JPH11281369A - 音叉型振動ジャイロ - Google Patents
音叉型振動ジャイロInfo
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- JPH11281369A JPH11281369A JP10085987A JP8598798A JPH11281369A JP H11281369 A JPH11281369 A JP H11281369A JP 10085987 A JP10085987 A JP 10085987A JP 8598798 A JP8598798 A JP 8598798A JP H11281369 A JPH11281369 A JP H11281369A
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- fork type
- arms
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】製造工程が簡単で信頼性が高く、小型の振動ジ
ャイロを提供する。 【解決手段】圧電材料からなる２つのアーム１１０，１
２０を有する音叉形状の振動ジャイロにおいて、各アー
ムの側面にアーム駆動用の電極１１１，１１３，１２
１，１２３を有し、かつ前記２つのアームを含む平面と
同一面である音叉振動面に対向し、近接する位置に静電
容量変化による角速度検出するための検出電極１４１，
１４３を設けた。
ャイロを提供する。 【解決手段】圧電材料からなる２つのアーム１１０，１
２０を有する音叉形状の振動ジャイロにおいて、各アー
ムの側面にアーム駆動用の電極１１１，１１３，１２
１，１２３を有し、かつ前記２つのアームを含む平面と
同一面である音叉振動面に対向し、近接する位置に静電
容量変化による角速度検出するための検出電極１４１，
１４３を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角速度を検出
するための音叉型振動ジャイロに関するものである。
するための音叉型振動ジャイロに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は特開昭５８−１７４８５４に開示
されている従来の振動ジャイロの構造概略図である。
されている従来の振動ジャイロの構造概略図である。
【０００３】この振動ジャイロは音叉アーム６０、６１
の先端に該音叉アームの振動方向と直角に振動するよう
に構成された振動音片６２、６３を有する。前記音叉ア
ーム６０、６１および振動音片６２，６３は金属で構成
され、厚さ方向に分極された圧電セラミック薄板６４，
６５，６６，６７が接合されている。圧電セラミック薄
板６４，６５に交番電圧を印加することにより、前記音
叉アーム６０，６１を振動をさせる。この状態で、振動
ジャイロを軸６８の周りに回転させると、コリオリ力の
作用により前記音叉アーム６０、６１の振動方向と直角
な方向に力が発生し、この力が振動音片６２，６３を振
動させる。その結果、圧電セラミック薄板６６，６７に
は回転角速度に比例した電圧が発生する。
の先端に該音叉アームの振動方向と直角に振動するよう
に構成された振動音片６２、６３を有する。前記音叉ア
ーム６０、６１および振動音片６２，６３は金属で構成
され、厚さ方向に分極された圧電セラミック薄板６４，
６５，６６，６７が接合されている。圧電セラミック薄
板６４，６５に交番電圧を印加することにより、前記音
叉アーム６０，６１を振動をさせる。この状態で、振動
ジャイロを軸６８の周りに回転させると、コリオリ力の
作用により前記音叉アーム６０、６１の振動方向と直角
な方向に力が発生し、この力が振動音片６２，６３を振
動させる。その結果、圧電セラミック薄板６６，６７に
は回転角速度に比例した電圧が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の振動ジャイロでは、音叉アーム、振動音片と圧
電セラミック薄板を接着剤を用いて接合しており、接合
位置のばらつき、あるいは接着層のばらつき等により、
振動ジャイロの特性が変動するという課題があった。
た従来の振動ジャイロでは、音叉アーム、振動音片と圧
電セラミック薄板を接着剤を用いて接合しており、接合
位置のばらつき、あるいは接着層のばらつき等により、
振動ジャイロの特性が変動するという課題があった。
【０００５】また振動音片６２，６３を音叉アーム６
０、６１に直角に接合する必要があり、非常に難しい工
程であるという課題があった。
０、６１に直角に接合する必要があり、非常に難しい工
程であるという課題があった。
【０００６】また、圧電セラミックを使用しているた
め、温度特性が悪いという課題があった。
め、温度特性が悪いという課題があった。
【０００７】また、音叉アームと振動音片の二階立て構
造のため、全体が大きくなるという課題があった。
造のため、全体が大きくなるという課題があった。
【０００８】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、構造が簡単で安価で信頼性の高い振動ジャイ
ロを提供することにある。
るもので、構造が簡単で安価で信頼性の高い振動ジャイ
ロを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】（１）請求項１の振動ジ
ャイロは、圧電材料からなる２本のアームを有する音叉
形状の振動ジャイロにおいて、前記２本のアームの側面
にアーム駆動用の駆動電極を有し、かつ前記２本のアー
ムを含む平面と同一面であるアーム振動面に対向し、か
つ近接する位置に角速度検出用の検出電極を設けたこと
を特徴とする。
ャイロは、圧電材料からなる２本のアームを有する音叉
形状の振動ジャイロにおいて、前記２本のアームの側面
にアーム駆動用の駆動電極を有し、かつ前記２本のアー
ムを含む平面と同一面であるアーム振動面に対向し、か
つ近接する位置に角速度検出用の検出電極を設けたこと
を特徴とする。
【００１０】そのため、圧電セラミックの接着や振動音
片の接合による特性のばらつきがなく、製造工程が簡単
であるため、安価で信頼性のある振動ジャイロを提供で
きる。
片の接合による特性のばらつきがなく、製造工程が簡単
であるため、安価で信頼性のある振動ジャイロを提供で
きる。
【００１１】（２）請求項２の振動ジャイロは請求項１
に記載の振動ジャイロにおいて、前記圧電材料は水晶で
あることを特徴とする。
に記載の振動ジャイロにおいて、前記圧電材料は水晶で
あることを特徴とする。
【００１２】そのため、温度特性の良い振動ジャイロを
提供できる。
提供できる。
【００１３】（３）請求項３の振動ジャイロは、請求項
１に記載の音叉型振動ジャイロにおいて、前記角速度検
出用の検出電極は前記圧電材料からなる音叉形状の振動
ジャイロの保持ケース内面に形成することを特徴とす
る。
１に記載の音叉型振動ジャイロにおいて、前記角速度検
出用の検出電極は前記圧電材料からなる音叉形状の振動
ジャイロの保持ケース内面に形成することを特徴とす
る。
【００１４】そのため、パッケージを含めて、超小型の
振動ジャイロを提供できる。
振動ジャイロを提供できる。
【００１５】（４）請求項４の振動ジャイロは、請求項
３記載の音叉型振動ジャイロにおいて、前記音叉型振動
ジャイロのアーム支持部に前記アーム上の駆動電極とケ
ース内面に形成された検出電極の隙間を確保するための
段差を設けたことを特徴とする。
３記載の音叉型振動ジャイロにおいて、前記音叉型振動
ジャイロのアーム支持部に前記アーム上の駆動電極とケ
ース内面に形成された検出電極の隙間を確保するための
段差を設けたことを特徴とする。
【００１６】そのため、両電極間の間隔を精度良く確保
することができ、したがって角速度も精度よく検出する
ことができる。
することができ、したがって角速度も精度よく検出する
ことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１８】（実施例１）図１は実施例1に係わる振動
ジャイロの概要図を示し、図２および図３はその動作を
示すものである。
ジャイロの概要図を示し、図２および図３はその動作を
示すものである。
【００１９】図１において、音叉型振動ジャイロ１００
は２本のアーム１１０と１２０およびアーム支持部１３
０より構成される。図１〜図３に示されるように２本の
アーム１１０，１２０の側面には、該アームをX−Z面内
で矢印１５０および矢印１５１の方向に振動させるため
の駆動電極１１１，１１２，１１３，１１４，１２１，
１２２，１２３，１２４が形成されている。
は２本のアーム１１０と１２０およびアーム支持部１３
０より構成される。図１〜図３に示されるように２本の
アーム１１０，１２０の側面には、該アームをX−Z面内
で矢印１５０および矢印１５１の方向に振動させるため
の駆動電極１１１，１１２，１１３，１１４，１２１，
１２２，１２３，１２４が形成されている。
【００２０】また、駆動電極１１１、１１２および１２
１，１２２に対向し、近接する位置に角速度検出するた
めの検出電極１４２、１４１、１４４、１４３が形成さ
れている。
１，１２２に対向し、近接する位置に角速度検出するた
めの検出電極１４２、１４１、１４４、１４３が形成さ
れている。
【００２１】そこで、音叉型振動ジャイロ１００の動作
について図２および図３で説明する。前記駆動電極に交
番電圧を印加することにより、音叉型振動ジャイロ１０
０のアーム１１０，１２０は、静止状態の図２（ａ）か
ら図２（ｂ）、（ｃ）で示すように、互いに遠ざかる向
きに（矢印１５０の方向）、また次の半サイクルでは互
いに接近する向き（矢印１５１の方向）に変位する。
について図２および図３で説明する。前記駆動電極に交
番電圧を印加することにより、音叉型振動ジャイロ１０
０のアーム１１０，１２０は、静止状態の図２（ａ）か
ら図２（ｂ）、（ｃ）で示すように、互いに遠ざかる向
きに（矢印１５０の方向）、また次の半サイクルでは互
いに接近する向き（矢印１５１の方向）に変位する。
【００２２】図３（ｂ）に示すように、前記音叉型振動
ジャイロ１００をＺ軸の周りに矢印１６０の方向に回転
させると前記アーム１１０、１２０が矢印１５０の方向
に変位している場合 、前記アーム１１０、１２０にコ
リオリの力１７０、１７１が働き、該アーム１１０，１
２０はそれぞれコリオリ力の方向に変位する。したがっ
て、前記駆動電極１１２、１２１と検出電極１４１，１
４４がそれぞれ接近し、前記駆動電極１１１，１２２と
検出電極１４２、１４３が遠ざかる。また、図３（ｃ）
に示すように、前記アーム１１０，１２０が矢印１５１
の方向に移動している場合、前記アーム１１０，１２０
には図３（ｂ）と逆のコリオリ力１８０，１８１が働
き、該アーム１１０，１２０は図３（ｂ）と逆の方向に
変位する。また、前記コリオリ力はZ軸回りの回転速度
に比例する。したがって、Ｚ軸回りの回転角速度および
方向に応じてコリオリ力が変化することにより、前記駆
動電極、検出電極間の距離が変化する。よって両電極間
の静電容量変化を電気的に検出することにより角速度を
精度よく検出することが出来る。
ジャイロ１００をＺ軸の周りに矢印１６０の方向に回転
させると前記アーム１１０、１２０が矢印１５０の方向
に変位している場合 、前記アーム１１０、１２０にコ
リオリの力１７０、１７１が働き、該アーム１１０，１
２０はそれぞれコリオリ力の方向に変位する。したがっ
て、前記駆動電極１１２、１２１と検出電極１４１，１
４４がそれぞれ接近し、前記駆動電極１１１，１２２と
検出電極１４２、１４３が遠ざかる。また、図３（ｃ）
に示すように、前記アーム１１０，１２０が矢印１５１
の方向に移動している場合、前記アーム１１０，１２０
には図３（ｂ）と逆のコリオリ力１８０，１８１が働
き、該アーム１１０，１２０は図３（ｂ）と逆の方向に
変位する。また、前記コリオリ力はZ軸回りの回転速度
に比例する。したがって、Ｚ軸回りの回転角速度および
方向に応じてコリオリ力が変化することにより、前記駆
動電極、検出電極間の距離が変化する。よって両電極間
の静電容量変化を電気的に検出することにより角速度を
精度よく検出することが出来る。
【００２３】また、本発明の音叉型振動ジャイロに圧電
材料として水晶を用いることにより、周囲温度による振
動の共振周波数変動がわずかであるため、したがって温
度特性のよい音叉型振動ジャイロを実現することが出来
る。
材料として水晶を用いることにより、周囲温度による振
動の共振周波数変動がわずかであるため、したがって温
度特性のよい音叉型振動ジャイロを実現することが出来
る。
【００２４】図４は、音叉型振動ジャイロ１００の保持
ケースを含めた断面図であり、前記音叉型振動ジャイロ
１００は保持するためのケース本体１９０と蓋２００に
より固定、密封される。
ケースを含めた断面図であり、前記音叉型振動ジャイロ
１００は保持するためのケース本体１９０と蓋２００に
より固定、密封される。
【００２５】前記ケース１９０と蓋２００には、駆動電
極１１２，１１１，１２２，１２１と対面する位置に検
出電極１４１，１４２，１４３，１４４が形成されてい
る。
極１１２，１１１，１２２，１２１と対面する位置に検
出電極１４１，１４２，１４３，１４４が形成されてい
る。
【００２６】そのため、パッケージを含めて小型、薄型
の音叉型振動ジャイロを実現することができる。
の音叉型振動ジャイロを実現することができる。
【００２７】(実施例２)また、図５は実施例２に係わる
音叉型振動ジャイロの平面図および断面図である。音叉
型振動ジャイロ１００のアーム支持部１３０に、アーム
上の駆動電極とケース本体および蓋上に形成されている
検出電極の隙間を確保するための段差部３００を設けて
いる。音叉型振動ジャイロ１００はエッチングなどの微
細加工で作ることができるため、前記段差も精度よく形
成する事が出来る。したがって、前記駆動電極と検出電
極の隙間を正確に形成する事が出来るため、角速度を精
度よく検出することができる。
音叉型振動ジャイロの平面図および断面図である。音叉
型振動ジャイロ１００のアーム支持部１３０に、アーム
上の駆動電極とケース本体および蓋上に形成されている
検出電極の隙間を確保するための段差部３００を設けて
いる。音叉型振動ジャイロ１００はエッチングなどの微
細加工で作ることができるため、前記段差も精度よく形
成する事が出来る。したがって、前記駆動電極と検出電
極の隙間を正確に形成する事が出来るため、角速度を精
度よく検出することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上記したように、本発明によれば、以
下のような効果を有する。
下のような効果を有する。
【００２９】まず、請求項１記載の発明によれば、圧電
セラミックや振動板の接着工程がないため、精度良くか
つ安価に作る事ができ、また、信頼性の高い音叉型振動
ジャイロを提供する事が出来る。
セラミックや振動板の接着工程がないため、精度良くか
つ安価に作る事ができ、また、信頼性の高い音叉型振動
ジャイロを提供する事が出来る。
【００３０】また、請求項２記載の発明によれば、圧電
材料として水晶を用いることにより、周囲温度変化によ
る振動の共振周波数変動がわずかであるため、したがっ
て温度特性のよい音叉型振動ジャイロを実現することが
できる。さらに、アーム形状および駆動電極を、フォト
リソ技術およびエッチング技術で製造する事が出来るた
め、精度良くかつ安価に作る事ができ、高精度で信頼性
の高い音叉型振動ジャイロを提供する事が出来る。
材料として水晶を用いることにより、周囲温度変化によ
る振動の共振周波数変動がわずかであるため、したがっ
て温度特性のよい音叉型振動ジャイロを実現することが
できる。さらに、アーム形状および駆動電極を、フォト
リソ技術およびエッチング技術で製造する事が出来るた
め、精度良くかつ安価に作る事ができ、高精度で信頼性
の高い音叉型振動ジャイロを提供する事が出来る。
【００３１】また、請求項３記載の発明によれば、角速
度の検出をアーム側面の電極と保持ケース内面に形成し
た電極で行っているため、パッケージを含めて小型、薄
型の音叉型振動ジャイロを実現することができる。
度の検出をアーム側面の電極と保持ケース内面に形成し
た電極で行っているため、パッケージを含めて小型、薄
型の音叉型振動ジャイロを実現することができる。
【００３２】また、請求項４記載の発明によれば、アー
ム支持部に、アーム上の電極とケース内面に形成された
検出電極の隙間を確保するための段差をエッチングなど
微細加工で作製することができ、両電極間の隙間を精度
良く確保することができ、したがって角速度精度の良い
音叉型振動ジャイロを実現することができる。
ム支持部に、アーム上の電極とケース内面に形成された
検出電極の隙間を確保するための段差をエッチングなど
微細加工で作製することができ、両電極間の隙間を精度
良く確保することができ、したがって角速度精度の良い
音叉型振動ジャイロを実現することができる。
【図１】実施例１の音叉型振動ジャイロの概要図であ
る。
る。
【図２】実施例１の音叉型振動ジャイロの動作説明図で
ある。
ある。
【図３】実施例１の音叉型振動ジャイロの動作説明図で
ある。
ある。
【図４】実施例１の音叉型振動ジャイロのユニットの断
面図である。
面図である。
【図５】実施例２の音叉型振動ジャイロの平面図と断面
図である。
図である。
【図６】従来の振動ジャイロの概要図である。
１００ 音叉型振動ジャイロ １１０、１２０ アーム １１１〜１１４ 駆動電極 １２１〜１２４ 駆動電極 １４０ 基板 １４１〜１４４ 検出電極 １５０、１５１ アーム振動方向 １６０ 回転方向 １７０、１７１ コリオリ力の方向 １８０、１８１ コリオリ力の方向 １９０ ケース ２００ 蓋 ３００ 段差部
Claims (4)
- 【請求項１】圧電材料からなる２本のアームを有する音
叉形状の振動ジャイロにおいて、前記２本のアームの側
面にアーム駆動用の駆動電極を有し、かつ前記２本のア
ームを含む平面と同一面であるアーム振動面に対向し、
かつ近接する位置に角速度検出用の検出電極を設けたこ
とを特徴とする音叉型振動ジャイロ。 - 【請求項２】請求項１に記載の音叉型振動ジャイロにお
いて、前記圧電材料は水晶であることを特徴とする音叉
型振動ジャイロ。 - 【請求項３】請求項１に記載の音叉型振動ジャイロにお
いて、前記検出電極は前記圧電材料からなる音叉形状の
振動ジャイロの保持ケース内面に形成することを特徴と
する音叉型振動ジャイロ。 - 【請求項４】請求項３記載の音叉型振動ジャイロにおい
て、前記音叉型振動ジャイロのアーム支持部に前記アー
ム上の駆動電極とケース内面に形成された検出電極の隙
間を確保するための段差を設けたことを特徴とする音叉
型振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085987A JPH11281369A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 音叉型振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085987A JPH11281369A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 音叉型振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281369A true JPH11281369A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13874046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10085987A Withdrawn JPH11281369A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 音叉型振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281369A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6497148B1 (en) * | 1999-09-08 | 2002-12-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Gyroscope and input apparatus using the same |
| JP2009063369A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Epson Toyocom Corp | 加速度センサ素子及び加速度センサ |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10085987A patent/JPH11281369A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6497148B1 (en) * | 1999-09-08 | 2002-12-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Gyroscope and input apparatus using the same |
| JP2009063369A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Epson Toyocom Corp | 加速度センサ素子及び加速度センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |