JPH05126582A - 圧電振動ジヤイロおよびその製造方法 - Google Patents
圧電振動ジヤイロおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH05126582A JPH05126582A JP3287729A JP28772991A JPH05126582A JP H05126582 A JPH05126582 A JP H05126582A JP 3287729 A JP3287729 A JP 3287729A JP 28772991 A JP28772991 A JP 28772991A JP H05126582 A JPH05126582 A JP H05126582A
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- Japan
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- piezoelectric
- vibration
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 組み立てが簡単で、かつ、信頼性の高い振動
ジャイロを提供する。 【構成】 薄肉リング４１および４２は、シリコンゴム
から成り、振動子１およびケース５１、５２および５３
とそれぞれ接合されている。
ジャイロを提供する。 【構成】 薄肉リング４１および４２は、シリコンゴム
から成り、振動子１およびケース５１、５２および５３
とそれぞれ接合されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶や自動車等の移動
体自身及びこれに搭載される機器の姿勢制御や自動車の
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、特に圧電振動子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、特にその支持構造に関す
る。
体自身及びこれに搭載される機器の姿勢制御や自動車の
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、特に圧電振動子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、特にその支持構造に関す
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。一方の振動を励振した状態で、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、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及び回転
角速度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、
この振動の大きさに比例した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。
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。一方の振動を励振した状態で、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、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及び回転
角速度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、
この振動の大きさに比例した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４は従来の圧電振動ジャイロの一例の構
造概略図であり、正方形断面形状を有する金属角柱１２
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１３、１４が接合されている。金属角柱１２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
が可能であり、圧電セラミックス薄板１３にこの共振周
波数に等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミッ
クス薄板１３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１２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１２は圧
電セラミックス薄板１４を接合した面が凹凸となる方向
に屈曲振動し、圧電セラミックス薄板１４に回転角速度
に比例した電圧が発生する。
造概略図であり、正方形断面形状を有する金属角柱１２
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１３、１４が接合されている。金属角柱１２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
が可能であり、圧電セラミックス薄板１３にこの共振周
波数に等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミッ
クス薄板１３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１２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１２は圧
電セラミックス薄板１４を接合した面が凹凸となる方向
に屈曲振動し、圧電セラミックス薄板１４に回転角速度
に比例した電圧が発生する。
【０００４】図４において、金属角柱１２の長さ方向の
一方の端面からおよそ全長の２２．４％の位置の対向す
る金属面の中央部に面に垂直にそれぞれ細い金属線から
なる支持線１５、１５′が溶接されている。さらに、他
方の端面からおよそ全長の２２．４％の位置の前記金属
線が溶接された面と直交し、対向する金属面の中央部に
面に垂直にそれぞれ細い金属線からなる支持線１６、１
６′が溶接されている。これら金属線が溶接されている
部分は金属角柱１２の屈曲共振振動モードに対する振動
の節点となっており、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で支持
されている。
一方の端面からおよそ全長の２２．４％の位置の対向す
る金属面の中央部に面に垂直にそれぞれ細い金属線から
なる支持線１５、１５′が溶接されている。さらに、他
方の端面からおよそ全長の２２．４％の位置の前記金属
線が溶接された面と直交し、対向する金属面の中央部に
面に垂直にそれぞれ細い金属線からなる支持線１６、１
６′が溶接されている。これら金属線が溶接されている
部分は金属角柱１２の屈曲共振振動モードに対する振動
の節点となっており、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で支持
されている。
【０００５】なお、図５は、他の従来例、即ち、従来の
シリコンゴム中空パイプ支持構造を示す。図５（ａ）は
その斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は支持部の拡
大図である。支持部の拡大図において点線は理想支持位
置、実線はたわみによる支持位置のずれを示している。
シリコンゴム中空パイプ支持構造を示す。図５（ａ）は
その斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は支持部の拡
大図である。支持部の拡大図において点線は理想支持位
置、実線はたわみによる支持位置のずれを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示した
従来の支持方法によると、正確に支持線の位置を合わせ
て溶接する作業は困難であり、しかも支持する位置がず
れると、屈曲振動に影響を与える。
従来の支持方法によると、正確に支持線の位置を合わせ
て溶接する作業は困難であり、しかも支持する位置がず
れると、屈曲振動に影響を与える。
【０００７】さらに、圧電振動ジャイロ用の振動子は圧
電セラミックス円柱あるいはパイプ単体から構成され、
その外周面上に形成された帯状電極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、支持するこ
とは耐振動特性や耐衝撃特性の面からさらに危険があ
る。
電セラミックス円柱あるいはパイプ単体から構成され、
その外周面上に形成された帯状電極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、支持するこ
とは耐振動特性や耐衝撃特性の面からさらに危険があ
る。
【０００８】また、図５に示す従来のシリコンゴム中空
パイプ支持では、支持部材であるシリコンゴムから成る
中空パイプ１７に圧電振動子１の挿入時に支持部分１８
にたわみが生じ（図５（Ｃ））、支持位置がずれる恐れ
がある。また、この支持方法では圧電振動子１を強制的
に中空パイプ１７に挿入するため、中空パイプ１７のた
わみなどにより圧電振動子１に余計な外力がかかり、圧
電振動子１の屈曲振動に影響を与える危険性がある。
パイプ支持では、支持部材であるシリコンゴムから成る
中空パイプ１７に圧電振動子１の挿入時に支持部分１８
にたわみが生じ（図５（Ｃ））、支持位置がずれる恐れ
がある。また、この支持方法では圧電振動子１を強制的
に中空パイプ１７に挿入するため、中空パイプ１７のた
わみなどにより圧電振動子１に余計な外力がかかり、圧
電振動子１の屈曲振動に影響を与える危険性がある。
【０００９】本発明の課題は、組み立てが簡単で、か
つ、信頼性の高い振動ジャイロを提供することである。
つ、信頼性の高い振動ジャイロを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックスを用いた、屈曲振動の節点を有する柱状の振
動子と、該振動子を収納する筒状のケースと、前記節点
を前記ケースで支持するための支持部材とを有し、前記
振動子の圧電横効果による屈曲振動モードを利用して駆
動及び検出を行う圧電振動ジャイロにおいて、前記支持
部材は、シリコンゴムから成り、前記振動子および前記
ケースとそれぞれ接合されていることを特徴とする圧電
振動ジャイロが得られる。
ラミックスを用いた、屈曲振動の節点を有する柱状の振
動子と、該振動子を収納する筒状のケースと、前記節点
を前記ケースで支持するための支持部材とを有し、前記
振動子の圧電横効果による屈曲振動モードを利用して駆
動及び検出を行う圧電振動ジャイロにおいて、前記支持
部材は、シリコンゴムから成り、前記振動子および前記
ケースとそれぞれ接合されていることを特徴とする圧電
振動ジャイロが得られる。
【００１１】本発明によれば、さらに、前記振動子を前
記ケースに収納し、該振動子と該ケースとの間隙にシリ
コンゴムを充填して固着させる工程を有することを特徴
とする圧電振動ジャイロの製造方法が得られる。
記ケースに収納し、該振動子と該ケースとの間隙にシリ
コンゴムを充填して固着させる工程を有することを特徴
とする圧電振動ジャイロの製造方法が得られる。
【００１２】即ち、本発明によれば、振動子である圧電
セラミックス円柱あるいはパイプの外周面上に帯状電極
を形成し、前記圧電セラミックス円柱あるいはパイプの
圧電横効果による屈曲振動モードを利用して駆動及び検
出を行う圧電振動ジャイロにおいて、 前記圧電セラミックス円柱あるいはパイプの屈曲振動
の節点の支持位置に弾性体であるシリコンゴムの薄肉リ
ングを一体接合で形成することによって、自由度の大き
な支持具が得られる。
セラミックス円柱あるいはパイプの外周面上に帯状電極
を形成し、前記圧電セラミックス円柱あるいはパイプの
圧電横効果による屈曲振動モードを利用して駆動及び検
出を行う圧電振動ジャイロにおいて、 前記圧電セラミックス円柱あるいはパイプの屈曲振動
の節点の支持位置に弾性体であるシリコンゴムの薄肉リ
ングを一体接合で形成することによって、自由度の大き
な支持具が得られる。
【００１３】前記圧電セラミックス円柱あるいはパイ
プに於いて、その支持位置に設けられた支持部材である
薄肉リングをケースである金属やプラスチック中空パイ
プと共に成形することによって振動子を支持したことを
特徴とする振動子支持方法が得られる。
プに於いて、その支持位置に設けられた支持部材である
薄肉リングをケースである金属やプラスチック中空パイ
プと共に成形することによって振動子を支持したことを
特徴とする振動子支持方法が得られる。
【００１４】
【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。
説明する。
【００１５】図１は本発明の圧電振動ジャイロ用支持具
を用いて構成される圧電振動ジャイロに使用される圧電
振動子及び支持部の構造を示す斜視図である。
を用いて構成される圧電振動ジャイロに使用される圧電
振動子及び支持部の構造を示す斜視図である。
【００１６】図１において、圧電セラミックス円柱から
なる圧電振動子（以下、圧電振動子と記す）１の外周面
上に長さ方向と平行なｎ個の帯状電極２（ここではｎ＝
６で説明）が形成されており、内３個は共通電極であ
る。帯状電極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り容易に得ら
れる。
なる圧電振動子（以下、圧電振動子と記す）１の外周面
上に長さ方向と平行なｎ個の帯状電極２（ここではｎ＝
６で説明）が形成されており、内３個は共通電極であ
る。帯状電極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り容易に得ら
れる。
【００１７】さらに、圧電振動子１の両円形面３１、３
２より長さ方向の一方の端面からおよそ全長の２２．４
％の位置に弾性体であるシリコンゴムでできた支持部材
である薄肉リング４１、４２をケースであるアクリル中
空パイプ５１と共に一体接合で形成されている。
２より長さ方向の一方の端面からおよそ全長の２２．４
％の位置に弾性体であるシリコンゴムでできた支持部材
である薄肉リング４１、４２をケースであるアクリル中
空パイプ５１と共に一体接合で形成されている。
【００１８】図１に示した圧電振動子１は前記帯状電極
を用いて分極処理を行った後、これらの帯状電極の一部
にこの圧電振動子１の屈曲振動の共振周波数にほぼ等し
い交流電圧を印加して屈曲振動を励振した状態で、圧電
振動子１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、前記駆動用の
帯状電極とは別の帯状電極に、加えられた回転角速度に
比例した電圧が発生する。
を用いて分極処理を行った後、これらの帯状電極の一部
にこの圧電振動子１の屈曲振動の共振周波数にほぼ等し
い交流電圧を印加して屈曲振動を励振した状態で、圧電
振動子１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、前記駆動用の
帯状電極とは別の帯状電極に、加えられた回転角速度に
比例した電圧が発生する。
【００１９】図２は、圧電振動子１及び支持部の構造を
示す断面図であり、６個の帯状電極２の内３個は共通電
極であるので、計４個の帯状電極から細いリード線７を
引き出し孔６から外部へ取り出している。一体接合後、
両側から中空パイプ５２、５３を薄肉リング４１、４２
にこれと同種の液状シリコンゴムで接着し組み立てる。
示す断面図であり、６個の帯状電極２の内３個は共通電
極であるので、計４個の帯状電極から細いリード線７を
引き出し孔６から外部へ取り出している。一体接合後、
両側から中空パイプ５２、５３を薄肉リング４１、４２
にこれと同種の液状シリコンゴムで接着し組み立てる。
【００２０】図３（ａ）、（ｂ）は本発明の圧電振動子
支持具の加工用治具８の概略斜視図図及び断面図であ
る。加工用治具８の上部には凹部９及び凹部１０が形成
されており、凹部１０に圧電振動子１を挿入する。さら
に、加工用治具８の底部には支持位置調節用ネジ１１が
設けられており、支持具成形位置の微調整が可能であ
る。凹部９に液状のシリコンゴムを注入しアクリルから
成る中空パイプ５１を装着することにより圧電振動子１
及び薄肉リング４１、４２、中空パイプ５１を一体接合
することが可能である。注入する液状シリコンゴムの量
によりリングの肉厚を設定することが出来る。
支持具の加工用治具８の概略斜視図図及び断面図であ
る。加工用治具８の上部には凹部９及び凹部１０が形成
されており、凹部１０に圧電振動子１を挿入する。さら
に、加工用治具８の底部には支持位置調節用ネジ１１が
設けられており、支持具成形位置の微調整が可能であ
る。凹部９に液状のシリコンゴムを注入しアクリルから
成る中空パイプ５１を装着することにより圧電振動子１
及び薄肉リング４１、４２、中空パイプ５１を一体接合
することが可能である。注入する液状シリコンゴムの量
によりリングの肉厚を設定することが出来る。
【００２１】本発明によれば圧電振動子１と支持具であ
る薄肉リング４１、４２及び中空パイプ５１を一体接合
することにより、組立時及び動作時に支持位置のずれが
ない。しかも一体接合のため支持部のたわみがなく、圧
電振動子１に余計な外力がかかることがないため屈曲振
動に与える影響も少なく、安定した支持状態が得られ
る。
る薄肉リング４１、４２及び中空パイプ５１を一体接合
することにより、組立時及び動作時に支持位置のずれが
ない。しかも一体接合のため支持部のたわみがなく、圧
電振動子１に余計な外力がかかることがないため屈曲振
動に与える影響も少なく、安定した支持状態が得られ
る。
【００２２】
【発明の効果】本発明による圧電振動ジャイロは、振動
子をケースに対して支持するための支持部材が、シリコ
ンゴムから成り、振動子およびケースとそれぞれ接合さ
れているため、圧電振動子の屈曲節点の位置ズレや節点
に対するストレスがなく高精度である。
子をケースに対して支持するための支持部材が、シリコ
ンゴムから成り、振動子およびケースとそれぞれ接合さ
れているため、圧電振動子の屈曲節点の位置ズレや節点
に対するストレスがなく高精度である。
【００２３】さらに本発明による圧電振動ジャイロの製
造方法は、シリコンゴムを充填、固着させて支持構造を
形成するため、支持位置の位置合わせ、組立てが容易で
ある。さらに、支持部材は、材質が弾性体であるシリコ
ンゴムあり、その肉厚も加工時に設定が可能であり実用
的に非常に効果が大きい。
造方法は、シリコンゴムを充填、固着させて支持構造を
形成するため、支持位置の位置合わせ、組立てが容易で
ある。さらに、支持部材は、材質が弾性体であるシリコ
ンゴムあり、その肉厚も加工時に設定が可能であり実用
的に非常に効果が大きい。
【図１】本発明の圧電振動ジャイロ用圧電振動子及び支
持部の構造斜視図である。
持部の構造斜視図である。
【図２】本発明の圧電振動ジャイロ用圧電振動子及び支
持部の構造断面図である。
持部の構造断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の圧電振動子支持具の加工用
治具の概略斜視図、（ｂ）は、概略断面図である。
治具の概略斜視図、（ｂ）は、概略断面図である。
【図４】従来の圧電ジャイロの一例の構造概略図であ
る。
る。
【図５】（ａ）は、従来の圧電振動ジャイロ用圧電振動
子支持部の構造斜視図、（ｂ）は、構造断面図、（ｃ）
は、拡大断面図である。
子支持部の構造斜視図、（ｂ）は、構造断面図、（ｃ）
は、拡大断面図である。
１ 圧電振動子 ２ 帯状電極 ４１、４２ 薄肉リング ５１、５２、５３ 中空パイプ ６ 引出し孔 ７ リード線 ８ 加工用治具 ９、１０ 凹部 １１ 支持位置調節用ネジ １２ 金属角柱 １３、１４ 圧電セラミックス薄板
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミックスを用いた、屈曲振動の
節点を有する柱状の振動子と、該振動子を収納する筒状
のケースと、前記節点を前記ケースで支持するための支
持部材とを有し、前記振動子の圧電横効果による屈曲振
動モードを利用して駆動及び検出を行う圧電振動ジャイ
ロにおいて、前記支持部材は、シリコンゴムから成り、
前記振動子および前記ケースとそれぞれ接合されている
ことを特徴とする圧電振動ジャイロ。 - 【請求項２】 前記振動子を前記ケースに収納し、該振
動子と該ケースとの間隙にシリコンゴムを充填して固着
させる工程を有することを特徴とする圧電振動ジャイロ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287729A JPH05126582A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 圧電振動ジヤイロおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287729A JPH05126582A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 圧電振動ジヤイロおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126582A true JPH05126582A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17720998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3287729A Withdrawn JPH05126582A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 圧電振動ジヤイロおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107860379A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-03-30 | 上海航天控制技术研究所 | 一种静电激励与检测的圆柱壳哥氏振动陀螺 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP3287729A patent/JPH05126582A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107860379A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-03-30 | 上海航天控制技术研究所 | 一种静电激励与检测的圆柱壳哥氏振动陀螺 |
| CN107860379B (zh) * | 2017-09-11 | 2020-02-14 | 上海航天控制技术研究所 | 一种静电激励与检测的圆柱壳哥氏振动陀螺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |