JPH058420U - 圧電振動子及び圧電振動ジヤイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易に屈曲振動の節点の位置に支持線を嵌合
することができる圧電振動子及び、前記圧電振動子を溶
接あるいは半田付けすることなく支持し、組立工程時に
支持位置がずれないように構成されている圧電振動ジャ
イロを提供することにある。 【構成】 圧電セラミックス円柱１の節点の位置でか
つ、外周面上で周方向に間隔をおいて複数の窪み３を形
成して成る圧電振動子。又前記窪み３に燐青銅でできた
ワイヤ−等のバネ材で形成され、支持台５に固定されて
いる支持具４−１，４−２，４−３を前記圧電振動子の
窪み３に挿入圧着し支持して成る圧電振動ジャイロ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、船舶や自動車等の移動体に搭載される機器の姿勢制御や自動車のナ ビゲ−ションシステムなどに用いられる圧電振動ジャイロ、及び前記圧電振動ジ ャイロを構成している圧電振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

圧電振動ジャイロは、振動している物体に回転角速度が与えられると、その振 動方向と直角な方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャイロス コープの一種である。 電圧を引加することによって、一方向の振動を励振した状態で圧電振動子を回 転させると、前述のコリオリ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が働き、 圧電振動子に新たな振動が励振され、この新たな振動にもとづいて、出力電圧を 得ることができる。 この新たな振動の大きさは、予め励振した振動の大きさ及び振動子の回転角速 度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、出力電圧の大きさから回転角 速度の大きさを求めることができる。

【０００３】 図６は、従来の圧電振動ジャイロの構造概略図であり、正方形断面形状を有す る金属角柱１０１の隣合う面に、厚さ方向に分極された圧電セラミックス薄板１ ０２，１０３が接合されている。金属角柱１０１は互いに直角な二つの方向に、 ほぼ同じ共振周波数で屈曲振動が可能である。圧電セラミックス薄板１０２にこ の共振周波数に等しい周波数の電圧を印加すると、金属角柱１０１は、圧電セラ ミックス薄板１０２を接合した面が凹凸となる方向に屈曲振動する。この状態で 金属角柱１０１を長さ方向を軸として回転させるとコリオリ力の作用により、金 属角柱１０１は圧電セラミックス薄板１０３を接合した面が凹凸となる方向の新 たな屈曲振動を行い、圧電セラミックス薄板１０３に回転角速度に比例した電圧 が発生する。

【０００４】 図６において、この圧電ジャイロの支持のために、金属角柱１０１の一方の端 面からおよそ全長の２２．４％の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する振動 の節点の位置で対向する２つの金属面にそれぞれ金属線からなる支持線材１０４ ，１０４′がその面に垂直に溶接されている。さらに他方の端面からおよそ全長 ２２．４％の位置すなわち屈曲共振振動モードに対する振動の節点の位置で前記 金属線が溶接された面と直交して、対向する他の２つの金属面にそれぞれ金属線 からなる支持線１０５，１０５′がその面に垂直に溶接されている。これら支持 線は互いに直交する屈曲振動それぞれに対する影響を極力少なくするように、細 い金属線が用いられている。 なお、圧電振動子としては、圧電セラミックス円柱の周面に間隔をおいて帯状 の電極を長手方向に施したものも知られている。 又前記圧電セラミックス円柱の代わりに圧電セラミックスパイプを用いた圧電 振動振動子も同様に知られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の圧電振動ジャイロの構造では、支持線を、振動の節点の位置に 正確に合わせかつ溶接することは困難である。又従来の圧電振動子の構造では、 支持線によって支持される位置が屈曲振動の節点からずれ易いので、屈曲振動に 悪影響を与える。

【０００６】 前述の公知の圧電セラミックス円柱及びパイプの外周面上に帯状の電極を施し た圧電振動子において、前記圧電セラミックス円柱及びパイプの外周面上に施さ れた帯状の電極は、スクリ−ン印刷あるいは蒸着などにより形成されているため 、細い金属線からなる支持線を溶接、若しくは半田付けして支持すると、耐振動 特性や耐衝撃特性が悪くなるという欠点がある。

【０００７】 本考案の課題は、以上に示した従来の圧電振動子及び圧電振動ジャイロにおけ る欠点を除去し、容易に屈曲振動の節点の位置に支持線を嵌合することができる 圧電振動子及び、前記圧電振動子を溶接あるいは半田付けすることなく支持し、 組立工程時に支持位置がずれないように構成されている圧電振動ジャイロを提供 することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本発明は前記問題点を解決するために、圧電セラミックス体の外周面上で周方 向に間隔をおいて帯状の電極を長手方向に施し、圧電横効果を利用した圧電振動 ジャイロを構成するための圧電振動子において、前記圧電セラミックス体の屈曲 振動モ−ドに対する振動の節点の位置でかつ前記圧電振動子の外周面上で周方向 に間隔をおいて複数個の窪みを設けたことを特徴としている。 また請求項１の圧電振動子を支持して構成される圧電振動ジャイロは、前記圧 電振動子に有している前記窪みに、嵌合可能な支持具を挿入圧着し該圧電振動子 を支持して構成されていることを特徴としている。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１から図５までを参照して具体的に説明する。 図１において、圧電振動子は圧電セラミックス円柱１とその外周面上で長手方 に平行に形成されたｎ個の帯状電極２から成る。 帯状電極２は曲面スクリ−ン印刷で直接形成するかあるいはメッキ等で全面に 形成されたｎ個の帯状電極２から成る。 帯状電極２は曲面スクリ−ン印刷で直接形成するかあるいはメッキ等で全面に 形成された電極の不要部分をフォトエッチングにより除去することによって容易 に得られる。 前記帯状電極２を用いて前記圧電セラミックス円柱１を分極して振動子が得ら れる。 この振動子は上記複数の帯状電極２の内一対の電極間に交流電圧を印加するこ とによって、屈曲振動する。前記振動状態で、圧電セラミックス円柱１を円柱の 軸を回転軸として回転させると振動方向と直角な方向にコリオリ力が発生し、新 たな振動が励起されるので、その方向の電極間に電圧が発生する。又どの電極に 電圧をかけるかによって振動方向が決定する。

【００１０】 又、図２において、圧電セラミックス円柱１を支持するために、圧電セラミッ クス円柱１の一方の端面からおよそ全長の２２．４％の位置即ち屈曲振動モ−ド に対する振動の節点の位置で、かつ前記圧電セラミックス円柱１の外周面上で周 方向に間隔をおいて、円錐形状の窪みが複数個形成されている。

【００１１】 図３において、図示されている圧電セラミックス円柱１の外周面上で周方向に Ｎ等分した位置に間隔をおいてそれぞれ複数個の窪みが形成されている。

【００１２】 図４において、支持具４−１，４−２，４−３は燐青銅でできたワイヤ−等の バネ材で形成されており、支持台５に固定されている。その先端は、前記窪みの 形状に挿入圧着できるよう鋭利な形状になっており、圧電振動子の屈曲振動に与 える影響を軽減している。支持具４−１，４−２は、前記バネ材等の弾性により 矢印方向に自由度をもち、互いに広げられる構造になっている。

【００１３】 図５において、支持具４−１，４−２を矢印方向に押し広げて、圧電振動子を 挿入し支持具４−１，４−２，４−３の先端を圧電振動子の外周面上の窪みに挿 入圧着する。 前記支持具は上述の弾性構造である故、圧電振動子は前記支持具の戻りの弾性 力によってしっかり固定され、共振振動の節点の位置がずれることはない。

【００１４】

【考案の効果】

本考案の圧電振動子は、前記圧電振動子を支持する位置の設定が容易である。 又、圧電振動子の窪みに圧電振動ジャイロ用支持具を挿入圧着するので、支持 具の溶接，半田付け等の工程が不要で、安価に製造することができ、圧電振動子 の外周面上に窪みが設けられている為、圧電振動ジャイロの組立工程時に支持位 置がずれない。従って圧電振動ジャイロの特性に与える影響を軽減できる。以上 により安価かつ高精度な圧電振動ジャイロを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の圧電振動子及び、圧電振動支持構造を
具備して構成した圧電振動ジャイロの一例を示す斜視図
である。

【図２】本考案の圧電振動ジャイロ用圧電振動子の外周
面上の構造を示す斜視図である。

【図３】本考案の圧電振動ジャイロ用圧電振動子の断面
を示す図である。

【図４】本考案の圧電振動支持構造を具備した圧電振動
ジャイロ用支持具の構造を示す正面図である。

【図５】本考案の圧電振動子及び、圧電振動支持構造を
具備して構成した圧電振動ジャイロの一例を示す正面図
である。

【図６】従来の圧電振動ジャイロの構造概略図である。

【図７】従来の圧電振動ジャイロ支持方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックス円柱 ２ 帯状電極 ３ 窪み ４−１，４−２，４−３ 圧電振動ジャイロ用支持具 ５ 圧電振動ジャイロ用支持台 １０１ 金属角柱 １０２，１０３ 圧電セラミックス薄板 １０４，１０４´，１０５，１０５´ 金属支持線

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックス体の外周面上で周方向
   に間隔をおいて帯状の電極を長手方向に施し、圧電横効
   果を利用した圧電振動ジャイロを構成するための圧電振
   動子において、前記圧電セラミックス体の屈曲振動モ−
   ドに対する振動の節点の位置でかつ前記圧電振動子の外
   周面上で周方向に間隔をおいて複数個の窪みを設けたこ
   とを特徴とする圧電振動子。
2. 【請求項２】 請求項１の圧電振動子に有する前記窪み
   に、嵌合可能な支持具を挿入圧着し該圧電振動子を支持
   して構成したことを特徴とする圧電振動ジャイロ。