JP2545963Y2 - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents

Piezoelectric vibration gyro

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JP2545963Y2
JP2545963Y2 JP1991090212U JP9021291U JP2545963Y2 JP 2545963 Y2 JP2545963 Y2 JP 2545963Y2 JP 1991090212 U JP1991090212 U JP 1991090212U JP 9021291 U JP9021291 U JP 9021291U JP 2545963 Y2 JP2545963 Y2 JP 2545963Y2
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piezoelectric vibrator
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vibrating gyroscope
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力 増子
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、船舶や自動車等の移動
体に搭載される機器の姿勢制御や自動車のナビゲ−ショ
ンシステムなどに用いられる圧電振動ジャイロに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibratory gyroscope used for attitude control of equipment mounted on a moving body such as a ship or a car, and a navigation system for a car.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープの一種である。
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyroscope is a type of gyroscope utilizing a mechanical phenomenon in which when a rotating object is given a rotational angular velocity, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction.

【0003】電圧を引加することによって、一方向の振
動を励振した状態で圧電振動子を回転させると、前述の
コリオリ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が働
き、圧電振動子に新たな振動が励振され、この新たな振
動にもとづいて、出力電圧を得ることができる。
When the piezoelectric vibrator is rotated in a state where one-way vibration is excited by applying a voltage, a force acts on the piezoelectric vibrator in a direction perpendicular to the vibration by the action of the Coriolis force described above. A new vibration is excited, and an output voltage can be obtained based on the new vibration.

【0004】この新たな振動の大きさは、予め励振した
振動の大きさ及び振動子の回転角速度に比例するため、
入力電圧を一定にした状態で、出力電圧の大きさから回
転角速度の大きさを求めることができる。
Since the magnitude of this new vibration is proportional to the magnitude of the previously excited vibration and the rotational angular velocity of the vibrator,
With the input voltage kept constant, the magnitude of the rotational angular velocity can be obtained from the magnitude of the output voltage.

【0005】図1は、従来の圧電振動ジャイロの構造概
略図であり、正方形断面形状を有する金属角柱101の
隣合う面に、厚さ方向に分極された圧電セラミックス薄
板102,103が接合されている。金属角柱101は
互いに直角な二つの方向に、ほぼ同じ共振周波数で屈曲
振動が可能である。又、圧電セラミックス薄板102に
この共振周波数に等しい周波数の電圧を印加すると、図
2に示すように金属角柱101は、圧電セラミックス薄
板102を接合した面が凹凸となる方向に屈曲振動す
る。この状態で金属角柱101を長さ方向を軸として回
転させるとコリオリ力の作用により、金属角柱101は
圧電セラミックス薄板103を接合した面が凹凸となる
方向の新たな屈曲振動を行い、圧電セラミックス薄板1
03に回転角速度に比例した電圧が発生する。
FIG. 1 is a schematic structural view of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope. Piezoelectric ceramic thin plates 102 and 103 polarized in a thickness direction are joined to adjacent surfaces of a metal prism 101 having a square cross section. I have. The metal prism 101 is capable of bending vibration in two directions perpendicular to each other at substantially the same resonance frequency. When a voltage having a frequency equal to the resonance frequency is applied to the piezoelectric ceramic thin plate 102, the metal prism 101 bends and vibrates in a direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 102 is bonded becomes uneven, as shown in FIG. When the metal prism 101 is rotated about the longitudinal direction in this state, the metal prism 101 performs a new bending vibration in a direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 103 is bonded becomes uneven due to the action of the Coriolis force. 1
At 03, a voltage proportional to the rotational angular velocity is generated.

【0006】図1において、この圧電ジャイロの支持の
ために、金属角柱101の一方の端面からおよそ全長の
22.4%の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する
振動の節点の位置で対向する2つの金属面にそれぞれ金
属線からなる支持線材104,104′がその面に垂直
に溶接されている。さらに他方の端面からおよそ全長2
2.4%の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する振
動の節点の位置で前記金属線が溶接された面と直交し
て、対向する他の2つの金属面にそれぞれ金属線からな
る支持線105,105′がその面に垂直に溶接されて
いる。これら支持線は互いに直交する屈曲振動それぞれ
に対する影響を極力少なくするように、細い金属線が用
いられている。
In FIG. 1, for supporting the piezoelectric gyro, two metal members opposing each other at a position approximately 22.4% of the entire length from one end face of the metal prism 101, that is, a position of a vibration node with respect to the bending resonance vibration mode. Support wires 104 and 104 'each made of a metal wire are welded to the surface perpendicular to the surface. Furthermore, the total length is 2 from the other end face.
At the position of 2.4%, that is, at the position of the node of the vibration with respect to the bending resonance vibration mode, the supporting wires 105, 105 made of metal wires are respectively provided on the other two metal surfaces opposed to each other at right angles to the surface where the metal wires are welded. 'Is welded perpendicular to that plane. Thin metal wires are used for these support wires so as to minimize the influence on each of the bending vibrations orthogonal to each other.

【0007】なお、圧電振動子としては、圧電セラミッ
クス円柱の周面に間隔をおいて帯状の電極を長手方向に
施したものも知られている。
[0007] As a piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator in which strip-shaped electrodes are provided in the longitudinal direction at intervals on the peripheral surface of a piezoelectric ceramic cylinder is also known.

【0008】又前記圧電セラミックス円柱の代わりに圧
電セラミックスパイプを用いた圧電振動振動子も同様に
知られている。
A piezoelectric vibrator using a piezoelectric ceramic pipe instead of the piezoelectric ceramic cylinder is also known.

【0009】[0009]

【考案が解決しようとする課題】図1の圧電ジャイロに
おいて、一対の支持線104,104′は圧電セラミッ
クス薄板102を接合した面に垂直な方向の屈曲振動に
対しては、ほぼ理想的に振動の節点を支持しているが、
他の一対の支持線105,105′にはその屈曲振動に
よる歪が発生する。一方、前記方向と垂直な方向の屈曲
振動に対しては、支持線105,105′が理想的な支
持を行うが、支持線104,104′が同様に悪影響を
与えるという問題があった。
In the piezoelectric gyro shown in FIG. 1, a pair of supporting wires 104 and 104 'almost ideally oscillate with respect to bending vibration in a direction perpendicular to the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 102 is joined. Support the nodes of
The other pair of support wires 105, 105 'is distorted by the bending vibration. On the other hand, for the bending vibration in the direction perpendicular to the above-mentioned direction, the support lines 105 and 105 'provide ideal support, but there is a problem that the support lines 104 and 104' similarly have an adverse effect.

【0010】又、屈曲振動に与える影響を軽減する為
に、支持線の直径を出来るだけ細くする必要があるが、
支持線を細かくすることは振動子自身の耐振動特性及び
耐衝撃特性を劣化させる問題があった。
In order to reduce the influence on the bending vibration, it is necessary to make the diameter of the support wire as small as possible.
Making the support wires finer has the problem of deteriorating the vibration resistance and shock resistance of the vibrator itself.

【0011】一方、図3に示されるように前述の公知の
圧電セラミックス円柱107の外周面上に帯状電極10
6を施した圧電振動子で圧電ジャイロを構成しようとす
る場合、圧電振動子を支持するための支持具が必要であ
る。この支持具として、図1に示されるような支持線を
用いることが考えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a band-shaped electrode 10
When a piezoelectric gyro is to be constituted by the piezoelectric vibrator subjected to step 6, a support for supporting the piezoelectric vibrator is required. It is conceivable to use a support wire as shown in FIG. 1 as this support tool.

【0012】しかし、前記圧電セラミックス円柱及びパ
イプの外周面上に形成された帯状電極106は、スクリ
ーン印刷あるいは蒸着などにより形成されているため、
細い金属線からなる支持線を溶接あるいは、半田付けし
て支持すると、耐振動特性や耐衝撃特性が悪くなるとい
う欠点がある。
However, since the band-shaped electrodes 106 formed on the outer peripheral surfaces of the piezoelectric ceramic cylinder and the pipe are formed by screen printing or vapor deposition, etc.
When a supporting wire made of a thin metal wire is supported by welding or soldering, there is a disadvantage that vibration resistance and impact resistance are deteriorated.

【0013】本考案の目的は、以上に示した従来の圧電
振動ジャイロの支持方法における欠点を除去し、圧電振
動ジャイロの側面上の屈曲振動に与える影響を少なく
し、節点を支持する際の位置決めも容易におこなえる圧
電ジャイロを提供することである。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional method of supporting a piezoelectric vibrating gyroscope, to reduce the influence on bending vibration on the side surface of the piezoelectric vibrating gyroscope, and to determine the position when supporting a node. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric gyro that can be easily performed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、断面円
形状の圧電セラミックス体の周面上に間隔をおいて帯上
電極を長手方向に施した圧電振動子と、周方向に沿って
径方向内側に前記圧電振動子の節点を支持するためのリ
ング状突出部を有している円筒とで構成され、前記圧電
振動子が前記円筒に収容され、前記圧電振動子の周面上
及び前記節点の位置で前記リング状突出部に圧接支持さ
れていることを特徴としている圧電振動ジャイロが得ら
れる。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric vibrator in which band electrodes are provided in the longitudinal direction at intervals on the peripheral surface of a piezoelectric ceramic body having a circular cross section, A cylinder having a ring-shaped protrusion for supporting a node of the piezoelectric vibrator on a radially inner side, wherein the piezoelectric vibrator is housed in the cylinder, and on a peripheral surface of the piezoelectric vibrator and A piezoelectric vibrating gyroscope is characterized in that the piezoelectric vibrating gyroscope is supported by being pressed against the ring-shaped protrusion at the position of the node.

【0015】又、前記円筒に、そのリング状突出部にか
つ前記帯状電極に対応した位置にリ−ド線引出用の径方
向貫通孔を有していることを特徴としている圧電振動ジ
ャイロが得られる。
Also, a piezoelectric vibrating gyroscope characterized in that the cylinder has a radial through hole for leading a lead wire at a position corresponding to the band-shaped electrode at a ring-shaped protruding portion thereof. Can be

【0016】[0016]

【実施例】図3,図4を参照して本考案の実施例を説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】図3において、圧電振動子は圧電セラミッ
クス円柱107とその外周面上で長手方向に平行に形成
されたn個の帯状電極106から成る。
In FIG. 3, the piezoelectric vibrator comprises a piezoelectric ceramic column 107 and n strip electrodes 106 formed on its outer peripheral surface in parallel with the longitudinal direction.

【0018】帯状電極106は曲面スクリーン印刷で直
接形成するかあるいはメッキ等で全面に形成された電極
の不要部分をフォトエッチングにより除去することによ
って容易に得られる。
The strip-shaped electrode 106 can be easily obtained by directly forming the screen by curved screen printing or by removing unnecessary portions of the electrode formed on the entire surface by plating or the like by photoetching.

【0019】前記帯状電極106を用いて前記圧電セラ
ミックス円柱107を分極して圧電振動子が得られる。
The piezoelectric vibrator is obtained by polarizing the piezoelectric ceramic column 107 using the strip-shaped electrode 106.

【0020】この圧電振動子は上記複数の帯状電極10
6の内一対の電極間に交流電圧を印加することによっ
て、屈曲振動する。前記振動状態で、圧電セラミックス
円柱107を円柱の軸を回転軸として回転させると振動
方向と直角な方向にコリオリ力が発生し、新たな振動が
振動されるので、その方向の電極間に電圧が発生する。
This piezoelectric vibrator is connected to the plurality of strip electrodes 10.
By applying an AC voltage between a pair of electrodes among the six electrodes, bending vibration occurs. When the piezoelectric ceramic cylinder 107 is rotated about the axis of the cylinder in the vibration state, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction, and a new vibration is vibrated. Occur.

【0021】又、どの電極に電圧をかけるかによって振
動方向が決定する。
The direction of vibration is determined by the electrode to which a voltage is applied.

【0022】図4において、支持具110の両開口端部
で内周面上にそれぞれ径方向内側に向かって、又支持具
110に圧電振動子を収納した際に、屈曲振動モ−ドの
共振における振動の節点に対応する2箇所に位置するよ
うに、リング状突出部108が設けられる。従って、片
一方の節点上に片一方の開口端部を位置させれば、他方
の開口端部は自動的にもう一方の節点に位置されること
になる。又、貫通孔109はリング状突出部108の外
周面上から径方向内側に向かって、かつ、周方向に間隔
をおいて帯状電極106に対応する位置に設けられてい
る。
In FIG. 4, when the piezoelectric vibrator is accommodated in the support 110 in a radially inward direction on the inner peripheral surface at both open end portions of the support 110, and when the piezoelectric vibrator is housed in the support 110, resonance of the bending vibration mode occurs. Ring-shaped protrusions 108 are provided at two positions corresponding to the nodes of the vibration in. Therefore, if one open end is positioned on one node, the other open end is automatically positioned on the other node. Further, the through holes 109 are provided at positions corresponding to the band-shaped electrodes 106 from the outer peripheral surface of the ring-shaped projecting portion 108 toward the radial inside and at intervals in the circumferential direction.

【0023】次に、支持具110に圧電振動子を収納し
た後、該圧電振動子は貫通孔109に柔らかい導電性の
接着剤を挿入し屈曲振動の節点の位置で支持固定され、
次に、外ケ−ス111に圧電振動子を収納した支持具1
10を挿入し、装着する。
Next, after the piezoelectric vibrator is housed in the supporting member 110, the piezoelectric vibrator is supported and fixed at the position of the node of the bending vibration by inserting a soft conductive adhesive into the through hole 109,
Next, the support 1 in which the piezoelectric vibrator is housed in the outer case 111
Insert 10 and attach.

【0024】又、支持具110はシリコンゴム等の導電
性の弾性体で出来ている。
The support 110 is made of a conductive elastic material such as silicon rubber.

【0025】尚、圧電セラミックス体の形状として、筒
状形状又は、正方形断面形状,その他正多角形断面形状
のものであっても前述同様に作動する。
It should be noted that even if the piezoelectric ceramic body has a cylindrical shape, a square cross-sectional shape, or any other regular polygonal cross-sectional shape, the same operation as described above is performed.

【0026】[0026]

【考案の効果】本考案によれば、圧電振動子自身の耐振
動特性及び耐衝撃特性の劣化を少なくし、構造が単純で
あり実用的であり、又、前記支持具は比較的柔らかいゴ
ム状弾性の絶縁性材料からなり、っているので振動に与
える外的影響を少なくでき、又、圧電振動ジャイロの周
面上の屈曲振動に与える影響を少なくし、節点を支持す
る際の位置決めも容易におこなえる圧電ジャイロを提供
することである。
According to the present invention, the deterioration of the vibration resistance and shock resistance of the piezoelectric vibrator itself is reduced, the structure is simple and practical, and the support is relatively soft rubber-like. Since it is made of an elastic insulating material, the external influence on vibration can be reduced, and the influence on bending vibration on the peripheral surface of the piezoelectric vibrating gyroscope is reduced, and positioning when supporting nodes is easy. It is to provide a piezoelectric gyro that can be performed in

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

【図1】従来の圧電振動ジャイロの構造を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図2】従来の圧電振動ジャイロ支持方法の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view of a conventional piezoelectric vibration gyro support method.

【図3】本考案の圧電振動子の構造を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric vibrator of the present invention.

【図4】本考案の圧電振動ジャイロの構造を示す斜視
図。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 金属角柱 102,103 圧電セラミックス薄板。 104,104´,105,105´ 金属支持線 106 帯状電極 107 圧電セラミックス円柱 108 リング状突出部 109 貫通孔 110 支持具 111 外ケ−ス 101 Metal prism 102,103 Piezoelectric ceramic thin plate. 104, 104 ', 105, 105' Metal support wire 106 Band electrode 107 Piezoelectric ceramic cylinder 108 Ring-shaped protrusion 109 Through hole 110 Support 111 Outer case

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 断面円形状の圧電セラミックス体の周面
上に間隔をおいて帯上電極を長手方向に施した圧電振動
子と、周方向に沿って径方向内側に前記圧電振動子の節
点を支持するためのリング状突出部を有している円筒と
で構成され、前記圧電振動子が前記円筒に収容され、前
記圧電振動子の周面上及び前記節点の位置で前記リング
状突出部に圧接支持されていることを特徴としている圧
電振動ジャイロ。
1. A piezoelectric vibrator in which band electrodes are provided in the longitudinal direction at intervals on a peripheral surface of a piezoelectric ceramic body having a circular cross section, and nodes of the piezoelectric vibrator radially inward along the circumferential direction. And a cylinder having a ring-shaped protrusion for supporting the piezoelectric vibrator. The piezoelectric vibrator is housed in the cylinder, and the ring-shaped protrusion is provided on a peripheral surface of the piezoelectric vibrator and at a position of the node. A piezoelectric vibrating gyroscope characterized by being supported by pressure contact with the piezoelectric vibrating gyroscope.
【請求項2】 請求項1の圧電振動ジャイロにおいて、
前記円筒は、そのリング状突出部に前記帯状電極に対応
した位置にリ−ド線引出用の径方向貫通孔を有している
ことを特徴としている圧電振動ジャイロ。
2. The piezoelectric vibrating gyroscope according to claim 1,
A piezoelectric vibrating gyroscope, wherein the cylinder has a radial through hole for leading a lead wire at a position corresponding to the strip-shaped electrode at a ring-shaped protruding portion thereof.
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