JPH04102013A - 振動ジャイロおよびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、角速度検出を行う振動ジャイロに関する。

［従来の技術］ 第７図、第８図にそれぞれ従来の振動ジャイロを示す。

これらの振動ジャイロはいずれも振動子として２本のア
ーム１ａを持つ音叉１を用いた音叉型振動ジャイロであ
る。符号２は音叉１を支持する支持棒である。音叉１の
駆動振動方向（Ｘ方向）と直交する１つの面に１枚の駆
動用圧電素子３を張り付け、駆動振動方向と平行な面（
Ｘ方向と直交する面）に検出用圧電素子４を張り付けて
いる。駆動用圧電素子３に駆動電圧を印加すると、音叉
１がＸ方向に振動し、この音叉１にＺ軸回りの角速度が
加わると、Ｘ方向のコリオリのカが発生して、このコリ
オリの力により音叉１がＸ方向に振動し、この検出側振
動を検出用圧電素子４が検出して、加わったコリオリの
力を検出し、角速度を検出する。

上記の振動ジャイロの検出精度を向上させるためには、
音叉１の実際の駆動振動方向が正しくＸ方向であること
が必要である。しかし、音叉１の加工精度や圧電素子の
張り付は精度その他の要因により、駆動振動方向が必ず
しも本来の駆動振動方向と一致せず、Ｘ方向に対して若
干角度を持つずれた方向に振動し、その振動のｙ方向成
分により検出用圧電素子４に漏れ電圧が発生していた。

このため従来は、駆動用圧電素子３に電圧を印加して実
際に音叉１を振動させ、音叉１の駆動振動方向が本来の
Ｘ方向からずれている時、第７図に示すように音叉１の
一部を削ったり（矢印（イ）の部分）、あるいは第８図
に示すようにねし穴をあけこのねじ穴にねじ込んだねじ
５の質量移動などで、音叉１の振動方向が正しくＸ方向
となるように機械的に調整していた。

Ｕ発明が解決しようとする課題］ １枚の駆動用圧電素子で振動子を駆動する上記従来の振
動ジャイロのように、振動子の駆動振動方向を調整する
ために、振動子の一部を削り取ったりねじの質量移動を
行うなど、振動子側で機械的に調整しなければならない
構造では、正しく調整すること自体が容易でない上、そ
の調整のために多くの工数を要する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、振動子の駆
動振動方向の調整を、振動子自体を機械的に調整する方
法によらずに、的確にかつ容易に行うことのできる振動
ジャイロおよび振動ジャイロの駆動方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決する請求項１の発明は、振動子の同一投
影面の投影面幅方向中心からずれた位置に、個別に駆動
電圧を印加される複数の駆動用圧電素子を設けたことを
特徴とする振動ジャイロである。

請求項２の発明は、請求項１の振動ジャイロにおいて、
駆動用圧電素子を設ける同一投影面が振動子の駆動振動
方向と直交する面であることを特徴とする 請求項３の発明は、請求項１の振動ジャイロにおいて、
駆動用圧電素子を設ける同一投影面が振動子の駆動振動
方向と平行な対向する２つの面であることを特徴とする 請求項４の発明は、振動子の同一投影面の投影面幅方向
中心からずれた位置に複数の駆動用圧電素子を設け、各
駆動用圧電素子に印加する駆動電圧を個別に調整するこ
とにより振動子の駆動振動方向を１ＩＴ１１ａｌするこ
とを特徴とする振動ジャイロの駆動方法である。

なお、上記において振動子の同一投影面とは、振動子を
一方向から見た時の正面およびこれと対向する面（裏面
）の両者を含めていう。

［作用］ 上記構成において、振動子の同一投影面の投影面幅方向
中心からずれた位置に設けた複数の駆動用圧電素子に印
加する駆動電圧のバランスを調整することにより、振動
子の片側部分と他の片側部分における駆動力のバランス
を調整することができ、これにより振動子の駆動振動方
向を制御することができる。

請求項２の振動ジャイロにおいては、振動子の駆動振動
方向と直交する面に設けた複数の駆動用圧電素子に印加
する駆動電圧のバランスを調整することで、駆動振動方
向の調整が行われる。

請求項３の振動ジャイロにおいては、振動子の駆動振動
方向と平行な対向する２つの面に設けた駆動用圧電素子
に印加する駆動電圧のバランスを調整することで、駆動
振動方向の調整が行われる。

この場合、振動子の駆動振動方向と平行な面に張り付け
られた駆動用圧電素子は駆動振動方向と直角な方向の振
動に直接作用するから、駆動振動方向と直交する方向の
振動を低減させることが容易である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図〜第６図を参照して説明
する。

第１図は請求項２の振動ジャイロの一部ｍ例であり、ま
た、振動子として音叉を用いた音叉型の振動ジャイロに
適用したものである。符号１は２本のアーム１ａを持つ
音叉、符号２は支持棒である、音叉１の駆動振動方向く
Ｘ方向）と直交する１つの面に同じ極性の２枚の駆動用
圧電素子３ａ。

３ｂをＸ方向左右に並べて縦に張り付け、Ｘ方向と平行
な面（Ｘ方向に直交する面）に検出用圧電素子４を張り
付けている。前記２枚の駆動用圧電素子３ａ、３ｂは、
可変抵抗器７の２つの端子に接続され、可変抵抗器７の
摺動端子に高周波の駆動電源６が接続されている。なお
、図示のように金属製である音叉１を接地している。

上記の振動ジャイロにおいて、２つの駆動用圧電素子３
ａ、３ｂに駆動電源６より電圧を印加すると、音叉１が
Ｘ方向に振動し、この音叉１にＺ軸回りの角速度が加わ
ると、Ｘ方向のコリオリの力が発生して音叉１がＸ方向
に振動し、この検出側振動を検出用圧電素子４が検出し
て加わったコリオリの力を検出し、角速度を検出する。

上記の駆動用圧電素子３ａ、３ｂによる音叉１の駆動振
動方向が例えば第２図のように本来のＸ方向からＸ′力
方向若干ずれている場合、その振動にはＸ方向成分が存
在するので、このＸ方向成分が検出用圧電素子４に漏れ
電圧として検出され、コリオリの力検出に誤差を生ぜし
める。したがって、音叉１の駆動振動方向が正しくＸ方
向となるように調整する必要があるが、これには可変抵
抗器７を調整して２つの駆動用圧電素子３ａ、３ｂに印
加する駆動電圧のバランスを変化させ、これにより音叉
１のアーム１ａのＸ方向の片側部分（駆動用圧電素子３
ａ側の部分）と他の片側部分く駆動用圧電素子３ｂ側の
部分）における駆動力のバランスを調整することにより
行うことができる。例えば、第２図のようにＸ°力方向
ずれている場合、そのずれ方向と反対側の駆動用圧電素
子（図示例の場合３ａ）の駆動電圧を大とすれば、音叉
１の駆動振動方向は本来のＸ方向の振動に近ずく。

第３図は同じく請求項２の振動ジャイロの一実施例であ
るが、振動子として音片を用いた音片型の振動ジャイロ
に適用したものである。音片１１は２本の支持棒１２．
１３により振動の節を支持されている。音片１１の駆動
振動方向（Ｘ方向）の１つの面に２枚の駆動用圧電素子
３ａ、３ｂを前記と同様に縦に並べて張り付け、これと
直交する面に検出用圧電素子４を張り付け、前記２つの
駆動用圧電素子３ａ、３ｂに可変抵抗器７を介して高周
波の駆動電源６を接続している。

二の音片型の振動ジャイロにおいて、駆動用圧電素子３
ａ、３ｂに駆動電圧を印加すると、音片１１はＸ方向に
振動し、Ｚ軸回りの角速度が加わると、Ｘ方向のコリオ
リの力が発生し、このコリオリの力を検出用圧電素子４
が検出する。

上記２つの駆動用圧電素子３ａ、３ｂによる音片１１の
駆動振動方向がＸ方向からずれている場合には、前述と
同様に可変抵抗器７を調整して、２つの駆動用圧電素子
３ａ、３ｂに印加する駆動電圧のバランスを調整し、駆
動振動方向を本来のＸ方向に修正することができる。

上述の第１図、第３図の各実施例はいずれも２つの駆動
用圧電素子を同一投影面の１つの面に設けたものである
が、１つの駆動用圧電素子は同一投影面の１つの面に、
他の１つの駆動用圧電素子はこれと対向する面に設ける
こともできる。この堝き、対向する２つの面に設けた各
駆動用圧電素子は投影面の幅方向中心から互いに逆方向
にずらせた位置に設ける。

第４図は請求項３の振動ジャイロの一実施例を示す。こ
の振動ジャイロは、音片１１の駆動振動方向（Ｘ方向）
と平行な対向する２つの面の一方の面に２枚の駆動用圧
電素子３ａ、３ｃとその中央の１枚の検出用圧電素子４
とを張り付け、他方の面に同じく２枚の駆動用圧電素子
３ｂ、３ｄとその中央の１枚の検出用圧電素子４とを張
り付けたものである。この実施例では、１つの面の２枚
の駆動用圧電素子３ａ、３ｂ（または３ｂ、３ｄ）と１
枚の検出用圧電素子４との３枚の圧電素子を、圧電板部
分を共通にし電極部分を３つに分割した一枚構造で構成
している。

そして、前記と同様に、各駆動用圧電素子３ａ。

３ｂおよび３ｃ、３ｄを可変抵抗器７を介して駆動電源
６に接続している。この場合、同一面の駆動用圧電素子
３ａと３ｃ（または３ｂと３ｄ）は互いに逆極性で可変
抵抗器７の同一の端子に接続し、対向する面の駆動用圧
電素子３ａと３ｂ（または３ｃと３ｄ）は互いに同極性
で可変抵抗器７の異なる端子に接続する。

上記の振動ジャイロにおいて、各駆動用圧電素子３ａ、
３ｂおよび３ｃ、３ｄに駆動電源６より電圧を印加する
と、音片１１のＸ方向の片側部分く駆動用圧電素子３ａ
、３ｂ側の部分）の伸縮と他側部分く駆動用圧電素子３
Ｃ２３ｄ側の部分）の伸縮とが逆なので音片１１はＸ方
向にたわみ変形しこれによりＸ方向に振動する。ここで
、音片１１にＺ軸回りの角速度が加わると、音片１１が
Ｘ方向に振動し、検出用圧電素子４がこれを検出してコ
リオリの力を検出する。

そして、音片１１の駆動振動方向が本来のＸ方向からず
れている場合、可変抵抗器７を調整して、対向する面の
駆動用圧電素子３ａ、３Ｃと３ｂ３ｄとに印加する電圧
のバランスを変化させると、音片１１のＸ方向の片側部
分（駆動用圧電素子３ａ、３ｂ側の部分）と他の片側部
分（駆動用圧電素子３ｃ、３ｄ側部分）との駆動力のバ
ランスが調整され、音片１１の駆動振動方向を本来の駆
動振動方向（Ｘ方向）に修正することができる。この場
合、駆動振動方向（Ｘ方向）と平行な面に張り付けられ
た駆動用圧電素子は、駆動振動方向と直交する方向の振
動に直接作用するので、音片１１の駆動振動方向と直交
する方向の振動を容易に低減させることができ、検出用
圧電素子４への漏れ電圧を低減することができる。

第５図は請求項３の振動ジャイロの他の実施例を示す。

この振動ジャイロは、音片１１の駆動振動方向と平行な
対向する２つの面の一方の面に１枚の駆動用圧電素子３
ａと１枚の検出用圧電素子４とを張り付け、他方の面に
同じく１枚の駆動用圧電素子３ｂと１枚の検出用圧電素
子４とを、それぞれ駆動用圧電素子３ａ、３ｂどうしを
各面の幅方向中心から同方向にずらせて対向させ、かつ
検出用圧電素子４どうしを同様に対向させて張り付けた
ものである。そして、前記２つの駆動用圧電素子３ａ、
３ｂは互いに同極性とし、可変抵抗器７を介して駆動電
源６に接続する。なお、駆動用圧電素子と検出用圧電素
子とは、独立したものでも、２分割した１枚構造のもの
でもよい。

上記の振動ジャイロにおいて、２つの駆動用圧電素子３
ａ、３ｂに駆動電源６より電圧を印加すると、音片１１
のＸ方向の片側部分（駆動用圧電素子３ａ、３ｂのある
側の部分）に伸縮力が作用して音片１１がＸ方向に振動
する。

音片１１の駆動振動方向が本来のＸ方向からずれている
場合、前述と同様に可変抵抗器７を調整して、対向する
２つの駆動用圧電素子３ａ、３ｂに印加する電圧のバラ
ンスを変化させ、音片１１の駆動振動方向を調整する。

第４図のものと同様に、駆動振動方向（Ｘ方向）と平行
な面に張り付けた駆動用圧電素子３ａ、３ｂは駆動振動
方向と直交する方向の振動に直接作用するのて、音片１
１の駆動振動方向と直交する方向の振動を容易に低減さ
せることができる。

なお、上記の２つの駆動用圧電素子３ａ、３ｂは、駆動
振動方向と平行な２つの面における対角線をなす位置に
配置してもよい、この場合、２つの駆動用圧電素子３ａ
、３ｂの極性は互いに逆にする。

第６図は音叉型の振動ジャイロに適用したもので、音叉
１の一方のアーム１ａの駆動振動方向（Ｘ方向）と平行
な対向する２つの面のそれぞれ中心より片側部分に駆動
用圧電素子３ａ、３ｂを張り付け、他方のアーム１ａの
同じく駆動振動方向と平行な対向する２−）の面に検出
用圧電素子４を張り付けたものである。また、２つの駆
動用圧電素子３ａ、３ｂに前記と同様に可変抵抗器７を
介して駆動電源６を接続する。

前記２枚の駆動用圧電素子３ａ、３ｂに駆動電圧を印加
すると、両部動用圧電素子３ａ、３ｂが中心より片側部
分にあるので、アーム１ａがＸ方向にたわみ変形しＸ方
向の振動を生じる。この場合における駆動振動方向の制
御方法も前述の場合と全く同様である。なお、検出用圧
電素子４は駆動用圧電素子３ａ、３ｂの張り付は位置と
対称的に設けるのがバランス上好ましいが、面の片側部
分でなく中央部に張り付けてよい。

なお、振動子の駆動振動方向と平行な面に張り付ける複
数の駆動用圧電素子は、少なくともその面の中心部から
ずれた位置である必要があるが、少しでも辺縁に近づけ
て張り付けるのが、大きな駆動変位（すなわち大きな駆
動振動振幅）を発生させるために効果的である。

また、実施例では、音片型および音叉型の振動ジャイロ
について説明したが、Ｈ型の振動子を持つＨ型振動ジャ
イロにも当然適用できる。

また、実施例では２つの駆動用圧電素子に印加する駆動
電圧は調整時に相互に関連して変動するが、互いに独立
して調整される構成とすることも可能である。

また、２つの駆動用圧電素子に印加する駆動電圧を調整
する方法としては、実施例の可変抵抗器に限らず、電子
回路による駆動電圧調整回路で行う方法も考えられる。

この場合、振動子の駆動振動方向のずれを検知し前記駆
動電圧調整回路にフィードバックさせて、振動子の駆動
振動方向のずれが修正されるように２つの駆動用圧電素
子ｌ＼の駆動電圧を自動的に制御することも可能である
。

また、音片型の振動ジャイロの場合、音片の駆動振動方
向を支持棒と平行な方向（例えば第３図でｙ方向）とす
ることも可能である。

［発明の効果］ 本発明は上記の通り構成されているので、次のような効
果を奏する。

振動子の同一投影面に個別に駆動電圧を印加される複数
の駆動用圧電素子を設けたので、各駆動用圧電素子に印
加する駆動電圧を個別に調整することにより振動子の駆
動振動方向を制御することが可能となり、調整を的確に
行って検出用圧電素子からの漏れ電圧を低減することが
可能となるとともに、その調整操作も容易になる。

また、複数の駆動用圧電素子を振動子の駆動振動方向と
平行な対向する２つの面に設けたものでは、振動子の駆
動振動方向と直交する方向の振動を直接低減させること
ができ、漏れ電圧を一層低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す振動ジャイロの斜視図
、第２図は振動子の駆動振動方向グ）ずｔしについての
説明図、第３図は他の実施例を示す振動ジャイロの斜視
図、第４図はさらに他の実施例を示す振動ジャイロの斜
視図、第５１１２Ｉはさらに他の実施例を示す振動ジャ
イロの斜視図、第６図はさらに他の実施例を示す振動ジ
ャイロの斜視図、第７図は従来の振動ジャイロの斜視図
、第８図は他の従来例を示す振動ジャイロの斜視口であ
る。 １・音叉（振動子）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動子の同一投影面の投影面幅方向中心からずれ
   た位置に、個別に駆動電圧を印加される複数の駆動用圧
   電素子を設けたことを特徴とする振動ジャイロ。
2. （２）前記同一投影面が振動子の駆動振動方向と直交す
   る面であることを特徴とする請求項１記載の振動ジャイ
   ロ。
3. （３）前記同一投影面が振動子の駆動振動方向と平行な
   対向する２つの面であることを特徴とする請求項１記載
   の振動ジャイロ。
4. （４）振動子の同一投影面の投影面幅方向中心からずれ
   た位置に複数の駆動用圧電素子を設け、各駆動用圧電素
   子に印加する駆動電圧を個別に調整することにより振動
   子の駆動振動方向を制御することを特徴とする振動ジャ
   イロの駆動方法。