JPH04332814A - 角速度センサの製造方法 - Google Patents

角速度センサの製造方法

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JPH04332814A
JPH04332814A JP3131579A JP13157991A JPH04332814A JP H04332814 A JPH04332814 A JP H04332814A JP 3131579 A JP3131579 A JP 3131579A JP 13157991 A JP13157991 A JP 13157991A JP H04332814 A JPH04332814 A JP H04332814A
Authority
JP
Japan
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arms
angular velocity
axis direction
velocity sensor
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP3131579A
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English (en)
Inventor
Takashi Ono
隆司 大野
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.)
Akai Electric Co Ltd
Original Assignee
Akai Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Akai Electric Co Ltd filed Critical Akai Electric Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直交三次元座標系内
で、Y軸方向に間隔をおいてZ軸方向へ相互に平行にの
びる二本の腕部を、Y軸方向に励振させつつ、Z軸の周
りに回転させたときに、X軸方向に発生するコリオリの
力に基づいて角速度を検出する、全体としてほぼ音叉状
の角速度センサの製造方法に関し、とくに、二本の腕部
の、形状および寸法の相互のばらつき、それぞれの駆動
用圧電素子相互の、それぞれの腕部への取付位置のばら
つきなどに起因する、角速度の検出感度の低下を有効に
防止するものである。
【0002】
【従来の技術】物体の移動方向を検知する手段として従
来から広く一般に用いられている回転ジャイロスコープ
に対し、近年においては、民生機器への需要の拡大から
、小型にして低廉な振動ジャイロスコープ、いいかえれ
ば角速度センサが注目を集めるに至っている。
【0003】物体の振動下での角速度の発生時にコリオ
リの力を生じる既知の角速度センサとしては、たとえば
図2に斜視図で示すものがある。
【0004】これは、直交三次元座標系内で、Y軸方向
に所定の間隔をおいてZ軸方向へ相互に平行にのびる二
本の腕部1,2と、両腕部1,2の基端を相互連結する
基部3とからなる振動子4に、その基部3からX軸方向
へ突出する検出用圧電素子5を設けるとともに、二本の
腕部のそれぞれの外側表面に駆動用圧電素子6,7を配
設してなる、全体としてほぼ音叉状をなす角速度センサ
であり、このセンサは、たとえば、検出用圧電素子5の
先端面を、図示しないケースその他に固定することによ
って使用に供される。
【0005】かかる角速度センサでは、腕部1,2の外
側表面に取付けた駆動用圧電素子6,7に交流電圧を印
加することによって、それらの腕部1,2をY軸方向に
対称振動させ、その振動状態を維持したまま、振動子4
をZ軸の周りに角速度ωZ で回転させると、ある瞬間
に速度Vで運動しているそれぞれの腕部1,2に、X軸
方向で相互に逆向きのコリオリの力FX が発生する。
【0006】なおここでは、腕部1,2の速度Vは交番
的に変化し、コリオリの力FX は、励振された振動数
で変調された形で発生するので、振動子4はZ軸の周り
にねじれ振動することになり、そのときのねじれ角は、
コリオリの力FX 、ひいては、角速度ωZ に比例す
ることになる。
【0007】そこで、この角速度センサでは、そのねじ
れ振動を、X軸方向へ突出してケースその他に固定され
る検出用圧電素子5、たとえばバイモルフ素子の撓み振
動に変換し、撓み量に応じてそのバイモルフ素子が発生
する電荷を電圧として抽出することとしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる角速
度センサによれば、駆動用圧電素子6,7によって腕部
1,2を振動させるに際し、それらの両腕部1,2の振
動振幅を常に一定ならしめるとともに、それらの両者を
正確に対称振動させることが必要になるところ、角速度
センサの現実の製造に当っては、駆動用圧電素子6,7
の圧電特性、それぞれの腕部1,2に対する駆動用圧電
素子6,7の取付位置、両腕部1,2の、形状、寸法、
質量などを、高い精度をもって一致させることは実質的
に不可能であるため、両腕部1,2のアンバランスな振
動が基部3に不必要な振動を惹起することになり、この
結果として、検出用圧電素子5が,その不必要な振動を
も検出して信号を出力するので、角速度ωZ が実際に
は零であるにもかかわらず、コリオリの力FX を検知
しているかの如き状態、すなわちオフセット出力を生じ
、S/N比、ひいては、検出感度の低下をもたらすとい
う問題があった。
【0009】そこで、かかる問題に対処すべく、特開昭
62−250309号公報に開示されているように、い
ずれか一方の腕部の自由端をレーザーを用いて切断する
ことによって、それぞれの腕部の、加速度に対する感度
の差を取り除いて、角速度の検出感度の向上を図る方法
が提案されているが、この方法によれば、高価なレーザ
ー切断装置が必要になる他、それの操作に高度の熟練を
要するという他の問題があり、さらには、一旦切断した
後は、腕部の再製が不可能になるという問題があった。
【0010】この発明は、従来技術のかかる問題をこと
ごとく解決するものであり、レーザー切断装置のような
高価な装置および、装置の操作のための熟練を必要とす
ることなしに、検出感度を極めて有効に向上させること
ができ、しかも、繰り返し調整が可能な、角速度センサ
の製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の、角速度セン
サの製造方法は、全体としてほぼ音叉状をなす角速度セ
ンサを製造するに当り、とくに、それぞれの腕部に取付
けた駆動用圧電素子によって腕部を励振させた状態で、
駆動用圧電素子の配設面と直交する面に設けた検出用圧
電素子からの出力を見ながら、少なくとも一方の腕部の
所要位置に、紫外線硬化型接着剤を付加して、その腕部
の質量および、そこに配設した駆動用圧電素子の質量を
含む振動質量の調整を行うものである。
【0012】
【作用】この発明の製造方法では、二本の腕部相互の、
形状、寸法、質量などのばらつき、それぞれの駆動用圧
電素子相互の、圧電特性、取付位置などのばらつきを、
センサ製造工程の最終段階における、腕部への振動質量
の付加によって修正することにより、それらのばらつき
に起因して発生するオフセット出力を著しく低減させて
、コリオリの力、ひいては、角速度の検知感度を大きく
向上させることができる。
【0013】ところで、ここにおける振動質量の付加は
、紫外線硬化型接着剤のたとえば精密ディスペンサーに
よる、任意位置への所要量の滴下もしくは塗布と、その
接着剤への紫外線の照射とによって行うことができるの
で、レーザー切断装置を用いる従来技術に比し、設備コ
ストを著しく低減することができる他、作業のための熟
練をほとんど不要ならしめることができる。
【0014】しかもここでは、紫外線硬化型接着剤の滴
下もしくは塗布後であっても、紫外線照射前であれば、
その接着剤を、溶剤その他を用いて容易に取り除くこと
ができるので、簡単に再調整を行うことができる。
【0015】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、この発明の実施例を示す斜視図であり、
図中従来技術で述べた部分と同等の部分は、それらと同
一の番号で示す。
【0016】すなわち、図中1,2はそれぞれ、三次元
座標系のZ軸方向へ相互に平行に延在して、Y軸方向に
所定の間隔をおいて位置する腕部を示し、3は、それら
の両腕部1,2を、図では右端にて一体的に連結する基
部を示す。
【0017】そして4は、腕部1,2と基部3とからな
る振動子を示し、この振動子4は、基部3からX軸方向
へ突出させて設けた検出用圧電素子5によって、ケース
その他のベース部8に固定されている。
【0018】さらに6,7は、それぞれの腕部1,2の
外側表面に取付けたそれぞれの駆動用圧電素子を示し、
バイモルフ層にて構成することができるこれらの駆動用
圧電素子6,7は、そこに交流電圧を印加することによ
り、両腕部1,2を、基部3を支点として、Z軸に対し
て 180゜の位相差で対称振動させるべく機能する。
【0019】なお図に示すところでは、それぞれの腕部
1,2は、それらの各遊端部に、コリオリの力に対する
感度を高める先端ウエイト9を有しており、これらの先
端ウエイト9を含む振動子4を、ヤング率の高い金属弾
性材料、たとえばエリンバー合金によって一体成形して
いる。
【0020】ここで、この実施例では、上述したような
構成を有する、半完成状態のセンサにおいて、両腕部1
,2を駆動用圧電素子6,7によって振動させた状態で
、これもバイモルフ素子にて構成することができる検出
用圧電素子5からのオフセット電圧を監視しつつ、紫外
線硬化型接着剤11を、少なくとも一方の腕部、図では
腕部1の任意の位置に、精密ディスペンサー12を用い
て滴下する。そして、その滴下量が適正量に達すること
によって、両腕部1,2の寸法、形状、質量、両駆動用
圧電素子6,7の、圧電定数、寸法、形状、配設位置そ
の他のアンバランスが有効に修正されて、角速度ωZ 
が零の状態下でのオフセット電圧が最小となったときに
、たとえばスポット型の紫外線照射器13により、滴下
された接着剤11に紫外線を、数秒ないし十数秒間照射
して、その接着剤11を硬化させる。
【0021】ところで、このようにして振動質量を付加
する場合において、用いる紫外線硬化型接着剤11は、
チキソ性(非流動性)を付与したものとすることが好ま
しく、また、付加質量による、上述したようなアンバラ
ンスの修正は、接着剤11の滴下量を増減することに加
え、それの滴下位置を、腕部基端から遊端面までの間で
適宜に選択すること、および/または接着剤11にフィ
ラーを混合させることなどによって、相当広範囲に行う
ことができる。
【0022】従って、このようにして製造された角速度
センサによれば、両腕部1,2の、形状、寸法、質量、
両駆動用圧電素子6,7の、圧電特性、寸法、形状、配
設位置などにばらつきがあっても、接着剤11を硬化さ
せてなる付加質量の作用下で、両腕部1,2を高い精度
で対称振動させることが可能となり、これがため、角速
度ωZ が零のときのオフセット出力を極めて効果的に
低減させて、角速度ωZ の検出感度を大きく向上させ
ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上に述べたところから明らかなように
、この発明によれば、振動子の形状的なアンバランスの
他、それぞれの駆動用圧電素子の、圧電定数、寸法、形
状、配設位置などの相対的なばらつきに起因する、腕部
の不整合振動を、センサの完成に近い段階での、少なく
とも一の腕部への振動質量の付加によって修正すること
により、角速度センサの検出感度を大きく向上させるこ
とができる。
【0024】しかも、ここにおける付加質量は、紫外線
硬化型の接着剤に紫外線を照射することによってもたら
されるので、振動質量にその付加質量を付加するために
必要な設備コストを十分低く抑えることができるととも
に、その作業のための熟練をほとんど不要ならしめるこ
とができる。
【0025】そしてさらには、紫外線の照射前において
は、腕部の滴下もしくは塗布した接着剤を、たとえば溶
剤を用いて取り除くことができるので、振動質量を繰り
返し調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す斜視図である。
【図2】従来の角速度センサを例示する斜視図である。
【符号の説明】
1,2  腕部 3  基部 4  振動子 5  検出用圧電素子 6,7  駆動用圧電素子 8  ベース部 9  先端ウエイト 11  紫外線硬化型接着剤 12  精密ディスペンサー 13  紫外線照射器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  直交三次元座標系内で、Y軸方向に間
    隔をおいてZ軸方向へ相互に平行にのびる二本の腕部を
    、Y軸方向に励振させつつ、Z軸の周りに回転させたと
    きに、X軸方向に発生するコリオリの力に基づいて角速
    度を検出する、全体としてほぼ音叉状の角速度センサを
    製造するに際し、それぞれの腕部に取付けた駆動用圧電
    素子によって両腕部を励振させた状態で、駆動用圧電素
    子の配設面と直交する面に設けた検出用圧電素子からの
    出力を見ながら、腕部に、紫外線硬化型接着剤を付加し
    て振動質量の調整を行うことを特徴とする角速度センサ
    の製造方法。
JP3131579A 1991-05-08 1991-05-08 角速度センサの製造方法 Pending JPH04332814A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969248A (en) * 1997-02-06 1999-10-19 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Oscillation type angular velocity sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS566518A (en) * 1979-06-28 1981-01-23 Noto Denshi Kogyo Kk Piezoelectric parts and its manufacture

Patent Citations (1)

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