JPS63284411A - 角速度センサ - 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） 本発明は、コリオリカを利用して角速度を検出する角速
度センサに関する。

（従来技術とその問題点） この種のセンサに関しては特開昭６０−６７８１５等が
知られており、第２図には第１の従来センサが示されて
いる。

第２図において振動板１０−１．１０−２は互いに平行
な対向姿勢で各々片持ちされており、それらの左端は固
定端とされている。

そして振動板１０−１．１０−２の中間部には圧電索子
１２−１．１２−２が各々貼着されており、それら圧電
索子１２−１．１２−２により振動板１０−１．１０−
２が各々振動駆動されている。

さらに振動板１０−１．１０−２の自由端となる右端面
からそれらに対して直角のひねり姿勢で検出板１４−１
．１４−２が伸張しており、それらには印加加速度によ
るコリオリカに比例した電圧の得られる圧電索子１６−
１．１６−２が各々貼着されている。

ここで、振動板１０−１．１０−２と検出板１４−１．
１４−２とは一体成形されており、このためそれらは鋳
造とされている。

そして振動板１０−１．１０−２および検出板１４−１
．１４−２にはバネ性が要求されるので、これらの焼入
れ処理が必要となる。

ところが鋳物のｌｌＴｉ度を均一に保つことが困難であ
り、その焼入れ処理時に破−や特性劣化を招く可能性が
極めて高い。

また第２図の符号Ａで示される振動板１０−１゜１０−
２と検出板１４−１．１４−２との接合コーナ部分Ａに
応力が集中するので、センサの耐久性が低下するという
問題もめった。

なお、ブロック材をプレス加工して振動板１０−１．１
０−２および検出板１４−１．１４−２が一体成形され
る場合には、充分な寸法精度を得ることが不可能となる
。

第３図には第２の従来センサが示されており、この従来
センサでは振動板１０−１．１０−２の一方の自由端側
面から直角のひねり姿勢で検出板１４−１．１４−２が
伸張している。

そしてこれら振動板１０−１．１０−２および検出板１
４−１．１４−２は焼生された２枚の板材が曲げ加工さ
れることにより一体成形されており、バネ性を得るため
に焼入れがその際に行なわれている。

この従来センサによれば、振動板１０−１．１０−２お
よび検出板１４−１．１４−２の素材となる板材の純度
が圧延時に均一化されており、焼生９曲げ加工、焼入れ
の工程を充分な管理の下で行える。

その結果、振動板１０−１．１０−２と検出板１４−１
．１４−２の一体成形品を精度良く低コストで得ること
が可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら第３図の従来センサにおいては、振動板１
０−１．１０−２の自由端側面から検出板１４−１．１
４−２が各々伸張してそれらが振動板１０−１．１０−
２の長手方向中心線からオフセット配置されているので
、振動板１０−１゜１０−２には振動時にその長手方向
中心線回りに捩り運動が発生し、従って角速度が印加さ
れていない状態でも圧電索子１６−１．１６−２に一定
量のノイズが生じ、このためセンサのＳＮ比が低下する
という問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたちのであり、
その目的は、ＳＮ比の低下を招くことなくコスト低減お
よび加工精度の向上を図れるこの種の加速度センサを提
供することにある。

（問題点を解決しようとするための手段）上記目的を達
成するために、本発明は、片持らされて振動駆動される
一対の振動板と、振動板の一方の自由端側面から直角の
ひねり姿勢で各々伸張され角速度検出用の検出索子が貼
着された検出板と、 振動板の他方の自由端側面に設けられ検出板と同質量と
されたバランス片と、 を有する、 ことを特徴としている。

（作用） 本発明では、振動板の長手方向中心線回りで生ずる検出
板による捩り運動がバランス片により相ｆＬされる。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明に係るセンサの好適な実施
例を説明する。

第１図において、基台１８にはキューブ状の金属端子２
０が固着されており、また４本の端子ピン２２−１．２
２−２．２２−３．２２−４が立設されている。

そして図における端子２０の上面と下面とには振動板１
０−１．１０−２の左端が接着されており、これにより
振動板１０−１．１０−２が端子２０を介して基台１８
に片持ちされている。

そして振動板１０−１．１０−２の一方の自由端側面か
ら直角のひねり姿勢で検出板１４−１゜１４−２が各々
伸張されており、振動板１０−１と検出板１４−１．振
動板１０−２と検出板１４−２は曲げ加工により一体成
形されている。

さらに振動板１０−１．１０−２の図における上面と下
面との中間部位置には圧電索子１２−１゜１２−２が各
々貼着されており、検出板１４−１゜１４−２の図にお
ける前面側には圧電索子１６−１．１６−２が各々貼着
されている。

また圧電索子１２−１．１６−１の一方の電極は振動板
１０−１．検出板１４−１を介して、圧電索子１２−１
．１６−２の一方の電極は振動板１０−２．検出板１４
−２を介して端子２０に各々接続されており、圧電索子
１２−１．１２−２゜１６−１．１６−２の他方の電極
は信号線を介して端子ピン２２−１．２２−４．２２−
２．２２−３に各々接続されている。

ここで、振動板１０−１．１０−２の図における後ろ側
となる他方の自由端側面から直角のひねり姿勢でバラン
ス片２４−１．２４−２が検出板１４−１．’１４−２
と平行に各々伸張している。

それらバランス片２４−１．２４−２は検出板１４−１
．１４−２と各々同質１とされており、それらも振動板
１０−１．１０−２および検出板１４−１．１４−２と
曲げ加工により一体成形されている。

第４図には第１図のＩＶ　−ＩＶ断面が示されており、
同図から理解されるように振動板１０−１．１０−２の
長手方向中心線の両側において同位置に同質口の検出板
１４−１．１４−２．バランス片２４−１．２４−２が
設けられる。

この第４図および前記第１図で示された圧電索子１２−
１．１２−２には第５図の駆動回路（自励発振回路）２
６から駆動電圧が与えられており、それら圧電索子１２
−１．１２−２４Ｃより振動板１０−１．１０−２が一
定周波数、一定振幅で駆動される。

その状態で振動板１０−１．１０−２の長手方向中心線
口りに角速度ω（ｒａｄ／５ｅｃ）が第１図のように印
加されると、検出板１４−１．１４−２の移動速度と角
速度ωの積に比例したコリオリカがそれら検出板１４−
１．１４−２の主面に垂直な方向へ発生する。

そのコリオリカで検出板１４−１．１４−２が逆方向へ
各々屈曲され、それら屈曲団は圧電索子１６−１．１６
−２で電荷変化として各々検出される。

ざらにそれら圧電索子１６−１．１６−２の電荷変化は
第５図の検出アンプ２８により電圧変化に変換され、そ
の出力電圧は駆動回路２６の駆動信号とともに同期検波
回路３０に供給される。

同期検波回路３０では駆動回路２６の駆動信号を基準と
して検出アンプ２８の出力電圧の同期検波が行なわれて
おり、その同期検波出力により平滑化回路３２では印加
加速度ωに比例した平滑出力が得られる。

ここで、振動板１０−１．１０−２の振幅最大点におい
てその長手方向中心線口りに検出板１４−１．１４−２
のものと同−塁で反対方向の回転モーメントがバランス
片２４−１．２４−２により発生する。

このため検出板１４−１．１４−２による圧電索子’１
６−１．１６−２のノイズがバランス片２４−１．２４
−２で減殺され、その結果、平滑化回路３２では極めて
ＳＮ比の高い平滑出力が得られる。

以上説明したように本実施例によれば、両振動板１０−
１．１０−２の一方の自由端側面から直角のひねり姿勢
で検出板１４−１．１４−２が各々伸張され、両振動板
の他方の自由端側面から直角のひねり姿勢で検出板１４
−１．１４−２と同質１のバランス片２４−１．２４−
２が各々伸張されたので、印加加速度ωに応じた検出電
圧を高いＳＮ比で得ることが可能となる。

また本実施例によれば、振動板１０−１．１０−２．検
出板１４−１．１４−２およびバランス片２４−１．２
４−２の全てが曲げ加工により一体成形されたので、セ
ンサの加工精度を高めながらその製造コストを著しく削
減することが可能となる。

なお、振動板１０−１．１０−２．検出板１４−１．１
４−２およびバランス片２４−１．２４−２の素材とな
る金属材料としては、温度膨出係数が低く加工性に優れ
たエリンバ材を使用することが好適である。

また、圧電索子１６−１．１６−２に代えて歪ゲージ、
膜状または板状の抵抗体を使用することも好適であり、
ざらに振動板１０−１．１０−２を電磁力で撮動駆動す
るようにセンサを構成することが可能である。

第６図には第２の実施例が示されており、本実施例では
検出板１４−１．１４−２およびバランス片２４−１．
２４−２が振動板１０−１．１０−２と別部材とされ、
検出板１４−１．１４−２およびバランス片２４−１．
２４−２と振動板１０−１．１０−２とは溶接などによ
り接合されている。

本実施例によれば、寸法や形状の異なる検出板１４−１
．１４−２およびバランス片２４−１゜２４−２の一体
部材を数種類用意し、それらと振動板との組合せにより
仕様の異なるセンサを容易に構成することが可能となる
。

第７図には第３の実施例が示されており、本実施例では
振動板１０−１．１０−２の固定端がＵ字状の連絡片３
４により連絡されている。

そしてその連絡片３４と振動板１０−１．１０−２とは
曲げ加工により一体成形されており、従って本実施例で
は１枚の板材が曲げ加工されることにより振動板１０−
１．１０−２．検出板１４−１．１４−２．バランス片
２４−１．２４−２および連絡片３４の全てが一体に成
形される。

本実施例によれば、第１図において振動板１０−１．１
０−２と端子２０との接合部分（応力が集中することは
なく、このためセンサの耐久性をざらに高めることが可
能となる。

また、振動板１０の固定端を端子２０に接着する工程が
不要となるので、センサの製造工程を簡略化できる。

ざらに、振動板１０−１．１０−２の取付けを高い精度
で容易に行えるので、性能にバラツキのないセンサを製
造することが可能となる。

（効果） 以上説明したように本発明によれば、振動板の一方の自
由端側面から直角のひねり姿勢で検出板が伸張されると
ともに、それら振動板の他方の自由端側面に検出板と同
質量のバランス片が設けられたので、ＳＮ比の低下を招
くことなくセンサの寸法精度および製造コストの向上を
図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンサの好適な第１実施第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）片持ちされて振動駆動される一対の振動板と、 振動板の一方の自由端側面から直角のひねり姿勢で各々
   伸張され角速度検出用の検出索子が貼着された検出板と
   、 振動板の他方の自由端側面に設けられ検出板と同質量と
   されたバランス片と、 を有する、ことを特徴とする角速度センサ。