JP3527797B2 - 圧電振動ジャイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、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
スの超音波振動を用いた、いわゆる圧電振動ジャイロに
関し、特に、棒状屈曲振動子の支持具および振動子に関
する。 【０００２】 【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度を与えられると、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。 【０００３】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。 【０００４】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。 【０００５】図２（ａ）は、圧電振動ジャイロの本体で
ある円柱状圧電セラミックス（以下、振動子とも記載す
る）の構造概略を示す斜視図である。円柱状圧電セラミ
ックス１４の外周面に長さ方向に平行な帯状電極１５が
数本形成され、長手方向に対して両端から２２．４％の
位置にある屈曲振動の節点を結ぶ節点線１８上で、且つ
各帯状電極１５の幅方向中央部に、入出力用リード線１
６が半田点１７で固定されており、前記帯状電極１５を
用いて分極処理が施される。 【０００６】図２（ｂ）は、前記振動子をその節点線上
で支持するために用いられる支持具の斜視図である。支
持具１９は、中央に振動子の外径と同じ径の貫通孔２０
を有する絶縁性のゴム状弾性材料からなる環状体であ
る。 【０００７】また、図３は、従来の圧電振動ジャイロに
用いられる振動子をホルダーへ取り付ける状態を示す組
立斜視図である。支持具１９をその外径と同じ径をも
つ、ホルダー２１に設けられた貫通孔２２にはめ込み接
着する。 【０００８】このホルダー２１にはめ込まれて接着され
た支持具１９の貫通孔２０に振動子１４を挿入し、貫通
孔２０の縁部で振動子１４の屈曲振動の節点線１８を支
持し、この支持具１９と振動子１４の接する部分にシリ
コーンゴムを注入し、接着する。 【０００９】次に、駆動あるいは検出用の帯状電極に接
続された入出力用リード線１６を金属端子棒２３に半田
付けする。 【００１０】図４および図５は、従来の圧電振動ジャイ
ロに用いられる振動子の周辺部及び圧電振動ジャイロ全
体の組立斜視図である。図４に示すように、振動子１４
が接着固定されたホルダー２１の金属端子棒２３は、ホ
ルダー基板２４の４箇所の金属端子棒挿入穴２５に挿入
され、半田付けされる。金属端子棒挿入穴２５は、ホル
ダー基板２４の長さ方向の端部に設けられたフラットケ
ーブル挿入穴２６と電気的に接続されている。 【００１１】また、ホルダー基板２４の四隅には軟弾性
体からなる衝撃緩衝用ダンパー２８が挿入される凹部２
７が設けられている。 【００１２】基板接続用のフラットケーブル３０の一方
をホルダー基板側のフラットケーブル挿入穴２６に、他
方を駆動・検出用の回路基板側のフラットケーブル挿入
穴３１に挿入し、半田付けすることにより、振動子１４
と回路基板３２が電気的に接続される。 【００１３】図５に示すように、衝撃緩衝用ダンパー２
８は、ジャイロを落下した時などに外部からの衝撃が直
接振動子に伝わってリード線の断線や特性変化を招くの
を防ぐもので、中央部にジャイロ樹脂ケース３６に形成
されている支柱３５が通る径の貫通孔２９が設けられて
いる。 【００１４】ジャイロ樹脂ケース３６の支柱３５に回路
基板固定用穴３３およびホルダー基板２４に装着したダ
ンパー２８の貫通孔２９を挿入し、支柱３５の先端を熱
かしめすることで、振動子を備えたホルダー基板２４お
よび回路基板３２をジャイロ樹脂ケース３６に固定する
ことができる。 【００１５】更に、回路基板３２の接続穴３４をジャイ
ロ樹脂ケース３６に設けられている信号用端子ピン３８
に挿入し、半田付けする。 【００１６】組立後、オフセット電圧の調整、つまり、
電気的調整を行い、最後にジャイロ樹脂ケース３６とケ
ース上蓋４０との間に密封のためのガスケット３９をは
さみ、ねじ止めして従来の圧電振動ジャイロが完成す
る。 【００１７】しかし、図５に示した圧電振動ジャイロに
おいては、振動子自体がホルダーに装着された際、外部
に露出している。そのため、この状態でオフセット電圧
の調整を行い、ケース上蓋を閉めた場合、ケース内部の
相対的な空間容積の変化により、振動子の励振状態に影
響を与え、その結果、調整したオフセット電圧がずれて
しまうという問題があった。 【００１８】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、以上
に示した従来の圧電振動ジャイロの欠点を除去し、ケー
シング時に内部の空間容量の変化が生じた場合、その変
化がなるべく振動子自体に影響を与えず、その励振状態
を変化させないような振動子用のホルダーを用い、ケー
シング時のオフセット電圧の変化が起こらない圧電振動
ジャイロを提供することにある。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、１波長
共振で振動する棒状屈曲振動子の振動の節点あるいは節
点線上を、軟弾性体からなる支持具を介し振動子用のホ
ルダーに接着固定する圧電振動ジャイロにおいて、前記
ホルダーが、前記振動子の節点あるいは節点線上を支持
するための軟弾性体からなる半円形支持具および入出力
用の金属端子棒を具備したホルダー下部と、前記と同様
の半円形支持具を具備し、長さ方向両端面部に入出力用
リード線の引き出し用溝を有するホルダー上部と、前記
ホルダー下部とホルダー上部を用いて、前記振動子の中
央部を覆い、組み立てた時に露出している振動子の両端
を覆う、一端面が開口している箱状の二つのホルダーカ
バーとによって構成されたことを特徴とした圧電振動ジ
ャイロが得られる。 【００２０】 【作用】ケーシング時に内部の空間容量の変化が生じて
も、その変化が振動子に伝わらないので影響を与えず、
励振状態を変化させないホルダーを用いることにより、
圧電振動ジャイロにおいて、オフセット電圧の変化が生
じない。 【００２１】 【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。 【００２２】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の圧
電振動ジャイロに用いられる樹脂成形ホルダーを振動子
に取り付ける状態を示す組立斜視図である。図１（ａ）
及び図１（ｂ）に示すように、ホルダー下部７は、その
半円形貫通孔９に振動子１４の節点あるいは節点線上を
支持するための軟弾性体からなる半円形支持具１０が接
着、固定されている。更に、入出力用の金属端子棒１１
を具備し、ホルダー上部１との接合面に複数の接合用凹
部８と、長さ方向両端面のホルダーカバー１２との接合
面に複数の接合用凹部６を有する。なお、半円形支持具
１０は従来の支持具のちょうど半分の形状のものであ
る。 【００２３】ホルダー上部１は、ホルダー下部７同様
に、その半円形貫通孔４に軟弾性体からなる半円形支持
具５が接着、固定されており、ホルダー下部７との接合
面に複数の接合用凸部２、長さ方向両端面のホルダーカ
バー１２との接合面に複数の接合用凹部６、更に、長さ
方向両端面に入出力用リード線１６の引き出し用溝３を
有する。 【００２４】リード線１６が半田付けされた振動子１４
を、ホルダー下部７に接着された半円形支持具１０の内
縁部で屈曲振動の節点線１８が支持されるように配置す
る。この際、半円形支持具１０の内縁部には、シリコー
ン接着剤を薄く塗布し、振動子１４を仮接着する。この
状態でリード線１６を入出力用の金属端子棒１１に半田
付けする。 【００２５】次に、ホルダー上部１に形成された複数の
接合用凸部２をホルダー下部７の接合凹部８に挿入し、
接着する。この時、リード線１６は引き出し用溝３を通
して引き出すようにする。そして、ホルダー上部１、ホ
ルダー下部７の半円形支持具５および１０と振動子１４
の接する部分にシリコーン接着剤を注入し、振動子とホ
ルダー上部１、ホルダー下部７を接着する。 【００２６】ホルダーカバー１２は、箱状の樹脂成形品
であり、その開口部面の縁部に複数の接合用凸部１３が
形成されている。ホルダー上部１、下部７の長さ方向両
端面に形成された複数の接合用凹部６にホルダーカバー
１２の接合用凸部１３を挿入し、接着する。なお、２つ
のホルダーカバー１２とホルダー上部１あるいはホルダ
ー下部７またはその両方の任意の箇所に小さい空気穴４
２が設けてある。これは、ホルダー内部が密閉状態にな
るのを避けるためである。 【００２７】以上が本発明の圧電振動ジャイロに用いら
れるホルダーを振動子に取り付けた状態までを示し、こ
れ以降のジャイロの組立方法は従来と同じである。 【００２８】 【発明の効果】以上に示したように、本発明の圧電振動
ジャイロによれば、ホルダー上部、下部および２つのホ
ルダーカバーを用いて、振動子自体が外部に露出しない
構造に組み立てることができる。そのため、ジャイロの
ケーシング時に内部の空間容量の変化が生じたとして
も、その変化による影響が直接振動子自体に伝わること
はない。その結果、振動子の励振状態は一定に保たれ、
ケーシング時に調整したオフセット電圧が変化すること
もなくなる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の圧電振動ジャイロに用いられる振動子
にホルダーを取り付ける状態を示す組立斜視図。図１
（ａ）は振動子にホルダー上、下部を設置する状態を示
す組立斜視図。図１（ｂ）は振動子にホルダー上、下部
を設置した後、２つのホルダーカバーを取り付ける状態
を示した組立斜視図。 【図２】圧電振動ジャイロに用いられる振動子及び環状
支持具の斜視図。図２（ａ）は振動子の斜視図。図２
（ｂ）は振動子を支持するために用いられる従来の環状
支持具の斜視図。 【図３】従来の圧電振動ジャイロに用いられる振動子を
ホルダーへ取り付ける状態を示す斜視図。 【図４】従来の圧電振動ジャイロに用いられる振動子を
回路基板へ実装する状態を示す組立斜視図。 【図５】従来の圧電振動ジャイロの組立斜視図。 【符号の説明】 １ ホルダー上部 ２ （ホルダー下部との）接合用凸部 ３ 引き出し用溝 ４，９ 半円形貫通孔 ５，１０ 半円形支持具 ６ （ホルダーカバーとの）接合用凹部 ７ ホルダー下部 ８ （ホルダー上部との）接合用凹部 １１，２３ 金属端子棒 １２ ホルダーカバー １３ （ホルダーカバーのホルダー上、下部との）接
合用凸部 １４ 円柱状圧電セラミックス（振動子） １５ 帯状電極 １６ 入出力用リード線 １７ 半田点 １８ 節点線 １９ （従来の）支持具 ２０ （支持具の）貫通孔 ２１ （従来の）ホルダー ２２ （ホルダーの）貫通孔 ２４ ホルダー基板 ２５ 金属端子棒挿入穴 ２６ （ホルダー基板側の）フラットケーブル挿入穴 ２７ 凹部 ２８ （衝撃緩衝用）ダンパー ２９ （ダンパーの）貫通孔 ３０ フラットケーブル ３１ （回路基板側の）フラットケーブル挿入穴 ３２ 回路基板 ３３ 回路基板固定用穴 ３４ 接続穴 ３５ 支柱 ３６ ジャイロ樹脂ケース ３７ ケーシング用ねじ穴 ３８ 信号用端子ピン ３９ ガスケット ４０ ケース上蓋 ４１ ケーシング用ねじ穴 ４２ 空気穴

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 １波長共振で振動する棒状屈曲振動子の
   振動の節点あるいは節点線上を、軟弾性体からなる支持
   具を介し振動子用のホルダーに接着固定する圧電振動ジ
   ャイロにおいて、前記ホルダーが、前記振動子の節点あ
   るいは節点線上を支持するための軟弾性体からなる半円
   形支持具および入出力用の金属端子棒を具備したホルダ
   ー下部と、前記と同様の半円形支持具を具備し、長さ方
   向両端面部に入出力用リード線の引き出し用溝を有する
   ホルダー上部と、前記ホルダー下部とホルダー上部を用
   いて、前記振動子の中央部を覆い、組み立てた時に露出
   している振動子の両端を覆う、一端面が開口している箱
   状の二つのホルダーカバーとによって構成されたことを
   特徴とした圧電振動ジャイロ。