JPH0540818U - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents

Piezoelectric vibration gyro

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JPH0540818U
JPH0540818U JP090212U JP9021291U JPH0540818U JP H0540818 U JPH0540818 U JP H0540818U JP 090212 U JP090212 U JP 090212U JP 9021291 U JP9021291 U JP 9021291U JP H0540818 U JPH0540818 U JP H0540818U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電振動ジャイロの側面上の屈曲振動に与え
る影響を少なくし、節点を支持する際の位置決めも容易
に行なえる圧電ジャイロを提供することである。 【構成】 支持具110の両開口端部で内周面上にそれ
ぞれ径方向内側に向かって、又支持具110に圧電振動
子を収納した際に、屈曲振動モ−ドの共振における振動
の節点に対応する2箇所に位置するように、リング状突
出部108が設けられる。従って、片一方の節点上に片
一方の開口端部を位置させれば、他方の開口端部は自動
的にもう一方の節点に位置されることになる。又、貫通
孔109はリング状突出部108の外周面上から径方向
内側に向かって、かつ、周方向に間隔をおいて帯状電極
106に対応する位置に設けられている。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a piezoelectric gyro that has less influence on the flexural vibration on the side surface of the piezoelectric vibrating gyro and that can be easily positioned when supporting a node. [Structure] A vibration node at resonance of a flexural vibration mode when a piezoelectric vibrator is housed in the inner peripheral surface at both opening ends of the support tool 110 inward in a radial direction and when the support tool 110 stores the piezoelectric vibrator. The ring-shaped protrusions 108 are provided so as to be located at two positions corresponding to. Therefore, if one opening end is positioned on one node, the other opening end is automatically positioned at the other node. Further, the through holes 109 are provided on the outer peripheral surface of the ring-shaped protruding portion 108 inward in the radial direction and at positions corresponding to the strip electrodes 106 at intervals in the circumferential direction.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、船舶や自動車等の移動体に搭載される機器の姿勢制御や自動車のナ ビゲ−ションシステムなどに用いられる圧電振動ジャイロに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyroscope used for posture control of equipment mounted on a moving body such as a ship or an automobile and for a navigation system of an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

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 コープの一種である。 A piezoelectric vibrating gyro is a type of gyroscope that utilizes a mechanical phenomenon in which a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction when a rotating angular velocity is applied to a vibrating object.

【0003】 電圧を引加することによって、一方向の振動を励振した状態で圧電振動子を回 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、 圧電振動子に新たな振動が励振され、この新たな振動にもとづいて、出力電圧を 得ることができる。When a piezoelectric vibrator is rotated in a state where vibration in one direction is excited by applying a voltage, a force acts in a direction perpendicular to the vibration due to the action of the Coriolis force described above. A new vibration is excited, and the output voltage can be obtained based on this new vibration.

【0004】 この新たな振動の大きさは、予め励振した振動の大きさ及び振動子の回転角速 度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、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できる。Since the magnitude of this new vibration is proportional to the magnitude of the vibration excited in advance and the rotational angular velocity of the vibrator, with the input voltage kept constant, the magnitude of the output voltage changes to the rotational angular velocity. The size of can be calculated.

【0005】 図1は、従来の圧電振動ジャイロの構造概略図であり、正方形断面形状を有す る金属角柱101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1 02,103が接合されている。金属角柱101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る。又、圧電セラミックス薄板102 にこの共振周波数に等しい周波数の電圧を印加すると、図2に示すように金属角 柱101は、圧電セラミックス薄板102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101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101は圧電セラミックス薄板103を接合した面 が凹凸となる方向の新たな屈曲振動を行い、圧電セラミックス薄板103に回転 角速度に比例した電圧が発生する。FIG. 1 is a schematic view of the structure of a conventional piezoelectric vibrating gyro. Piezoelectric ceramic thin plates 102 and 103 polarized in the thickness direction are formed on adjacent surfaces of a metal prism 101 having a square cross section. It is joined. The metal prism 101 can flexurally vibrate in two directions perpendicular to each other at substantially the same resonance frequency. Further, when a voltage having a frequency equal to this resonance frequency is applied to the piezoelectric ceramic thin plate 102, the metal prism 101 bends and vibrates in a direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 102 is bonded becomes uneven as shown in FIG. In this state, when the metal prism 101 is rotated about the longitudinal direction, the action of the Coriolis force causes the metal prism 101 to perform new bending vibration in the direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 103 is bonded becomes uneven, and the piezoelectric ceramic A voltage proportional to the rotational angular velocity is generated in the thin plate 103.

【0006】 図1において、この圧電ジャイロの支持のために、金属角柱101の一方の端 面からおよそ全長の22.4%の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する振動 の節点の位置で対向する2つの金属面にそれぞれ金属線からなる支持線材104 ,104′がその面に垂直に溶接されている。さらに他方の端面からおよそ全長 22.4%の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する振動の節点の位置で前記 金属線が溶接された面と直交して、対向する他の2つの金属面にそれぞれ金属線 からなる支持線105,105′がその面に垂直に溶接されている。これら支持 線は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 い金属線が用いられている。In FIG. 1, in order to support this piezoelectric gyro, two metal electrodes that are opposed to each other at a position of about 22.4% of the entire length from one end face of the metal prism 101, that is, a node of vibration for the bending resonance vibration mode. Supporting wire rods 104 and 104 'each made of a metal wire are welded to the metal surface perpendicularly to the surface. Further, at a position where the total length is about 22.4% from the other end face, that is, at the position of a vibration node for the bending resonance vibration mode, the metal wire is orthogonal to the surface on which the metal wire is welded, and the other two metal surfaces are opposed to each other. The support wires 105, 105 'are welded perpendicularly to the surface. Thin metal wires are used for these support wires to minimize the influence on bending vibrations that are orthogonal to each other.

【0007】 なお、圧電振動子としては、圧電セラミックス円柱の周面に間隔をおいて帯状 の電極を長手方向に施したものも知られている。As the piezoelectric vibrator, there is also known one in which strip-shaped electrodes are provided in the longitudinal direction at intervals on the peripheral surface of a piezoelectric ceramic cylinder.

【0008】 又前記圧電セラミックス円柱の代わりに圧電セラミックスパイプを用いた圧電 振動振動子も同様に知られている。A piezoelectric vibration vibrator using a piezoelectric ceramic pipe instead of the piezoelectric ceramic cylinder is also known.

【0009】[0009]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

図1の圧電ジャイロにおいて、一対の支持線104,104′は圧電セラミッ クス薄板102を接合した面に垂直な方向の屈曲振動に対しては、ほぼ理想的に 振動の節点を支持しているが、他の一対の支持線105,105′にはその屈曲 振動による歪が発生する。一方、前記方向と垂直な方向の屈曲振動に対しては、 支持線105,105′が理想的な支持を行うが、支持線104,104′が同 様に悪影響を与えるという問題があった。 In the piezoelectric gyro of FIG. 1, the pair of support wires 104 and 104 'almost ideally support the nodes of vibration for bending vibration in the direction perpendicular to the surface where the piezoelectric ceramic thin plate 102 is joined. The other pair of support wires 105 and 105 'are distorted due to the bending vibration. On the other hand, although the support lines 105 and 105 'ideally support flexural vibrations in the direction perpendicular to the above-mentioned direction, there is a problem that the support lines 104 and 104' have the same adverse effect.

【0010】 又、屈曲振動に与える影響を軽減する為に、支持線の直径を出来るだけ細くす る必要があるが、支持線を細かくすることは振動子自身の耐振動特性及び耐衝撃 特性を劣化させる問題があった。Further, in order to reduce the influence on the flexural vibration, it is necessary to make the diameter of the support wire as thin as possible. However, making the support wire fine makes the vibration resistance and impact resistance characteristics of the vibrator itself. There was a problem of deterioration.

【0011】 一方、図3に示されるように前述の公知の圧電セラミックス円柱107の外周 面上に帯状電極106を施した圧電振動子で圧電ジャイロを構成しようとする場 合、圧電振動子を支持するための支持具が必要である。この支持具として、図1 に示されるような支持線を用いることが考えられる。On the other hand, as shown in FIG. 3, when a piezoelectric gyro is to be formed by a piezoelectric vibrator in which the strip electrode 106 is provided on the outer peripheral surface of the above-mentioned known piezoelectric ceramic cylinder 107, the piezoelectric vibrator is supported. A support is needed to do this. As this supporting tool, it is possible to use a supporting wire as shown in FIG.

【0012】 しかし、前記圧電セラミックス円柱及びパイプの外周面上に形成された帯状電 極106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、半田付けして支持すると、耐振動特性や 耐衝撃特性が悪くなるという欠点がある。However, since the strip-shaped electrode 106 formed on the outer peripheral surfaces of the piezoelectric ceramic cylinder and the pipe is formed by screen printing or vapor deposition, a support wire made of a thin metal wire is welded or soldered. However, there is a drawback in that the vibration resistance and impact resistance are deteriorated.

【0013】 本考案の目的は、以上に示した従来の圧電振動ジャイロの支持方法における欠 点を除去し、圧電振動ジャイロの側面上の屈曲振動に与える影響を少なくし、節 点を支持する際の位置決めも容易におこなえる圧電ジャイロを提供することであ る。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned defects in the conventional method of supporting a piezoelectric vibrating gyro, reduce the influence on the bending vibration on the side surface of the piezoelectric vibrating gyro, and support the node. The purpose is to provide a piezoelectric gyro that can be easily positioned.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明によれば、断面円形状の圧電セラミックス体の周面上に間隔をおいて帯 上電極を長手方向に施した圧電振動子と、周方向に沿って径方向内側に前記圧電 振動子の節点を支持するためのリング状突出部を有している円筒とで構成され、 前記圧電振動子が前記円筒に収容され、前記圧電振動子の周面上及び前記節点の 位置で前記リング状突出部に圧接支持されていることを特徴としている圧電振動 ジャイロが得られる。 According to the present invention, a piezoelectric vibrator in which a band-shaped electrode is provided in the longitudinal direction at intervals on the peripheral surface of a piezoelectric ceramic body having a circular cross section, and the piezoelectric vibrator of the piezoelectric vibrator is radially inward along the circumferential direction. The piezoelectric vibrator is housed in the cylinder, and the ring-shaped protrusion is provided on the peripheral surface of the piezoelectric vibrator and at the position of the node. A piezoelectric vibrating gyro, which is characterized in that it is pressed against and supported by the portion, is obtained.

【0015】 又、前記円筒に、そのリング状突出部にかつ前記帯状電極に対応した位置にリ −ド線引出用の径方向貫通孔を有していることを特徴としている圧電振動ジャイ ロが得られる。A piezoelectric vibrating gyro is characterized in that the cylinder has a ring-shaped protruding portion and a radial through hole for drawing a lead wire at a position corresponding to the strip electrode. can get.

【0016】[0016]

【実施例】 図3,図4を参照して本考案の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】 図3において、圧電振動子は圧電セラミックス円柱107とその外周面上で長 手方向に平行に形成されたn個の帯状電極106から成る。In FIG. 3, the piezoelectric vibrator is composed of a piezoelectric ceramic cylinder 107 and n strip electrodes 106 formed in parallel on the outer peripheral surface in the longitudinal direction.

【0018】 帯状電極106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って 容易に得られる。The strip electrode 106 can be easily obtained by directly forming by curved screen printing or by removing unnecessary portions of the electrode formed on the entire surface by plating or the like by photoetching.

【0019】 前記帯状電極106を用いて前記圧電セラミックス円柱107を分極して圧電 振動子が得られる。The piezoelectric ceramic cylinder 107 is polarized using the strip electrode 106 to obtain a piezoelectric vibrator.

【0020】 この圧電振動子は上記複数の帯状電極106の内一対の電極間に交流電圧を印 加することによって、屈曲振動する。前記振動状態で、圧電セラミックス円柱1 07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、新たな振動が振動されるので、その方向の電極間に電圧が発生する。This piezoelectric vibrator bends and vibrates by applying an AC voltage between a pair of electrodes of the plurality of strip electrodes 106. When the piezoelectric ceramic cylinder 107 is rotated about the axis of the cylinder in the above-mentioned vibration state, Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction, and new vibration is vibrated. Occurs.

【0021】 又、どの電極に電圧をかけるかによって振動方向が決定する。The vibration direction is determined by which electrode the voltage is applied to.

【0022】 図4において、支持具110の両開口端部で内周面上にそれぞれ径方向内側に 向かって、又支持具110に圧電振動子を収納した際に、屈曲振動モ−ドの共振 における振動の節点に対応する2箇所に位置するように、リング状突出部108 が設けられる。従って、片一方の節点上に片一方の開口端部を位置させれば、他 方の開口端部は自動的にもう一方の節点に位置されることになる。又、貫通孔1 09はリング状突出部108の外周面上から径方向内側に向かって、かつ、周方 向に間隔をおいて帯状電極106に対応する位置に設けられている。In FIG. 4, the resonance of the bending vibration mode occurs when the piezoelectric vibrator is housed in the inner peripheral surface at both opening ends of the support tool 110 inward in the radial direction and when the piezoelectric vibrator is housed in the support tool 110. The ring-shaped protrusions 108 are provided so as to be located at two positions corresponding to the nodes of the vibrations in. Therefore, if one open end is located on one node, the other open end will automatically be located at the other node. The through-holes 109 are provided at positions corresponding to the band-shaped electrodes 106 from the outer peripheral surface of the ring-shaped protrusion 108 toward the inner side in the radial direction and at intervals in the circumferential direction.

【0023】 次に、支持具110に圧電振動子を収納した後、該圧電振動子は貫通孔109 に柔らかい導電性の接着剤を挿入し屈曲振動の節点の位置で支持固定され、次に 、外ケ−ス111に圧電振動子を収納した支持具110を挿入し、装着する。Next, after accommodating the piezoelectric vibrator in the support tool 110, the piezoelectric vibrator is inserted into the through hole 109 with a soft conductive adhesive and supported and fixed at the position of the bending vibration node. The support 110 containing the piezoelectric vibrator is inserted into the outer case 111 and mounted.

【0024】 又、支持具110はシリコンゴム等の導電性の弾性体で出来ている。The support 110 is made of a conductive elastic body such as silicon rubber.

【0025】 尚、圧電セラミックス体の形状として、筒状形状又は、正方形断面形状,その 他正多角形断面形状のものであっても前述同様に作動する。It should be noted that even if the piezoelectric ceramic body has a tubular shape, a square cross-sectional shape, or another regular polygonal cross-sectional shape, the same operation is performed as described above.

【0026】[0026]

【考案の効果】[Effect of the device]

本考案によれば、圧電振動子自身の耐振動特性及び耐衝撃特性の劣化を少なく し、構造が単純であり実用的であり、又、前記支持具は比較的柔らかいゴム状弾 性の絶縁性材料からなり、っているので振動に与える外的影響を少なくでき、又 、圧電振動ジャイロの周面上の屈曲振動に与える影響を少なくし、節点を支持す る際の位置決めも容易におこなえる圧電ジャイロを提供することである。 According to the present invention, the vibration resistance and impact resistance of the piezoelectric vibrator itself are less deteriorated, the structure is simple and practical, and the support is made of a relatively soft rubber-like elastic insulating material. Since it is made of a material, it can reduce external influences on vibrations, and it also reduces influences on flexural vibrations on the peripheral surface of the piezoelectric vibration gyro, making it easy to perform positioning when supporting nodes. It is to provide a gyro.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の圧電振動ジャイロの構造を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a conventional piezoelectric vibrating gyro.

【図2】従来の圧電振動ジャイロ支持方法の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional piezoelectric vibration gyro support method.

【図3】本考案の圧電振動子の構造を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric vibrator of the present invention.

【図4】本考案の圧電振動ジャイロの構造を示す斜視
図。
FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a piezoelectric vibrating gyro of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 金属角柱 102,103 圧電セラミックス薄板。 104,104´,105,105´ 金属支持線 106 帯状電極 107 圧電セラミックス円柱 108 リング状突出部 109 貫通孔 110 支持具 111 外ケ−ス 101 metal prism 102, 103 piezoelectric ceramic thin plate. 104, 104 ', 105, 105' Metal support wire 106 Band electrode 107 Piezoelectric ceramic cylinder 108 Ring-shaped protrusion 109 Through hole 110 Supporting tool 111 Outer case

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 断面円形状の圧電セラミックス体の周面
上に間隔をおいて帯上電極を長手方向に施した圧電振動
子と、周方向に沿って径方向内側に前記圧電振動子の節
点を支持するためのリング状突出部を有している円筒と
で構成され、前記圧電振動子が前記円筒に収容され、前
記圧電振動子の周面上及び前記節点の位置で前記リング
状突出部に圧接支持されていることを特徴としている圧
電振動ジャイロ。
1. A piezoelectric vibrator in which a band-shaped electrode is provided in a longitudinal direction at intervals on a peripheral surface of a piezoelectric ceramic body having a circular cross section, and a node of the piezoelectric vibrator is radially inward along the circumferential direction. And a cylinder having a ring-shaped projection for supporting the piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator is housed in the cylinder, and the ring-shaped projection is provided on the peripheral surface of the piezoelectric vibrator and at the positions of the nodes. A piezoelectric vibrating gyro characterized by being pressed against and supported by.
【請求項2】 請求項1の圧電振動ジャイロにおいて、
前記円筒は、そのリング状突出部に前記帯状電極に対応
した位置にリ−ド線引出用の径方向貫通孔を有している
ことを特徴としている圧電振動ジャイロ。
2. The piezoelectric vibration gyro according to claim 1,
A piezoelectric vibrating gyro, wherein the cylinder has a radial through hole for leading a lead wire at a position corresponding to the strip electrode on a ring-shaped protrusion thereof.
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