KR100198306B1

KR100198306B1 - 진동 자이로스코프

Info

Publication number: KR100198306B1
Application number: KR1019950046172A
Authority: KR
Inventors: 아키라 모리; 요시아키 헤이노치; 유키오 사카시타
Original assignee: 무라따 야스따가; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-02
Publication date: 1999-06-15
Also published as: JPH08159778A; EP0715148A1; KR960024280A

Abstract

진동 자이로스코프(10)는 진동자를 포함한다. 진동자(12)는 정삼각형 형상으로 된 진동체(12)를 포함한다. 진동자(12)는 2개의 지지부재(22a) 및 지지부재(22b)에 의하여 지지된다. 지지부재(22a,22b)의 양단부분은 부착기판(24a, 24b)에 각각 고착된다. 부착기판(24a, 24b) 위에는 단자전극(28a, 28b)이 형성된다. 단자전극(28a, 28b)은 리드선(52a, 52b)에 의하여 진동자(12)의 압전소자(16a, 16b)의 전극과 각각 전속된다. 또한 단자전극(28a, 28b)은 리드선(30a, 30b)에 의하여 회로기판(42)의 단자전극(도시하지 않음)에 각각 접속된다. 이러한 구조에 의하여 본 발명은 진동자의 진동이 억제되기 어려우며, 온도특성이 안정되고 회전각속도의 검출정밀도가 양호한 진동 자이로스코프를 제공한다.

Description

진동 자이로스코프

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 분해 사시도이다.

제2도는 제1도의 요부를 나타낸 평면도이다.

제3도는 제1도의 요부를 나타낸 단면도이다.

제4도는 제1도의 요부를 나타낸 정면도이다.

제5도는 제1도의 회로도이다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예의 요부를 나타낸 측면도이다.

제7도는 제6도의 요부를 나타낸 평면도이다.

제8도는 제6도의 요부를 나타낸 정면도이다.

제9도는 본 발명의 배경이 되는 종래의 진동 자이로스코프의 일례를 나타낸 분해 사시도이다.

제10도는 제9도를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 진동 자아로스코프 12 : 진동자

14 : 진동체 16a, 16b, 16c : 압전소자

18 : 압전층 20a, 20b : 전극

22a, 22b : 지지부재 24a, 24b : 부착기판

28a, 28b, 28c, 28d : 단자전극 30a, 30b, 30c, 30d : 리드선

32a, 32b : 완충재 34 : 부착대

36a, 36b : 보호판 38 : 다리부재

40 : 베이스부재 42 : 회로기판

44 : 돌출부재 44a : 가이드 핀

46a, 46b : 스토퍼 48 : 노치

50 : 케이스 52a, 52b, 52c, 52d : 리드선

54 : 노치 60 : 워크커버

62 : 주면부재 62a : 돌기부

64 : 측면부재 66a, 66b : 보호판

본 발명은 진동 자이로스코프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항행 시스템이나 요동방지 시스템에 사용되는 진동 자이로스코프에 관한 것이다.

제9도는 본 발명의 배경이 되는 종래의 진동 자이로스코프(100)의 일례를 나타낸 분해 사시도이며, 제10도는 그 회로도이다. 이 진동 자이로스코프(100)는 진동자(102)를 포함한다. 진동자(102)는 단면이 삼각형인 진동체(103)를 포함하며, 진동체(103)의 세 측면에는 제10도에 나타낸 바와 같이, 압전소자(104a, 104b, 104c)가 각각 형성되어 있다. 이들 압전소자(104a∼104c)는 각각 예를 들면 압전세라믹의 양면에 전극을 형성한 것이다.

제9도에서 나타낸 바와 같이, 진동자 (102)에는 2개의 절점 근방의 능선부분에 각각 대략 ㄷ자 형상의 지지부재(105a, 105b)가 부착되어 있다. 이들 지지부재 (105a, 105b)의 단부는 각각 평판형상의 부착기판 (106a, 106b)에 고착되어 있다. 부착기판 (106a, 106b)은 진동자(102)의 진동을 억제하지 않도록 2장으로 분할되어 형성되어 있다. 또한 부착기판(106a)의 위에는 복수개의 단자전극(도시하지 않음)이 형성되며, 이들은 진동자(102)의 압전소자(104a∼104c)의 전극과 리드선을 통하여 각각 전기적으로 접속된다. 또한 부착기판 (106a, 106b) 위에는 대략 ㄷ자형상의 보호판(110a, 110b)이 부착기판(106a, 106b)의 주면에 대하여 대략 수직으로 납땜이나 접착제에 의한 접착 등에 의하여 고착되어 있다. 보호판(110a,110b)는 진동자(102)의 저면에서 소정의 간격을 두어 형성하게 되는데, 충격이 가해졌을 때에 진동자(102)가 필요이상으로 변위하지 않도록 지지부재(105a, 105b)를 보호하기 위한 것이다.

부착기판(106a, 106b)은 각각 단면이 ㄷ자형상으로 된 금속프레임(107)의 일측 주면에 고착되어 있다. 금속프레임(107)은 평판형상으로 된 회로기판(108)의 일측 주면에 고착되어 있다. 회로기판(108)의 타측 주면에는 예를 들면 연산 증폭기, 저항, 콘덴서 등의 칩 부품 및 가변저항기 등으로 이루어진 발진회로(113), 검출회로(114) 등이 탑재된다. 또한 부착기판(106a)과 회로기판(108)은, 대략 L자형상으로 되어 있으며 소정의 폭길이를 갖는 금속편으로 이루어진 금속단자(109a∼109d)에 의하여 서로 강고하게 연결되어 있다. 금속단자(109a∼109d)는 그 일단부 및 타단부가 가장 강고하게 부착기판(106a) 및 회로기판(108)에 고착된다. 그리고 부착기판(106a, 106b)위의 단자전극은 각각 금속단자(109a∼109d)를 통하여 회로기판(108)의 단자전극(도시하지 않음)에 접속된다. 또한 제9도에 나타낸 바와 같이, 진동자(102), 금속프레임(107), 금속단자(109a∼109d) 등은 상자형의 케이스(112)에 수납된다. 그리고 충격이 가해졌을 때에 진동자(102)가 필요이상으로 변위하지 않도록 진동자(102)의 길이방향의 양단부는 케이스(112)의 내측면에 의하여 보호된다.

제10도에 나타난 바와 같이, 진동자(102)의 1개의 압전소자(104c)는 발진회로(113)의 입력단에 전기적으로 접속되며, 발진회로(113)의 출력단은 다른 2개의 압전소자(104a, 104b)에 각가 전기적으로 접속된다. 이 때문에 진동자(102)는 자연 진동에 의해 구동된다. 또한 2개의 압전소자(104a, 104b)는 예를 들면 차동증폭기로 이루어지는 검출회로(114)의 입력단에 각각 전기적으로 접속된다. 따라서 검출회로(114)의 출력에 의하여 회전각속도가 검출된다.

그러나 종래의 진동 자이로스코프(100)에서는 , 부착기판(106a, 106b)과 회로기판(108)이 금속편으로 이루어진 금속단자(109a∼109d)에 의하여 서로 강고하게 고착되어 있다. 따라서 진동자(102)의 진동이 지지부재(105a, 105b)에서 부착기판(106a, 106b)으로 전달되며, 또한, 금속단자(109a∼109d)를 통하여 회로기판(108)으로 누설되기 쉽기 때문에, 진동자(102)의 진동이 불안정하게 되어 회전각속도의 검출정밀도가 악화될 우려가 있었다.

또한, 진동자(102), 부착기판(106a, 106b) 및 회로기판(108)은 각각 선팽창계수가 상이하기 때문에, 주위온도가 변화된 경우에 금속단자(109a∼109d)에 응력이 부가되게 되며 진동의 누설량이 변화될 우려가 있었다. 진동의 누설량이 변화하면, 진동자의 진동이 억제되어 회전각속도의 검출정밀도가 분산되는 요인이 된다.

따라서 본 발명의 주된 목적은, 진동자의 진동이 억제되기 어려우며 온도특성이 안정되고 회전각속도의 검출정밀도가 양호한 진동 자이로스코프를 제공하는데 있다.

본 발명에 관한 진동 자이로스코프는, 진동자; 진동자를 그 절점(node point)근방에서 지지하기 위한 지지부재; 상기 진동자에 전기적으로 접속되는 단자전극을 가지며 또한 지지부재가 고착되는 부착기판; 및 부착기판의 단자전극에 전기적으로 접속되는 회로기판을 포함하는 진동 자이로스코프로서, 부착기판의 단자전극과 회로기판의 단자전극을 리드선으로 접속하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프이다.

리드선은 유연성을 갖기 때문에, 부착기판의 단자전극과 회로기판의 단자전극을 리드선으로 접속함으로써, 진동자의 진동이 부착기판에서 회로기판으로 누설되기 어렵게 되며 진동자의 진동이 안정화된다. 또한 주위온도가 변화된 때에도, 리드선에는 응력이 부과되지 않기 때문에 진동의 누설량이 변화된다는 문제는 발생하기 어렵다. 따라서 진동 자이로스코프의 회전각속도의 검출정밀도가 양호하게 된다.

본 발명에 의하면, 진동자의 진동이 억제되기 어려우며, 온도특성이 안정되고 회전각속도의 검출정밀도가 우수한 진동 자이로스코프를 얻을 수 있다 .

본 발명의 상술한 목적, 그 외의 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조하여 행하는 이하의 실시예의 상세한 설명으로 부터 한층 명백해 질 것이다.

제1도 내지 제5도를 참조하면, 이들 도면에 나타낸 실시예의 진동 자이로스코프(10)는 진동자(102)를 포함한다. 진동자(102)는 정삼각주 형상의 진동체(14)를 포함한다. 그러나, 진동체(14)는 이런 형태로만 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 원주형 또는 직육면체 등의 여러 가지 적절한 형태를 가질 수 있다. 본 실시예의 진동체(14)는 예를 들면 니켈, 철, 크롬, 티탄 또는 이들의 합금, 예를 들면 엘린바(elinvar), 철-니켈 합금 등의 항탄성금속재료를 인발(引拔)가공함으로써 정삼각주형상으로 형성된다. 또한 진동체(14)는 예를 들면 석영, 유리, 수정 및 세라믹 등과 같이, 일반적으로 기계적인 진동을 일으키는 금속이외의 재료로 형성할 수도 있다.

진동체(14)의 세 측면의 중앙부에는, 제5도에 나타낸 바와 같이, 각각 압전 소자(16a, 16b, 16c)가 고착된다. 이들 압전 소자(16a, 16b, 16c)는 각각 예를 들면 세라믹으로 이루어진 압전층(18)을 포함하고 있다. 이들 압전층(18)의 양 주면에는 전극(20a, 20b)이 각각 형성된다. 그리고 이들 압전소자(16a∼16c)의 일측 주면의전극(20a)이 진동체(14)의 측면에 예를 들면, 도전성 접착제에 의하여 접착된다. 또한 본 실시예에서는, 2개의 압전소자(16a, 16b)가 진동체(14)를 압전소자(16c)의 형성면에 수직인 방향으로 굴곡진동시키기 위한 구동용 및 진동체(14)의 변위를 검출하기 위한 검출용으로서 사용되며, 다른 1개의 압전소자(16c)가 2개의 압전소자(16a, 16b)에 구동신호를 귀환하기 위한 귀환용으로 사용된다.

이 진동자(12)는 2개의 지지부재(22a) 및 (22b)에 의하여 지지된다. 지지부재(22a, 22b)는 각각 예를 들면 금속 등의 선재로 대략 ㄷ자형상으로 형성된다. 그리고 지지부재(22a, 22b)의 중앙부분이 2개의 압전소자(16a, 16b)에 의하여 둘러싸인 진동체(14)의 한 능선부분에 고착된다. 이 경우, 지지부재(22a, 22b)는 진동체(14)의 진동을 억제하기 어렵게 하기 위하여 진동체(14)의 절점 근방에 고착하는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에서는 지지부재(22a, 22b)는 진동체(14)의 길이를 L로 한 경우에 있어서 진동체(14)의 양단으로부터 0.224L의 위치에 고착된다.

이들 지지부재(22a, 22b)는 예를 들면 접착제로 접착하거나, 납땜 또는 용접함으로써 고착하는 경우에는, 지지부재(22a, 22b)의 강도와 진동체(14)로의 지지부재(22a, 22b)의 납땜성 내지 용접성 모드를 고려하면, 예를 들면 몰리브덴, 티탄 등의 강도 높은 금속선의 주위에, 예를 들면 니켈, 백금, 은, 동, 스텐레스강, 철 등의 납땜성 및 용접성이 우수한 재료를 피복한 선재(wiring material)로 지지부재(22a, 22b)를 형성하는 것이 바람직하다.

이들 지지부재(22a, 22b)의 양단부분이 제1도 내지 제3도에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 철, 니켈, 스텐레스강 등의 금속재료, 또는 예를 들면 유리섬유강화 에폭시수지 등으로 이루어진 실질적으로 직사각형의 부착기판(24a, 24b)에 각각 강고하게 고착된다. 이 경우, 부착기판(24a, 24b)에는 각각 2개씩의 구멍을 형성하고, 지지부재(22a, 22b)의 양단부분을 각각 부착기판(24a, 24b)의 구멍에 끼워넣고 납땜 또는 다른 적절한 방법으로 고착하면 된다.

또 제2도에 나타낸 바와 같이, 부착기판(24a)의 일측 주면에서는 단자전극(28a) 및 단자전극(28b)이 형성되며, 부착기판(24b)위에는 단자전극(28c) 및 단자전극(28d)이 형성된다. 단자전극(28a)은 리드선(52a)에 의하여 압전소자(16a)과 전극(20b)와 접속된다. 또 단자전극(28b)은 리드선(52b)에 의하여 압전소자(16b)의 전극(20b)과 접속된다. 또한 단자전극(28c)은 리드선(52c)에 의하여 압전소자(16c)의 전극(20b)과 접속된다. 또한 단자전극(28d)은 리드선(52d)에 의하여 예를 들면 지지부재(22b)와 전기적으로 접속되어 접지용 단자전극으로서 사용된다.

또한 단자전극(28a, 28b, 28c, 28d)에는 각각 리드선(30a, 30b, 30c, 30d)이 예를 들면 납땜에 의하여 접속된다. 본 실시예의 리드선(30a∼30d)으로서는, 예를 들면 동선 등을 포함하는 유연성을 갖는 도선이 사용된다. 이들 리드선(30a∼30d)은 각각 후술하는 부착대(34)의 관통구멍(34a)을 통하여, 후술하는 회로기판(42)의 단자전극(도시하지 않음)에 납땜 등에 의하여 접속된다. 또한 부착기판(24a, 24b)의 단자전극(28a∼28d)은 예를 들면 부착기판(24a, 24b)위에 도체패턴을 둘러감고, 그 도체패턴을 통하여 리드선(30a∼30d)에 접속하도록 하여도 된다. 또한 예를 들면 관통구멍을 통하여 부착기판(24a) 및 부착기판(24b)의 각각의 타측 주면에 인출하여 리드선(30a∼30d)을 접속하여도 된다.

또한 부착기판(24a, 24b)은 제1도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 각각 완충재(32a, 32b)를 매개로 하여 대략 평판형상으로 된 부착대(34)의 일측 주면 위에 고착된다. 완충재(32a, 32b)는 부착기판(24a, 24b)에서 부착대(34)로 진동이 누출되지 않도록, 또 부착대(34)로 부터 외부충격이 부착기판(24a, 24b)으로 전달되지 않도록 흡수하기 위한 것이며, 예를 들면 실리콘 스폰지나 그 외의 수지 스폰지를 이용하여 형성된다.

부착대(34)는 예를 들면, 철, 니켈, 스텐레스강 등의 자성 및 도전성을갖는 재료로 이루어진다. 부착대(34)에는 그 길이방향의 일단 및 타단에 있어서의 대략 중앙부에서 상측으로 연장되는 대략 직사각형의 보호판(36a) 및 보호판(36b)이 부착대(34)의 일부를 절곡함으로써 일체로 형성된다. 이들 보호판(36a, 36b)은 진동자(12)가 그 높이방향 하측으로 필요이상으로 변위하지 않도록, 즉 지지부재(22a, 22b)가 진동자(12)의 높이방향 하측으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여 지지부재(22a, 22b)를 보호하기 위한 보호부재이다. 또한 보호판(36a, 36b)의 폭방향의 양측에는 각각 부착대(34)의 길이방향의 일단 및 타단에서 하측으로 연장되는 다리부재(38)가 일체로 형성된다. 또한 부착대(34)의 대략 중앙부에는 직사각형의 관통구멍(34a)이 형성된다. 또한 부착대(34)의 네 모서리 근방에는 각각 원형의 관통구멍(34b)이 형성된다.

부착대(34)는 수지 또는 금속재료 등으로 이루어진 베이스부재(40)에 대하여 그 다리부재(38)가 베이스부재(40)의 길이방향의 양단면을 각각 덮어씌우도록 하여 부착된다. 이 베이스부재(40)의 대략 중앙부에는, 예를 들면 유리섬유강화 에폭시수지 등으로 이루어진 회로기판(42)이 부착된다. 이 회로기판(42)에는, 예를 들면 발진회로, 검출회로 등이 탑재된다. 이들 발진회로, 검출회로 등은, 회로기판(42)위에 형성된 단자전극(도시하지 않음)에 접속된다. 그리고 회로기판(42)위의 단자전극(도시하지 않음)에는 리드선(30a∼30d)이 각각 접속된다. 따라서 본 실시예의 회로기판(42)과 부착기판(24a, 24b)은 유연한 리드선(30a∼30d)에 의하여 접속되게 한다.

발진회로(70)는 제10도에 도시한 종래기술의 발진회로(113)와 동일한 것일 수 있으며, 진동자(12)를 구동 내지 진동시키기 위한 것으로서, 발진주파수를 안정시키기 위한 수정이나 발진주파수를 조정하기 위한 위상보정회로를 포함한다. 이 발진회로(70)의 입력단은, 제5도에 나타낸 바와 같이, 단자전극(28c) 및 리드선 등을 통하여 진동자(12)의 압전소자(16c)의 전극(20b)에 전기적으로 접속되며, 발진회로의 출력단은 단자전극(28a, 28b), 및 리드선 등을 통하여 압전소자(16a, 16b)의 전극(20b)에 각각 전기적으로 접속된다.

검출회로(71)은 제10도에 도시한 종래기술의 검출회로(114)와 동일한 것일 수 있으며, 진동자(12)의 변위를 검출하기 위한 것으로서, 예를 들면 차동증폭기 (differential amplifier)등으로 이루어진다. 이 검출회로 2개의 입력단은 단자전극(28a, 28b), 및 리드선 등을 통하여 압전소자(16a, 16b)의 전극(20b)에 각각 전기적으로 접속된다.

또한 베이스부재(40)의 네 모서리에는, 직사각형의 돌출부재(44)가 각각 상측으로 돌출되어 형성되어 있으며, 이들 돌출부재(44)의 대략 중앙부에는 가이드핀(44a)이 각각 상측으로 돌출되어 형성되어 있다. 가이드핀(44a)은 부착대(34)의 관통구멍(34b)에 각각 끼워넣어진다. 따라서 부착대(34)는 회로기판(42)으로 부터 떠 있는 상태로 베이스부재(40)에 고착된다.

또한 부착대(34)에는 진동자(12)의 길이방향의 양단 부근을 각각 상측에서 덮어씌움으로써 진동자(12)를 보호하기 위한 보호부재로서의 2개의 스토퍼(46a) 및 스토퍼(46b)가 부착된다. 제1도에 나타낸 바와 같이, 스토퍼(46a, 46b)는 각각 평면에서 보아 대략 ㄷ 자형상으로 형성된다. 이들 스토퍼(46a, 46b)는 예를 들면 철,니켈, 스텐레스강 등의 자성 및 도전성을 갖는 재료 또는 수지등의 절연재료로 형성된다.

스토퍼(46a, 46b)의 주면에는, 그 높이방향으로 연장되는 노치(48)가 각각 형성된다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 노치(48)의 높이방향 상측은, 진동자(12)의 능선을 사이에 둔 두 면을 보호하기 위하여 단면이 정삼각형 형상으로 된 진동자(12)의 형상에 대응하여 정삼각형 형상으로 형성된다. 이들 스토퍼(46a, 46b)는 진동자(12)가 그 높이방향으로, 경사방형 및 폭방향으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여, 즉 지지부재(22a, 22b)가 진동자(12)의 높이방향, 경사방향 및 폭방향으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여 지지부재(22a, 22b)를 보호하기 위한 것이다. 따라서, 진동자(12)의 길이방향의 양단 근방은 그 주위에 소스의 간격(d)을 두고 스토퍼(46a, 46b)와 보호판(36a, 36b)에 의하여 정삼각형 형상으로 둘러싸여 보호받게 된다.

제1도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 이들 진동자(12), 부착대(34), 스토퍼(46a, 46b)등은 상자형의 케이스(50)에 수납된다. 이 케이스(50)는 자기차폐 효과의 점에서 보자력(保磁力)이 없고 투자율(投資率)이 높은 계절, 예를 들면 퍼멀로이(permalloy), 42Ni 등의 재질로 형성된다. 케이스(50)는 부착대(34)의 다리부재(38)의 외측면에 고착된다. 본 실시예의 케이스(50)는 진동자(12)의 보호부재로서 기능도 갖는다. 즉 진동자(12)의 길이방향 양단은 케이스(50)의 내측면에 의하여 보호된다. 또한, 본 실시예에서는 제4도에 나타낸 진동자(12)의 능선을 사이에 둔 두 면과 스토퍼(46a, 46b)의 노치(48)와의 간격(d), 진동자(12)의 저면과, 보호판(36a, 36b)의 선단과의 간격(d), 및 제3도에 나타낸 진동자(12)와 케이스(50)의 내측면과의 간격(d)은 각각 예를 들면 0.5㎜가 되도록 형성하였다.

본 실시예의 진동 자이로스코프(10)에서는, 진동자(12)의 압전소자(16a∼16c)의 전극(20b) 및 지지부재(22b)와 부착기판(24a, 24b)의 단자전극(28a∼28d)이 각각 리드선(52a∼52d)에 의하여 접속되며, 부착기판(24a, 24b)의 단자전극(28a∼28d)과 회로기판(42)의 단자전극(도시하지 않음)이 리드선(30a∼30d)에 의하여 접속된다. 리드선이 유연하기 때문에, 진동자(12)로 부터 부착기판(24a, 24b)으로 누출된 진동이 부착기판(24a, 24b)에서 회로기판(42)으로 누설되기 어렵게 된다. 게다가 부착기판(24a, 24b)은 완충재(32a, 32b)를 통하여 부착대(34)에 부착되어 있다. 따라서 진동자(12)의 진동이 안정화되고, 회전각속도의 검출정밀도가 향상된다. 또 리드선(30a∼30d)에 의하여 부착기판(24a, 24b)과 회로기판(42)을 자유진동 상태로 접속하고 있기 때문에, 진동자(12)의 진동의 누설량이 주위온도의 변화에 의존하지 않으므로 진동 자이로스코프(10)의 온도특성이 안정화되고 회전각속도의 검출정밀도가 향상된다.

또한 본 실시예에서는, 진동자(12)의 길이방향의 양단 근방은, 그 주위에 소정의 간격(d)을 두고 스토퍼(46a, 46b)와 보호판(36a, 36b)에 의하여 정삼각형 형상으로 둘러싸여 보호되고, 진동자(12)의 길이방향의 양단은 소정의 간격(d)을 두고 케이스(50)의 내측면에 의하여 보호된다. 따라서 이 진동 자이로스코프(10)는 진동자(12)의 주위의 모든 방향에 대하여 내충격성이 향상된다. 게다가 스토퍼(46a, 46b)의 노치(48)를 진동자(12)의 형상에 대응하여 형성하고 있기 때문에, 진동자(12)의 능선을 사이에 둔 두 면과 스토퍼(46a, 46b)와의 간격(d)를 정밀도가 높게 형성할 수 있다. 또한 부착대(34)의 일부를 상측으로 절곡하여 보호판(36a, 36b)을 형성하고 있기 때문에, 진동자(12)의 저면과 보호판(36a, 36b)의 선단과의 간격(d)를 정밀도가 높게 형성할 수 있다. 게다가 리드선(30a∼30d)은 부착기판(24a, 24b) 사이에서 부착대(34)의 관통구멍(34a)을 통하여 회로기판(42)에 접속되기 때문에, 진동자(12)와 케이스(50)의 내측면과의 간격(d)을 진동자(12)의 길이방향 양측에서 대칭으로 하기 쉬워서 그 정밀도가 향상된다. 이와 같이, 진동자(12)와 그 주위의 보호부재로서의 보호판(36a, 36b), 스토퍼(46a, 46b) 및 케이스(50)와의 간격(d)의 정밀도가 각각 향상됨으로써, 진동 자이로스코프(10)에 큰 충격이 가해졌을 때에 확실하게 보호되며, 소정 한도이상으로 진동자(12)가 변위하는 것이 방지되기 때문에, 지지부재(22a, 22b)의 소성변형을(plastic deformation)방지할 수 있다. 따라서 본 실시예의 진동 자이로스코프(10)는 내충격성이 향상된다.

또한 이 진동 자이로스코프(10)는 내충격성이 향상되기 때문에, 지지부재(22a, 22b)를 종래보다도 가늘게 할 수 있으며, 예를 들면 종래 Φ0.25㎜이였던 것을 Φ0.20㎜로 하는 것도 가능하다. 이와 같이 지지부재(22a, 22b)를 가늘게 함으로써 진동자(12)의 진동자세를 안정화될 수 있으며, 회전각속도의 검출정밀도를 향상시킬 수 있다.

제6도 내지 제8도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 이들 도면에서, 첫번째 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1도 내지 제5도에서와 동일한 부호를 표기하였고; 서로 다르기는 하지만 비슷한 기능을 수행하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 프라인(')을 부기하여 표기하였다. 이 실시예의 진동 자이로스코프(10')의 부착대(34')에는, 그 길이방향의 일단 및 타단의 대략 중앙부에서 상측으로 연장되며 그 상부에 돌출부를 갖는 대략 U자 형상의 보호판(36'a, 36b')에는 그 대략 중앙부에 진동자(12)의 저면측의 주위를 보호하기 위한 노치(54)가 형성된다. 이 노치(54)는 진동자(12)가 그 높이방향 및 폭방향으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여 지지부재(22a, 22b)가 소성변형을 일으키지 않도록 보호하기 위한 것이다.

또한 제6도에 나타낸 진동 자이로스코프(10')는 워크 커버(60)를 포함한다. 워크 커버(60)는 진동자(12)및 지지부재(22a, 22b)등을 상측에서 덮어씌울 수 있도록 부착대(34')에 부착되어 있다. 워크 커버(60)는 예를 들면 철, 니켈, 스텐레스 등의 자성, 도전성 및 탄성을 갖는 재료로 형성된다 .

워크 커버(60)는 제6도 내지 제8도에 나타낸 바와 같이, 직사각형 형상의 주면부재(62)를 포함한다. 주면 부재(62)의 대략 중앙부에는 길이방향으로 연장되는 대략 직사각형 형상의 돌기부(62a)가 진동자(12)방향으로 돌출하도록 하여 형성된다. 돌기부(62a)는 진동자(12)의 대략 중앙부의 능선과 소정의 간격(d)을 가지면서 대향하여 형성된다. 이 돌기부(62a)는 진동자(12)가 그 높이방향 상측으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여 , 지지부재(22a, 22b)가 소성변형을 일으키지 않도록 보호하기 위한 것이다. 또한 주면부재(62)의 길이방향의 양단 근방에는 부착대(34')의 보호판(36a', 36b')의 돌출부를 끼워넣어 고정하기 위한 대략 직사각형의 관퉁구멍(62b)이 2개씩 형성된다.

주면부재(62)에는 그 폭방향의 양측에서 하측으로 연장되는 측면부재(64)가 각각 형성된다. 측면부재(62), 주면부재(62)와 일체로 형성되어 있으며, 주면부재(62)의 폭방향의 양측부를 대략 직각으로 되접어 꺽어서 형성된다. 이들 측면부재(64)의 하단부에는 하측으로 돌출하는 2개의 돌출편(64a)이 각각 형성된다. 그리고 측면부재(64)의 돌출편(64a)이 부착대(34')에 고착됨으로써, 워크 커버(60)는 부착대(34')에 부착된다.

또한 주면 부재(62)에는 그 길이방향의 양측에서 하측으로 연장되는 보호판(66a, 66b)이 각각 형성된다. 보호판(66a, 66b)은 주면부재(62)와 일체로 형성되어 있으며, 주면부재(62)의 길이방향의 양단부를 대략 직각으로 되접어 꺽어서 형성된다. 이 경우, 보호판(66a, 66b)은 제6도 내지 제8도에 나타낸 바와 같이, 보호판(36a', 36b')위에 포개지도록 하여 각각 되접어 꺽는다. 또한 보호판(66a, 66b)의 대략 중앙부에는 단면이 정삼각형 형상으로 된 진동자(12)의 형상에 대응하여 정사각형 형상의 노치(48')가 형성된다. 이들 보호판(66a, 66b)은 진동자(12)가 그 높이방향, 경사방향 및 폭방향으로 필요이상으로 변위하지 않도록 하여, 지지부재(22a, 22b)가 소성변형하지 않도록 보호하기 위한 것이다. 2개의 보호판(66a, 66b)은 진동자(12)의 길이방향 양단의 근방에 있어서 진동자(12)의 능선을 사이에 둔 두 면과 노치(48')와의 사이에 소정의 간격(d)을 갖도록 하여 배치된다. 따라서 제8도에 나타낸 바와 같이, 진동자(12)의 길이방향의 양단근방은 그 주위에 소정의 간격(d)을 두어 보호판(66a, 66b)과 보호판(36a', 36b')에 의하여 정삼각형 형상으로 둘러싸여 보호되게 된다.

이 진동 자이로스코프(10')는 제1도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 진동자(12)를 포함한다. 진동자(12)는 제1도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 2개의 지지부재(22a) 및 지지부재(22b)에 의하여 지지된다. 이 지지부재(22a, 22b)의 양단부분은 제6도 내지 제8도에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 철, 니켈, 스텐레스강 등의 금속재료, 또는 예를 들면 유리섬유강화 에폭시수지로 이루어진 대략 직사각형 형상의 부착기판(24)에 각각 납땜되어 고착된다. 이 부착기판(24)위에는 제1도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 단자전극이 형성되며, 이들 단자전극은 리드선에 의하여 압전소자의 전극과 각각 전기적으로 접속된다. 또한 단자전극은 제1도에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 부착대(34')의 하측에 배치되는 회로기판의 단자전극(도시하지 않음)에 리드선에 의하여 각각 전기적으로 접속된다.

제6도 내지 제8도에 나타낸 실시예에 의하더라도, 제1도에 나타낸 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한 이 실시예에 의하면, 진동자(12)의 대략 중앙부의 능선위가 돌기부(62a)에 의하여 보호되기 때문에, 진동 자이로스코프(10)의 내충격성이 보다 향상된다.

또한 상술한 실시예에서는, 진동자(12)와 그 주위의 각 보호부재와의 간격(d)을 예를 들면 0.5㎜의 일정한 길이가 되도록 형성하였지만, 이에 한하지 않고 진동자(12)의 진동을 방해하지 않고 또한 지지부재(22a, 22b)가 소성변형을 일으키지 않는 길이이면 된다. 또 진동자(12)와 그 주위의 각 보호부재의 간격(d)을 각각 다른 길이가 되도록 형성하여도 좋다.

이상 구체적인 특징의 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 당업자라면 다른 여러 변형과 변화를 줄 수 있고, 다른 용도에도 적용할 수 있다는 것을 명백하게 알 것이다.

Claims

단면이 삼각형이 되도록 꼭대기, 바닥 및 측벽을 갖는 장방향의 진동체를 갖고 있으며, 세로방향으로 마주보는 말단 벽을 갖는 진동자; 상기 진동자를 그 절점(node point)근방에서 지지하기 위한 지지부재; 상기 진동자에 전기적으로 접속되는 단자전극을 가지며, 또한 상기 지지부재가 고착되는 부착 수단; 상기 부착 수단의 단자전극에 전기적으로 접속되는 회로기판; 상기 부착 수단의 단자전극과 상기 회로기판의 단자전극을 연결하기 위한 복수개의 유연한 리드 선; 및 상기 진동체의 변위를 제한하기 위한 수단으로서, 상기 진동체의 바닥으로 부터 떨어져 있는 직립부제를 갖는 부착제와, 상기 부착제 위에 탑제되어 있고 상기 진동체의 삼각형의 단면 형상에 일치되도록 삼각형 노치를 갖는 스토퍼를 포함하는 변위제한수단을 포함하며, 상기 진동체는 상기 진동체의 측벽이 삼각형의 노치의 측벽으로부터 떨어져 있도록 상기 삼각형의 노치에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제1항에 있어서, 상기 부착 수단은 서로 떨어져 있는 제1 및 제2부착 기판을 포함함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 부착 기판은 부착대에 의해 연결되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 부착 기판과 상기 부착대의 사이에, 여기에서 일어날 수 있는 모든 진동을 억제하기 위한 억제 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제4항에 있어서, 상기 억제 수단은 상기 제1부착기판과 상기 부착대의 사이에 연결되어 있는 제1스폰지-유사 부재, 그리고 상기 제2부착기판과 상기 부착대의 사이에 연결되어 있는 제2스폰지-유사 부재를 포함함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제1항에 있어서, 상기 지지부재는 ㄷ-형상의 선(wire)들을 포함하고 있고, 이들 선의 각각은 상기 부착대에 부착된 지지 다리(depending legs)와 가로대를 규정하고, 상기 진동체의 꼭대리를 상기 가로대에 부착되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제1항에 있어서, 상기 진동 부재를 덮기 위한 덮개를 더 포함하고 있으며, 이 덮개의 측벽은 진동 부재의 말단 벽으로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제7항에 있어서, 상기 진동체의 측벽과 상기 노치의 측벽 간의 간격, 상기 진동체 바닥과 직립 부재 간의 간격, 그리고 상기 덮개의 측벽과 진동체의 말단벽 간의 간격은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제8항에 있어서, 부가적인 대(base)를 포함하고 있으며, 상기 부착대와 상기 회로기판이, 회로기판이 부착대로부터 떨어져 있도록 상기 부가적인 대에 부착되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제1항에 있어서, 상기 변위-제한 수단은 각각 삼각형 형상의 노치를 갖는 직립 부재들을 갖고 있는 부착대를 포함하고 있고, 상기 진동체는 상기 노치의 측벽과 바닥 벽으로부터 떨어져 있도록 상기 노치내로 수납되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제7항에 있어서, 상기 진동체의 말단 벽으로부터 떨어져 있는 측벽과 상기 진동체의 꼭대기로부터 떨어져 있는 꼭대기 부재를 갖는 덮개를 포함하고 있으며, 상기 부착대의 직립 부재는 수직으로 돌출된 부위를 갖고 있으며, 상기 덮개는 직립 부재의 돌출 부위가 덮개 밖으로 연장될 수 있도록 직립 부재의 돌출 부위를 수납하기 위한 개구를 갖고 있고, 진동체의 측벽과 바닥, 그리고 상기 노치의 측벽과 바닥벽 간의 간격은 서로 동일하고, 또 덮개의 측벽과 진동체의 말단 벽간의 간격과 덮개의 꼭대기 부재와 진동체의 꼭대기 간의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
단면이 삼각형을 형성하도록 꼭대기, 바닥 및 측벽을 갖는 장방형의 진동체를 갖고 있으며, 세로방향으로 마주보는 말단 벽을 갖고 있는 진동자; 상기 진동자를 그 절점(node point)근방에서 지지하기 위한 지지부재; 상기 진동자에 전기적으로 접속되는 단자전극을 가지며, 또한 상기 지지부재가 고착되는 부착 수단; 상기 부착 수단의 단자전극에 전기적으로 접속되는 회로기판; 상기 부착 수단의 단자전극과 상기 회로기판의 단자전극을 연결하기 위한 복수개의 유연한 리드 선; 상기 회로기판에 전기적으로 접속된 발진회로; 상기 회로기판에 전기적으로 접속된 검출회로; 및 그 측벽이 진동 부재의 말단 벽으로부터 떨어져 있는, 상기 진동 부재를 덮기 위한 덮개와 상기 진동체의 범위를 제한하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변위-제한 수단은 바닥으로부터 떨어져 있는 직립 부재를 갖는 부착대와 이 부착대 위에 탑재되어 있고 진동체의 삼각형 형태의 단면 형상에 일치되도록 삼각형 형상의 노치를 갖는 스토퍼 부재를 더 포함하고 있으며, 상기 진동체는 진동체의 측벽이 삼각형 노치의 측벽으로부터 떨어져 있도록 상기 삼각형 노치에 수납되어 있고, 진동체의 측벽과 노치의 측벽 간의 간격, 진동체 바닥과 직립 부재 간의 간격, 그리고 덮개의 측벽과 진동체의 말단벽 간의 간격은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제12항에 있어서, 상기 부착수단은 서로 떨어져 있고 부착대에 연결되어 있는 제1 및 제2 부착기판과 , 이들 제1 및 제2부착 기판과 상기 부착대의 사이에, 여기에서 일어날 수 있는 모든 진동을 억제하기 위한 억제 수단을 포함하고 있으며, 이 억제 수단은 상기 제1부착기판과 상기 부착대의 사이에 연결되어 있는 제1스폰지-유사 부재, 그리고 상기 제2부착기판과 상기 부착대의 사이에 연결되어 있는 제2스폰지-유사부재를 포함함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제13항에 있어서, 상기 지지부재는 ㄷ-형상의 선(wire)들을 포함하고 있고, 이들 선의 각각은 상기 부착대에 부착된 지지 다리(depending legs)와 가로대를 규정하고, 상기 진동체의 꼭대기는 상기 가로대에 부착되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.
제14항에 있어서, 꼭대기 면과 바닥 면을 갖는 부가적인 대(base)를 더 포함하고 있으며, 상기 부착대와 회로기판은, 회로 기판이 부착대로부터 떨어져 있고, 발진회로와 검출회로가 상기 부가적인 대의 바닥 면에 부착되어 있도록 상기 부가적인 대의 꼭대기 면에 부착되어 있음을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.