JP2578147Y2 - 振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子 - Google Patents
振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子Info
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- JP2578147Y2 JP2578147Y2 JP1992066434U JP6643492U JP2578147Y2 JP 2578147 Y2 JP2578147 Y2 JP 2578147Y2 JP 1992066434 U JP1992066434 U JP 1992066434U JP 6643492 U JP6643492 U JP 6643492U JP 2578147 Y2 JP2578147 Y2 JP 2578147Y2
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- Japan
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- vibrating gyroscope
- electrode
- vibrator
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は，カメラ一体型ＶＴＲの
手振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用
いられるジャイロスコープの内，特に圧電セラミック単
体円柱の屈曲振動を用いた圧電振動ジャイロに関する。
手振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用
いられるジャイロスコープの内，特に圧電セラミック単
体円柱の屈曲振動を用いた圧電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，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である。ここで，互いに直交する二
つの方向の励振と検出が可能であるように構成した振動
系において，一方の振動を励振した状態で，振動子自身
を二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心軸として回
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，他方の振動が励振される。この
振動の大きさは入力側の振動の大きさおよび回転角速度
に比例するため，入力電圧が一定の場合，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出来る。
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である。ここで，互いに直交する二
つの方向の励振と検出が可能であるように構成した振動
系において，一方の振動を励振した状態で，振動子自身
を二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心軸として回
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，他方の振動が励振される。この
振動の大きさは入力側の振動の大きさおよび回転角速度
に比例するため，入力電圧が一定の場合，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出来る。
【０００３】図７は従来の圧電振動ジャイロに用いられ
ている圧電振動子の構造概略図である。図７で示すよう
に，圧電振動子５０を構成する圧電セラミック円柱２０
の外周面上の円周を６等分する位置に長さ方向と平行な
６本の帯状電極２１，２２，２３，２４，２５，２６が
形成されている。この帯状電極を互いに一つおきに接続
して２端子として分極処理を施し，分極処理後，一つお
きの帯状電極２１，２３，２５を接続して共通アース電
極とし，残りの帯状電極の内，帯状電極２２を駆動電
極，帯状電極２４および２６を検出用電極として圧電振
動ジャイロを構成することが出来る。
ている圧電振動子の構造概略図である。図７で示すよう
に，圧電振動子５０を構成する圧電セラミック円柱２０
の外周面上の円周を６等分する位置に長さ方向と平行な
６本の帯状電極２１，２２，２３，２４，２５，２６が
形成されている。この帯状電極を互いに一つおきに接続
して２端子として分極処理を施し，分極処理後，一つお
きの帯状電極２１，２３，２５を接続して共通アース電
極とし，残りの帯状電極の内，帯状電極２２を駆動電
極，帯状電極２４および２６を検出用電極として圧電振
動ジャイロを構成することが出来る。
【０００４】図７に示した圧電振動子５０を用いて振動
ジャイロを構成する場合，振動ジャイロ特性に与える要
因としては，材料の均質性，加工精度，電極形成精度及
び支持の対称性が重要である。
ジャイロを構成する場合，振動ジャイロ特性に与える要
因としては，材料の均質性，加工精度，電極形成精度及
び支持の対称性が重要である。
【０００５】図８は図７に示した圧電振動子５０を支持
具８を用いて支持固定する場合の図を示し，（ａ）は支
持具の側面図，（ｂ）は支持具の上面図，（ｃ）は斜視
図を夫々示している。圧電振動子５０の屈曲振動の節円
の位置を前記支持具８の内周部分で支持し，接着性を有
するシリコンゴム９で圧電振動子５０と支持具８が接
着，固定されている。圧電振動子５０には駆動および検
出用のリード線１０が形成されている。支持具８はさら
に樹脂成形されたホルダー１１に固定されている。
具８を用いて支持固定する場合の図を示し，（ａ）は支
持具の側面図，（ｂ）は支持具の上面図，（ｃ）は斜視
図を夫々示している。圧電振動子５０の屈曲振動の節円
の位置を前記支持具８の内周部分で支持し，接着性を有
するシリコンゴム９で圧電振動子５０と支持具８が接
着，固定されている。圧電振動子５０には駆動および検
出用のリード線１０が形成されている。支持具８はさら
に樹脂成形されたホルダー１１に固定されている。
【０００６】図８において，支持の対称性を保つため，
各端子の位置は常に一定の位置にする必要がある。例え
ば，帯状電極２２を駆動電極とした場合，これを真上に
位置するように接着すると，二つの帯状電極２４，２６
が検出電極として対称の位置になるため，特性が改善さ
れる。
各端子の位置は常に一定の位置にする必要がある。例え
ば，帯状電極２２を駆動電極とした場合，これを真上に
位置するように接着すると，二つの帯状電極２４，２６
が検出電極として対称の位置になるため，特性が改善さ
れる。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】このような電極パター
ンに従った位置決め方法としては，従来より，ＣＣＤカ
メラを用いた画像処理法が知られているが，振動子の直
径が２ｍｍ程度と小さいこと，電極面が曲面であること
などから，装置が大型化して高価になると言う欠点があ
った。さらに寸法電極形成についても，スクリーン印刷
あるいはフォトリソグラフィ等で形成されるため，各帯
状電極は必ずしも同じとはならないため，決められた帯
状電極を基準として選び出すために，振動子を回転させ
る必要があり，複雑な機構を必要とした。
ンに従った位置決め方法としては，従来より，ＣＣＤカ
メラを用いた画像処理法が知られているが，振動子の直
径が２ｍｍ程度と小さいこと，電極面が曲面であること
などから，装置が大型化して高価になると言う欠点があ
った。さらに寸法電極形成についても，スクリーン印刷
あるいはフォトリソグラフィ等で形成されるため，各帯
状電極は必ずしも同じとはならないため，決められた帯
状電極を基準として選び出すために，振動子を回転させ
る必要があり，複雑な機構を必要とした。
【０００８】そこで，本考案の技術的課題は，以上に示
した従来の屈曲振動子の位置決め方法における欠点を除
去し，簡単な加工を加えることにより，位置決め可能な
屈曲振動子を提供することにある。
した従来の屈曲振動子の位置決め方法における欠点を除
去し，簡単な加工を加えることにより，位置決め可能な
屈曲振動子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本考案によれば，（１）
圧電セラミック円柱の外周面に当該円柱の長さ方向と平
行な複数個の帯状電極を形成し，この帯状電極を用いて
駆動および検出を行う振動ジャイロにおいて，少なくと
も一方の端面に切欠きを有することを特徴とする振動ジ
ャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られ
る。
圧電セラミック円柱の外周面に当該円柱の長さ方向と平
行な複数個の帯状電極を形成し，この帯状電極を用いて
駆動および検出を行う振動ジャイロにおいて，少なくと
も一方の端面に切欠きを有することを特徴とする振動ジ
ャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られ
る。
【００１０】本考案によれば，（２）前記（１）の振動
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは一方の端面に位置決め用の面取り加工
を施することで形成されていることを特徴とする振動ジ
ャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られ
る。
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは一方の端面に位置決め用の面取り加工
を施することで形成されていることを特徴とする振動ジ
ャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られ
る。
【００１１】本考案によれば，（３）前記（２）の振動
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記面取り加工を施した位置の前記圧電セラミック
単体円柱の軸に対して対称な位置にある帯状電極を駆動
電極としたことを特徴とする振動ジャイロ用圧電セラミ
ック単体円柱屈曲振動子が得られる。
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記面取り加工を施した位置の前記圧電セラミック
単体円柱の軸に対して対称な位置にある帯状電極を駆動
電極としたことを特徴とする振動ジャイロ用圧電セラミ
ック単体円柱屈曲振動子が得られる。
【００１２】本考案によれば，（４）前記（１）の振動
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは，一つの帯状電極の中心からプラス・
マイナスそれぞれ９０°回転した位置のそれぞれ異なる
端面に第一および第二の面取り加工を施したものであ
り，前記一つの帯状電極を駆動電極としたことを特徴と
する振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子
が得られる。
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは，一つの帯状電極の中心からプラス・
マイナスそれぞれ９０°回転した位置のそれぞれ異なる
端面に第一および第二の面取り加工を施したものであ
り，前記一つの帯状電極を駆動電極としたことを特徴と
する振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子
が得られる。
【００１３】本考案によれば，（５）前記（１）の振動
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは，端面の中心からずれた位置に形成さ
れた微小凹部であることを特徴とする振動ジャイロ用圧
電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られる。
ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子におい
て，前記切欠きは，端面の中心からずれた位置に形成さ
れた微小凹部であることを特徴とする振動ジャイロ用圧
電セラミック単体円柱屈曲振動子が得られる。
【００１４】
【作用】本考案においては，圧電セラミック円柱の少な
くとも一方の端面に切欠きを有することによって，，任
意の電極端子を駆動電極とし，他の複数の電極端子を検
出電極とした場合，共振周波数を調整でき，これら検出
電極端子の対称性をたもつことができ，良好な振動ジャ
イロ特性を得ることができる。
くとも一方の端面に切欠きを有することによって，，任
意の電極端子を駆動電極とし，他の複数の電極端子を検
出電極とした場合，共振周波数を調整でき，これら検出
電極端子の対称性をたもつことができ，良好な振動ジャ
イロ特性を得ることができる。
【００１５】
【実施例】以下，本考案の実施例について図面を用いて
説明する。
説明する。
【００１６】（第１実施例） 図１（ａ），（ｂ）は，本考案の第１実施例に係る屈曲
振動子１の構造概略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）
は斜視図である。図示のように，あらかじめセラミック
円柱２０の一方の端面に面取り部１２が形成されてい
る。他は従来例と同様である。
振動子１の構造概略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）
は斜視図である。図示のように，あらかじめセラミック
円柱２０の一方の端面に面取り部１２が形成されてい
る。他は従来例と同様である。
【００１７】図２は面取り部１２が形成された位置と円
柱の軸に対して対称な位置の帯状電極を端子，残りを
それぞれ，端子とした場合に，面取り量と各端子か
ら見た共振周波数の変化の測定結果である。面取り量
は，端面に対して４５°の角度をなすように研磨し，円
弧の最大の研磨の高さを０．８〜１ｍｍとし，４等分し
てその円弧のセラミック円柱の端面上における高さを示
している。
柱の軸に対して対称な位置の帯状電極を端子，残りを
それぞれ，端子とした場合に，面取り量と各端子か
ら見た共振周波数の変化の測定結果である。面取り量
は，端面に対して４５°の角度をなすように研磨し，円
弧の最大の研磨の高さを０．８〜１ｍｍとし，４等分し
てその円弧のセラミック円柱の端面上における高さを示
している。
【００１８】図２（ａ）から分かるように，面取り量
（研磨量）により，それぞれの共振周波数はほぼ同じよ
うに変化する。図２（ｂ）は電極端子を基準として電
極端子およびとの差を求めたものである。面取り加
工を行うことにより，厳密には振動子の対称性がくずれ
るが，面取り位置と各電極の位置関係を図１に示すよう
にすることにより，電極端子およびの対称性を保つ
ことが出来る。したがって，端子を駆動電極とし，
，端子を検出電極とすることにより良好な振動ジャ
イロ特性を得ることが出来る。
（研磨量）により，それぞれの共振周波数はほぼ同じよ
うに変化する。図２（ｂ）は電極端子を基準として電
極端子およびとの差を求めたものである。面取り加
工を行うことにより，厳密には振動子の対称性がくずれ
るが，面取り位置と各電極の位置関係を図１に示すよう
にすることにより，電極端子およびの対称性を保つ
ことが出来る。したがって，端子を駆動電極とし，
，端子を検出電極とすることにより良好な振動ジャ
イロ特性を得ることが出来る。
【００１９】（第２実施例） 図３（ａ），（ｂ）は，本考案の第２実施例に係る屈曲
振動子２の構造概略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）
は斜視図である。図示のように，あらかじめセラミック
円柱の一方の端面に面取り部１３が形成され，前記面取
り部１３の前記円柱の中心点と対称な位置に，他方の面
取り部１４が形成されている。その他は，従来例及び第
１実施例と同様な構成を有する。
振動子２の構造概略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）
は斜視図である。図示のように，あらかじめセラミック
円柱の一方の端面に面取り部１３が形成され，前記面取
り部１３の前記円柱の中心点と対称な位置に，他方の面
取り部１４が形成されている。その他は，従来例及び第
１実施例と同様な構成を有する。
【００２０】図４は面取り部１３および１４の中心を結
ぶ方向と直角な位置に一つの帯状電極を位置させこの帯
状電極を端子，残りをそれぞれ，端子とした場合
の，面取り量と各端子から見た共振周波数の変化の測定
結果である。面取り量は，第１実施例と同様に，端面に
対して４５°の角度をなすように，研磨し，両方の円弧
の最大の研磨量の和，１．６〜２．０ｍｍを１として，
この値を１２等分した高さの値を示している。面取り部
１２，１３ともにほぼ同じ量の面取りを行っており、そ
れらの研磨量の総和で示されている。
ぶ方向と直角な位置に一つの帯状電極を位置させこの帯
状電極を端子，残りをそれぞれ，端子とした場合
の，面取り量と各端子から見た共振周波数の変化の測定
結果である。面取り量は，第１実施例と同様に，端面に
対して４５°の角度をなすように，研磨し，両方の円弧
の最大の研磨量の和，１．６〜２．０ｍｍを１として，
この値を１２等分した高さの値を示している。面取り部
１２，１３ともにほぼ同じ量の面取りを行っており、そ
れらの研磨量の総和で示されている。
【００２１】図４（ａ）から分かるように，面取り量に
より，それぞれの共振周波数はほぼ同じように変化す
る。図４（ｂ）は電極端子を基準として電極端子お
よびとの差を求めたものである。面取り加工を行うこ
とにより，厳密には振動子の対称性がくずれるが，面取
り位置と各電極の位置関係を図４に示すようにすること
により，電極端子およびの対称性を保つことが出来
る。したがって，端子を駆動電極とし，，端子を
検出電極とすることにより良好な振動ジャイロ特性を得
ることが出来る。
より，それぞれの共振周波数はほぼ同じように変化す
る。図４（ｂ）は電極端子を基準として電極端子お
よびとの差を求めたものである。面取り加工を行うこ
とにより，厳密には振動子の対称性がくずれるが，面取
り位置と各電極の位置関係を図４に示すようにすること
により，電極端子およびの対称性を保つことが出来
る。したがって，端子を駆動電極とし，，端子を
検出電極とすることにより良好な振動ジャイロ特性を得
ることが出来る。
【００２２】（第３実施例） 図５は本考案の第３実施例に係る屈曲振動子３の構造概
略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）は斜視図である。
図示のように，あらかじめセラミック円柱２０の一方の
端面の中心からずれた位置に半円状の微小凹部１５が形
成されている。他は，従来例及び第１及び第２実施例と
同様な構成を有する。
略図であり，（ａ）は側面図，（ｂ）は斜視図である。
図示のように，あらかじめセラミック円柱２０の一方の
端面の中心からずれた位置に半円状の微小凹部１５が形
成されている。他は，従来例及び第１及び第２実施例と
同様な構成を有する。
【００２３】図６は微小凹部１５と円柱の中心とを結ぶ
方向の外周面に一つの帯状電極を位置させこの帯状電極
を端子，残りをそれぞれ，端子とした場合の，微
小凹部１５の直径と各端子から見た共振周波数の変化の
測定結果である。微小凹部は，先端に直径１ｍｍの球面
を有するドリルにて，穿設されている。
方向の外周面に一つの帯状電極を位置させこの帯状電極
を端子，残りをそれぞれ，端子とした場合の，微
小凹部１５の直径と各端子から見た共振周波数の変化の
測定結果である。微小凹部は，先端に直径１ｍｍの球面
を有するドリルにて，穿設されている。
【００２４】図６（ａ）から分かるように，面取り量に
より，それぞれの共振周波数はほぼ同じように変化す
る。図６（ｂ）は電極端子を基準として電極端子お
よびとの差を求めたものである。微小凹部加工を行う
ことにより，厳密には振動子の対称性がくずれるが，微
小凹部位置と各電極の位置関係を図６に示すようにする
ことにより，電極端子およびの対称性を保つことが
出来る。したがって，端子を駆動電極，，端子を
検出電極とすることにより良好な振動ジャイロ特性を得
ることが出来る。
より，それぞれの共振周波数はほぼ同じように変化す
る。図６（ｂ）は電極端子を基準として電極端子お
よびとの差を求めたものである。微小凹部加工を行う
ことにより，厳密には振動子の対称性がくずれるが，微
小凹部位置と各電極の位置関係を図６に示すようにする
ことにより，電極端子およびの対称性を保つことが
出来る。したがって，端子を駆動電極，，端子を
検出電極とすることにより良好な振動ジャイロ特性を得
ることが出来る。
【００２５】
【考案の効果】以上に示したように，本考案によれば，
円柱状振動子の位置決めが可能になり，電極形成時にこ
の面取り部又は微小凹部を基準にして電極形成するこに
より，その後の分極および支持固定の工程において，常
に一定の位置関係に保つことが出来る。さらに，面取り
部又は微小凹部をカム等の機械的機構で検出して位置決
めが可能であるため，装置が簡単で，組立の作業性が大
幅に改善され，ロボットを用いた自動組立も容易に可能
となる。
円柱状振動子の位置決めが可能になり，電極形成時にこ
の面取り部又は微小凹部を基準にして電極形成するこに
より，その後の分極および支持固定の工程において，常
に一定の位置関係に保つことが出来る。さらに，面取り
部又は微小凹部をカム等の機械的機構で検出して位置決
めが可能であるため，装置が簡単で，組立の作業性が大
幅に改善され，ロボットを用いた自動組立も容易に可能
となる。
【図１】本考案の第１実施例に係る屈曲振動子の構造概
略図である。
略図である。
【図２】本考案の第１実施例の振動子における面取り量
（研磨量）と共振周波数の関係を示す図である。
（研磨量）と共振周波数の関係を示す図である。
【図３】本考案の第２実施例に係る屈曲振動子の構造概
略図である。
略図である。
【図４】本考案の第２実施例に係る振動子における面取
り量（研磨量）と共振周波数の関係を示す図である。
り量（研磨量）と共振周波数の関係を示す図である。
【図５】本考案の第３実施例に係る屈曲振動子の構造概
略図である。
略図である。
【図６】本考案の，第３実施例に係る振動子における微
小凹部径と共振周波数の関係を示す図である。
小凹部径と共振周波数の関係を示す図である。
【図７】従来の圧電振動ジャイロに用いられている圧電
振動子の構造概略図である。
振動子の構造概略図である。
【図８】圧電セラミック円柱１を支持固定する場合の断
面図である。
面図である。
【符号の説明】 １，２，３ 圧電振動子 ８ 支持具 ９ 接着用シリコンゴム １０ リード線 １１ ホルダー １２，１３，１４ 面取り部 １５ 微小凹部 ２０ 圧電セラミック円柱 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 帯状電極 ５０ 圧電振動子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−231517（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−134208（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−99020（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電セラミック円柱の外周面に当該円柱
の長さ方向と平行な複数個の帯状電極を形成し，この帯
状電極を用いて駆動および検出を行う振動ジャイロにお
いて，少なくとも一方の端面に切欠きを有することを特
徴とする振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振
動子。 - 【請求項２】 請求項１記載の振動ジャイロ用圧電セラ
ミック単体円柱屈曲振動子において，前記切欠きは一方
の端面に位置決め用の面取り加工を施することで形成さ
れていることを特徴とする振動ジャイロ用圧電セラミッ
ク単体円柱屈曲振動子。 - 【請求項３】 請求項２記載の振動ジャイロ用圧電セラ
ミック単体円柱屈曲振動子において，前記面取り加工を
施した位置の前記圧電セラミック単体円柱の軸に対して
対称な位置にある帯状電極を駆動電極としたことを特徴
とする振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動
子。 - 【請求項４】 請求項１記載の振動ジャイロ用圧電セラ
ミック単体円柱屈曲振動子において，前記切欠きは，一
つの帯状電極の中心からプラス・マイナスそれぞれ９０
°回転した位置のそれぞれ異なる端面に第一および第二
の面取り加工を施したものであり，前記一つの帯状電極
を駆動電極としたことを特徴とする振動ジャイロ用圧電
セラミック単体円柱屈曲振動子。 - 【請求項５】 請求項１記載の振動ジャイロ用圧電セラ
ミック単体円柱屈曲振動子において，前記切欠きは，端
面の中心からずれた位置に形成された微小凹部であるこ
とを特徴とする振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱
屈曲振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992066434U JP2578147Y2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992066434U JP2578147Y2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0630715U JPH0630715U (ja) | 1994-04-22 |
| JP2578147Y2 true JP2578147Y2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=13315673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992066434U Expired - Lifetime JP2578147Y2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 振動ジャイロ用圧電セラミック単体円柱屈曲振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578147Y2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP1992066434U patent/JP2578147Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0630715U (ja) | 1994-04-22 |
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