JPH08304078A - 角速度センサ - Google Patents

角速度センサ

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JPH08304078A
JPH08304078A JP7129547A JP12954795A JPH08304078A JP H08304078 A JPH08304078 A JP H08304078A JP 7129547 A JP7129547 A JP 7129547A JP 12954795 A JP12954795 A JP 12954795A JP H08304078 A JPH08304078 A JP H08304078A
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JP
Japan
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piezoelectric element
electrode
wire
angular velocity
vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP7129547A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihiko Shiratori
典彦 白鳥
Hiroaki Terao
博明 寺尾
Tomoo Namiki
智雄 並木
Toshiyasu Shigeta
利靖 重田
Minoru Hatakeyama
稔 畠山
Kazuhiro Okada
和廣 岡田
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.)
Miyota KK
Wako KK
Original Assignee
Miyota KK
Wako KK
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Publication date
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Publication of JPH08304078A publication Critical patent/JPH08304078A/ja
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Abstract

(57)【要約】 [目的] 2軸の角速度の検出ができる小型軽量で組立
性が良くかつ信頼性の高い角速度センサを得る。 [構成] 板状の振動体、および該振動体の片面若しく
は両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも
励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノー
ド部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤに
て固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成さ
れている電極より引き出されるリード線が該圧電素子と
該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定され、さら
に、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動型角速度センサ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】姿勢制御、位置制御が可能な角速度セン
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型(四角柱)、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。
【0003】図1は音片型圧電振動角速度センサを説明
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸(Z軸)回りに、回
転角速度(ω0)が加わると、もとの振動方向(X軸)
に対し、直角方向(Y軸)に回転角速度に比例したコリ
オリ力(Fc)が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてX軸に振動を与え、Y軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Fc=2m×v×ω0 mは質量、v
は速度 、 ω0は角速度である。
【0004】振動周波数が同じであればX軸の振幅が大
きいほどY軸変位は大きく、検出電圧(感度)を高める
にはX軸の振幅が大きく、Y軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、共振周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の共振特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数(Q
m)がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。
【0005】一つの角速度センサで2軸の角速度を検出
できるものが望まれていたが、この要望に応えるものと
して、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度により
圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定して
角速度を検出するセンサが開発された。図2はその角速
度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図3は同
じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。振
動体1は中央部に複数のスリット(又は凹部)4が設け
られている。振動体1の上面には、下面に電極6を設け
上面に4つの励振電極を兼ねる検出電極5を設けた圧電
素子2が貼付されている。振動体1の下面には、上面に
電極7を設け下面に帰還電極8を設けた圧電素子3が貼
付されている。帰還電極8の下面には重錘体9が貼付さ
れセンサ部が構成されている。センサ部は円筒状支持部
材10によりベンディング振動のノード部を固定されて
いる。
【0006】電極6と振動体1は電気的に接続されて接
着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出電極
5に交流をかけると圧電素子2が振動し振動体1も一緒
に振動する。円筒状支持部材10で支持しており4つの
励振用電極を兼ねる検出電極5は円筒状支持部材10の
内径より内側に設けてある。円筒状支持部材10は図の
如く2ヵ所をワイヤ11で固定し、ワイヤ11の他端を
基板に固定するものである。
【0007】リード線は、励振電極を兼ねる検出電極
5、帰還電極8より引き出される。リード線は一方の端
を励振電極を兼ねる検出電極5にハンダ付けされて引き
出され、他方の端を基板にハンダづけにより固定され
る。帰還電極8に関しても同じである。リード線の固定
方法の従来例として、特開平5−1916がある。圧電
素子にハンダ付けされるリード線を弾性接着剤で固定す
るものである。
【0008】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体9が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極5に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】励振周波数を安定させ
検出精度を上げるためには、正確にノードの位置で支持
する必要がある。またリード線も同様にノード部でハン
ダ付けしたい。ところが、リード線は支持部材がノード
部を押さえているため、その近傍から出すことになり、
リード線の持つバネ性が励振周波数の不安定要因とな
る。また、リード線が固定されないためノイズ、ドリフ
トの原因ともなっている。さらに、外部振動、漏れ振動
の影響によっても励振周波数は不安定となり検出精度を
下げている。本発明はリード線自体の影響、外部振動、
漏れ振動の影響を少なくすることで課題を解決しようと
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の角速度セ
ンサの課題を解決するためのものであり、小型であり軽
量、安価で信頼性の高い角速度センサを提供する。
【0011】板状の振動体、および該振動体の片面若し
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノ
ード部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤ
にて固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成
されている電極より引き出されるリード線を該圧電素子
と該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定する。ま
た、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布する。
このようにしてリード線の影響、外部振動、漏れ振動の
影響を少なくし、ノイズ、ドリフトを抑え、励振周波数
を安定化させるものである。
【0012】
【実施例】本発明を図面に基き詳細に説明する。図4は
本発明の一実施例で断面図である。図5は本発明の一実
施例で下面図である。振動体21の下面には、上面に電
極26を設け下面に4つの励振電極を兼ねる検出電極2
5を設けた圧電素子22が貼付されている。4つの励振
電極を兼ねる検出電極25は円筒状支持部材30より内
側に、かつ、重錘体29より外側に2つの同心円を圧電
素子22の中心35を中心として描き、その円周によっ
て囲まれる範囲内に4分割されて形成されている。振動
体21の上面には、下面に電極27を設け上面に帰還電
極28を設けた圧電素子23が貼付されている。圧電素
子22の下面には4つの励振電極を兼ねる検出電極25
の内側に重錘体29が貼付されセンサ部が構成されてい
る。これにより重錘体29が金属の場合にも4つの励振
電極を兼ねる検出電極25はお互いに電気的に独立して
いる。円筒状支持部材30は前記センサ部のベンディン
グ振動のノード部に接着固定されている。円筒状支持部
材30は2ヵ所をワイヤ31で固定し、ワイヤの他端を
基板34に固定している。4本のリード線32は一方の
端を励振電極を兼ねる検出電極25にハンダ付けされ、
他端を基板にハンダ付けされる。リード線32は図の如
く圧電素子22、円筒状支持部材30、ワイヤ31上に
弾性接着剤で固定される。また、ワイヤ31と基板34
の接合部にも弾性接着剤33が塗布されている。
【0013】電極26と振動体21は電気的に接続され
て接着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出
電極25に交流をかけると圧電素子22が振動し振動体
21も一緒に振動する。
【0014】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体29が移動することでセンサ部が変形
し検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極25に発
生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出でき
る。
【0015】
【発明の効果】本発明は前記のような構成にすることで
次のような効果が生じる。 1 リード線を弾性接着剤で固定することで、励振周波
数が安定しノイズ、ドリフトが小さくなる。 2 リード線を弾性接着剤で固定することで、外部振
動、漏れ振動の影響を少なくすることができる。 3 ワイヤと基板の接合部に弾性接着剤を塗布すること
で、外部振動、漏れ振動の影響を少なくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】音片型圧電振動角速度センサを説明するための
構造図
【図2】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め上か
ら見た分解斜視図
【図3】本発明に係る角速度センサを従来例を斜め下か
ら見た分解斜視図
【図4】本発明に係る角速度センサの一実施例で断面図
【図5】本発明に係る角速度センサを一実施例で下面図
【符号の説明】
1 振動体 2 圧電素子 3 圧電素子 4 スリット 5 励振電極を兼ねる検出電極 6 電極 7 電極 8 帰還電極 9 重錘体 10 円筒状支持部材 11 ワイヤ 21 振動体 22 圧電素子 23 圧電素子 25 励振電極を兼ねる検出電極 26 電極 27 電極 28 帰還電極 29 重錘体 30 円筒状支持部材 31 ワイヤ 32 リード線 33 弾性接着剤 34 基板 35 中心
フロントページの続き (72)発明者 並木 智雄 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 重田 利靖 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 畠山 稔 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状の振動体、および該振動体の片面若し
    くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
    も励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノ
    ード部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤ
    にて固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成
    されている電極より引き出されるリード線が該圧電素子
    と該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定されること
    を特徴とする角速度センサ。
  2. 【請求項2】ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗
    布することを特徴とする請求項1の角速度センサ。
JP7129547A 1995-04-28 1995-04-28 角速度センサ Pending JPH08304078A (ja)

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JP7129547A JPH08304078A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 角速度センサ

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JP7129547A JPH08304078A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 角速度センサ

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JP7129547A Pending JPH08304078A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 角速度センサ

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