JPH0814917A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電振動ジャイロの組み立て終了後に、電気
特性の調整を可能にし、組み立て能率がよく製品歩留の
よい圧電振動ジャイロを提供する。 【構成】 圧電振動子１はホルダー１０に固定され、ホ
ルダー１０は側面の端子１４を回路基板１５に半田され
固定されている。更に、回路基板１５は底板１７の枠１
９内に固定され、レーザー光２１が透過可能な部材のカ
バー２０ｂで覆われている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴＲの
手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に用い
られるジャイロスコープ用振動子に関し、特に、棒状屈
曲振動子の超音波振動を用いた、圧電振動ジャイロに関
するものである。

【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力学現象を利用したジャイロス
コープである。

【０００３】一般に、互いに直交する２つの異なる方向
の振動を励振と検出が可能であるように構成した振動系
において、一方（駆動側）の振動系を励振した状態で、
振動子自身を２つの振動面が交わる線と平行な軸を中心
軸として回転させると、上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、他方（検出側）
の振動系が励振される。

【０００４】ここで、検出側の振動の大きさは、駆動側
の振動系の振動の大きさと、振動子を回転させた場合の
回転角速度に比例する。従って、駆動側の振動系の振動
の大きさ、すなわち、この振動子に設けられた駆動側の
電極へ印加する入力電圧を一定にすることによって、検
出側の電極から発生する電圧の大きさから回転角速度の
大きさを求めることが出来る。

【０００５】図２は、従来の圧電振動ジャイロに用いら
れている圧電振動子の構造を示す概略図である。この圧
電振動子は、図２（ａ）の外観斜視図、図２（ｂ）の中
央断面図に示すように、圧電セラミックス円柱１（以
下、圧電振動子と称する）の外周面上の円周を６等分す
る位置に、その長手方向と平行な６個の帯状電極２，
３，４，５，６，７が形成されている。６個の帯状電極
２〜７は、周に沿って一つおきに、その両端を接続電極
８−１、８−２に接続されている。これら帯状電極２〜
７、及び接続電極８−１、８−２は、曲面にスクリーン
印刷で直接形成するか、あるいはメッキ等で全面に形成
したのち、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、容易に製造される。電極を形成した後、
これらの帯状電極は、互いに一つおきに接続され、２端
子として分極処理が施される。前記６個の帯状電極２〜
７のうち、円周に沿って一つおきの帯状電極２，４，６
は、接続電極８−１、８−２により接続され、共通アー
ス電極となる。残りの帯状電極のうち、帯状電極５は駆
動電極となり、帯状電極３，７は検出用電極となる。

【０００６】図３は、分極された圧電振動子にリード線
を接続した状態を示す斜視図である。この圧電振動子１
には、共通アース電極２，４，６からリード線９−１、
駆動電極５からリード線９−３、検出用電極３、７（図
示せず）からリード線９−２、９−４の計４本のリード
線が接続される。

【０００７】図４は、リード線が接続された圧電振動子
を保持・固定するホルダーの斜視図である。ホルダー１
０には、圧電振動子を保持・固定する断面半円形の溝１
１があり、更に、溝１１内には、溝１１の円周方向にホ
ルダー１０の底面に貫通するスリット１２が２個設けて
ある。更に、スリット１２の両端には支柱１３があり、
支柱１３内部には、圧電振動子の帯状電極と電気的に接
続するコの字状の端子１４が埋設されている。端子１４
の両端部は、支柱１３上部と溝１１に平行な両側面に露
出している。支柱１３上部に露出している端子１４端部
は、圧電振動子の電極との接続に、両側面に露出してい
る端子１４の端部は回路基板との接続に使用される。

【０００８】図５は、ホルダーに圧電振動子を固定し、
電極と端子を接続した状態を示す斜視図である。ホルダ
ー１０の断面が半円形の溝１１内に、図３の圧電振動子
１を配して、図４に示すスリット１２のホルダー底面の
開口から軟弾性体のシリコーン接着剤を注入して接着固
定する。接着後、リード線９−１，９−２，９−３，９
−４と支柱１３の上部に露出している端子１４を接続す
る。

【０００９】図６は、従来の圧電振動ジャイロの組み立
て方法を示す分解斜視図である。圧電振動子１を保持・
固定したホルダー１０の両側面に露出している端子１４
を回路基板１５の端部にはんだ接続して固定する。回路
基板１５の上には各種の電子部品１５ａが搭載してあ
る。又、回路基板１５の底面には、外部回路との接続に
使用されるリードピン１６が付いている。回路基板１５
の底面を絶縁する底板１７には、リードピン１６が貫入
する挿通孔１８がある。更に、枠１９があり、枠１９の
高さは、ほぼ回路基板の板厚に等しく、枠１９の内寸法
は回路基板１５の外寸法より僅かに大きく、枠１９の外
寸法はカバー２０の下部縁２０ａの内寸法より僅かに小
さくしてある。また、底板１７の外寸法はカバー２０の
下部縁２０ａの外寸法に、ほぼ等しくしてある。更に、
図７に示すように、回路基板１５を底板１７の枠１９の
内周へ、また、カバー２０を底板１７の枠１９の外周に
嵌合させて、圧電振動ジャイロの組み立てが完了する。

【００１０】圧電振動ジャイロは、上述のような工程で
組み立てられるが、実際には、工程途中で所定の電気特
性を得るために電子回路の調整作業が入る。

【００１１】理想的な圧電振動ジャイロを仮定した場
合、圧電振動子が運動をしていない状態で、図２（ｂ）
の駆動電極５に交流電圧を印加すると、圧電振動子１は
電極５〜２方向に屈曲振動し、検出電極３と７には同
相、同振幅の電圧が発生し、前記検出電極３と７の出力
電圧を差動増幅した電圧値は零にならなければならな
い。しかし、実際には、圧電振動子１の真円度等の寸法
の歪み、各電極２〜７間のピッチのずれ、圧電振動子１
を保持するホルダーの支点の位置のずれ等の原因で、検
出電極３と７には振幅及び位相の異なった電圧が発生
し、作動増幅した電圧値は零にはならない。この電圧を
静止時出力電圧と呼んでいる。又、前記静止時出力電圧
は、環境温度によっても僅かに変動する。

【００１２】又、前記静止時出力電圧には、圧電振動子
と組み合わされる同期検波器、積分器、増幅器の電子回
路のオフセット電圧も重畳される。従って、ある値に近
づけるため（一般的に零）、電子回路のオフセット電圧
の調整が必要となる。

【００１３】電極、及びリード線が配設された圧電振動
子の特性調整するには、振動子自体の表面を何等かの方
法で加工する必要があり、一つの方法として、レーザー
光を圧電振動子の表面に照射してセラミックの一部を気
化する方法が取られている。又、電子回路の調整におい
ては、可変抵抗器の抵抗値を変化させて調整している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、カバー
の取付け前に静止時出力電圧の調整を行なうために、調
整後圧電振動子や電子部品に触手することになり、圧電
振動子のリード線の断線や、調整した静止時出力電圧の
変化が発生する。従って、最終調整のオフセット電圧調
整段階において、断線のため圧電振動ジャイロが機能し
ないとか、静止時出力電圧値の規格外等が発生し製品歩
留が低下するという問題がある。又、組み立て工程の途
中に調整作業が入るため組み立て能率が低下するという
問題もある。

【００１５】本発明の目的は、圧電振動子や電子部品に
触手する恐れがない組み立て終了後に調整作業が可能な
圧電振動ジャイロを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
円柱長手方向の表面に複数の帯状電極を有した円柱状圧
電振動子と、該円柱状圧電振動子を保持・固定するホル
ダーと、電子部品を搭載した回路基板と、前記回路基板
の底部を絶縁する底板と、該底板と一体となり全体を覆
うカバーとから成る圧電振動ジャイロにおいて、前記カ
バーは、レーザー光が透過可能な部材であることを特徴
とする圧電振動ジャイロであり、前記の圧電振動ジャ
イロにおいて、前記圧電振動子の出力を処理する電子回
路の電子部品に厚膜抵抗体、もしくは薄膜抵抗体を使用
し、前記回路基板上に配置されたことを特徴とする圧電
振動ジャイロである。

【００１７】

【作用】本発明では、圧電振動ジャイロの構成部品を保
護するカバーをレーザー光が透過可能な部材にし、組み
立て終了後でもレーザートリミング法により、圧電振動
子や電子回路の厚膜抵抗体、もしくは薄膜抵抗体を調整
し、静止時出力電圧の調整が可能となる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の圧電振動ジャイロの構成
を示す斜視図である。従来の圧電振動ジャイロと構成が
異なるのは、電子部品を保護するカバーがレーザー光が
透過可能な部材となっている点と、電子回路の電子部品
に厚膜抵抗体、もしくは薄膜抵抗体を使用している点で
ある。その他の構成は、従来通りである。従来の圧電振
動ジャイロのカバー部材には、アルミニウムの薄板を絞
った成型品等を使用していたが、本実施例では、図１に
示すように、透明なアクリル樹脂成型品のカバー２０ｂ
を使用している。又、回路基板１５上の電子部品には、
厚膜抵抗体１５ｂが使用されている。このように組み立
てられた圧電振動ジャイロは、カバー２０ｂの上面方向
からレーザー光２１を圧電振動子１、及び厚膜抵抗体１
５ｂに照射することで、静止時出力電圧、及びオフセッ
ト電圧、場合によっては周波数の調整が可能となる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、圧電
振動ジャイロの組み立て完了後に電気特性の調整が可能
となり、調整後に内部電子部品へ触手しないので、断線
や電気特性の調整値の変動がなくなり、製品歩留の向上
が可能となる。又、組み立て能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動ジャイロの構成をカバーの一
部を省略して示す斜視図。

【図２】従来の圧電振動子の構造を示す概略図、図２
（ａ）は外観斜視図、図２（ｂ）は中央断面図。

【図３】従来の圧電振動子の帯状電極にリード線を接続
した状態を示す斜視図。

【図４】従来の圧電振動子を保持・固定するホルダーの
斜視図。

【図５】従来の圧電振動子をホルダーに固定し、電極と
端子を接続した状態を示す斜視図。

【図６】従来の圧電振動ジャイロの組み立て方法を示す
分解斜視図。

【図７】従来の圧電振動ジャイロの構成を示す斜視図。

【符号の説明】 １ 圧電セラミックス円柱（圧電振動子） ２，３，４，５，６，７ 帯状電極 ８−１，８−２ 接続電極 ９−１，９−２，９−３，９−４ リード線 １０ ホルダー １１ 溝 １２ スリット １３ 支柱 １４ 端子 １５ 回路基板 １５ａ 電子部品 １５ｂ 厚膜抵抗体 １６ ピン １７ 底板 １８ 挿通孔 １９ 枠 ２０，２０ｂ カバー ２０ａ 下部縁 ２１ レーザー光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱長手方向の表面に複数の帯状電極を
   有した円柱状圧電振動子と、該円柱状圧電振動子を保持
   ・固定するホルダーと、電子部品を搭載した回路基板
   と、前記回路基板の底部を絶縁する底板と、該底板と一
   体となり全体を覆うカバーとから成る圧電振動ジャイロ
   において、前記カバーは、レーザー光が透過可能な部材
   であることを特徴とする圧電振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電振動ジャイロにおい
   て、前記圧電振動子の出力を処理する電子回路の電子部
   品に厚膜抵抗体、もしくは薄膜抵抗体を使用し、前記回
   路基板上に配置されたことを特徴とする圧電振動ジャイ
   ロ。