JPH05280989A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で軽量の振動ジャイロを得る。 【構成】 振動体１２の側面に、圧電素子１４，１６，
１８を形成する。振動体１２の稜線部２０，２２，２４
の中央付近をトリミングすることによって、振動体１２
の屈曲振動の共振周波数を調整する。稜線部２０をトリ
ミングすることにより向きＡの共振周波数を調整し、稜
線部２２をトリミングすることにより向きＢの共振周波
数を調整し、稜線部２４をトリミングすることにより向
きＣの共振周波数を調整する。向きＡの共振周波数と向
きＢ，Ｃの共振周波数との差を調整することによって、
振動ジャイロ１０の感度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステ
ム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行うヨー
レートセンサなどに応用できる振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロを示す斜視図であり、図３（Ｂ）はその
断面図である。この振動ジャイロ１は振動体２を含む。
振動体２は、たとえば恒弾性金属材料で、正３角柱状に
形成される。振動体２の側面には、それぞれ圧電素子
３，４，５が形成される。圧電素子３，４，５は、たと
えば圧電セラミックの両面に電極を形成したものであ
る。そして、この圧電素子３，４，５が、振動体２の側
面に接着される。２つの圧電素子３，４が、駆動用およ
び出力信号検出用として用いられる。また、もう１つの
圧電素子５は、帰還用として用いられる。

【０００３】この振動ジャイロ１では、駆動用の圧電素
子３，４と帰還用の圧電素子５との間に、自励振駆動す
るための帰還ループとして発振回路などが接続される。
この発振回路からの信号によって、振動体２は帰還用の
圧電素子５形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態で、振動ジャイロ１が回転すれば、出力信号検出用
の２つの圧電素子３，４間に出力差が生じ、その出力差
を測定することによって回転角速度を検知することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような振動ジャイ
ロでは、出力信号の処理を行うための回路が接続され
る。この回路は増幅器を含み、そのボリュームを調整す
ることによって、振動ジャイロの感度を調整していた。

【０００５】ところが、このような回路を用いると、振
動ジャイロが大型となり、小型軽量化の要請に応えるこ
とができない。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型で軽量の振動ジャイロ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、３角柱状の
振動体と、振動体の側面に形成される圧電素子とを含
み、振動体の稜線部の中央付近をトリミングした、振動
ジャイロである。

【０００８】

【作用】振動体の稜線部の中央付近をトリミングするこ
とにより、トリミングした稜線とそれに対向する側面と
を結ぶ向きの屈曲振動の共振周波数が変化する。無回転
時の屈曲振動の共振周波数と、他の２つの面に直交する
向きの屈曲振動の共振周波数との差を変えることによ
り、振動ジャイロの感度が変化する。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、振動体の稜線部をト
リミングすることにより、振動ジャイロの感度を調整す
ることができるので、感度調整のためのボリュームを必
要としない。そのため、振動ジャイロを小型軽量化する
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（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。振動ジャイ
ロ１０は、振動体１２を含む。振動体１２は、たとえば
恒弾性金属材料などで、正３角柱状に形成される。振動
体１２の側面には、それぞれ圧電素子１４，１６，１８
が形成される。圧電素子１４は、たとえば圧電体１４ａ
を含み、この圧電体１４ａの両面に電極１４ｂ，１４ｃ
が形成される。そして、一方の電極１４ｃが、振動体１
２の側面に接着される。同様に、圧電素子１６，１８
は、それぞれ圧電体１６ａ，１８ａを含み、これらの圧
電体１６ａ，１８ａの両面に電極１６ｂ，１６ｃおよび
電極１８ｂ，１８ｃが形成される。そして、これらの一
方の電極１６ｃおよび電極１８ｃが、振動体１２の側面
に接着される。この振動ジャイロ１０では、２つの圧電
素子１４，１６が駆動用および出力信号検出用として使
用され、別の圧電素子１８が帰還用として使用される。

【００１２】この振動ジャイロ１０では、駆動用として
用いられる圧電素子１４，１６と帰還用の圧電素子１８
との間に、自励振駆動するための帰還ループとして発振
回路などが接続される。したがって、発振回路からの信
号によって、振動体１２は、帰還用の圧電素子１８形成
面に直交する方向に屈曲振動する。

【００１３】この状態で、振動ジャイロ１０がその軸方
向を中心として回転すると、コリオリ力によって振動体
１２の振動方向が変わり、出力信号検出用として用いら
れる圧電素子１４，１６に発生する電圧に差が生じる。
したがって、これらの圧電素子１４，１６の出力電圧の
差を検出すれば、大きな出力を得ることができる。この
出力を測定することによって、振動ジャイロ１０に加わ
った回転角速度を検出することができる。

【００１４】この振動ジャイロ１０では、振動体１２の
稜線部の中央付近をトリミングすることによって、その
共振周波数が調整される。この場合、圧電素子１４と圧
電素子１６とが形成された面の間の稜線部２０をトリミ
ングすることにより、この稜線部２０とそれに対向する
面とを結ぶ向きＡの屈曲振動の共振周波数が調整され
る。また、圧電素子１４と圧電素子１８とが形成された
面の間の稜線部２２をトリミングすることにより、この
稜線部２２とそれに対向する面とを結ぶ向きＢの屈曲振
動の共振周波数が調整される。同様に、圧電素子１６と
圧電素子１８とが形成された面の間の稜線部２４をトリ
ミングすることにより、この稜線部２４とそれに対向す
る面とを結ぶ向きＣの屈曲振動の共振周波数が調整され
る。

【００１５】ここで、向きＢおよび向きＣの共振周波数
を一致させておき、向きＡの共振周波数と向きＢ，Ｃの
共振周波数との差を離調周波数と定義すると、離調周波
数と振動ジャイロ１０の感度変化率との関係は、図２に
示すようになる。図２からわかるように、離調周波数を
調整することによって、振動ジャイロ１０の感度を調整
することができる。この場合、向きＡ，Ｂ，Ｃの共振周
波数を一致させておき、振動体１２の稜線部２０，２
２，２４の中央部をトリミングすることによって、離調
周波数を調整することができる。

【００１６】たとえば、振動ジャイロ１０の感度が低い
場合、振動体１２の稜線部２０の中央付近をトリミング
することによって、向きＡの共振周波数が小さくなり、
感度を上げることができる。また、振動ジャイロ１０の
感度が高い場合、振動体１２の稜線部２２，２４の中央
付近をトリミングすることにより、向きＢ，Ｃの共振周
波数が小さくなり、感度を下げることができる。振動体
１２のトリミングは、稜線部２０，２２，２４を削った
り、レーザによる熱溶融などによって行うことができ
る。

【００１７】このように、この振動ジャイロ１０は、そ
の振動体１２の稜線部をトリミングすることによって感
度を調整しているため、出力信号を処理する回路に感度
調整のためのボリュームが不要となる。したがって、振
動ジャイロ１０の小型軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（Ｂ）はその断面図である。

【図２】図１に示す振動ジャイロの離調周波数と感度変
化率との関係を示すグラフである。

【図３】（Ａ）は従来の振動ジャイロの一例を示す斜視
図であり、（Ｂ）はその断面図である。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４，１６，１８ 圧電素子 ２０，２２，２４ 稜線部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３角柱状の振動体と、前記振動体の側面
   に形成される圧電素子とを含み、 前記振動体の稜線部の中央付近をトリミングした、振動
   ジャイロ。