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JPH063153A - 振動ジャイロ - Google Patents

振動ジャイロ

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Publication number
JPH063153A
JPH063153A JP4188755A JP18875592A JPH063153A JP H063153 A JPH063153 A JP H063153A JP 4188755 A JP4188755 A JP 4188755A JP 18875592 A JP18875592 A JP 18875592A JP H063153 A JPH063153 A JP H063153A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
piezoelectric elements
vibrating body
vibrating
plate
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Granted
Application number
JP4188755A
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English (en)
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JP3218702B2 (ja
Inventor
Toshihiko Kikko
高 敏 彦 橘
Kikuo Wakino
野 喜 久 男 脇
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH063153A publication Critical patent/JPH063153A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の向きの軸を中心とした回転角速度を検
出することができる振動ジャイロを得る。 【構成】 円板状の振動板12の一方主面に、検出用の
圧電素子14a〜14hを形成する。圧電素子14a〜
14hは、圧電体板16と、圧電体板16の一方主面の
全面に形成された電極18と、他方主面に形成された複
数の扇状の電極20a〜20hとを含む。振動板12の
他方主面に、振動板14に屈曲振動を与えるための駆動
用の圧電素子22を形成する。圧電素子22は、圧電体
板24と、圧電体板24の両面の全面に形成された電極
26,28とを含む。

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、圧電素子を用いて振動体を振動させ、コ
リオリ力による振動の変化を圧電素子の出力信号として
取り出すことができる振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】図4(A)はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロの一例を示す斜視図であり、図4(B)
はその断面図である。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4角柱状
に形成される。振動体2の各側面の中央部には、それぞ
れ圧電素子3a,3b,3c,3dが形成される。圧電
素子3a〜3dは、たとえば圧電磁器の両面に電極を形
成したものである。
【0003】このような振動ジャイロ1では、対向する
2つの圧電素子3a,3c間に駆動信号が印加される。
この駆動信号によって、振動体2は、圧電素子3a,3
c形成面に直交する向きに屈曲振動する。この状態で、
振動体2の軸を中心として回転すると、コリオリ力によ
って振動体2の振動方向が変わり、それに応じて圧電素
子3b,,3dに電圧が発生する。これらの電圧を測定
することにより、回転角速度を検出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
振動ジャイロでは、振動体の軸を中心とした回転角速度
が測定されるため、1つの軸を中心とした回転角速度だ
けしか測定することができなかった。そのため、複数の
向きの軸を中心とした回転角速度を測定するためには、
複数の振動ジャイロを使用しなければならず、コストや
重量,振動ジャイロを実装するためのスペースなどが増
大し、実用上問題となっている。
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、複
数の向きの軸を中心とした回転角速度を検出することが
できる振動ジャイロを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、板状の振動
体と、振動体の主面上に形成される複数の圧電素子とを
含み、圧電素子は、振動体の主面上において交差する複
数の軸の両側に配置される、振動ジャイロである。
【0007】
【作用】板状の振動体がその主面に直交する向きに屈曲
振動することによって、振動体の主面上に形成された複
数の圧電素子には、同じ極性でかつ同じ大きさの電圧が
発生する。そして、振動体の主面上の軸を中心として回
転角速度が加わると、コリオリ力によって、その軸の両
側の振動体の振動状態が変わる。そのため、軸の両側に
配置された圧電素子の発生する電圧に差が生じる。
【0008】
【発明の効果】この発明によれば、振動体の主面上の軸
の両側に配置された圧電素子に発生する電圧の差を測定
することによって、その軸を中心とする回転角速度を検
出することができる。振動体の主面上において、このよ
うな軸が交差するようにしておけば、それぞれの軸の両
側に配置された圧電素子に発生する電圧の差を測定する
ことによって、それぞれの軸を中心とした回転角速度を
検出することができる。
【0009】したがって、この振動ジャイロを使用すれ
ば、1つの振動ジャイロで複数の向きの軸を中心とした
回転角速度を検出することができる。そのため、複数の
向きの軸ごとに振動ジャイロを設置する必要がなく、コ
ストや重量および振動ジャイロの実装スペースの増大を
防ぐことができる。
【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、円板状の振動体12を含む。振動体12は、
たとえば金属板などで形成される。この実施例では、厚
さ100μmで直径10mmの真鍮板が使用されてい
る。
【0012】振動体12の一方主面上には、たとえば8
個の圧電素子14a,14b,14c,14d,14
e,14f,14gおよび14hが形成される。これら
の圧電素子14a〜14hは、共通の圧電体板16を含
む。この圧電体板16の一方主面の全面に電極18が形
成される。そして、圧電体板16の他方主面上に、8個
の電極20a,20b,20c,20d,20e,20
f,20gおよび20hが形成される。これらの電極2
0a〜20hは、それぞれ扇形に形成され、圧電体板1
6の円周に沿って等間隔で配置される。これらの電極2
0a〜20hと圧電体板16と別の電極18とで、複数
の圧電素子14a〜14hが形成される。これらの圧電
素子14a〜14hは、回転角速度に応じた信号を得る
ための検出用として使用される。
【0013】さらに、振動体12の他方主面には、振動
体12に屈曲振動を与えるための駆動用として用いられ
る圧電素子22が形成される。この圧電素子22は、円
板状の圧電体板24の両面の全面に電極26,28を形
成したものである。
【0014】圧電体板16,24としては、たとえばP
ZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの材料が使用され、
この実施例では厚さ100μmで直径9mmの円板状に
形成されている。このPZT板の両面に銀ペーストを塗
布し、800〜900℃の温度で焼き付けて、電極が形
成される。さらに、約60℃のシリコンオイル中におい
て、2kV/mmの電界を印加することによって、PZ
T板に分極処理が施される。このようにして、圧電素子
22が形成される。また、圧電素子14a〜14hを得
るために、PZT板の片面の電極が、エッチングによっ
て8つの扇状に分割される。このようにして、圧電素子
14a〜14hが得られる。得られた圧電素子14a〜
14hおよび圧電素子22は、たとえばエポキシ系の接
着剤を用いて、真鍮の振動体12の両面に接着される。
圧電素子14a〜14hを接着する際には、PZT板に
形成された電極のうち、分割されていない電極が振動体
12に接着される。
【0015】さらに、圧電素子14a〜14hおよび圧
電素子22の各電極にリード線がはんだ付けされ、振動
ジャイロ10が得られる。このとき、図2に示すよう
に、圧電素子14aと14dとが共通に接続され、圧電
素子14bと14gとが共通に接続され、圧電素子14
cと14fとが共通に接続され、圧電素子14eと14
hとが共通に接続される。
【0016】そして、圧電素子14a,14dと圧電素
子14e,14hとが、第1の差動回路40に接続され
る。第1の差動回路で、圧電素子14a,14dの出力
と圧電素子14e,14hの出力との差が検出される。
第1の差動回路40の出力は、第1の同期検波回路42
に接続される。第1の同期検波回路42では、第1の差
動回路40の出力が、たとえば振動ジャイロ10を駆動
するための駆動信号に同期して検波される。第1の同期
検波回路42の出力は第1の平滑回路44で平滑され、
さらに第1の平滑回路44の出力が第1の増幅回路46
で増幅される。
【0017】同様にして、圧電素子14b,14gと圧
電素子14c,14fとが、第2の差動回路48に接続
される。そして、第2の差動回路48の出力は第2の同
期検波回路50で検波され、その出力が第2の平滑回路
52で平滑され、さらに第2の増幅回路54で増幅され
る。
【0018】この振動ジャイロ10を駆動するには、た
とえば圧電素子22の電極26,28間に駆動信号が与
えられる。この駆動信号によって、振動体12は屈曲振
動する。たとえば図3に示すように、振動体12の主面
に直交する方向をx軸方向、x軸方向と直交しかつ圧電
素子14b,14gと圧電素子14c,4fとの間を通
る方向をy軸方向、x軸方向と直交しかつ圧電素子14
a,14dと圧電素子14e,14hとの間を通る方向
をz軸方向とすると、振動体12の周縁部はx軸方向に
往復運動するように振動する。この状態では、圧電素子
14a〜14hに発生する電圧は等しく、差動回路4
0,48の出力は0となる。
【0019】この状態で、たとえばz軸を中心として回
転角速度が加わると、x軸上の振動体12の周縁部の質
点A,Bにy軸方向に向かってコリオリ力が働く。この
コリオリ力のために、質点A,B周辺の振動体12がよ
じれた状態で振動する。そのために、圧電素子14a,
14dに発生する電圧と圧電素子14e,14hに発生
する電圧との間に差が生じ、第1の差動回路40に出力
が発生する。第1の差動回路40に発生した出力は第1
の同期検波回路42で検波される。そして、検波された
信号が第1の平滑回路44で平滑され、第1の増幅回路
46で増幅される。この第1の増幅回路46の信号を測
定することによって、z軸を中心として加わった回転角
速度を検出することができる。
【0020】同様に、y軸を中心として回転角速度が加
わると、圧電素子14b,14gに発生する電圧と圧電
素子14c,14fに発生する電圧との間に差が生じ、
第2の差動回路48に出力が発生する。この出力を第2
の同期検波回路50,第2の平滑回路52および第2の
増幅回路54で、検波,平滑,増幅することによって、
y軸を中心として加わった回転角速度が検出される。
【0021】このように、この振動ジャイロ10を用い
れば、2つの向きの軸を中心とした回転角速度を検出す
ることができる。したがって、複数の向きの軸を中心と
した回転角速度を検出するために複数のジャイロを取り
付ける必要がなく、従来の振動ジャイロを使用した場合
に比べて、コスト,重量および振動ジャイロを実装する
ためのスペースを低減させることができる。なお、上述
の実施例では、検出用の圧電素子14a〜14hを形成
するために、圧電基板16および全面電極18を共有し
たが、圧電素子14a〜14hのそれぞれを個別に形成
してもよい。その場合、振動体12の一方主面上には、
個別に形成された圧電素子が接着される。さらに、振動
体12の形状としては、円板状以外にも、たとえば楕円
板状や矩形板状など、あらゆる板状のものを使用するこ
とができる。
【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検出回路を示すブロ
ック図である。
【図3】図1に示す振動ジャイロに回転角速度が加わっ
た場合の振動状態を示す図解図である。
【図4】(A)はこの発明の背景となる従来の振動ジャ
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 14a〜14h 検出用圧電素子 22 駆動用圧電素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の振動体、および 前記振動体の主面上に形成される複数の圧電素子を含
    み、 前記圧電素子は、前記振動体の主面上において交差する
    複数の軸の両側に配置される、振動ジャイロ。
JP18875592A 1992-06-22 1992-06-22 振動ジャイロ Expired - Lifetime JP3218702B2 (ja)

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US5783749A (en) * 1995-12-07 1998-07-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Vibrating disk type micro-gyroscope
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