JPH10160481A - Angular velocity sensor - Google Patents
Angular velocity sensorInfo
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- JPH10160481A JPH10160481A JP8332970A JP33297096A JPH10160481A JP H10160481 A JPH10160481 A JP H10160481A JP 8332970 A JP8332970 A JP 8332970A JP 33297096 A JP33297096 A JP 33297096A JP H10160481 A JPH10160481 A JP H10160481A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動型角速度セ
ンサに関するものである。The present invention relates to a piezoelectric vibration type angular velocity sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】姿勢制御、位置制御が可能な角速度セン
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型(四角柱)、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。2. Description of the Related Art Angular velocity sensors capable of attitude control and position control have been developed for miniaturization and high performance for the purpose of preventing camera shake of a video camera and for use in car navigation. Although there are various types of angular velocity sensors, a piezoelectric vibration type angular velocity sensor is advantageous in terms of size and cost, and a tuning fork type, a sound piece type (quadrangular prism), a cylindrical type, a triangular prism type, and the like have been commercialized.
【0003】図1は音片型圧電振動角速度センサを説明
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸(Z軸)回りに、回
転角速度(ω0)が加わると、もとの振動方向(X軸)
に対し、直角方向(Y軸)に回転角速度に比例したコリ
オリ力(Fc)が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてX軸に振動を与え、Y軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Fc=2m×v×ω0 mは質量、v
は速度 、 ω0は角速度である。FIG. 1 is a structural diagram for explaining a sound piece type piezoelectric vibration angular velocity sensor. The principle of the piezoelectric vibration type angular velocity sensor is that when a rotational angular velocity (ω0) is applied around the center axis (Z axis) of a vibrating vibrator, the original vibration direction (X axis)
On the other hand, it utilizes a mechanical phenomenon that generates a Coriolis force (Fc) proportional to the rotational angular velocity in the perpendicular direction (Y-axis). Vibration is applied to the X-axis using a piezoelectric ceramic for driving, and detection provided on the Y-axis. The Coriolis force is detected as a voltage by the piezoelectric ceramic for use. The Coriolis force is generally obtained by the following equation. Fc = 2m × v × ω0 m is mass, v
Is the velocity and ω0 is the angular velocity.
【0004】振動周波数が同じであればX軸の振幅が大
きいほどY軸変位は大きく、検出電圧(感度)を高める
にはX軸の振幅が大きく、Y軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、振動周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の振動特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数(Q
m)がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。If the vibration frequency is the same, the displacement of the Y-axis increases as the amplitude of the X-axis increases, and the resonance-type vibration increases the amplitude of the X-axis and increases the detection efficiency of the Y-axis in order to increase the detection voltage (sensitivity). An angular velocity sensor is advantageous. The resonating type vibration angular velocity sensor is a resonance type and can have high sensitivity, but it is difficult to adjust the vibration frequency accurately without breaking the vibration posture of the driving side and the detection side, and the vibration characteristics of the driving side and the detection side Remarkable changes in characteristics due to discrepancies or deviations, and high mechanical quality factors (Q
There are also many problems such as a low response speed due to m).
【0005】一つの角速度センサーで2軸の角速度を検
出できるものが望まれていたが、この要望に応えるもの
として、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度によ
り圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定し
て角速度を検出するセンサが開発された。図2はその角
速度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図3は
同じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。
振動体1の上面には、下面に電極6を設け上面に4つの
励振電極を兼ねる検出電極5を設けた圧電素子2が貼付
されている。振動体1の下面には、上面に電極7を設け
下面に帰還電極8を設けた圧電素子3が貼付されてい
る。帰還電極8の下面には重錘体9が貼付されセンサ部
が構成されている。センサ部は円筒状支持部材10によ
りベンディング振動のノード部4を固定されている。A sensor capable of detecting two-axis angular velocity with one angular velocity sensor has been desired. To meet this demand, a piezoelectric element is attached to the surface of a vibrating body and the piezoelectric element is deformed by the angular velocity. Sensors have been developed that measure the amount of changing charge to detect angular velocity. FIG. 2 is an exploded perspective view of the angular velocity sensor as viewed obliquely from above. FIG. 3 is an exploded perspective view of the same angular velocity sensor viewed obliquely from below.
A piezoelectric element 2 having an electrode 6 on the lower surface and a detection electrode 5 serving as four excitation electrodes on the upper surface is attached to the upper surface of the vibrating body 1. A piezoelectric element 3 having an electrode 7 on the upper surface and a feedback electrode 8 on the lower surface is attached to the lower surface of the vibrator 1. A weight 9 is attached to the lower surface of the return electrode 8 to form a sensor unit. In the sensor section, the bending vibration node section 4 is fixed by a cylindrical support member 10.
【0006】電極6と振動体1は電気的に接続されて接
着されているので、振動体1と励振電極を兼ねる検出電
極5に交流をかけると圧電素子2が振動し振動体1も一
緒に振動する。4つの励振用電極を兼ねる検出電極5は
円筒状支持部材10の内径より内側に設けてある。円筒
状支持部材10は図の如く2ヵ所をL字型をしたワイヤ
ー11で固定し、ワイヤー11の他端を基板に固定する
ものである。Since the electrode 6 and the vibrating body 1 are electrically connected and bonded to each other, when an alternating current is applied to the vibrating body 1 and the detection electrode 5 which also serves as an excitation electrode, the piezoelectric element 2 vibrates and the vibrating body 1 is brought together. Vibrate. The detection electrodes 5 also serving as four excitation electrodes are provided inside the inner diameter of the cylindrical support member 10. As shown in the figure, the cylindrical support member 10 is fixed at two places with an L-shaped wire 11, and the other end of the wire 11 is fixed to a substrate.
【0007】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体9が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極5に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。When an angular velocity acts on the angular velocity sensor, the weight 9 moves due to Coriolis force, thereby deforming the sensor section and generating charges on the detection electrode. The direction and intensity of the angular velocity can be detected based on the amount of charges generated on the four detection electrodes 5.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一般的に角速度センサ
は所定の軸まわりの角速度を検出できるように製作され
る。ここで所定の軸を検出軸という。直交する2つの検
出軸を持つ角速度センサを、2軸の角速度センサとい
う。2軸の角速度センサでは、被測定物への取り付けは
ユーザーが任意に行うものであるため、2軸間の検出感
度差は無いことが望ましい。しかしながら各部材の加工
誤差、あるいは組立誤差等により2軸の検出感度には差
が生じる。内部回路の容量値、抵抗値を変更することで
2軸の検出感度差を小さくしていたが、2軸の検出感度
差が大きい場合、検出感度の低い軸回りの検出出力を増
幅するとノイズも増幅され、正確な検出信号が取り出し
にくい。また、検出感度の低い軸回りの検出出力を増幅
するための部品の種類が増え、製造、管理コストが上が
る。本発明では、重錘体、振動体の形状を工夫すること
で課題を解決しようとするものである。Generally, an angular velocity sensor is manufactured so as to detect an angular velocity around a predetermined axis. Here, the predetermined axis is called a detection axis. An angular velocity sensor having two orthogonal detection axes is called a two-axis angular velocity sensor. In the case of a two-axis angular velocity sensor, the user attaches it to the object to be measured arbitrarily, so that there is preferably no difference in detection sensitivity between the two axes. However, there is a difference in the detection sensitivity of the two axes due to a processing error or an assembly error of each member. The detection sensitivity difference of two axes was reduced by changing the capacitance value and resistance value of the internal circuit. However, when the detection sensitivity difference of two axes was large, noise was amplified when the detection output around the axis with low detection sensitivity was amplified. It is amplified and it is difficult to extract an accurate detection signal. Also, the number of types of components for amplifying the detection output around the axis with low detection sensitivity increases, and the manufacturing and management costs increase. The present invention is intended to solve the problem by devising the shapes of the weight body and the vibrating body.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は従来の角速度セ
ンサの課題を解決するためのものであり、小型、軽量で
2軸の検出感度差の小さい角速度センサを提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional angular velocity sensor, and provides a small and lightweight angular velocity sensor having a small difference in detection sensitivity between two axes.
【0010】板状の振動体と、少なくとも励振用電極お
よび検出用電極が形成され該振動体の片面若しくは両面
に貼付される圧電素子と、重錘体と、ノード部を支持す
る支持部材とを有する角速度センサにおいて、該重錘体
を球形に形成する。振動体の中心には貫通穴を設け、重
錘体は該貫通穴によって位置決めされて該振動体に固定
されるようにする。これにより、簡単に振動体の中心と
重錘体の中心軸を合わせることができ2軸間の検出感度
の差がなくなる。[0010] A plate-shaped vibrator, a piezoelectric element on which at least an excitation electrode and a detection electrode are formed and attached to one or both surfaces of the vibrator, a weight, and a support member for supporting the node portion The weight body is formed in a spherical shape. A through hole is provided at the center of the vibrating body, and the weight body is positioned by the through hole and fixed to the vibrating body. Thus, the center of the vibrating body and the center axis of the weight body can be easily aligned, and the difference in detection sensitivity between the two axes is eliminated.
【0011】また、振動体の中心には円筒部を設け、重
錘体は該円筒部によって位置決めされて該振動体に固定
されるようにする。円筒部の内外径または高さを変化さ
せることで、センサ部の変形量が変化する。最大の変形
量の条件を求めることで最大の感度が得られる。A cylindrical portion is provided at the center of the vibrating body, and the weight is positioned by the cylindrical portion and fixed to the vibrating body. By changing the inner or outer diameter or the height of the cylindrical portion, the amount of deformation of the sensor portion changes. The maximum sensitivity can be obtained by obtaining the condition of the maximum deformation amount.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明を図面に基き詳細に説明す
る。図4は本発明の第一実施例で上面図である。図5は
本発明の第一実施例で正面断面図である。円板状の振動
体21には、振動体21の面上中心29を通る中心軸を
中心とした貫通穴21aが設けられている。振動体21
の上面には、下面に電極23を設け上面に4つの励振電
極を兼ねる検出電極24と、略十字型をした帰還電極2
5を設けた円板状の圧電素子22がエポキシ系の接着剤
により貼付されている。さらに、振動体21の面上中心
29と圧電素子22の面上中心が一致するように配置さ
れ貼付されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a top view of the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a front sectional view of the first embodiment of the present invention. The disc-shaped vibrating body 21 is provided with a through hole 21 a centered on a central axis passing through the on-plane center 29 of the vibrating body 21. Vibrator 21
An electrode 23 is provided on the lower surface, and a detection electrode 24 also serving as four excitation electrodes is provided on the upper surface.
The disk-shaped piezoelectric element 22 provided with 5 is attached with an epoxy-based adhesive. Furthermore, the piezoelectric element 22 is arranged and attached such that the on-plane center 29 of the vibrating body 21 and the on-plane center of the piezoelectric element 22 match.
【0013】振動体21の下面には、球形に形成された
重錘体27が貫通穴21aの円周上で位置決めされて固
定されている。ここで、貫通穴21aは、振動体21に
重錘体27が固定された際に重錘体27と圧電素子22
が接触しない程度の大きさに形成されている。このよう
に形成されていないと、たとえば振動体21に重錘体2
7を固定した後で圧電素子22を貼付する工程の場合、
圧電素子22が重錘体27により振動体21から持ち上
げられた状態となり、接着層の厚さが厚く、かつ、不均
一になり特性面に悪影響を及ぼす。あるいは圧電素子2
2を振動体21に接着する際に圧電素子22が破損する
こともあるからである。また、貫通穴21aは円形であ
ると好ましいが、面上中心29を通る中心軸上に重錘体
27の重心があれば、円に近い多角形で形成してもかま
わない。振動体21は恒弾性材料であるエリンバ材を用
いた。重錘体27はステンレス材(SUS440C)を
用いた。圧電素子22は圧電セラミックスであるPZT
を用い、電極は蒸着によりAg−Cr合金で形成した。
振動体21と重錘体27は溶接により固定したが、接着
等の方法で固定してもかまわない。On the lower surface of the vibrating body 21, a weight 27 formed in a spherical shape is positioned and fixed on the circumference of the through hole 21a. Here, when the weight 27 is fixed to the vibrating body 21, the through hole 21 a
Are formed in such a size that they do not contact each other. If it is not formed in this way, for example, the weight 2
In the case of attaching the piezoelectric element 22 after fixing 7,
The piezoelectric element 22 is lifted from the vibrating body 21 by the weight body 27, and the thickness of the adhesive layer becomes thick and non-uniform, which adversely affects the characteristics. Or piezoelectric element 2
This is because the piezoelectric element 22 may be damaged when the piezoelectric element 2 is bonded to the vibration body 21. The through hole 21a is preferably circular, but may be formed as a polygon close to a circle if the center of gravity of the weight body 27 is located on a central axis passing through the on-plane center 29. The vibrator 21 used was an elinvar material that was a constant elastic material. The weight body 27 was made of stainless steel (SUS440C). The piezoelectric element 22 is made of PZT which is a piezoelectric ceramic.
The electrode was formed of an Ag-Cr alloy by vapor deposition.
The vibration body 21 and the weight body 27 are fixed by welding, but may be fixed by a method such as adhesion.
【0014】振動体21、圧電素子22、重錘体27に
よりセンサ部が構成される。円筒状支持部材26は、該
角速度センサ部のベンディング振動のノード部28に接
着固定されている。円筒状支持部材26は恒弾性材料で
あるエリンバ材を用いた。なお円筒状支持部材26は振
動体21と一体加工により形成してもよい。部材の材質
は角速度センサとしての機能を満たすものであればこれ
らに限定されるものではない。The vibrating body 21, the piezoelectric element 22, and the weight 27 constitute a sensor unit. The cylindrical support member 26 is adhesively fixed to a bending vibration node 28 of the angular velocity sensor. As the cylindrical support member 26, an elinvar material which is a constant elastic material was used. Note that the cylindrical support member 26 may be formed integrally with the vibrator 21. The material of the member is not limited to these as long as it satisfies the function as the angular velocity sensor.
【0015】振動体21の面上中心29を原点とし、振
動体21の面上に図の如くX軸、X軸と直交するY軸、
X、Y軸と直交するZ軸を設定する。4つの励振電極を
兼ねる検出電極24はX、Y軸上でかつX、Y軸に対し
て線対称に形成されている。略十字型をした帰還電極2
5もX、Y軸に対して略対称に形成されている。電極2
3と振動体21は電気的に接続されて接着されているの
で、振動体21と4つの励振電極を兼ねる検出電極24
に交流をかけると、圧電素子22は、径方向に伸縮する
ことにより振動体21と一緒にZ軸方向に振動する。円
筒状支持部材26で支持しており、4つの励振用電極を
兼ねる検出電極24は円筒状支持部材26の内径付近に
設けてある。With the center 29 on the plane of the vibrating body 21 as the origin, the X axis, the Y axis orthogonal to the X axis,
Set the Z axis orthogonal to the X and Y axes. The detection electrodes 24 also serving as the four excitation electrodes are formed on the X and Y axes and symmetrically with respect to the X and Y axes. Substantially cross-shaped return electrode 2
5 is also formed substantially symmetrically with respect to the X and Y axes. Electrode 2
Since the vibrating body 3 and the vibrating body 21 are electrically connected and bonded to each other, the vibrating body 21 and the detecting electrodes 24 serving as four excitation electrodes are also provided.
When an alternating current is applied, the piezoelectric element 22 vibrates in the Z-axis direction together with the vibrating body 21 by expanding and contracting in the radial direction. The detection electrode 24 supported by the cylindrical support member 26 and also serving as the four excitation electrodes is provided near the inner diameter of the cylindrical support member 26.
【0016】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体27が移動することでセンサ部が変形
し検出電極24に電荷が発生する。4つの検出電極24
に発生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出で
きる。When an angular velocity acts on the angular velocity sensor, the weight 27 moves due to Coriolis force, so that the sensor section is deformed and charges are generated on the detection electrode 24. Four detection electrodes 24
The direction and intensity of the angular velocity can be detected based on the amount of electric charge generated at the time.
【0017】図6は本発明の第二実施例で上面図であ
る。図7は本発明の第二実施例で正面断面図である。こ
れは圧電素子を2枚用いた例である。円板状の振動体3
1には、振動体31の面上中心42を通る中心軸を中心
とした円筒部31aが設けられている。円筒部31aの
開口部には面取り部31bが設けられている。振動体3
1の上面には、下面に電極33を設け上面に4つの検出
電極34と、略十字型をした帰還電極35を設けた円板
状の圧電素子32がエポキシ系の接着剤により貼付され
ている。さらに、振動体31の面上中心42と圧電素子
32の面上中心が一致するように配置され貼付されてい
る。FIG. 6 is a top view of the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a front sectional view of the second embodiment of the present invention. This is an example using two piezoelectric elements. Disk-shaped vibrator 3
1 is provided with a cylindrical portion 31 a centered on a central axis passing through the on-plane center 42 of the vibrating body 31. A chamfered portion 31b is provided in the opening of the cylindrical portion 31a. Vibrator 3
On the upper surface of 1, a disk-shaped piezoelectric element 32 provided with an electrode 33 on the lower surface, four detection electrodes 34 on the upper surface, and a feedback electrode 35 having a substantially cross shape is adhered by an epoxy-based adhesive. . Furthermore, it is arranged and adhered so that the on-plane center 42 of the vibrating body 31 and the on-plane center of the piezoelectric element 32 coincide.
【0018】振動体31の下面には、上面に電極36を
設け下面に励振電極37を設けたドーナツ状をした圧電
素子38がエポキシ系の接着剤により貼付されている。
また、圧電素子38は振動体31の円筒部31aによ
り、振動体31の面上中心42と圧電素子38の面上中
心が一致するように位置決めされている。球形に形成さ
れた重錘体39は円筒部31aに設けられた面取り部3
1b上に位置決めされて固定されている。円筒部31a
を設け、円筒部31aの内外径または高さを変化させ、
センサ部の変形量を最大とする条件を求めることで最大
の感度が得られる。さらに第二実施例においては円筒部
31aは圧電素子38の位置決めガイドとしても機能し
ている。また、重錘体39は円筒部31aとのみ接触し
ている。他の部分と接触すると重錘体の位置決めを正確
にすることができないためである。振動体31は恒弾性
材料であるエリンバ材を用いた。重錘体39はステンレ
ス材(SUS440C)を用いた。圧電素子32、38
は圧電セラミックスであるPZTを用い、電極は蒸着に
よりAg−Cr合金で形成した。円筒部31aと重錘体
39は溶接により固定したが、接着等の方法で固定して
もかまわない。A donut-shaped piezoelectric element 38 having an electrode 36 on the upper surface and an excitation electrode 37 on the lower surface is attached to the lower surface of the vibrating body 31 with an epoxy-based adhesive.
Further, the piezoelectric element 38 is positioned by the cylindrical portion 31a of the vibrating body 31 so that the on-plane center 42 of the vibrating body 31 and the on-plane center of the piezoelectric element 38 coincide. The spherical weight body 39 is provided with the chamfered portion 3 provided on the cylindrical portion 31a.
1b and is fixed. Cylindrical part 31a
Is provided, and the inner or outer diameter or height of the cylindrical portion 31a is changed,
The maximum sensitivity can be obtained by obtaining a condition that maximizes the amount of deformation of the sensor unit. Further, in the second embodiment, the cylindrical portion 31a also functions as a positioning guide for the piezoelectric element 38. The weight body 39 is in contact only with the cylindrical portion 31a. This is because if it comes into contact with another part, the positioning of the weight body cannot be accurately performed. The vibrating body 31 used was an elinvar material that was a constant elastic material. The weight body 39 was made of stainless steel (SUS440C). Piezoelectric elements 32, 38
Is made of PZT, which is a piezoelectric ceramic, and the electrodes are formed of an Ag-Cr alloy by vapor deposition. The cylindrical portion 31a and the weight body 39 are fixed by welding, but may be fixed by a method such as adhesion.
【0019】振動体31、圧電素子32、38、重錘体
39によりセンサ部が構成される。円筒状支持部材40
は、該角速度センサ部のベンディング振動のノード部4
1に接着固定されている。円筒状支持部材40は恒弾性
材料であるエリンバ材を用いた。なお円筒状支持部材4
0は振動体31と一体加工により形成してもよい。部材
の材質は角速度センサとしての機能を満たすものであれ
ばこれらに限定されるものではない。The sensor section is constituted by the vibrating body 31, the piezoelectric elements 32 and 38, and the weight body 39. Cylindrical support member 40
Is the bending vibration node 4 of the angular velocity sensor.
1 is fixedly adhered. For the cylindrical support member 40, an elinvar material which is a constant elastic material was used. The cylindrical support member 4
0 may be formed integrally with the vibrator 31. The material of the member is not limited to these as long as it satisfies the function as the angular velocity sensor.
【0020】振動体31の面上中心42を原点とし、振
動体31の面上に図の如くX軸、X軸と直交するY軸、
X、Y軸と直交するZ軸を設定する。4つの検出電極3
4はX、Y軸上でかつX、Y軸に対して線対称に形成さ
れている。略十字型をした帰還電極35もX、Y軸に対
して略対称に形成されている。電極36と振動体31は
電気的に接続されて接着されているので、振動体31と
励振電極37に交流をかけると、圧電素子38は、径方
向に伸縮することにより振動体31と一緒にZ軸方向に
振動する。円筒状支持部材40で支持しており、4つの
検出電極24は円筒状支持部材40の内径付近に設けて
ある。With the center 42 on the plane of the vibrating body 31 as the origin, the X axis, the Y axis orthogonal to the X axis,
Set the Z axis orthogonal to the X and Y axes. Four detection electrodes 3
Reference numeral 4 is formed on the X and Y axes and symmetrically with respect to the X and Y axes. The substantially cross-shaped feedback electrode 35 is also formed substantially symmetrically with respect to the X and Y axes. Since the electrode 36 and the vibrating body 31 are electrically connected and adhered to each other, when an alternating current is applied to the vibrating body 31 and the excitation electrode 37, the piezoelectric element 38 expands and contracts in the radial direction, so that the piezoelectric element 38 and the vibrating body 31 are joined together. Vibrates in the Z-axis direction. It is supported by a cylindrical support member 40, and the four detection electrodes 24 are provided near the inner diameter of the cylindrical support member 40.
【0021】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体39が移動することでセンサ部が変形
し検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極34に発
生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出でき
る。When an angular velocity acts on the angular velocity sensor, the weight 39 moves due to Coriolis force, thereby deforming the sensor section and generating charges on the detection electrode. The direction and intensity of the angular velocity can be detected based on the amount of charge generated in the four detection electrodes 34.
【0022】図8は本発明の第三実施例で上面図であ
る。図9は本発明の第三実施例で正面断面図である。円
板状の振動体51には、振動体51の面上中心52を中
心とした同心円状にコの字型をした溝51a、51b、
51cと円形の凹部51cが同じ面側に設けられてい
る。溝51aと凹部51cとで円筒部51dが形成され
る。溝51a、51b、51cと凹部51cは、エッチ
ング加工により形成したが、同様な形状ができれば、加
工方法は問わない。振動体51の上面には、下面に電極
53を設け上面に4つの励振電極を兼ねる検出電極54
と、略十字型をした帰還電極55を設けた円板状の圧電
素子56がエポキシ系の接着剤により貼付されている。
さらに、振動体51の面上中心52と圧電素子56の面
上中心が一致するように配置され貼付されている。FIG. 8 is a top view of the third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a front sectional view of a third embodiment of the present invention. In the disk-shaped vibrating body 51, grooves 51a, 51b concentrically U-shaped around the on-plane center 52 of the vibrating body 51,
The circular concave portion 51c is provided on the same surface side as the circular concave portion 51c. The cylindrical portion 51d is formed by the groove 51a and the concave portion 51c. The grooves 51a, 51b, 51c and the concave portion 51c are formed by etching, but any processing method can be used as long as a similar shape can be obtained. An electrode 53 is provided on the lower surface on the upper surface of the vibrating body 51, and a detection electrode 54 serving also as four excitation electrodes is provided on the upper surface.
And a disk-shaped piezoelectric element 56 provided with a substantially cross-shaped return electrode 55 is attached with an epoxy-based adhesive.
Furthermore, it is arranged and adhered so that the on-plane center 52 of the vibrating body 51 and the on-plane center of the piezoelectric element 56 coincide.
【0023】振動体51の下面には、球形に形成された
重錘体57が円筒部51dの円周上で位置決めされて固
定されている。また、重錘体57は円筒部51dとのみ
接触している。凹部51cの平面部と接触すると重錘体
の位置決めを正確にすることができないためである。振
動体51は恒弾性材料であるエリンバ材を用いた。重錘
体57はステンレス材(SUS440C)を用いた。圧
電素子56は圧電セラミックスであるPZTを用い、電
極は蒸着によりAg−Cr合金で形成した。振動体51
と重錘体57は溶接により固定したが、接着等の方法で
固定してもかまわない。On the lower surface of the vibrating body 51, a spherical weight body 57 is positioned and fixed on the circumference of the cylindrical portion 51d. The weight body 57 is in contact only with the cylindrical portion 51d. This is because if it comes into contact with the flat portion of the concave portion 51c, the positioning of the weight body cannot be accurately performed. The vibrator 51 used was an elinvar material that was a constant elastic material. The weight body 57 was made of stainless steel (SUS440C). The piezoelectric element 56 was made of PZT, which is a piezoelectric ceramic, and the electrodes were formed of an Ag-Cr alloy by vapor deposition. Vibrator 51
The weight 57 is fixed by welding, but may be fixed by a method such as adhesion.
【0024】振動体51、圧電素子56、重錘体57に
よりセンサ部が構成される。ここで溝51bは該センサ
部のベンディング振動のノード部58近傍に形成されて
いる。円筒状支持部材59は、該センサ部のベンディン
グ振動のノード部58を支持するように溝51bに接着
固定されている。円筒状支持部材59は恒弾性材料であ
るエリンバ材を用いた。部材の材質は角速度センサとし
ての機能を満たすものであればこれらに限定されるもの
ではない。The vibrating body 51, the piezoelectric element 56 and the weight body 57 constitute a sensor section. Here, the groove 51b is formed near the node portion 58 of the bending vibration of the sensor portion. The cylindrical support member 59 is bonded and fixed to the groove 51b so as to support the bending vibration node portion 58 of the sensor portion. As the cylindrical support member 59, an elinvar material which is a constant elastic material was used. The material of the member is not limited to these as long as it satisfies the function as the angular velocity sensor.
【0025】角速度の検出方法は、第一実施例と同じで
あるので省略する。第三実施例は、振動体を板状の部材
で、主面より、たとえば円筒部31aのような突起部が
ないため、板厚をラップなどの方法で均一に正確に加工
することができる。従って、励振周波数がより安定し、
検出精度が上がり好ましい。The method of detecting the angular velocity is the same as in the first embodiment, and will not be described. In the third embodiment, since the vibrating body is a plate-shaped member, and there is no projection such as the cylindrical portion 31a from the main surface, the plate thickness can be uniformly and accurately processed by a method such as wrapping. Therefore, the excitation frequency becomes more stable,
It is preferable to increase the detection accuracy.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明は前記のような構成にすることで
次のような効果が生じる。 1 2軸の検出感度が等しくなる。 2 ノイズの影響が少なくなり、検出精度が上がる。 3 回路部品(抵抗、コンデンサ)の種類を削減でき、
製造コストが安価になる。 4 円筒部を設けたことで感度が上がる。 5 重錘体の位置決めを簡単に精度よく行えるため、工
数が削減され安価に製造でき、また、検出精度が向上す
る。According to the present invention, the following effects can be obtained by employing the above-described structure. The detection sensitivity of 12 axes becomes equal. 2 The influence of noise is reduced, and the detection accuracy is increased. 3. The number of circuit components (resistance, capacitor) can be reduced,
Manufacturing costs are reduced. 4 The sensitivity is increased by providing the cylindrical part. (5) Since the positioning of the weight body can be easily performed with high accuracy, the number of steps can be reduced, the cost can be reduced, and the detection accuracy can be improved.
【図1】音片型圧電振動角速度センサを説明するための
構造図。FIG. 1 is a structural diagram for explaining a sound piece type piezoelectric vibration angular velocity sensor.
【図2】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め上か
ら見た分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of a conventional example of an angular velocity sensor according to the present invention as viewed obliquely from above.
【図3】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め下か
ら見た分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of a conventional example of an angular velocity sensor according to the present invention as viewed obliquely from below.
【図4】本発明に係る角速度センサの第一実施例で上面
図。FIG. 4 is a top view of the first embodiment of the angular velocity sensor according to the present invention.
【図5】本発明に係る角速度センサの第一実施例で正面
断面図。FIG. 5 is a front sectional view of the first embodiment of the angular velocity sensor according to the present invention.
【図6】本発明に係る角速度センサの第二実施例で上面
図。FIG. 6 is a top view of an angular velocity sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明に係る角速度センサの第二実施例で正面
断面図。FIG. 7 is a front sectional view of a second embodiment of the angular velocity sensor according to the present invention.
【図8】本発明に係る角速度センサの第三実施例で上面
図。FIG. 8 is a top view of a third embodiment of the angular velocity sensor according to the present invention.
【図9】本発明に係る角速度センサの第三実施例で正面
断面図。FIG. 9 is a front sectional view of an angular velocity sensor according to a third embodiment of the present invention.
1 振動体 2 圧電素子 3 圧電素子 4 ノード部 5 励振電極を兼ねる検出電極 6 電極 7 電極 8 帰還電極 9 重錘体 10 円筒状支持部材 11 ワイヤー 21 振動体 21a 貫通穴 22 圧電素子 23 電極 24 励振電極を兼ねる検出電極 25 帰還電極 26 円筒状支持部材 27 重錘体 28 ノード部 29 面上中心 31 振動体 31a 円筒部 31b 面取り部 32 圧電素子 33 電極 34 検出電極 35 帰還電極 36 電極 37 励振電極 38 圧電素子 39 重錘体 40 円筒状支持部材 41 ノード部 42 面上中心 51 振動体 51a 溝 51b 溝 51c 凹部 51d 円筒部 52 面上中心 53 電極 54 励振電極を兼ねる検出電極 55 帰還電極 56 圧電素子 57 重錘体 58 ノード部 59 円筒状支持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration body 2 Piezoelectric element 3 Piezoelectric element 4 Node part 5 Detection electrode 6 also serving as excitation electrode 6 Electrode 7 Electrode 8 Return electrode 9 Weight body 10 Cylindrical support member 11 Wire 21 Vibration body 21a Through hole 22 Piezoelectric element 23 Electrode 24 Excitation Detection electrode 25 also serving as electrode 25 Return electrode 26 Cylindrical support member 27 Weight body 28 Node part 29 Center on surface 31 Vibration body 31a Cylindrical part 31b Chamfered part 32 Piezoelectric element 33 Electrode 34 Detection electrode 35 Feedback electrode 36 Electrode 37 Excitation electrode 38 Piezoelectric element 39 Weight body 40 Cylindrical support member 41 Node part 42 Center on plane 51 Vibration body 51a Groove 51b Groove 51c Concave part 51d Cylindrical part 52 Center on plane 53 Electrode 54 Detection electrode 55 also serving as excitation electrode 55 Feedback electrode 56 Piezoelectric element 57 Weight body 58 Node part 59 Cylindrical support member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 稔 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 市川 和豊 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 寺尾 博明 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 半田 正人 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Minoru Hatakeyama 4107 Miyota, Miyoshida-cho, Kitasaku-gun, Nagano Prefecture 5 Inside Miyota Co., Ltd. (72) Inventor Kazutoyo Ichikawa 4107 Miyoshida, Miyoshida-cho, Kitasaku-gun, Nagano prefecture Inside Miyota Co., Ltd. (72) Inventor Hiroaki Terao 4107 Miyoshida, Miyoshida-cho, Kitasaku-gun, Nagano Pref. Inside Miyota Co., Ltd. (72) Inventor Masato Handa 4107 Miyoshida, Miyoda-cho, Kitasaku-gun, Nagano Pref.
Claims (3)
および検出用電極が形成され該振動体の片面若しくは両
面に貼付される圧電素子と、重錘体と、ノード部を支持
する支持部材とを有する角速度センサにおいて、該重錘
体を球形に形成したことを特徴とする角速度センサ。1. A plate-shaped vibrating body, a piezoelectric element on which at least an excitation electrode and a detecting electrode are formed and attached to one or both sides of the vibrating body, a weight body, and a supporting member for supporting a node portion An angular velocity sensor comprising: the weight body having a spherical shape;
該貫通穴によって位置決めされて該振動体に固定される
ことを特徴とする請求項1記載の角速度センサ。2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a through hole is provided at the center of the vibrating body, and the weight is positioned by the through hole and fixed to the vibrating body.
該円筒部によって位置決めされて該振動体に固定される
ことを特徴とする請求項1記載の角速度センサ。3. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a cylindrical portion is provided at the center of the vibrator, and the weight is positioned by the cylindrical portion and fixed to the vibrator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332970A JPH10160481A (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332970A JPH10160481A (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Angular velocity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160481A true JPH10160481A (en) | 1998-06-19 |
Family
ID=18260863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8332970A Pending JPH10160481A (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Angular velocity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160481A (en) |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP8332970A patent/JPH10160481A/en active Pending
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