d、26fで
は裏表面で逆方向の面垂直分極を行なうとともに、検出
軸24の表裏面の中央の検出電極26b、26eでは両側の検
出電極26a、26c、26d、26fとの間で中央の検出電極
26b、26eが零電位となるような面内分極をしたため、
音叉振動子21を面内方向に励振させておき、この励振状
態で、音叉振動子21の中心軸回りに角速度が印加される
ことによつて励振方向と直角の面垂直方向に発生するコ
リオリカを検出軸の面垂直方向の撓みとして検出するこ
とによって角速度を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the base 22 on which the protruding fixing portions 22a and 22b are formed, and the base 22
Excitation shaft 23 and detection shaft 24, which are erected from
Tuning fork vibrator 21 composed of piezoelectric ceramic having
And arm members 34 and 35 formed with V-grooves 34a and 35a fitted to the ridges a to d so as to sandwich the ridges a to d of the fixing portions 22a and 22b. Fixed parts 22a, 22 on 35a
b, and a clamper block 32 for holding the tuning fork vibrator 21 by fitting the same.
25a to 25d, detection electrodes 26a to 26f are provided on the front and back surfaces of the detection shaft 24, and excitation electrodes 25a and 25d on the front and back surfaces of the excitation shaft 23 are used as polarization directions of the excitation shaft 23.
The surface perpendicular polarization is performed so that the polarization directions are opposite to each other at 25b and 25c.
The detection electrodes 26a, 26c, 26d, and 26f on both sides of the front and back of the surface 24 perform reverse surface vertical polarization on the back surface, and the detection electrodes 26a and 26e on both sides of the center detection electrodes 26b and 26e on the front and back of the detection shaft 24. , 26c, 26d, 26f
Because 26b and 26e were subjected to in-plane polarization such that they became zero potential,
The tuning fork vibrator 21 is excited in the in-plane direction, and in this excited state, a Corioliska that is generated in a plane perpendicular direction to the excitation direction by applying an angular velocity about the central axis of the tuning fork vibrator 21 is generated. The angular velocity can be detected by detecting the deflection as a deflection in the direction perpendicular to the surface of the detection axis.

【0077】また、音叉振動子21をユニモルフの一体構
成にすることができるため、バイモルフ音叉振動子を構
成したときのように接着剤を不要にでき、振動特性の安
定化を図ることができる上に、音叉型振動子21の特性を
生かして面内振動特性を安定化させることができる。
Further, since the tuning fork vibrator 21 can be formed into a unimorph integral structure, no adhesive is required as in the case of forming a bimorph tuning fork vibrator, and the vibration characteristics can be stabilized. In addition, the characteristics of the tuning fork type vibrator 21 can be utilized to stabilize the in-plane vibration characteristics.

【0078】また、音叉振動子21を保持するクランパブ
ロック32が、音叉振動子21を保持する際にアーム部材3
4、35を変形させるようにしてばね性を得ることがで
き、音叉振動子21を安定して保持することができるとと
もに、固定のバラツキが検出感度に影響を与えるのを少
なくすることができる。
Further, when the clamper block 32 holding the tuning fork vibrator 21 holds the tuning fork vibrator 21,
The spring properties can be obtained by deforming the elements 4 and 35, the tuning fork vibrator 21 can be stably held, and the variation in fixing can be reduced from affecting the detection sensitivity.

【0079】また、音叉振動子21の励振を面内の音叉励
振としているため、励振効率の向上を図ることができる
上に、励振軸23に表裏面の2つづつの電極形成を行うこ
とによって面内励振のための励振電極面積を大きくとる
ことができるため、励振効率を向上せることができる。
Further, since the excitation of the tuning fork vibrator 21 is an in-plane tuning fork excitation, the excitation efficiency can be improved, and the excitation shaft 23 can be formed by forming two electrodes on the front and back surfaces. Since the area of the excitation electrode for internal excitation can be increased, the excitation efficiency can be improved.

【0080】また、検出軸24に、面内分極により零電位
となる検出電極26b、26eを中央に配置し、面垂直分極
によって両側に+−逆方向の電位となる検出電極26a、
26c、26d、26fを配置することによって、コリオリカ
の検出出力を両側の電極と中央零電位の電極との差動で
取り出すことができるため、ノイズのキャンセルを行な
うことができ、検出感度を向上できる。
Further, on the detection axis 24, detection electrodes 26b and 26e having zero potential due to in-plane polarization are disposed at the center, and the detection electrodes 26a having positive and negative potentials on both sides due to surface perpendicular polarization.
By arranging 26c, 26d, and 26f, the detection output of Coriolis can be taken out by the differential between the electrodes on both sides and the electrode at the center zero potential, so that noise can be canceled and the detection sensitivity can be improved. .

【0081】さらに、励振、検出の電極25a〜25d、26
a〜26fを基台22に導出することにより、回路基板48と
の信号線接続を振動の少ない基台22で行うことができる
ため、接続の信頼性向上が図れる。
Further, excitation and detection electrodes 25a to 25d, 26
By leading a to 26f to the base 22, the signal line connection with the circuit board 48 can be performed on the base 22 with less vibration, so that the connection reliability can be improved.

【0082】また、音叉振動子21をクランパブロック32
を介して回路基板48に実装したため、クランパブロック
32を直接回路基板48にハンダ付け等によって簡単に実装
することができ、音叉振動子21の実装の信頼性を高くす
ることができるとともに実装作業の作業性を向上させる
ことができる。
The tuning fork vibrator 21 is connected to a clamper block 32.
Mounted on the circuit board 48 via the
32 can be easily mounted directly on the circuit board 48 by soldering or the like, so that the reliability of the mounting of the tuning fork vibrator 21 can be increased and the workability of the mounting operation can be improved.

【0083】また、音叉振動子21の中心軸(回転軸)59
とヨー回転軸方向が同一方向となるように音叉振動子21
を回路基板48に実装したため、自動車等のヨー回転時の
角速度を高精度に検出することができる。
The center axis (rotation axis) 59 of the tuning fork vibrator 21
Tuning fork vibrator 21 so that the
Is mounted on the circuit board 48, so that the angular velocity during yaw rotation of an automobile or the like can be detected with high accuracy.

【0084】また、クランパブロック32として、比重が
大きく、バネ性の強いタングステン、リン青銅またはス
テンレス鋼を使用することによって、音叉振動子21の励
振時とコリオリ力検出時の振動リークを少なくして音叉
振動子21をクランパブロック32によって安定して保持す
ることができる。
Further, by using tungsten, phosphor bronze or stainless steel having a large specific gravity and a high spring property as the clamper block 32, vibration leakage at the time of excitation of the tuning fork vibrator 21 and detection of Coriolis force can be reduced. The tuning fork vibrator 21 can be stably held by the clamper block 32.

【0085】また、音叉振動子21を製造するに際して、
圧電セラミックスシート材60を準備し、このシート材60
にフォトリソグラフィーによって一括して励振電極25a
〜25dおよび検出電極26a〜26fを形成し、次いで、励
振電極25a〜25dおよび検出電極26a〜26fに電圧を印
加して図1に示すような分極方向に一括して分極処理を
行なった後、シート材60から音叉振動子21を切り出すよ
うにしたため、加速度センサ58の心臓部である音叉振動
子21を一括電極形成、一括分極処理、−括切出し方式に
よって製造することができ、加速度センサ58のコストを
低減することができる。
In manufacturing the tuning fork vibrator 21,
A piezoelectric ceramic sheet material 60 is prepared, and the sheet material 60 is prepared.
Excitation electrode 25a collectively by photolithography
To 25d and the detection electrodes 26a to 26f are formed, and then a voltage is applied to the excitation electrodes 25a to 25d and the detection electrodes 26a to 26f to collectively perform polarization processing in the polarization direction as shown in FIG. Since the tuning fork vibrator 21 is cut out from the sheet material 60, the tuning fork vibrator 21, which is the heart of the acceleration sensor 58, can be manufactured by the collective electrode formation, collective polarization processing, and the collective cutout method. Cost can be reduced.

【0086】さらに、低融点メッキ37の処理が施された
クランパブロック32を準備するとともに、シート材60か
ら切り出された音叉振動子21の固定部22a、22bをクラ
ンパブロック32のV溝34a、35aに嵌合した後、ヒータ
ブロック38によってクランパブロック32を加熱して低融
点メッキ37を固定部22a、22bとV溝34a、35aの間の
隙間に充填するようにしたため、クランパブロック32を
固定部22a、22bに密着させることができ、音叉振動子
21をクランパブロック32に安定して確実に取付けること
ができる。
Further, a clamper block 32 which has been subjected to a low melting point plating 37 is prepared, and the fixing portions 22a, 22b of the tuning fork vibrator 21 cut from the sheet material 60 are fixed to the V-grooves 34a, 35a of the clamper block 32. After that, the clamper block 32 is heated by the heater block 38 to fill the gap between the fixing portions 22a, 22b and the V-grooves 34a, 35a with the low melting point plating 37. Tuning fork vibrator that can be in close contact with 22a and 22b
21 can be stably and reliably attached to the clamper block 32.

【0087】図17〜33は本発明に係る角速度センサおよ
び角速度センサの製造方法の第2実施形態を示す図であ
り、本実施形態では、第1実施形態と同様の構成には同
一番号を付して説明を省略する。
FIGS. 17 to 33 are views showing a second embodiment of the angular velocity sensor and the method for manufacturing the angular velocity sensor according to the present invention. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. And the description is omitted.

【0088】図17、18において、音叉振動子71は突起状
の固定部72a、72bが形成された基台72と、基台72から
立設して対向配置される第1励振軸73、第2励振軸74お
よび第1検出軸75、第2検出軸76とを備え、圧電セラミ
ックスから構成されている。また、第1励振軸73、第2
励振軸74および第1検出軸75、第2検出軸76は基台72を
挟んで交差するように設けられている。すなわち、音叉
振動子71は基台72を挟んで二対の音叉振動子71a、71b
が対向している。
In FIGS. 17 and 18, a tuning fork vibrator 71 includes a base 72 on which protruding fixing portions 72a and 72b are formed, a first excitation shaft 73 standing upright from the base 72 and facing the second base. It has a second excitation shaft 74, a first detection shaft 75, and a second detection shaft 76, and is made of piezoelectric ceramics. Also, the first excitation shaft 73, the second
The excitation shaft 74, the first detection shaft 75, and the second detection shaft 76 are provided so as to intersect with the base 72 interposed therebetween. That is, the tuning fork vibrator 71 includes two pairs of tuning fork vibrators 71a and 71b with the base 72 interposed therebetween.
Are facing each other.

【0089】また、第1励振軸73の表面には2つの励振
電極77a、77bが設けられているとともに第2励振軸74
の表面には2つの励振電極78a、78bが設けられてお
り、これら各電極77a、77b、78a、78bは基台72に導
出されている。
Also, two excitation electrodes 77a and 77b are provided on the surface of the first excitation shaft 73, and the second excitation shaft 74
Are provided with two excitation electrodes 78a and 78b, and these electrodes 77a, 77b, 78a and 78b are led out to the base 72.

【0090】また、第1励振軸73の裏面には励振電極77
a、77bに対向するように2つの励振電極79a、79bが
設けられているとともに、第2励振軸74の裏面には励振
電極78a、78bに対向するように2つの励振電極80a、
80bが設けられており、これら各電極79a、79b、80
a、80bは基台72に導出されている。
The excitation electrode 77 is provided on the back surface of the first excitation shaft 73.
The two excitation electrodes 79a and 79b are provided so as to oppose the excitation electrodes 78a and 78b, and the two excitation electrodes 80a and 80b are arranged on the back surface of the second excitation shaft 74 so as to oppose the excitation electrodes 78a and 78b.
80b are provided. These electrodes 79a, 79b, 80
a and 80b are led out to the base 72.

【0091】また、第1検出軸75の表面に3つの検出電
極81a〜81cが設けられているとともに、第2検出軸76
の表面には3つの検出電極82a〜82cが設けられてお
り、これら検出電極81a〜81cおよび82a〜82cは基台
72に導出されているとともに連結されている。
Also, three detection electrodes 81a to 81c are provided on the surface of the first detection shaft 75, and the second detection shaft 76
Are provided with three detection electrodes 82a to 82c, and these detection electrodes 81a to 81c and 82a to 82c are
It is derived and linked to 72.

【0092】また、第1検出軸75の裏面に検出電極81a
〜81cに対向して3つの検出電極83a〜83cが設けられ
ているとともに、第2検出軸76の裏面には検出電極82a
〜82cに対向して3つの検出電極84a〜84cが設けられ
ており、これら検出電極83a〜83cおよび84a〜84cは
基台72に導出されているとともに連結されている。
The detection electrode 81a is provided on the back surface of the first detection shaft 75.
The detection electrodes 83a to 83c are provided so as to face the detection electrodes 82a to 82c.
The three detection electrodes 84a to 84c are provided so as to be opposed to .about.82c, and these detection electrodes 83a to 83c and 84a to 84c are led out to the base 72 and connected thereto.

【0093】また、第1励振軸73の表面に形成された励
振電極77a、77bと裏面に形成された励振電極79a、79
bは分極方向が矢印85a、85bで示す逆方向になるよう
に面垂直分極が行なわれており、第2励振軸74の表面に
形成された励振電極78a、78bと裏面に形成された励振
電極80a、80b分極方向が矢印86a、86bで示す逆方向
になるように面垂直分極が行なわれている。
Also, the excitation electrodes 77a and 77b formed on the front surface of the first excitation shaft 73 and the excitation electrodes 79a and 79 formed on the back surface.
b indicates that the surface is perpendicularly polarized so that the polarization directions are opposite to the directions indicated by arrows 85a and 85b, and the excitation electrodes 78a and 78b formed on the front surface of the second excitation shaft 74 and the excitation electrode formed on the back surface. The plane perpendicular polarization is performed such that the polarization directions of 80a and 80b are opposite to the directions indicated by arrows 86a and 86b.

【0094】また、第1検出軸75の表面の両側の検出電
極81a、81cと裏面の両側に形成された検出電極83a、
83cは矢印87a、87bで示す逆方向に面垂直分極されて
おり、第1検出軸75の表面の中央の検出電極81bと両側
の検出電極81a、81cは88a、88bで示す方向に、第1
検出軸75の裏面の中央の検出電極83bと両側の検出電極
83a、83cは89a、89bで示す方向にそれぞれ面内分極
されている。
The detection electrodes 81a, 81c on both sides of the front surface of the first detection shaft 75 and the detection electrodes 83a, 83a formed on both sides of the back surface.
83c is perpendicularly polarized in the opposite direction as indicated by arrows 87a and 87b. The center detection electrode 81b on the surface of the first detection axis 75 and the detection electrodes 81a and 81c on both sides are in the first direction indicated by 88a and 88b.
The detection electrode 83b at the center on the back of the detection shaft 75 and the detection electrodes on both sides
83a and 83c are in-plane polarized in directions indicated by 89a and 89b, respectively.

【0095】また、第2検出軸76の表面の両側の検出電
極82a、82cと裏面の両側に形成された検出電極84a、
84cは矢印90a、90bで示す逆方向に面垂直分極されて
おり、第2検出軸76の表面の中央の検出電極82bと両側
の検出電極82a、82cは91a、91bで示す方向に、第2
検出軸76の裏面の中央の検出電極84bと両側の検出電極
84a、84cは92a、92bで示す方向にそれぞれ面内分極
されている。
The detection electrodes 82a, 82c on both sides of the front surface of the second detection shaft 76 and the detection electrodes 84a,
84c is perpendicularly polarized in the opposite direction indicated by arrows 90a and 90b, and the center detection electrode 82b on the surface of the second detection shaft 76 and the detection electrodes 82a and 82c on both sides are in the second direction indicated by 91a and 91b.
The center detection electrode 84b on the back of the detection shaft 76 and the detection electrodes on both sides
84a and 84c are in-plane polarized in directions indicated by 92a and 92b, respectively.

【0096】このため、分極後の+電位は励振電極77
a、79b、78b、80aおよび検出電極81c、83a、82
a、84cとなるとともに−電極は励振電極79a、77b、
78a、80bおよび検出電極81a、83c、82c、84aとな
り、中央の検出電極81b、83bおよび82b、84bは零電
極となって基台72に導出される。
For this reason, the positive potential after the polarization is
a, 79b, 78b, 80a and detection electrodes 81c, 83a, 82
a, 84c and the negative electrodes are the excitation electrodes 79a, 77b,
78a, 80b and detection electrodes 81a, 83c, 82c, 84a are provided, and the central detection electrodes 81b, 83b and 82b, 84b are zero electrodes and are led out to the base 72.

【0097】また、第1励振軸73および第2励振軸74の
表面に形成された励振電極77a、77b、78a、78bはワ
イヤ93a、93b、93cによって接続されており、第1励
振軸73および第2励振軸74の裏面に形成された励振電極
79a、79b、80a、80bはワイヤ93d、93e、93fによ
って接続されている。
The excitation electrodes 77a, 77b, 78a, 78b formed on the surfaces of the first excitation shaft 73 and the second excitation shaft 74 are connected by wires 93a, 93b, 93c. Excitation electrode formed on the back of second excitation shaft 74
79a, 79b, 80a, 80b are connected by wires 93d, 93e, 93f.

【0098】また、第1検出軸75、76の表面に形成され
た検出電極81a〜81cおよび82a〜82cは基台72で接続
されており、第1、22検出軸75、76の裏面に形成され
た検出電極83a〜83cおよび84a〜84cは基台72で接続
されている。
The detection electrodes 81a to 81c and 82a to 82c formed on the front surfaces of the first detection shafts 75 and 76 are connected by a base 72, and are formed on the back surfaces of the first and second detection shafts 75 and 76. The detected electrodes 83a to 83c and 84a to 84c are connected by a base 72.

【0099】また、固定部72a、72bの表裏面にはそれ
ぞれ独立電極94a〜94dが形成されており、これら独立
電極94a〜94dは図19、20に示すように第1実施形態と
同一の構成を有するクランパブロック32に接触するよう
になっており、このクランパブロック32にも図20(a)
に示すように低融点メッキ37が施されており、音叉振動
子71にクランパブロック32を取付けた後、このV溝34
a、35a部分を図20(b)に示すようにヒータブロック
38で加熱して低融点メッキ37をリフローすることによ
り、音叉振動子71の加工精度によって生じる固定部72
a、72bの稜部a〜dとV溝34a、35aの隙間に独立電
極94a〜94dを介して低融点メッキ37を充填させ、音叉
振動子71とクランパブロック32の固定バラツキを低減す
るようにしている。
Further, independent electrodes 94a to 94d are formed on the front and back surfaces of the fixing portions 72a and 72b, respectively. These independent electrodes 94a to 94d have the same configuration as that of the first embodiment as shown in FIGS. The clamper block 32 having the shape shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a low melting point plating 37 is applied. After the clamper block 32 is attached to the tuning fork vibrator 71, the V groove 34
The heater blocks a and 35a are as shown in FIG.
By heating at 38 and reflowing the low melting point plating 37, the fixed portion 72 generated by the processing accuracy of the tuning fork vibrator 71 is formed.
The gap between the ridges a to d of the a and 72b and the V-grooves 34a and 35a is filled with the low melting point plating 37 via the independent electrodes 94a to 94d so as to reduce the variation in fixing the tuning fork vibrator 71 and the clamper block 32. ing.

【0100】ここで、音叉振動子71の動作メカニズムを
図21に基づいて説明する。
Here, the operation mechanism of the tuning fork vibrator 71 will be described with reference to FIG.

【0101】クランパブロック32によって固定部72a、
72bが固定された音叉振動子71は、第1、2励振軸73、
74による励振と音叉効果によって図21(a)に示すよう
に第1、2励振軸73、74および第1、2検出軸75、76が
面内方向96a〜96dおよび97a〜97bに励振される。
The clamper block 32 fixes the fixed portion 72a,
The tuning fork vibrator 71 to which 72b is fixed includes first and second excitation shafts 73,
The first and second excitation shafts 73 and 74 and the first and second detection shafts 75 and 76 are excited in in-plane directions 96a to 96d and 97a to 97b as shown in FIG. .

【0102】具体的には、第1励振軸73が矢印96b方向
に振動すると、音叉効果によって第1検出軸75が矢印96
a方向に振動し、同様に第2励振軸74が矢印97a方向に
振動すると、音叉効果によって第2検出軸76が矢印97b
方向に振動し、次の瞬間では第1励振軸73および第1検
出軸75が矢印96a、96bと逆方向の矢印96c、96d方向
に振動し、同様に第2励振軸74および第2検出軸76が矢
印97b、97aと逆方向の97d、97c矢印方向に振動し、
この動作、すなわち、第1励振軸73および第1検出軸75
と第2励振軸74および第2検出軸76が近接、離隔する面
内方向の振動を繰返す。
Specifically, when the first excitation shaft 73 vibrates in the direction of the arrow 96b, the first detection shaft 75 is moved by the arrow 96b due to the tuning fork effect.
When the second excitation shaft 74 oscillates in the direction of arrow a and the second excitation shaft 74 similarly oscillates in the direction of arrow 97a, the second detection shaft 76 moves in the direction of arrow 97b by the tuning fork effect.
At the next moment, the first excitation shaft 73 and the first detection shaft 75 oscillate in the directions of arrows 96c and 96d opposite to the arrows 96a and 96b, and similarly the second excitation shaft 74 and the second detection shaft 76 vibrates in the direction of the arrows 97d and 97c opposite to the directions of the arrows 97b and 97a,
This operation, that is, the first excitation shaft 73 and the first detection shaft 75
And the second excitation shaft 74 and the second detection shaft 76 repeat the in-plane vibration approaching and separating from each other.

【0103】このような面内励振状態において、音叉振
動子71にこの振動子71の中心軸98を回転中心とする回転
角速度Ωが印加されると、励振方向と略直交する方向に
コリオリ力が発生するため、第1、2励振軸73、74およ
び第1、2検出軸75、76は図21(b)(c)に示すよう
に面垂直方向99a〜99dの成分の振動が発生する。そし
て、この振動成分を第1、2検出軸75、76に形成された
検出電極81a〜81c、82a〜82c、83a〜83c、84a〜
84cで検出することによって印加された角速度の大きさ
を計測するのである。
In such an in-plane excitation state, when a rotational angular velocity Ω about the center axis 98 of the vibrator 71 is applied to the tuning fork vibrator 71, Coriolis force is generated in a direction substantially orthogonal to the excitation direction. Therefore, the first and second excitation axes 73 and 74 and the first and second detection axes 75 and 76 generate vibrations of components in the direction perpendicular to the plane 99a to 99d as shown in FIGS. Then, the vibration components are detected by the detection electrodes 81a to 81c, 82a to 82c, 83a to 83c, 84a to 81a formed on the first and second detection shafts 75 and 76.
By detecting at 84c, the magnitude of the applied angular velocity is measured.

【0104】図22は励振および角速度を検出する回路構
成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a circuit configuration for detecting excitation and angular velocity.

【0105】図22において、第1、2励振軸73、74の表
面に形成された励振電極77a、77b、78a、78bは電源
100の一方の端子(DRVライン)100aに接続されてい
るとともに裏面に形成された励振電極79a、79b、80
a、80bは電源100の他方の端子(COMONライン)1
00bに接続されており、電源100から正負の電圧を交互
に励振電極77a等に印加することによって第1、2励振
軸73、74の符号101a、102aで囲む左部分と符号101
b、102bで囲む右部分が交互に伸び、縮みを繰返し、
第1、2励振軸73、74が面内方向Xに振動する。
In FIG. 22, excitation electrodes 77a, 77b, 78a, 78b formed on the surfaces of the first and second excitation shafts 73, 74 are provided with power sources.
Excitation electrodes 79a, 79b, 80 which are connected to one terminal (DRV line) 100a of
a and 80b are the other terminals (COMMON line) 1 of the power supply 100
The first and second excitation shafts 73 and 74 are surrounded by reference numerals 101a and 102a, and are denoted by reference numeral 101 by alternately applying positive and negative voltages from the power supply 100 to the excitation electrodes 77a and the like.
b, the right part surrounded by 102b alternately expands and contracts repeatedly,
The first and second excitation shafts 73 and 74 vibrate in the in-plane direction X.

【0106】また、このときに音叉効果によって第1、
2検出軸75、76が面内方向Xに上述したメカニズムで振
動する
At this time, the first, due to the tuning fork effect,
2 The detection shafts 75 and 76 vibrate in the in-plane direction X by the mechanism described above.

【0107】また、検出電極81aと検出電極82c、検出
電極81bと検出電極82b、検出電極81cと検出電極82a
はそれぞれ接続されており、検出電極83aと検出電極84
c、検出電極83bと検出電極84b、検出電極83cと検出
電極84aは接続されている。また、検出電極81aと検出
電極82cは差動アンプ103の一方の極に接続されている
とともに検出電極81cと検出電極82aは差動アンプ103
の他方の極に接続されている。
The detection electrodes 81a and 82c, the detection electrodes 81b and 82b, and the detection electrodes 81c and 82a
Are connected to each other, and the detection electrode 83a and the detection electrode 84
c, the detection electrode 83b and the detection electrode 84b are connected, and the detection electrode 83c and the detection electrode 84a are connected. The detection electrode 81a and the detection electrode 82c are connected to one pole of the differential amplifier 103, and the detection electrode 81c and the detection electrode 82a are connected to the differential amplifier 103.
Is connected to the other pole.

【0108】このため、第1検出軸75および第2検出軸
76がコリオリ力によって面垂直方向Yに振動したとき
に、符号で104a、105aで囲む上部分と符号104b、105
bで囲む下部分との交互の伸び、縮みによって第1、2
検出軸75、76に生じる電圧を、検出電極81b、82b、83
b、84bをアース電極として、差動アンプ103から取り
出された検出電極81a、81c、82a、82cの差動出力
(S-とS+ライン出力との差動)として出力端子106
a、106bから外部に取り出すことができる。なお、図2
2中、+、−はそれぞれ高電位、低電位を示している。
Therefore, the first detection axis 75 and the second detection axis
When 76 vibrates in the direction perpendicular to the plane due to the Coriolis force, the upper portion surrounded by reference numerals 104a and 105a and the upper portions 104b and 105
1st, 2nd by the alternate expansion and contraction with the lower part surrounded by b
The voltage generated on the detection axes 75 and 76 is applied to the detection electrodes 81b, 82b and 83
b, and 84b as the ground electrode, the differential amplifier 103 detecting electrode 81a taken from, 81c, 82a, the differential output of 82c - output terminal 106 as the (S and the differential between the S + line output)
a, 106b. Fig. 2
2, + and-indicate a high potential and a low potential, respectively.

【0109】次に、音叉振動子21が装着された角速度セ
ンサの構成を図23〜図31に基づいて説明する。
Next, the configuration of the angular velocity sensor to which the tuning fork vibrator 21 is attached will be described with reference to FIGS.

【0110】まず、図23は振動子ユニットを示す図であ
る。図23において、クランパブロック32と音叉振動子71
が一体化されてなる振動子ユニット107は電子部品108a
〜108dが一体的に設けられた基板108に取付けられてい
る。
First, FIG. 23 is a diagram showing a vibrator unit. In FIG. 23, the clamper block 32 and the tuning fork vibrator 71
The vibrator unit 107 formed by integrating the electronic components 108a
To 108d are attached to a substrate 108 provided integrally therewith.

【0111】具体的には、本体33に形成されたガイドピ
ン33a、33bが基板108に形成された挿通孔に挿通され
て半田付けされることにより振動子ユニット107がクラ
ンパブロック32を介して基板108に固定されている。な
お、基板108は図22で説明した回路を含んでいる。
More specifically, the guide pins 33a and 33b formed in the main body 33 are inserted into the insertion holes formed in the board 108 and soldered, so that the vibrator unit 107 is connected to the board via the clamper block 32. Fixed to 108. Note that the substrate 108 includes the circuit described in FIG.

【0112】また、図24に示すように、第1励振軸73の
裏面に形成された励振電極80bと基板108に形成された
図22の回路で説明した図示しないCOMONパターンが
ワイヤ109aによって接続されている。
As shown in FIG. 24, the excitation electrode 80b formed on the back surface of the first excitation shaft 73 is connected to the COMMON pattern (not shown) formed on the substrate 108 by the wire 109a. ing.

【0113】図25は各電極と図22で説明した回路との接
続を説明する図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining the connection between each electrode and the circuit described in FIG.

【0114】図25において、第1励振軸73の表面に形成
された励振電極77bが基板108に形成された図示しない
励振パターンにワイヤ109bによって接続されている。
また、第1検出軸75の検出電極81aと基板108に形成さ
れた図示しない第1の検出パターン(差動アンプ45のS
-側)がワイヤ109cによって接続されている。
In FIG. 25, an excitation electrode 77b formed on the surface of the first excitation shaft 73 is connected to an excitation pattern (not shown) formed on the substrate 108 by a wire 109b.
In addition, a first detection pattern (not shown) formed on the detection electrode 81a of the first detection axis 75 and the substrate 108 (not shown).
- side) are connected by wire 109c.

【0115】また、第1検出軸75の検出電極81cと基板
108に形成された図示しない第2の検出パターン(差動
アンプ103のS+側)はワイヤ109dによって接続されて
いる。また、第1検出軸75の検出電極81bは基板108に
形成された図示しない第3の検出パターンにワイヤ109
eによって接続されている。
Further, the detection electrode 81c of the first detection axis 75 and the substrate
A second detection pattern (not shown) formed on 108 (S + side of differential amplifier 103) is connected by wire 109d. The detection electrode 81b of the first detection axis 75 is connected to a third detection pattern (not shown) formed on the substrate 108 by a wire 109.
e.

【0116】一方、図25に示す基板108に実装された振
動子ユニット107は、図26、27に示すように電子部品110
a〜110eが実装されるとともにサポータ111に装着され
た基板112に接続されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 26 and 27, the vibrator unit 107 mounted on the substrate 108 shown in FIG.
a to 110 e are mounted and connected to the substrate 112 mounted on the supporter 111.

【0117】具体的には、クランパブロック32のガイド
ピン33c、33dが基板112に形成された図示しない挿通
孔に挿通されて半田付けされることにより振動子ユニッ
ト107および基板108がサポータ111を介して基板112に取
付けられている。また、基板108および基板112はフレキ
シブル基板113aによって接続されており、フレキシブ
ル基板113aはサポータ111の底部113に接着剤等によっ
て固定されている。
More specifically, the vibrator unit 107 and the substrate 108 are connected via the supporter 111 by inserting the guide pins 33c and 33d of the clamper block 32 into insertion holes (not shown) formed in the substrate 112 and soldering the same. And is attached to the substrate 112. The substrate 108 and the substrate 112 are connected by a flexible substrate 113a, and the flexible substrate 113a is fixed to the bottom 113 of the supporter 111 by an adhesive or the like.

【0118】また、サポータ111は図28、29に示すよう
に封止ガラス114a〜114cによってハーメチック固定さ
れたリードピン115a〜115cと、ロウ付け(符号114d
で示す)等によって気密接合されたリードピン115dと
を有するステム116に底部113が取付けられている。
As shown in FIGS. 28 and 29, the supporter 111 is connected to lead pins 115a to 115c hermetically fixed by sealing glasses 114a to 114c and brazing (reference numeral 114d).
The bottom 113 is attached to a stem 116 having a lead pin 115d that is hermetically joined by the above-described method.

【0119】また、ステム116には図30、31で示すよう
にキャップ117が取付けられている。このキャップ117は
底面がステム116に取付けられた状態でキャップ117を真
空吸引してキャップ117の底面117a全周をステム116に
リンクプロジェクション溶接または冷間圧接することに
よりステム116に固定されるようになっている。このよ
うにして角速度センサ118が得られる。
A cap 117 is attached to the stem 116 as shown in FIGS. This cap 117 is fixed to the stem 116 by vacuum suctioning the cap 117 with the bottom surface attached to the stem 116 and link-projection welding or cold pressing the entire periphery of the bottom surface 117a of the cap 117 to the stem 116. Has become. Thus, the angular velocity sensor 118 is obtained.

【0120】なお、図30中、符号119は角速度センサ118
を図示しない基板に実装したときにこの基板から絶縁し
て浮すためのガラス玉である。
In FIG. 30, reference numeral 119 denotes an angular velocity sensor 118.
Is a glass ball that is insulated from the substrate and floats when mounted on a substrate (not shown).

【0121】また、角速度センサ119を自動車等に搭載
する場合には、図30に示すように、音叉振動子71の中心
軸120の上方向120aを天、下方向120bを地となるよう
に加速度センサ118に音叉振動子71を設置することによ
り、自動車のヨー回転が音叉振動子71の中心軸120を回
転軸として作用するようにする。
When the angular velocity sensor 119 is mounted on an automobile or the like, as shown in FIG. 30, the acceleration is set so that the upward direction 120a of the central axis 120 of the tuning fork vibrator 71 is the top and the downward direction 120b is the ground. By installing the tuning fork vibrator 71 on the sensor 118, the yaw rotation of the vehicle acts on the center axis 120 of the tuning fork vibrator 71 as a rotation axis.

【0122】図32、33は音叉振動子21の製造方法を説明
する図である。
FIGS. 32 and 33 are views for explaining a method of manufacturing the tuning fork vibrator 21. FIGS.

【0123】図32(a)に示すようにシート状に焼成さ
れ、所定の板厚寸法に仕上げられた圧電セラミックスシ
ート材121を準備する。次いで、同図(b)に示すよう
に無電解Niメッキまたは、金スパッタ等によってシー
ト材121の全面に電極を形成した後、同図(c)に示す
ようにシート材121の端面121a〜121dを加工してこの
端面121a〜121dから電極を取り除いて加工の基準面と
なる端面121a、121bを仕上げ加工する。
As shown in FIG. 32A, a piezoelectric ceramic sheet material 121 which is fired into a sheet and finished to a predetermined thickness is prepared. Next, as shown in FIG. 3B, electrodes are formed on the entire surface of the sheet material 121 by electroless Ni plating or gold sputtering or the like, and then the end faces 121a to 121d of the sheet material 121 are formed as shown in FIG. And the electrodes are removed from the end faces 121a to 121d to finish the end faces 121a and 121b serving as reference faces for the processing.

【0124】次いで、同図(d)に示すようにシート材
121の表裏面電極にフォトリソグラフィー加工を施すこ
とによって励振電極と零電位電極を含んだ検出電極を一
括して形成する。
Next, as shown in FIG.
By subjecting the front and back electrodes 121 to photolithography processing, detection electrodes including excitation electrodes and zero potential electrodes are collectively formed.

【0125】次いで、図33(a)に示すように面垂直分
極122aと面内分極122bを一括して行なうことにより、
図17に示す各方向への分極85a、85b、86a、86b、87
a、87b、88a、88b、89a、89b、90a、90b、91a
〜91d、92a〜92dを行なう。
Next, as shown in FIG. 33 (a), the plane perpendicular polarization 122a and the in-plane polarization 122b are collectively performed,
Polarization 85a, 85b, 86a, 86b, 87 in each direction shown in FIG.
a, 87b, 88a, 88b, 89a, 89b, 90a, 90b, 91a
To 91d and 92a to 92d.

【0126】次いで、同図(b)に示すようにシート材
121を短冊シート123a、123bに分割した後、同図
(c)(d)に示すように各短冊シート123a、123bか
ら音叉振動子71の形状となるような短冊シート124を切
削加工をした後、同図(e)に示すようにこの短冊シー
ト124から同図(d)に示すように音叉振動子71を個片
分割する。
Next, as shown in FIG.
After the 121 is divided into strip sheets 123a and 123b, a strip sheet 124 having a shape of the tuning fork vibrator 71 is cut from each of the strip sheets 123a and 123b as shown in FIGS. The tuning fork vibrator 71 is divided into individual pieces from the strip sheet 124 as shown in FIG.

【0127】このように本実施形態では、基台22を挟ん
で第1励振軸73と第2検出軸76を対向させるとともに第
2励振軸74と第1検出軸75を対向させ、第1励振軸73と
第2励振軸74を面内方向に励振させたときに第1励振軸
73および第1検出軸75の励振方向と第2励振軸74と第2
検出軸76を逆方向に励振させ、この励振方向と略直交す
る方向にコリオリ力が発生したときに第1検出軸75と第
2検出軸76が面垂直方向で逆方向に振動するようにした
ため、すなわち、音叉振動子71を基台72を挟んで励振軸
73、74および検出軸75、76が交互に対向するH型構造と
したため、面内方向励振時には、音叉振動のための振動
リークを小さくすることができる。
As described above, in this embodiment, the first excitation shaft 73 and the second detection shaft 76 are opposed to each other with the base 22 interposed therebetween, and the second excitation shaft 74 and the first detection shaft 75 are opposed to each other. When the shaft 73 and the second excitation shaft 74 are excited in the in-plane direction, the first excitation shaft
73 and the excitation direction of the first detection shaft 75, the second excitation shaft 74 and the second
The detection shaft 76 is excited in the opposite direction, and when Coriolis force is generated in a direction substantially perpendicular to the excitation direction, the first detection shaft 75 and the second detection shaft 76 oscillate in opposite directions perpendicular to the plane. In other words, the excitation shaft with the tuning fork vibrator 71
Due to the H-shaped structure in which the detection shafts 73 and 74 and the detection shafts 75 and 76 are alternately opposed, vibration leakage due to tuning fork vibration can be reduced during in-plane excitation.

【0128】これに加えて、面垂直方向検出時には、上
下二組の音叉振動子71a、71bの面垂直振動をモーメン
トを打ち消し合う方向に作用させることができ、励振時
およびコリオリカ検出時の両方で振動リークが少ない音
叉振動子71を得ることができる。この結果、検出感度の
向上を図ることができるとともに、励振を面内方向に二
組の励振軸73、74および検出軸75、76の開閉方向(近
接、離隔方向)が互いに逆方向になるように行うことが
でき、固定部72a、72bでのモーメントを低減(キャン
セル)して安定した固定を行なうことができる。
In addition, when detecting the vertical direction of the surface, the vertical vibrations of the upper and lower two sets of tuning fork vibrators 71a and 71b can be applied in the direction in which the moments cancel each other. The tuning fork vibrator 71 with less vibration leakage can be obtained. As a result, the detection sensitivity can be improved, and the excitation can be performed in the in-plane direction such that the opening and closing directions (proximity and separation directions) of the two sets of the excitation shafts 73 and 74 and the detection shafts 75 and 76 are opposite to each other. The moment at the fixing portions 72a and 72b can be reduced (canceled) and stable fixing can be performed.

【0129】また、コリオリカ検出時の面垂直振動によ
って、固定部72a、72bに発生するモーメントも上下の
励振軸73、74および検出軸75、76でキャンセルする方向
に作用させることができるため、コリオリカ検出に対し
ても安定した固定を行なうことができる。この結果、励
振、検出の両方の効率を向上させることができ、感度の
向上を図ることができる。
Further, the moment generated in the fixed portions 72a and 72b by the surface vertical vibration at the time of detection of the Coriolis can be caused to act in the direction in which the upper and lower excitation shafts 73 and 74 and the detection shafts 75 and 76 cancel each other. Stable fixing can be performed for detection. As a result, the efficiency of both excitation and detection can be improved, and the sensitivity can be improved.

【0130】また、第1実施形態と同様の構成および製
造方法に伴う効果は第1実施形態と同様であるため、説
明を省略する。
The effects of the same configuration and manufacturing method as in the first embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0131】[0131]

【発明の効果】本発明によれば、音叉振動子をユニモル
フの一体構成にすることができるため、バイモルフ音叉
振動子を構成したときのように接着剤を不要にでき、振
動特性の安定化を図ることができる上に、音叉型振動子
の特性を生かして面内振動特性を安定化させることがで
きる。
According to the present invention, the tuning fork vibrator can be formed into a unimorph integral structure, so that an adhesive is unnecessary as in the case of forming a bimorph tuning fork vibrator, and the vibration characteristics can be stabilized. In addition, the in-plane vibration characteristics can be stabilized by utilizing the characteristics of the tuning fork vibrator.

【0132】また、音叉振動子の励振を面内の音叉励振
としているため、励振効率の向上を図ることができる上
に、励振軸に表裏面の複数対(2つづつ)の電極形成を
行うことによって面内励振のための励振電極面積を大き
くとることができるため、励振効率を向上せることがで
きる。
Also, since the excitation of the tuning fork vibrator is in-plane tuning fork excitation, the excitation efficiency can be improved and a plurality of pairs (two electrodes) of the front and back surfaces are formed on the excitation shaft. Thus, the area of the excitation electrode for in-plane excitation can be increased, so that the excitation efficiency can be improved.

【0133】また、検出軸に、面内分極により零電位と
なる電極を中央に配置し、面垂直分極によって両側に+
−逆方向の電位となる電極を配置することによって、コ
リオリカの検出出力を両側の電極と中央零電位の電極と
の差動で取り出すことができるため、ノイズのキャンセ
ルを行なうことができ、検出感度を向上できる。
Further, an electrode which becomes zero potential due to in-plane polarization is arranged at the center of the detection axis, and +
-By arranging the electrodes with the opposite potential, the detection output of Coriolis can be taken out by the differential between the electrodes on both sides and the electrode at the central zero potential, so that noise can be canceled and the detection sensitivity can be improved. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る角速度センサおよび角速度センサ
の製造方法の第1実施形態を示す図であり、(a)はそ
の音叉振動子の正面図、(b)はその音叉振動子の分極
方向を示す励振軸と検出軸の底面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an angular velocity sensor and a method for manufacturing the angular velocity sensor according to the present invention, wherein (a) is a front view of the tuning fork vibrator, and (b) is a polarization direction of the tuning fork vibrator. FIG. 4 is a bottom view of an excitation axis and a detection axis, showing the above.

【図2】(a)は第1実施形態の音叉振動子の側面図、
(b)は第1実施形態の音叉振動子の背面図である。
FIG. 2A is a side view of the tuning fork vibrator of the first embodiment,
(B) is a rear view of the tuning fork vibrator of the first embodiment.

【図3】(a)は第1実施形態の音叉振動子をクランパ
ブロックで保持した状態を示すその正面図、(b)はそ
の側面図、(c)はその下面図である。
3A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator of the first embodiment is held by a clamper block, FIG. 3B is a side view thereof, and FIG. 3C is a bottom view thereof.

【図4】(a)は第1実施形態のクランパユニットの部
分詳細図、(b)はクランパユニットをヒータで加熱す
る状態を示す図である。
FIG. 4A is a partial detailed view of a clamper unit according to the first embodiment, and FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the clamper unit is heated by a heater.

【図5】(a)は第1実施形態の音叉振動子の励振状態
を示す図、(b)はその音叉振動子のコリオリ力発生時
の振動状態を示す側面図、(c)は同図(b)の状態で
の音叉振動子の斜視図である。
5A is a diagram illustrating an excitation state of the tuning fork vibrator according to the first embodiment, FIG. 5B is a side view illustrating a vibration state of the tuning fork vibrator when Coriolis force is generated, and FIG. It is a perspective view of the tuning fork vibrator in the state of (b).

【図6】第1実施形態の音叉振動子の角速度検出回路を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an angular velocity detection circuit of the tuning fork vibrator according to the first embodiment.

【図7】(a)は第1実施形態の音叉振動子ユニットを
基板に取付けた状態を示すその正面図、(b)はその側
面図、(c)はその下面図である。
7A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator unit of the first embodiment is mounted on a substrate, FIG. 7B is a side view thereof, and FIG. 7C is a bottom view thereof.

【図8】(a)は第1実施形態の音叉振動子ユニットの
裏面を基板にワイヤボンディングした状態を示すその正
面図、(b)はその下面図である。
FIG. 8A is a front view showing a state where the back surface of the tuning fork vibrator unit of the first embodiment is wire-bonded to a substrate, and FIG. 8B is a bottom view thereof.

【図9】(a)は第1実施形態の音叉振動子ユニットの
表面を基板にワイヤボンディングした状態を示すその正
面図、(b)はその側面図、(c)はその下面図であ
る。
9A is a front view showing a state where the surface of the tuning fork vibrator unit of the first embodiment is wire-bonded to a substrate, FIG. 9B is a side view thereof, and FIG. 9C is a bottom view thereof.

【図10】(a)は第1実施形態の音叉振動子ユニットを
基板とサポータに取付けた状態を示すその上面図、
(b)はその正面図、(c)はその側面図である。
FIG. 10A is a top view illustrating a state where the tuning fork vibrator unit according to the first embodiment is mounted on a substrate and a supporter.
(B) is the front view, (c) is the side view.

【図11】(a)は第1実施形態の音叉振動子ユニットを
ステムに取付けた状態を示すその正面図、(b)はその
側面図である。
11A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator unit of the first embodiment is mounted on a stem, and FIG. 11B is a side view thereof.

【図12】第1実施形態の音叉振動子ユニットをステムに
取付けた状態を示すその上面図である。
FIG. 12 is a top view showing a state where the tuning fork vibrator unit of the first embodiment is mounted on a stem.

【図13】(a)は第1実施形態の角速度センサの正面
図、(b)はその側面図である。
13A is a front view of the angular velocity sensor according to the first embodiment, and FIG. 13B is a side view thereof.

【図14】第1実施形態の角速度センサの上面図である。FIG. 14 is a top view of the angular velocity sensor according to the first embodiment.

【図15】(a)〜(d)は第1実施形態の音叉振動子の
製造手順を示す図である。
FIGS. 15A to 15D are diagrams illustrating a manufacturing procedure of the tuning fork vibrator of the first embodiment.

【図16】(a)〜(d)は図15の(d)に後続する音叉
振動子の製造手順を示す図である。
16 (a) to (d) are views showing a manufacturing procedure of the tuning fork vibrator subsequent to FIG. 15 (d).

【図17】本発明に係る角速度センサおよび角速度センサ
の製造方法の第2実施形態を示す図であり、(a)はそ
の音叉振動子の正面図、(b)はその音叉振動子の分極
方向を示す励振軸と検出軸の上面図、(c)はその音叉
振動子の分極方向を示す励振軸と検出軸の底面図であ
る。
17A and 17B are diagrams showing a second embodiment of the angular velocity sensor and the method of manufacturing the angular velocity sensor according to the present invention, wherein FIG. 17A is a front view of the tuning fork vibrator, and FIG. 17B is a polarization direction of the tuning fork vibrator. (C) is a bottom view of the excitation axis and the detection axis showing the polarization direction of the tuning fork vibrator.

【図18】(a)は第2実施形態の音叉振動子の側面図、
(b)は第2実施形態の音叉振動子の背面図である。
18A is a side view of the tuning fork vibrator of the second embodiment, FIG.
(B) is a rear view of the tuning fork vibrator of the second embodiment.

【図19】(a)は第2実施形態の音叉振動子をクランパ
ブロックで保持した状態を示すその正面図、(b)はそ
の側面図、(c)はその下面図である。
19A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator of the second embodiment is held by a clamper block, FIG. 19B is a side view thereof, and FIG. 19C is a bottom view thereof.

【図20】(a)は第2実施形態のクランパユニットの部
分詳細図、(b)はクランパユニットをヒータで加熱す
る状態を示す図である。
20A is a partial detailed view of a clamper unit according to the second embodiment, and FIG. 20B is a diagram illustrating a state where the clamper unit is heated by a heater.

【図21】(a)は第2実施形態の音叉振動子の励振状態
を示す図、(b)はその音叉振動子のコリオリ力発生時
の振動状態を示す側面図、(c)は同図(b)の状態で
の音叉振動子の斜視図である。
21A is a diagram illustrating an excitation state of the tuning fork vibrator according to the second embodiment, FIG. 21B is a side view illustrating a vibration state of the tuning fork vibrator when Coriolis force is generated, and FIG. It is a perspective view of the tuning fork vibrator in the state of (b).

【図22】第2実施形態の音叉振動子の角速度検出回路を
示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating an angular velocity detection circuit of the tuning fork vibrator according to the second embodiment.

【図23】(a)は第2実施形態の音叉振動子ユニットを
基板に取付けた状態を示すその正面図、(b)はその側
面図、(c)はその下面図である。
23A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator unit of the second embodiment is mounted on a substrate, FIG. 23B is a side view thereof, and FIG. 23C is a bottom view thereof.

【図24】第2実施形態の音叉振動子ユニットの裏面を基
板にワイヤボンディングした状態を示すその正面図であ
る。
FIG. 24 is a front view showing a state where the back surface of the tuning fork vibrator unit of the second embodiment is wire-bonded to a substrate.

【図25】(a)は第2実施形態の音叉振動子ユニットの
表面を基板にワイヤボンディングした状態を示すその正
面図、(b)はその側面図、(c)はその下面図であ
る。
25A is a front view showing a state where the surface of the tuning fork vibrator unit according to the second embodiment is wire-bonded to a substrate, FIG. 25B is a side view thereof, and FIG. 25C is a bottom view thereof.

【図26】(a)は第2実施形態の音叉振動子ユニットを
基板とサポータに取付けた状態を示すその正面図、
(b)はその側面図である。
FIG. 26A is a front view illustrating a state where the tuning fork vibrator unit according to the second embodiment is mounted on a substrate and a supporter;
(B) is a side view thereof.

【図27】第2実施形態の音叉振動子ユニットを基板とサ
ポータに取付けた状態を示すその上面図である。
FIG. 27 is a top view illustrating a state where the tuning fork vibrator unit according to the second embodiment is mounted on a substrate and a supporter.

【図28】(a)は第2実施形態の音叉振動子ユニットを
ステムに取付けた状態を示すその正面図、(b)はその
側面図である。
FIG. 28A is a front view showing a state where the tuning fork vibrator unit of the second embodiment is mounted on a stem, and FIG. 28B is a side view thereof.

【図29】第2実施形態の音叉振動子ユニットをステムに
取付けた状態を示すその上面図である。
FIG. 29 is a top view showing a state where the tuning fork vibrator unit according to the second embodiment is mounted on a stem.

【図30】(a)は第2実施形態の角速度センサの正面
図、(b)はその側面図である。
FIG. 30A is a front view of the angular velocity sensor according to the second embodiment, and FIG. 30B is a side view thereof.

【図31】第2実施形態の角速度センサの上面図である。FIG. 31 is a top view of the angular velocity sensor according to the second embodiment.

【図32】(a)〜(d)は第2実施形態の音叉振動子の
製造手順を示す図である。
FIGS. 32A to 32D are diagrams illustrating a procedure for manufacturing the tuning fork vibrator of the second embodiment.

【図33】(a)〜(e)は図32の(d)に後続する音叉
振動子の製造手順を示す図である。
33 (a) to (e) are views showing a manufacturing procedure of the tuning fork vibrator subsequent to FIG. 32 (d).

【図34】(a)は従来の角速度センサの斜視図、(b)
はそのセンサのコリオリ発生時の状態を示す斜視図であ
る。
34A is a perspective view of a conventional angular velocity sensor, and FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a state of the sensor when Coriolis occurs.

【図35】非共振角速度センサの共振点を示す特性図であ
る。
FIG. 35 is a characteristic diagram illustrating a resonance point of the non-resonant angular velocity sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21、71 音叉振動子 22、72 基台 22a、22b、72a、72b 固定部 23 振動軸(第1振動軸) 24 検出軸(第1検出軸) 25a〜25d、77a、77b、78a、78b、79a、79b、80
a、80b 励振電極 26a〜26f、81a〜81c、82a〜82f、83a〜83f、84
a〜84f 検出電極 32 クランパブロック(保持部材) 34、35 アーム部材(嵌合部) 58、118 角速度センサ 60、121 圧電セラミックスシート材
21, 71 tuning fork vibrator 22, 72 base 22a, 22b, 72a, 72b fixed part 23 vibration axis (first vibration axis) 24 detection axis (first detection axis) 25a to 25d, 77a, 77b, 78a, 78b, 79a, 79b, 80
a, 80b Excitation electrodes 26a to 26f, 81a to 81c, 82a to 82f, 83a to 83f, 84
a to 84f Detection electrode 32 Clamper block (holding member) 34, 35 Arm member (fitting part) 58, 118 Angular velocity sensor 60, 121 Piezoelectric ceramic sheet material

フロントページの続き (72)発明者 関野 晴彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 福田 徹 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA02 AA03 AA10 CC01 CD02 CD06 CD13 Continuation of the front page (72) Inventor Haruhiko Sekino 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. No. 1 Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 2F105 AA02 AA03 AA10 CC01 CD02 CD06 CD13

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 突起状の固定部が形成された基台と、前
記基台から立設されて対向配置される第1励振軸および
第1検出軸とを有する圧電素子から構成された音叉振動
子を備え、 前記第1励振軸および第1検出軸が近接離隔する面内方
向に前記音叉振動子を励振させるとともに、前記励振状
態で前記音叉振動子の中心軸と同方向を回転軸とした角
速度が印加されたときに、前記励振方向と略直交する方
向に発生するコリオリ力を前記音叉振動子の面垂直方向
の撓みとして検出するようにした角速度センサにおい
て、 前記第1励振軸の分極方向として、前記第1励振軸の表
裏面の複数対の対向電極で分極方向が互いに逆方向にな
るように面垂直分極を行ない、 前記第1検出軸の分極方向として、前記第1検出軸の表
裏面の両側の対向電極では表裏面で逆方向の面垂直分極
を行なうとともに、前記第1検出軸の表裏面の中央の対
向電極では前記両側の対向電極との間で前記中央の対向
電極が零電位となるような面内分極を行なうことを特徴
とする角速度センサ。
1. A tuning fork vibration comprising a piezoelectric element having a base on which a protruding fixing portion is formed, and a first excitation axis and a first detection axis which are erected from the base and opposed to each other. The first excitation axis and the first detection axis are excited in the in-plane direction in which the first excitation axis and the first detection axis are close to and separated from each other, and the rotation axis is the same direction as the central axis of the tuning fork oscillator in the excited state. In an angular velocity sensor configured to detect a Coriolis force generated in a direction substantially perpendicular to the excitation direction as a deflection in a direction perpendicular to the plane of the tuning fork vibrator when an angular velocity is applied, a polarization direction of the first excitation axis A plurality of pairs of opposing electrodes on the front and back surfaces of the first excitation axis perform surface-perpendicular polarization so that the polarization directions are opposite to each other. As a polarization direction of the first detection axis, a table of the first detection axis is used. The counter electrode on both sides on the back A reverse surface perpendicular polarization is performed on the back surface, and an in-plane polarization is such that the central counter electrode at the center counter electrode on the front and back surfaces of the first detection axis has a zero potential between the counter electrodes on both sides. An angular velocity sensor characterized by performing the following.
【請求項2】 前記第1励振軸の表面に設けられるとと
もに前記基台に導出される2つの励振電極と、前記第1
励振軸の裏面に前記2つの励振電極に対向するように設
けられるとともに前記基台に導出される2つの励振電極
と、前記第1検出軸の表面に設けられるとともに前記基
台に導出される3つの検出電極と、前記第1検出軸の裏
面に前記3つの検出電極に対向するように設けられると
ともに前記基台に導出される3つの検出電極と、前記突
起状の固定部の稜部を挟持するように前記稜部に嵌合さ
れるアーム状の嵌合部を有し、前記嵌合部に前記固定部
を嵌合させることにより前記音叉振動子を保持する保持
部材とを備えたことを特徴とする請求項1記載の角速度
センサ。
A second excitation electrode provided on a surface of the first excitation shaft and led to the base;
Two excitation electrodes provided on the back surface of the excitation shaft so as to face the two excitation electrodes and led to the base; and three excitation electrodes provided on the front surface of the first detection shaft and led to the base. Three detection electrodes, three detection electrodes provided on the back surface of the first detection axis so as to face the three detection electrodes, and led out to the base, and sandwiching the ridge of the projection-shaped fixing portion. And a holding member that holds the tuning fork vibrator by fitting the fixing portion to the fitting portion. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記音叉振動子を前記保持部材を介して
回路基板に実装することを特徴とする請求項1または2
記載の角速度センサ。
3. The tuning fork vibrator is mounted on a circuit board via the holding member.
An angular velocity sensor as described.
【請求項4】 前記音叉振動子の前記回転軸とヨー回転
軸方向が同一方向となるように前記音叉振動子を回路基
板に実装したことを特徴とする請求項3記載の加速度セ
ンサ。
4. The acceleration sensor according to claim 3, wherein the tuning fork vibrator is mounted on a circuit board such that the rotation axis and the yaw rotation axis direction of the tuning fork vibrator are in the same direction.
【請求項5】 前記音叉振動子の基台を挟んで前記音叉
振動子と一体的に設けられ、前記第1励振軸に対向する
とともに前記第1検出軸と同一条件の分極方向および電
極を有する第2検出軸と、 前記音叉振動子の基台を挟んで前記音叉振動子と一体的
に設けられ、前記第1検出軸に対向するとともに前記第
1励振軸と同一条件の分極方向および電極を有する第2
励振軸とを有し、 前記第1励振軸と第2励振軸を面内方向に励振させたと
きに前記第1励振軸と第1検出軸の励振方向に対して前
記第2励振軸と第2検出軸を逆方向に励振させ、前記励
振方向と略直交する方向にコリオリ力が発生したときに
前記第1検出軸と第2検出軸が面垂直方向で逆方向に振
動するようにしたことを特徴とする請求項1〜4何れか
に記載の角速度センサ。
5. A tuning fork vibrator is provided integrally with the tuning fork vibrator with a base of the tuning fork vibrator interposed therebetween, and has a polarization direction and an electrode facing the first excitation axis and having the same condition as the first detection axis. A second detection axis, provided integrally with the tuning fork vibrator with the base of the tuning fork vibrator interposed therebetween, facing the first detection axis and polarizing directions and electrodes under the same conditions as the first excitation axis; Having a second
An excitation axis, wherein when the first excitation axis and the second excitation axis are excited in an in-plane direction, the second excitation axis and the second excitation axis correspond to the excitation directions of the first excitation axis and the first detection axis. (2) The detection axis is excited in the opposite direction, and the first detection axis and the second detection axis vibrate in opposite directions perpendicular to the plane when Coriolis force is generated in a direction substantially perpendicular to the excitation direction. The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】 前記保持部材をタングステン、リン青銅
またはステンレス鋼から構成したことを特徴とする請求
項1〜5何れかに記載の角速度センサ。
6. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein said holding member is made of tungsten, phosphor bronze, or stainless steel.
【請求項7】 請求項1〜6何れかに記載の角速度セン
サの製造方法であって、前記音叉振動子を製造するに際
して、圧電素子からなるシート材を準備して前記シート
材にフォトリソグラフィーによって一括して前記励振電
極および検出電極を形成し、次いで、励振電極および検
出電極に電圧を印加して前記分極方向に一括して分極処
理を行なった後、前記シート材から前記音叉振動子を切
り出すことを特徴とする角速度センサの製造方法。
7. The method of manufacturing an angular velocity sensor according to claim 1, wherein, when manufacturing the tuning fork vibrator, a sheet material made of a piezoelectric element is prepared and the sheet material is subjected to photolithography. The excitation electrode and the detection electrode are collectively formed, and then a voltage is applied to the excitation electrode and the detection electrode to perform a polarization process collectively in the polarization direction. Then, the tuning fork vibrator is cut out from the sheet material. A method for manufacturing an angular velocity sensor, comprising:
【請求項8】 メッキ処理が施された前記保持部材を準
備するとともに、前記シート材から切り出された音叉振
動子の固定部を前記保持部材の嵌合溝に嵌合した後、前
記保持部材を加熱して前記メッキを前記固定部と嵌合溝
の間の隙間に充填するようにしたことを特徴とする請求
項7記載の角速度センサの製造方法。
8. A method for preparing the plated holding member, fitting a fixing portion of the tuning fork vibrator cut out of the sheet material into a fitting groove of the holding member, and then removing the holding member. 8. The method for manufacturing an angular velocity sensor according to claim 7, wherein the plating is heated to fill the gap between the fixing portion and the fitting groove.
JP2000206083A 2000-07-07 2000-07-07 Angular speed sensor and its manufacturing method Pending JP2002022448A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000206083A JP2002022448A (en) 2000-07-07 2000-07-07 Angular speed sensor and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000206083A JP2002022448A (en) 2000-07-07 2000-07-07 Angular speed sensor and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002022448A true JP2002022448A (en) 2002-01-23

Family

ID=18703066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000206083A Pending JP2002022448A (en) 2000-07-07 2000-07-07 Angular speed sensor and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002022448A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9219221B2 (en) 2010-11-30 2015-12-22 Olympus Corporation Piezoelectric actuator having prismatic piezoelectric element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9219221B2 (en) 2010-11-30 2015-12-22 Olympus Corporation Piezoelectric actuator having prismatic piezoelectric element
JP5914355B2 (en) * 2010-11-30 2016-05-11 オリンパス株式会社 Piezoelectric actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5959206A (en) Micromechanical rotation speed sensor
US7207221B2 (en) Vibration type gyroscope and method for manufacturing vibration type gyroscope
EP0638782B1 (en) Piezoelectric vibration sensor with built in test circuit
KR100488620B1 (en) Angular velocity sensor
US6705164B2 (en) Rotation rate sensor
US7210347B2 (en) Micromachined inertial sensor for measuring rotational movements
US5962784A (en) Micromachined rate and acceleration sensor
KR100418624B1 (en) a gyroscope and a manufacturing method of the same
US20040035204A1 (en) Integrated gyroscope of semiconductor material with at least one sensitive axis in the sensor plane
US20150135830A1 (en) Angular velocity sensor and angular velocity and acceleration detecting composite sensor
EP2096406A2 (en) Rotational-rate sensor
CN103017747A (en) Sensor element, manufacturing method of sensor element, sensor device, and electronic apparatus
US7051592B2 (en) Angular velocity sensor
US20050061073A1 (en) Vibratory gyroscope and electronic apparatus
JP2002022448A (en) Angular speed sensor and its manufacturing method
US20040045354A1 (en) Micromechanical inertial sensor
JP2002257549A (en) Tuning-fork oscillator, angular velocity sensor equipped with tuning-fork oscillator and manufacturing method of angular velocity sensor
JP2002213962A (en) Angular velocity sensor and its manufacturing method
JP2002022450A (en) Angular speed sensor and its manufacturing method
JP3275597B2 (en) Vibrating gyro
JPH09166445A (en) Angular velocity sensor
JP2000055668A (en) Angular velocity detecting sensor
JPH1022514A (en) High sensitive acceleration sensor and its manufacture
JP2000283765A (en) Tripod tuning fork oscillator and angular speed sensor
JP2001124561A (en) Method of manufacturing angular velocity sensor