JPH05209752A - 振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雰囲気温度が変化しても反りが発生しにくい
振動子を得る。 【構成】 恒弾性材料等からなる円筒状のシームレスパ
イプ２０を、ローラ２２ａ，２２ｂ，２２ｃでロール引
きすることによって成形し、３角柱状の振動子を得る。
成形方法としては、ロール引きの他、ダイス引きやプレ
スなどの異形成形加工を用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動子に関し、特にた
とえば、振動ジャイロの振動体として用いられる、振動
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動子としては、たとえばエリン
バなどの恒弾性を有する金属材料を３角柱状に形成した
ものがあった。このような振動子は、たとえば円柱状の
恒弾性材料を用い、ロール引きやダイス引きなどの異形
成形によって形成されていた。この振動子はたとえば角
速度センサなどに用いられ、その場合振動子の側面に圧
電素子が取り付けられる。

【０００３】このような角速度センサでは、たとえば１
つの圧電素子または他の２つの圧電素子に駆動信号を与
えることによって、振動子が屈曲振動する。この状態
で、振動子の軸方向を中心として回転すると、コリオリ
力が働いて振動方向が変わる。それに応じて圧電素子に
電圧が発生し、その電圧を測定すれば、角速度センサに
加わった回転角速度を検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】たとえば３角柱状の振
動子を作製する場合、図５のような円柱状の恒弾性材料
１が準備される。この恒弾性材料１が、図６に示すよう
に、ローラ２でロール引きされて、その断面が３角柱状
に近い形状になる。このとき、図６の矢印に示すよう
に、恒弾性材料の平面となる部分が内側に押され、３角
柱の稜線になる部分が外側に押し出されるように変形す
る。したがって、作製された振動子３には、図７の矢印
に示すような応力がかかる。

【０００５】ところが、このような応力の分布を、振動
子の中心に対して完全対称にすることは困難である。そ
のため、雰囲気温度によって、振動子に反りが生じる。
角速度センサに振動子を用い、この振動子に反りが生じ
ると、圧電素子に振動子の反りに応じた電圧が発生す
る。したがって、正確な回転角速度を測定することがで
きない。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、雰
囲気温度の変化によって反りの生じにくい振動子を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、金属材料あ
るいはセラミック材料を異形成形することによって多角
筒状にしたことを特徴とする、振動子である。

【０００８】

【作用】金属材料あるいはセラミック材料を異形成形し
て多角筒状にするため、恒弾性材料が拡がる方向すなわ
ち多角筒の稜線方向に応力が集中する。したがって、多
角筒の平面部分には、応力がほとんど作用しない。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、振動子の平面部分に
はほとんど応力がかからないため、応力の分布が不均一
にならず、雰囲気温度が変わっても反りが生じにくい。
そのため、この振動子を角速度センサに応用すれば、振
動子の反りによる誤差が少なくなり、正確に回転角速度
を検出することができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
る。振動子１０は、たとえばエリンバ，ステンレス鋼，
４２ニッケルなどの金属材料あるいはセラミック材料で
形成される。この振動子１０は、たとえば正３角筒状に
形成される。この振動子１０は、たとえば角速度センサ
の振動体として用いられる。この場合、図２に示すよう
に、振動子１０の外側面の中央部には、それぞれ圧電素
子１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。そして、圧電
素子１２ａ，１２ｂまたは圧電素子１２ｃに、駆動信号
が印加される。この駆動信号によって、振動子１０は、
圧電素子１２ｃの形成された面に直交する向きに屈曲振
動する。この状態で、振動子１０の軸方向を中心として
回転すると、コリオリ力が働いて振動子１０の振動方向
が変わる。このとき、２つの圧電素子１２ａ，１２ｂに
は、加わった回転角速度に応じた電圧が発生する。した
がって、圧電素子１２ａ，１２ｂに発生する電圧の差を
測定することにより、角速度センサに加わった回転角速
度を検出することができる。

【００１２】振動子１０を作製するには、図３に示すよ
うに、たとえば恒弾性を有する金属材料からなるシーム
レスパイプ２０が準備される。このシームレスパイプ２
０が、たとえばロール引きなどによって異形成形され
る。この場合、図４に示すように、３つのローラ２２
ａ，２２ｂ，２２ｃで囲まれた部分に、シームレスパイ
プ２０が通される。これらのローラ２２ａ，２２ｂ，２
２ｃによって、図４の矢印に示すように、シームレスパ
イプ２０は３角筒の稜線となる方向に応力がかかる。こ
のような操作が繰り返され、シームレスパイプ２０は３
角筒状に形成される。そして、適当な長さにシームレス
パイプ２０を切断することによって、図１に示す振動子
１０が形成される。

【００１３】この振動子１０では、円筒状のシームレス
パイプ２０を異形成形しているため、円柱状の材料を異
形成形する場合のように、振動子１０の内側に向かう応
力がない。したがって、振動子１０に作用する応力の分
布に偏りが少なく、雰囲気温度が変化しても、振動子１
０に反りが発生しにくい。したがって、この振動子１０
を角速度センサに応用すれば、雰囲気温度の変化による
反りによって圧電素子１２ａ，１２ｂに電圧が発生せ
ず、回転角速度による電圧のみを測定することができ
る。そのため、正確に回転角速度を検出することができ
る。

【００１４】振動子１０を角速度センサに使用する場
合、振動子１０の重量により感度が変化する。そのた
め、角速度センサの感度を調整するために、振動子１０
の中空部分に、金属，樹脂，セラミックなどを充填して
その重量を調整してもよい。

【００１５】なお、上述の実施例では、ロール引きによ
ってシームレスパイプを異形成形したが、ダイス引きや
プレス加工などによって振動子を作製してもよい。ま
た、これらの方法を組み合わせて、振動子を作製しても
よい。さらに、振動子の材料としては、恒弾性金属材料
以外にも、要求される特性に応じて、恒弾性を有しない
金属材料，セラミック材料およびガラス材などを使用す
ることができる。また、振動子の形状としては、正３角
筒状以外にも、必要に応じて４角筒状や６角筒状など、
他の多角筒状に形成してもよい。つまり、金属材料ある
いはセラミック材料を異形成形して多角筒状にすること
によって、雰囲気温度の変化による反りが少ない振動子
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す振動子を用いた角速度センサを示す
図解図である。

【図３】図１に示す振動子を作製するために用いられる
シームレスパイプの斜視図である。

【図４】図３に示すシームレスパイプをロール引きする
状態を示す図解図である。

【図５】この発明の背景となる従来の振動子を作製する
のに用いられる材料を示す斜視図である。

【図６】図５に示す材料をロール引きする状態を示す図
解図である。

【図７】図６に示すロール引きによって作製された従来
の振動子の断面を示す図解図である。

【符号の説明】

１０ 振動子 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 圧電素子 ２０ シームレスパイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材料あるいはセラミック材料を異形
   成形することによって多角筒状にしたことを特徴とす
   る、振動子。