JPH05118857A - 振動ジヤイロの製造方法 - Google Patents

振動ジヤイロの製造方法

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JPH05118857A
JPH05118857A JP3283274A JP28327491A JPH05118857A JP H05118857 A JPH05118857 A JP H05118857A JP 3283274 A JP3283274 A JP 3283274A JP 28327491 A JP28327491 A JP 28327491A JP H05118857 A JPH05118857 A JP H05118857A
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JP
Japan
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transducer
axis
vibrator
axis direction
vibration
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Pending
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JP3283274A
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English (en)
Inventor
Shigeki Sano
茂樹 佐野
Takeo Yokoyama
武男 横山
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測定精度を向上させ、信頼性を高めた振動ジャ
イロを製造する。 【構成】駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサをそれぞれ圧電材上に複数個の部分電極を着膜
して形成し、こうして得られた駆動用トランスデューサ
および検出用トランスデューサを振動子に貼着する。 【効果】駆動用、検出用トランスデューサをそれぞれ圧
電材上に複数個の部分電極を着膜して形成して得られた
圧電材を振動子にそのまま貼着すればよく、貼着の位置
のバラツキを低く抑えることが可能となる。このように
して振動ジャイロの測定精度を向上させ、信頼性を高め
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は飛行体、船舶、車両、ロ
ボットなどの位置、姿勢制御に適した振動ジャイロの製
造方法に関し、特に、測定精度を向上させ、信頼性を高
めた振動ジャイロの製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】従来から、図2に示すように、x軸方向
に運動している物体にz軸回りに角速度Ωが加わるとy
軸方向にコリオリFcの力が発生することが知られてい
る。この原理を利用し、支持ピン20で支持された振動
子21をx軸面21xに貼着された駆動用トランスデュ
ーサ22によりx軸方向に屈曲振動を起こさせて速度を
与え、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発
生するコリオリの力Fcにより起きる屈曲振動をy軸面
21yに貼着された検出用トランスデューサ23により
検知することにより、この角速度Ωを測定する振動ジャ
イロが提案されている(特開昭62−106315号、
特開平1−250014号、特開平2−51066号、
特開平2−80911号、特開平2−82164号、特
開平2−187621号、特開平2−187622号、
特開平2−201218号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの振動ジャイロ
にはその振動子に着目すれば音叉型や図示のような音片
型等色々の種類があるが、何れも振動子21に駆動用ト
ランスデューサ22によりx軸方向に屈曲運動の振動を
起こさせ、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向
に発生するコリオリの力Fcにより起きる振動を検出用
トランスデューサ23により検知し、角速度Ωを測定す
るものである。この場合、x軸方向の駆動用トランスデ
ューサ22を励振して振動子21にx軸方向に圧縮、伸
びの屈曲振動を起こさせて速度を与えたとき、振動子2
1におけるz軸回りの角速度Ω=0の時にはy軸方向の
検出用トランスデューサ23には漏れ電圧(null電圧)
が現れないのが理想的である。しかしながら、実際に
は、振動子21の振動方向は必ずしもx軸方向、y軸方
向(励起振動fx、コリオリの力により起きる屈曲振動
fy)になるのではなく、図3に示すように振動モード
はfxy、fyxの2対の振動モードの合成として存在しx
y、yx方向の対角方向になることがある。このため漏
れ電圧(null電圧)が発生する。
【0004】そこで振動ジャイロを実際に制作するにあ
たっては、励起振動fx、コリオリの力により起きる屈
曲振動fyをx軸方向、y軸方向に安定させるために、
図4に示すように振動子21の側面21aを切削する方
法が考えられている。また、図5に示すようにx軸方向
の駆動用トランスデューサ22およびy軸方向の検出用
トランスデューサ23を分割し、所謂「輪郭屈曲振動」
を励起して励起振動fx、コリオリの力により起きる屈
曲振動fyをx軸方向、y軸方向に安定させる方法も考
えられている。このトランスデューサ構成では、fyxの
対角モードについて言えば、振動の中性面に対して同じ
側に逆位相の電圧を加えることになり、対角モードの振
動を抑圧することになる。
【0005】しかしながら、この分割トランスデューサ
の構成を採用することにより、各分割トランスデューサ
の貼着位置の偏りや寸法上のバラツキ等の影響を受ける
のみならず、断面2次モーメントに対しても不平衡で振
動子21の姿態が軸方向から傾いたものとなり、これが
反って角速度検出時の測定誤差を招く一因となり、逆効
果であった。
【0006】
【目的】本発明は叙上の難点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、測定精度を向上させ、信頼性を高めた振動ジ
ャイロの製造方法を提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の振動ジャイロの製造方法は、振動子をx軸方
向に振動させて速度を与える駆動用トランスデューサ
と、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生
するコリオリの力により起きる振動を検知する検出用ト
ランスデューサとをそれぞれx軸面、y軸面に貼着し、
このy軸方向の振動を検知することにより角速度Ωを測
定する振動ジャイロを製造するにあたり、駆動用トラン
スデューサおよび検出用トランスデューサをそれぞれ圧
電材上に複数個の部分電極を着膜して形成し、こうして
得られた駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサを振動子に貼着するものである。
【0008】
【作用】予じめ部分電極と同じパターンのマスキングを
介して圧電材上に金属を蒸着し、部分電極を着膜する。
この圧電材上に部分電極を着膜する際にマスキングを使
用し、よって極めて正確な電極パターンで金属を蒸着し
て部分電極を構成することができる。こうして得られた
駆動用トランスデューサおよび検出用トランスデューサ
は振動子のx軸面、y軸面に貼着される。このため振動
子に圧電材をそのまま貼着すればよく、貼着の位置のバ
ラツキを低く抑えることが可能となる。このようにして
振動ジャイロの測定精度を向上させ、信頼性を高めるこ
とができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の振動ジャイロの製造方法を音
片型に適用した実施例につき図面を参照して説明する。
図1において、振動ジャイロは横断面4角形の直方体の
音片で構成された振動子1をx軸方向に屈曲運動の振動
を起こさせて速度を与え、z軸回りに角速度Ωを受けた
ときにy軸方向に発生するコリオリの力Fcによる振動
を検知することにより、この角速度Ωを測定するもので
ある。
【0010】本発明の製造方法による振動ジャイロにお
いて、振動子1をx軸方向に振動させて速度を与える駆
動用トランスデューサ2と、z軸回りに角速度Ωを受け
たときにy軸方向に発生するコリオリの力Fcによる振
動を検知する検出用トランスデューサ3とがそれぞれx
軸面1x、y軸面1yに貼着されている。なお、図1には
明示されていないが、x軸面1x、y軸面1yの両側に駆
動用トランスデューサ2、検出用トランスデューサ3を
貼着し、従って各軸面に2個のトランスデューサを貼着
することが一般的であり対称性の上で好ましい。図1に
示すように、振動子1は支持棒Sにより支持される。
【0011】この振動子1は温度特性を考慮して一般的
には恒弾性のNi−SPAN−Cまたはエリンバなどの
金属、石英、特殊な例として水晶、セラミックなどの電
気絶縁物で構成されている。恒弾性の電気絶縁物として
はヤング率の温度係数が小さく線膨張係数が小さい絶縁
物で、ガラスが好適に採用される。ガラスは恒弾性であ
る他、メカニカルQが大きく等方的であり、振動子とし
て必要な特性を備えている。ガラスとしては、鉛を含む
低膨張のガラスが特に好ましい。例えば、鉛を含むガラ
スとしては、PbO-SiO2、PbO-B2O3、PbO-P2O5系、R2O-Pb
O-SiO2、R2O-CaO-PbO-SiO2、R2O-ZnO-PbO-SiO2、R2O-Ba
O-PbO-SiO2、R2O-Al2O3-PbO-SiO2(R2O:Na2O、K2O)系ま
たはこれらのSiO2分をB2O3若しくはP2O5で置換した系が
採用できる。
【0012】一般に、振動ジャイロの製造方法に使用す
る振動子は特に断面2次モーメントの関係で厳密に正n
角形(nは3以上の正の整数)である必要があるので、
断面の角度精度、寸法精度等を厳格に規定するため、切
削、研磨して調整を行なう際に、恒弾性絶縁物、特にガ
ラスではその作業が容易である。本発明による振動ジャ
イロの製造方法において、駆動用トランスデューサ2お
よび検出用トランスデューサ3は、それぞれ圧電材4上
に複数個の部分電極2a、2b(3a、3b)を着膜し
て形成される。この圧電材としてはPZT系、ZnO系、BaTi
O3系などの材料が採用され、電極としては錫、銅、金の
ような金属が使用される。
【0013】成膜方法としては、予じめ部分電極2a、
2bと同じパターンのマスク(図示せず)を介して圧電
材4上に前記の金属を蒸着し、部分電極2a、2bを着
膜する。この圧電材4上に部分電極2a、2bを着膜す
る際にマスキングを使用し、よって極めて正確な電極パ
ターンで金属を蒸着して部分電極2a、2b、3a、3
bを構成することができる。
【0014】こうして得られた駆動用トランスデューサ
2および検出用トランスデューサ3は振動子1のx軸面
1x、y軸面1yに貼着される。この場合、圧電材4はx
軸面1x、y軸面1yと同じ寸法のものとする。このこと
で振動子1に圧電材4をそのまま貼着すればよく、貼着
の位置のバラツキを低く抑えることが可能となる。図1
に示すように、圧電材4の長手方向(z軸方向)の長さ
は振動子1の長手方向(z軸方向)の長さLの0.6倍
のときに、容量比が最小になるので、最も効率がよい。
【0015】また図1に示すように、部分電極2a、2
bの幅(xまたはy方向)は全体の幅dの1/3になる
ように設定される。このとき所謂「輪郭屈曲振動」の容
量比が最小になるので好ましい。このように構成された
横断面4角形の直方体の音片からなる本発明の振動子1
と、図2に示す振動子21(比較例1)と、図5に示す
振動子21(比較例2)とでそれぞれ同寸法の振動ジャ
イロを作成し、z軸回りの角速度Ω=0のときx軸方向
に入力電圧V1を印加し、y軸方向に発生する出力電圧
2の比を測定したところ、表1の結果を得た。
【0016】
【表1】
【0017】表1からも明らかなように従来の振動ジャ
イロに比較して対角モードを抑圧する電極構成とするこ
とが可能であり、貼着の位置のバラツキが小さいので、
漏れ電圧(null電圧)を低く抑えることができる。この
ように、この振動ジャイロの製造方法では駆動用トラン
スデューサおよび検出用トランスデューサをそれぞれ圧
電材上に複数個の部分電極を着膜して形成し、こうして
得られた駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサを振動子に貼着するため、測定精度を向上させ
ることが可能で、信頼性を高くすることができる。
【0018】なお、以上の実施例では振動ジャイロの製
造方法を4角形の直方体振動子を使用した音片型に適用
した例について説明したが、本発明の振動ジャイロの製
造方法は横断面n角形(nは3または5以上)の多辺体
の音片型にも適用でき、音叉型等に応用する場合につい
ても等しく適用できる。この場合、x軸方向、y軸方向
とはその横断面n角形のx軸方向、y軸方向成分をいう
ものとする。
【0019】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動ジャイロの製造方法によれば、振動子をx軸方
向に振動させて速度を与える駆動用トランスデューサ
と、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生
するコリオリの力により起きる振動を検知する検出用ト
ランスデューサとをそれぞれx軸面、y軸面に貼着し、
このy軸方向の振動を検知することにより角速度Ωを測
定する振動ジャイロを製造するにあたり、駆動用トラン
スデューサおよび検出用トランスデューサをそれぞれ圧
電材上に複数個の部分電極を着膜して形成し、こうして
得られた駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサを振動子に貼着することにより、測定精度を向
上させ、信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法による振動ジャイロの斜視
図。
【図2】従来の振動ジャイロの斜視図。
【図3】振動ジャイロの動作を説明する図。
【図4】従来の振動ジャイロの平面図。
【図5】従来の他の振動ジャイロの平面図。
【符号の説明】
1……振動子 1x……x軸面 1y……y軸面 2a、2b、3a、3b……部分電極 2……駆動用トランスデューサ 3……検出用トランスデューサ 4……圧電材 Fc……コリオリの力 Ω……角速度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動子をx軸方向に振動させて速度を与え
    る駆動用トランスデューサと、z軸回りに角速度Ωを受
    けたときにy軸方向に発生するコリオリの力により起き
    る振動を検知する検出用トランスデューサとをそれぞれ
    x軸面、y軸面に貼着し、このy軸方向の振動を検知す
    ることにより角速度Ωを測定する振動ジャイロを製造す
    るにあたり、前記駆動用トランスデューサおよび前記検
    出用トランスデューサをそれぞれ圧電材上に複数個の部
    分電極を着膜して形成し、こうして得られた駆動用トラ
    ンスデューサおよび検出用トランスデューサを前記振動
    子に貼着することを特徴とする振動ジャイロの製造方
    法。
JP3283274A 1991-10-29 1991-10-29 振動ジヤイロの製造方法 Pending JPH05118857A (ja)

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