JPH06241811A - 振動ジャイロ用振動子 - Google Patents

振動ジャイロ用振動子

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JPH06241811A
JPH06241811A JP5027811A JP2781193A JPH06241811A JP H06241811 A JPH06241811 A JP H06241811A JP 5027811 A JP5027811 A JP 5027811A JP 2781193 A JP2781193 A JP 2781193A JP H06241811 A JPH06241811 A JP H06241811A
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JP
Japan
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vibrator
adhesive layer
piezoelectric element
vibrating body
piezoelectric elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP5027811A
Other languages
English (en)
Inventor
Kokichi Terajima
厚吉 寺嶋
Shinichi Aotsu
信一 青津
Yasuhisa Uchida
恭央 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akai Electric Co Ltd
Original Assignee
Akai Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Akai Electric Co Ltd filed Critical Akai Electric Co Ltd
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Publication of JPH06241811A publication Critical patent/JPH06241811A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の振動姿勢を常に安定なものとする。 【構成】 角柱形状をなす振動体1の側面1a, 1bに圧電
素子2a, 2bを貼着したところにおいて、振動体1の、圧
電素子2a,2b との対向面のうねりを実質的に取り除くと
ともに、振動体1および圧電素子2a, 2bの、相互の対向
面のそれぞれの表面あらさをともに同程度とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、角速度を検出する振
動ジャイロ用の振動子、特に、常に安定した振動姿勢の
維持を可能とする振動ジャイロ用振動子に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来既知の振動ジャイロとしては、図5
に例示するものがあり、ここでは、四角柱形状をなす振
動体1の一側面1aに第1の圧電素子2aを、そして、その
側面1aに隣接する他の側面1bに第2の圧電素子2bをそれ
ぞれ貼着することによって、振動子3を構成している。
【0003】そして、このような振動子3を用いた振動
ジャイロでは、圧電素子2a, 2bのそれぞれを、それぞれ
のインピーダンス素子Z1 ,Z2 を介して駆動装置4の
出力側に接続するとともに、その駆動装置4の出力側を
また、他のインピーダンス素子Z3 を介して容量素子C
にも接続して、それらの圧電素子2a, 2bおよび容量素子
Cのそれぞれに、駆動装置4から交流電圧を同時に印加
可能ならしめている。
【0004】またここでは、インピーダンス素子Z1
2 と、圧電素子2a, 2bとのそれぞれの接続点5a, 5b
を、加算器6の入力端子に接続するとともに、この加算
器6の出力端子および、インピーダンス素子Z3 と容量
素子Cとの接続点5cを差動増幅器7の入力端子に接続し
て、その差動増幅器7から差動出力が駆動装置4に帰還
されるよう構成されており、さらに、インピーダンス素
子Z1 ,Z2 と圧電素子2a, 2bとの接続点5a, 5bは、他
の差動増幅器8の入力端子にも接続され、そこからの差
動出力が同期検波器9で検波された後、図示しない平滑
回路で平滑化されて、角速度検出信号として取り出せる
よう構成されている。なお、同期検波器9には、駆動装
置4からの出力も供給されている。
【0005】このような振動ジャイロでは、駆動装置4
から圧電素子2a, 2bに交流電圧を印加することによっ
て、振動子3を、直交三次元座標系のX軸方向に自励振
動させることができ、かかる振動状態で接続点5a, 5bか
ら得られる出力は、駆動装置4からの供給電圧と、それ
ぞれの圧電素子2a, 2bの歪に伴って各圧電素子2a, 2bか
ら出力される電圧との合成出力となる。従って、それら
の両合成出力の和を加算器6で求め、そこからの出力
と、接続点5cからの、供給電圧に対応する出力との差を
差動増幅器7で求めれば、X軸方向の自励振動に基づい
て圧電素子2a, 2bから発生された電圧だけを抽出するこ
とができ、そこからの差動出力を駆動装置4に帰還させ
ることによって振動子3を安定に自励振動させることが
できる。
【0006】そして、振動子3がこのように自励振動し
ている状態で、振動子3がZ軸の周りの回転を受ける
と、振動子3はその角速度に比例するコリオリの力によ
ってY軸方向に振動して、接続点5a, 5bからの出力に差
が生じる。従って、その差を差動増幅器8で求めれば、
コリオリの力の発生に伴って生じる電圧を分離して検出
することができ、そこからの差動出力を同期検波器9で
検波した後、図示しない平滑回路で平滑にすることによ
って角速度検出信号を得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の振動
体1は、エリンバ合金その他の金属材料に、四方向圧
延、引抜き加工などの加工を施して所定の断面形状およ
び寸法とした後、600 〜700 ℃の温度での熱処理を行っ
て弾性係数の温度依存性を安定させることによって製造
されており、このような振動体1では、その表面がロー
ラ、金型などによって押しつぶされて塑性変形している
ことから、図6に示すように、それの表面粗度は小さ
く、うねりは比較的大きくなる。
【0008】そして、この比較的大きなうねりの存在の
故に、振動体1の側面1a, 1bに、それぞれの圧電素子2
a, 2bを接着剤によって貼着した場合には、図7に模式
的に示すように、接着剤層10の厚みの厚い部分が相当広
範囲に発生することになり、これがため、圧電素子2a,
2bに交流電圧を印加して、それらの圧電素子2a, 2bを図
に矢印で示すように伸縮変形させると、その伸縮変形
が、図8に示すように、厚い接着剤層10の剪断歪を介し
て振動体1に間接的に伝達されることになって、振動体
1の屈曲振動の、時間的および量的な応答性が低くなる
という不都合があった。
【0009】この一方において、振動体表面のうねり
は、それの存在それ自体によって、一の接着剤層10の全
体的な厚みを不均一なものとすることから、貼着した圧
電素子2a, 2bの伸縮変形の、振動体1への伝達状態が、
接着剤層10の厚みによって局部的に変化することにな
り、そしてさらに、振動体1のそれぞれの側面1a, 1bに
発生するうねり態様は、それらの相互間において当然に
相違し、これによって、それぞれの側面1a, 1bに形成さ
れる接着剤層10の厚みが相対的に相違することになるた
め、それぞれの圧電素子2a, 2bから振動体1に伝達され
る伸縮変形量に相対的な差が生じることになり、これら
のいずれによっても、振動子3の振動姿勢の安定性が損
われることになるという問題があった。
【0010】ところで、振動体1の表面を、たとえば図
9に示すように、あらさもうねりもともに極めて小さい
ものとしたときには、圧電素子2a, 2bの貼着に当って接
着剤層10の厚みを薄くかつ均一なものとすることができ
るが、この場合には、圧電素子2a, 2bの伸縮変形に際す
る、接着剤層10の剪断歪が、とくにその層10の長さ方向
の両端部分において著しく大きくなり、接着剤層10の変
形負担が大きくなりすぎることに起因する強度低下が比
較的早期に生じるため、振動子3の振動姿勢が、接着剤
の強度変化の影響を受けることになって振動姿勢はむし
ろ安定しない。
【0011】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を解決することを課題として検討した結果なされ
たものであり、この発明の目的は、振動子の振動姿勢を
常に安定に維持することができる振動ジャイロ用振動子
を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の振動ジャイロ
用振動子は、横断面形状が多角形をなす振動体の側面に
圧電素子を貼着したところにおいて、振動体の、圧電素
子との対向面のうねりを実質的に取り除くとともに、振
動体および圧電素子の、相互の対向面のそれぞれの表面
あらさをともに同程度としたものである。
【0013】ところで、圧電素子は振動体に比して可撓
性にすぐれており、振動体の若干のうねりに対しては十
分に追従することができるので、ここで、振動体のうね
りを実質的に取り除くとは、そのうねりを振動体の追従
範囲内にとどめることを意味する。なお、うねりの実質
的な除去は、振動体の概略寸法を、たとえば、圧延, 引
き抜きなどの加工によってもたらす場合には、そこに鏡
面研磨その他の研磨を施すことによって実現することが
できる。
【0014】
【作用】この振動ジャイロ用振動子では、振動体および
圧電素子の、相互の対向面のそれぞれの表面あらさがと
もに同程度であることから、振動体側面への圧電素子の
貼着状態の下では、それぞれの表面凹凸が相互に入り込
むことになる。これがため、圧電素子の伸縮変形を振動
体にほぼ直接的に伝達することができる他、接着剤層の
剪断歪を低減させて、それの剪断強度の変化などに起因
する、振動子の振動姿勢の変化を有効に防止することが
できる。
【0015】しかもここでは、振動体の、圧電素子貼着
面のうねりを、圧電素子の可撓性をもって高精度に倣わ
せ得る程度の範囲内のものとすることにより、接着剤層
の厚みを十分適正なものとすることができるとともに、
一の接着剤層での厚みのばらつきを除去することがで
き、併せて、それぞれの圧電素子の貼着のためのそれぞ
れの接着剤層の厚みを相互に十分均一ならしめることが
でき、従って、これらのことによってもまた、圧電素子
の変形の、振動体へのほぼ直接的な伝達が可能となり、
振動子の振動姿勢の安定化が可能となる。
【0016】
【実施例】以下にこの発明の実施例を説明する。この発
明では、振動体の側面に貼着される圧電素子2a, 2bを製
造するに当り、まずは、焼結されたチタン酸ジルコン酸
鉛等からなる塊状の母材より、所定の厚さより幾分厚い
板材を切り出し、次いで、その板材に、たとえば、粒度
が#600〜#3000程度のSiC 砥粒その他による研磨を施
して所定の厚さに仕上げ、しかる後、板面に、Ni, Au等
の金属膜をメッキ法などによって形成するとともに、そ
れに分極処理を施すことによって圧電素子2a, 2bとす
る。図1は、このようにして製造した圧電素子2a, 2bの
表面状態を拡大して示すグラフである。
【0017】この一方において、たとえば図5に示すよ
うな角柱形状の振動体1は、エリンバ合金その他の金属
材料の表面を、SiC 、ダイヤモンドなどの砥粒によって
研磨して、その表面粗さを、圧電素子2a, 2bのそれと同
程度に仕上げることによって製造することができる。な
お、この場合において、振動体1の概形を、圧延, 引き
抜きなどの塑性加工の他、切削, 切り出しなどの加工に
よって形成するに当たり、それの、圧電素子貼着面に比
較的大きなうねりが発生したときには、上述したところ
に先立って、その貼着面に、鏡面仕上げその他のうねり
除去研磨を施すことによって実質的なうねりを取り除
く。
【0018】図2は、かかる振動体1の表面状態を拡大
して示すグラフである。このようにして製造した振動体
1の側面1a, 1bに接着剤を介して前述の圧電素子2a, 2b
を貼着することによって振動子3とした場合には、それ
ら両者の接着状態は、図3に拡大模式図で示すように、
それぞれの表面の凹凸部が、多くの部分で相互に入り込
んだ状態となり、残された間隙部に接着剤層10が存在す
ることになる。
【0019】これがため、この振動子3の圧電素子2a,
2bに交流電圧を印加して、圧電素子2a, 2bを伸縮変形さ
せると、図4に伸長状態を模式的に示すように、それぞ
れの表面凹凸部の相互の入り込み部分を介して、その変
形が振動体1に直接的に伝達されることになり、接着剤
層10の剪断歪は大きく低減されることになる。従って、
接着剤層10の剪断強度の変化その他による、振動子3の
振動姿勢の変化を十分に防止することができる。
【0020】しかも、上述したところによれば、振動体
1の、圧電素子貼着面への大きなうねりの発生を防止し
て、そのうねりの発生に起因する、接着剤層10の厚肉
化、一の接着剤層10での厚みの不均一化、複数枚の圧電
素子2a, 2bのためのそれぞれの接着剤層10の厚さの不揃
いなどを回避して、圧電素子2a, 2bの伸縮変形の、振動
体1への伝達をより直接的なものとすることができると
ともに、振動子3の振動姿勢の一層の安定化を図ること
ができる。以上この発明を図示例に基づいて説明した
が、この発明では、振動体を四角柱以外の角柱形状とす
ることも可能である。
【0021】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、振動子の振
動姿勢を常に安定なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電素子の表面状態を拡大して示すグラフであ
る。
【図2】振動体の表面状態を拡大して示すグラフであ
る。
【図3】圧電素子の、振動体への貼着状態を示す拡大模
式図である。
【図4】圧電素子の伸長変形状態を示す拡大模式図であ
る。
【図5】従来の振動ジャイロの構成図である。
【図6】従来の振動体の表面状態を示すグラフである。
【図7】接着剤層の厚みを示す拡大模式図である。
【図8】接着剤層の剪断歪を示す拡大模式図である。
【図9】従来の他の振動体の表面状態を示すグラフであ
る。
【図10】接着剤層の剪断歪を示す拡大模式図である。
【符号の説明】
1 振動体 1a, 1b 側面 2a, 2b 圧電素子 10 接着剤層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横断面形状が多角形をなす振動体の側面
    に圧電素子を貼着してなる振動ジャイロ用振動子であっ
    て、 振動体の、圧電素子との対向面のうねりを実質的に取り
    除くとともに、その振動体および圧電素子の、相互の対
    向面のそれぞれの表面あらさをともに同程度としてなる
    振動ジャイロ用振動子。
JP5027811A 1993-02-17 1993-02-17 振動ジャイロ用振動子 Pending JPH06241811A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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