JPH0748048B2 - Vibrating gyro - Google Patents
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- JPH0748048B2 JPH0748048B2 JP1270365A JP27036589A JPH0748048B2 JP H0748048 B2 JPH0748048 B2 JP H0748048B2 JP 1270365 A JP1270365 A JP 1270365A JP 27036589 A JP27036589 A JP 27036589A JP H0748048 B2 JPH0748048 B2 JP H0748048B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、角速度を検出する目的の下でコリオリの力
を検知する振動ジャイロに関するものである。The present invention relates to a vibrating gyro that detects Coriolis force for the purpose of detecting angular velocity.
従来、この種の振動ジャイロとしては、例えば、第7図
に示すような圧電タイプのものがあり、これは、三次元
座標系内で、基台1の、Y軸と直交する面のそれぞれ
に、圧電材料よりなるバイモルフ振動子,ユニモルフ振
動子その他の駆動振動子2を音叉状に固定して、それら
をZ軸方向へ突出させ、そして、それぞれの駆動振動子
2の自由端に、これもまた圧電材料からなる検知振動子
3を、各々の広幅面が、駆動振動子2のそれと直交する
方向に向く状態で固定することにより構成されている。Conventionally, as this type of vibration gyro, for example, there is a piezoelectric type gyro as shown in FIG. 7, which is provided on each of the surfaces of the base 1 orthogonal to the Y axis in the three-dimensional coordinate system. , A bimorph oscillator made of a piezoelectric material, a unimorph oscillator, and other drive oscillators 2 are fixed in a tuning fork shape so that they protrude in the Z-axis direction, and the free ends of the respective drive oscillators 2 are also Further, the detection vibrator 3 made of a piezoelectric material is fixed by fixing each wide surface in a direction orthogonal to that of the drive vibrator 2.
このような振動ジャイロの使用に際しては、まず、駆動
振動子2に交流電圧を印加してその駆動振動子2を図の
実線矢印方向(Y軸方向)に対称振動させる。なお、か
かる対称振動をもたらす方法としては、それぞれの駆動
振動子2に交流電圧を印加する方法の他、一方の駆動振
動子2だけに交流電圧を印加して、他方の駆動振動子2
を振動モニターとして利用して振動状態の制御を行い、
これによって振動を安定させる方法がある。これらはい
ずれも、後述するコリオリの力を強くすべく、駆動振動
子2を共振状態で振動させて、振動振幅を大きくする形
式のものである。In using such a vibration gyro, first, an AC voltage is applied to the drive vibrator 2 to cause the drive vibrator 2 to vibrate symmetrically in the direction of the solid arrow (Y-axis direction). In addition to the method of applying an AC voltage to each of the drive vibrators 2, as a method of producing such symmetrical vibration, an AC voltage is applied to only one drive vibrator 2 and the other drive vibrator 2 is applied.
Is used as a vibration monitor to control the vibration state,
There is a method of stabilizing the vibration by this. Each of these is of a type in which the drive vibrator 2 is vibrated in a resonance state to increase the vibration amplitude in order to increase the Coriolis force described later.
次いで、駆動振動子2の振動状態下で、振動ジャイロ全
体をZ軸の周りに角速度ωで回動させることによって、
検知振動子3に、それを図の破線矢印方向(X軸方向)
へ、角速度ωの大きさに応じて撓ませるように作用する
コリオリの力Fcを生じさせ、この結果として、その検知
振動子3に設けた電極間に電圧を生じさせる。Then, under the vibrating state of the drive vibrator 2, by rotating the entire vibrating gyro at an angular velocity ω about the Z axis,
Set it on the sensing oscillator 3 in the direction of the broken arrow in the figure (X-axis direction).
To generate a Coriolis force Fc that acts so as to bend depending on the magnitude of the angular velocity ω. As a result, a voltage is generated between the electrodes provided on the detection vibrator 3.
ここで、この発生電圧は、コリオリの力Fcに比例するこ
とから、その電圧を測定することによって、角速度ωの
大きさを検出することができる。Since the generated voltage is proportional to the Coriolis force Fc, the magnitude of the angular velocity ω can be detected by measuring the voltage.
なお一般的には、上述したような装置全体を、支持部材
4によって支持することにより、共振状態での作動効率
を高める工夫がなされている。Incidentally, in general, a device for increasing the operating efficiency in a resonance state by supporting the entire device as described above by the supporting member 4 is made.
ところが、このような従来技術にあっては、駆動振動子
2の先端に検知振動子3を連結する構造であるため、装
置が大型化する他、駆動振動子2に交流電圧を供給する
ための配線、検知振動子3から信号電圧を取り出すため
の配線などが複雑になる欠点があった。とりわけ、検知
振動子3に対する配線は、線材の引回しに苦労するとこ
ろが大であった。However, in such a conventional technique, since the detection oscillator 3 is connected to the tip of the drive oscillator 2, the size of the device is increased and an AC voltage is supplied to the drive oscillator 2. There is a drawback that the wiring, the wiring for taking out the signal voltage from the detection vibrator 3 and the like are complicated. In particular, the wiring for the detection vibrator 3 has a great deal of difficulty in routing the wire rod.
すなわち、検知振動子3は、常に、およそ数μm〜100
μm程度の振動振幅下におかれており、信号電圧の取出
しのための線材の質量や弾性率、さらには変形状態その
他が、主には駆動振動子2の振動に大きな影響を及ぼし
て検知感度を変動させる要因となることから、その線材
を、駆動振動子2の側面2′に接着させて、振動の小さ
い基台1の付近まで延在させ、そこから所定の接続端子
まで引き出すこと、所定の接続端子を検知振動子3の近
傍位置まで延在させて、線材の長さを短くすることにて
その線材の影響を低減することなどの手段が講じられて
いる。That is, the detection oscillator 3 is always about several μm to 100 μm.
It is placed under a vibration amplitude of about μm, and the mass and elastic modulus of the wire rod for extracting the signal voltage, as well as the deformation state and the like, have a large influence mainly on the vibration of the drive vibrator 2 and the detection sensitivity. Since the wire rod adheres to the side surface 2 ′ of the drive vibrator 2 and extends to the vicinity of the base 1 where vibration is small, and pulls out from there to a predetermined connection terminal. The connection terminal is extended to a position near the detection vibrator 3 to shorten the length of the wire rod to reduce the influence of the wire rod.
しかしながら、このような方法によれば、振動ジャイロ
の製造作業効率の著しい低減が不可避であった。However, according to such a method, it is inevitable to significantly reduce the manufacturing work efficiency of the vibration gyro.
またその一方において、駆動振動子2の広幅面と、検知
振動子3の広幅面とが正確に直交していない場合には、
検知振動子3での検知信号中に、Y軸方向の振動成分が
漏れ込むことになるとともに、検知精度それ自体が低下
することになる。ところで、図示のように、駆動振動子
2の端面と検知振動子3の端面とを直接的に連結する構
造の下においては、それらを接着剤によって単に固着す
るだけでは高い連結精度を望み得べくもない。On the other hand, when the wide surface of the drive vibrator 2 and the wide surface of the detection vibrator 3 are not exactly orthogonal to each other,
A vibration component in the Y-axis direction leaks into the detection signal from the detection vibrator 3, and the detection accuracy itself decreases. By the way, as shown in the figure, under the structure in which the end face of the drive vibrator 2 and the end face of the detection vibrator 3 are directly connected, it is possible to obtain high connection accuracy by simply fixing them with an adhesive. Nor.
そこで、第8図に示すような連結部材5を介して、駆動
振動子2と検知振動子3とを連結する方法が提案されて
いる。この連結部材5を用いる方法によれば、駆動振動
子2および検知振動子3のそれぞれの端部分を、連結部
材5に形成されて、相互に直交する方向に向く面のそれ
ぞれに、それらに設けた電極を介して接着することによ
って、駆動振動子2と検知振動子3とを、比較的容易
に、高い直角度をもって連結することが可能となる。Therefore, there has been proposed a method of connecting the drive vibrator 2 and the detection vibrator 3 via a connecting member 5 as shown in FIG. According to the method of using the connecting member 5, the respective end portions of the driving vibrator 2 and the detecting vibrator 3 are provided on the surfaces of the connecting member 5 which are formed in the connecting member 5 and are oriented in directions orthogonal to each other. By bonding via the electrodes, the drive vibrator 2 and the detection vibrator 3 can be connected relatively easily with a high squareness.
ところがこの場合であっても、駆動振動子接着面と検知
振動子接着面とが相互に直交する方向に向いていること
から、その接着を同時に行うためには、駆動振動子2お
よび検知振動子3のそれぞれを、接着剤が硬化するま
で、連結部材5に、所定の相対関係の下で正確に位置決
め保持しなければならず、そのために必要とする治具の
構造も複雑なものが要求される。その結果、治具が大型
化して作業性が悪くなる。また、このような接着作業を
2工程に分けて行うとすれば、作業工数が著しく嵩むこ
とにもなる。However, even in this case, since the driving oscillator adhering surface and the detecting oscillator adhering surface are oriented in directions orthogonal to each other, in order to perform the adhering at the same time, the driving oscillator 2 and the detecting oscillator are attached. Each of the three must be accurately positioned and held on the connecting member 5 under a predetermined relative relationship until the adhesive is hardened, and a jig structure required for that purpose must be complicated. It As a result, the jig becomes large and the workability deteriorates. Further, if such a bonding work is performed in two steps, the number of work steps will be significantly increased.
この発明は、従来技術のかかる問題を有利に解決するも
のであり、装置の十分なる小型化を実現することに加
え、各種配線の引き回し、および検出手段と駆動手段と
の高精度の組付けを極めて容易ならしめることによっ
て、生産性を大きく向上させることができ、しかも、す
ぐれた検出感度を有する振動ジャイロを提供するもので
ある。The present invention advantageously solves the above-mentioned problems of the prior art, and realizes sufficient miniaturization of the device, routing of various wirings, and highly accurate assembly of the detection means and the driving means. It is an object of the present invention to provide a vibrating gyro, which can be greatly improved in productivity by making it extremely easy and has excellent detection sensitivity.
この発明の振動ジャイロは、三次元座標系内で、基台の
Y軸と直交するそれぞれの面に、第1および第2の腕部
材を、Z軸方向へ突出させて固定してなる振動ジャイロ
であって、 Z軸方向が長軸となる前記各腕部材を、X軸と直交する
二面、Y軸と直交する二面および、Z軸と直交する二面
を有し、Y軸方向に分極された直六面体形圧電材料の、
Y軸と直交するそれぞれの面に駆動用電極をX軸方向へ
片寄らせることなく設けてなる第1の振動子と、 前記圧電材料と同様の直六面体形状をなし、Z軸方向に
分極された他の圧電材料における、Y軸と直交するそれ
ぞれの面に、少なくとも一方の検知用電極をX軸方向の
いずれか一方側に片寄らせて配設してなる第2の振動子
とを、 Y軸と直交するそれぞれの面を、検知用電極のうちのX
軸方向へ片寄らせた電極が外側に位置するように相互に
接合し、 そして、第1および第2の腕部材のそれぞれの自由端に
は、Y軸方向へ偏って位置する第1および第2の振動質
量を設けることによって構成したものである。A vibrating gyroscope according to the present invention is a vibrating gyroscope in which a first arm member and a second arm member are protruded and fixed to respective surfaces orthogonal to a Y axis of a base in a three-dimensional coordinate system. In the Y-axis direction, each of the arm members having the major axis in the Z-axis direction has two surfaces orthogonal to the X axis, two surfaces orthogonal to the Y axis, and two surfaces orthogonal to the Z axis. Of the polarized hexahedral piezoelectric material,
A first vibrator in which driving electrodes are provided on the respective surfaces orthogonal to the Y axis without being offset in the X axis direction; and a rectangular parallelepiped shape similar to that of the piezoelectric material is formed and polarized in the Z axis direction. A second vibrator, in which at least one detection electrode is arranged on one of the surfaces in the other piezoelectric material orthogonal to the Y axis with one side in the X axis direction offset, Each surface orthogonal to the
The electrodes, which are offset in the axial direction, are joined to each other so that they are located on the outside, and the first and second biased members are respectively biased to the free ends of the first and second arm members in the Y-axis direction. The oscillating mass is provided.
ここで好ましくは、第1および第2の振動子は、導電性
シムを介して接合し、また好ましくは、第2の振動子に
設けた検知用電極の接続端子を、圧電材料の、Y軸と直
交するそれぞれの面に配設する。Here, preferably, the first and second vibrators are bonded to each other via a conductive shim, and preferably, the connection terminal of the detection electrode provided on the second vibrator is connected to the Y-axis of the piezoelectric material. It is arranged on each surface orthogonal to.
かかる振動ジャイロの作用を、第9図に示す模式図をも
とに以下に説明する。The operation of the vibration gyro will be described below with reference to the schematic diagram shown in FIG.
図において、腕部材6の自由端を速度Vで振動させつ
つ、装置をZ軸の周りに角速度ωで回動させると、X軸
方向にコリオリの力Fcが発生し、このコリオリの力Fcの
大きさは、 Fc=2mVω で表わされる。これによれば、振動速度Vおよび角速度
ωが同じであっても質量mが大きければ発生するコリオ
リの力Fcも大きくなる。In the figure, when the device is rotated around the Z axis at an angular velocity ω while vibrating the free end of the arm member 6 at a velocity V, a Coriolis force Fc is generated in the X axis direction. The magnitude is expressed as Fc = 2mVω. According to this, even if the vibration velocity V and the angular velocity ω are the same, the Coriolis force Fc generated increases as the mass m increases.
そこで、本発明では、腕部材6の自由端に、図示のよう
な振動質量7を設けることによって、発生するコリオリ
の力それ自体を十分大ならしめ、しかも、その振動質量
7をY軸方向に偏せて位置させることによって、腕部材
6に作用するねじりモーメントMのモーメントアームを
十分大ならしめるようにする。Therefore, in the present invention, by providing the vibrating mass 7 as shown at the free end of the arm member 6, the generated Coriolis force itself is sufficiently increased, and the vibrating mass 7 is moved in the Y-axis direction. By locating it in an eccentric position, the moment arm of the torsion moment M acting on the arm member 6 can be made sufficiently large.
かくして、このような振動ジャイロによれば、角速度ω
に起因して発生するねじりモーメントM、ひいてはコリ
オリの力Fcを高い感度にて検知することができる。Thus, according to such a vibration gyro, the angular velocity ω
It is possible to detect with high sensitivity the torsional moment M, which is caused by the above, and the Coriolis force Fc.
また本発明は、駆動手段として機能する第1の振動子
と、検出手段として機能する第2の振動子とを面接着さ
せて腕部材を構成していることから、装置の高精度の組
み立てを簡易・迅速に行うことができるとともに、装置
を十分小型のものとすることができ、しかも、信号の供
給および取り出しを基台の近傍部分にて行うことが可能
となって、線材を長く引き回すことに起因する不都合を
ことごとく除去することができる。Further, according to the present invention, the first vibrator functioning as the driving unit and the second vibrator functioning as the detecting unit are surface-bonded to each other to form the arm member. In addition to being simple and quick, the device can be made compact enough and signals can be supplied and taken out in the vicinity of the base so that the wire can be run for a long time. It is possible to eliminate all inconveniences caused by.
なおここで、第1および第2の振動子を、導電性シムを
介して接合した場合には、腕部材の機械的強度を高める
ことができるとともに、それらの両振動子の相互接続お
よび、それらの、外部回路への接続を容易ならしめるこ
とができ、なかでも、電気的接続の容易さは、第2の振
動子に設けた検知用電極の接続端子を、圧電材料の、Y
軸と直交するそれぞれの面に配設した場合に一層顕著な
ものとなり、また、それらのいずれによっても、線材の
引き回しの困難さを有利に除去することができる。In addition, here, when the first and second vibrators are joined via a conductive shim, the mechanical strength of the arm member can be increased, and the mutual connection of these both vibrators and those It is possible to facilitate the connection to an external circuit. Among them, the ease of electrical connection is that the connection terminal of the detection electrode provided on the second vibrator is
It becomes more prominent when they are arranged on the respective planes orthogonal to the axis, and by any of them, it is possible to advantageously eliminate the difficulty of routing the wire rod.
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、この発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
図中16,17はそれぞれ、第1および第2の腕部材を示
し、これらの腕部材16,17は、三次元座標系内で、基台1
8の、Y軸と直交するそれぞれの面に各1端部を固定さ
れてZ軸方向へ突設する。In the figure, 16 and 17 respectively indicate the first and second arm members, and these arm members 16 and 17 are in the three-dimensional coordinate system
One end of each of 8 is fixed to each surface orthogonal to the Y-axis, and the projection is provided in the Z-axis direction.
ここで、それぞれの腕部材16,17は、第1の腕部材16を
例として第2図〜第5図にもとづき説明すると、それら
は少なくとも第1の振動子11と第2の振動子14とで構成
されている。すなわち、第1の振動子11は、X軸と直交
する2面x1,x2、Y軸と直交する2面y1,y2およびZ軸
と直交する二面z1,z2を有する直六面体形状の圧電材料
8を、Y軸方向に分極処理するとともに、その圧電材料
8の、Y軸と直交する面y1,y2のそれぞれに駆動用電極
9,10を設けることによって、それらが駆動手段として機
能するように構成されているものである。Here, each of the arm members 16 and 17 will be described with reference to FIGS. 2 to 5 by taking the first arm member 16 as an example. At least a first vibrator 11 and a second vibrator 14 are provided. It is composed of. That is, the first oscillator 11 has two surfaces x 1 and x 2 orthogonal to the X axis, two surfaces y 1 and y 2 orthogonal to the Y axis, and two surfaces z 1 and z 2 orthogonal to the Z axis. The rectangular hexahedron-shaped piezoelectric material 8 is polarized in the Y-axis direction, and driving electrodes are respectively formed on the surfaces y 1 and y 2 of the piezoelectric material 8 orthogonal to the Y-axis.
By providing 9,10, they are configured to function as a drive means.
また、第2の振動子14は、第3図に示すように、第2図
に示す第1の振動子11と同様の形状および寸法を有する
圧電材料8をZ軸方向に分極処理するとともに、それ
の、Y軸と直交する面y1,y2に、それぞれZ軸(長軸方
向)に延在しかつX軸と交差するx2面寄りに配設される
検知用電極12,13をそれぞれ設けることによって、それ
らが検出手段として機能するように構成してある。Further, as shown in FIG. 3, the second vibrator 14 polarizes the piezoelectric material 8 having the same shape and dimensions as the first vibrator 11 shown in FIG. 2 in the Z-axis direction, and On the surfaces y 1 and y 2 which are orthogonal to the Y axis, there are provided detection electrodes 12 and 13 which are respectively arranged near the x 2 plane which extends in the Z axis (long axis direction) and intersects the X axis. Each of them is provided so that they function as a detecting means.
すなわち、検知用電極12,13の少なくとも一方はX軸方
向のいずれか一方側に片寄らせて配設する。That is, at least one of the detection electrodes 12 and 13 is arranged so as to be offset to either side in the X-axis direction.
そして、このような第1および第2の振動子11,14は、
これもまた好ましくは、第4図に示すような金属薄板そ
の他からなる導電性シム15を介して、第1の振動子11の
面y2と第2の振動子14の面y1とを、X軸方向へ片寄らせ
た検知用電極13が少なくとも外側に位置するように相互
に対向させて、電気的な接続を図るために導電性接着剤
により加圧接着することにより、第5図に示すような第
1の腕部材16を構成する。なお、この加圧接着は、電気
的な接続を目的とする他に、機械的強度を向上させると
共に電極10,12の相互接続および外部回路への接続を容
易ならしめるべく機能する。And, such first and second vibrators 11 and 14 are
It is also preferred, fourth through the conductive shim 15 made of sheet metal and other such as shown in FIG., The surface y 2 of the first vibrator 11 and the surface y 1 of the second oscillator 14, As shown in FIG. 5, the detection electrodes 13 which are offset in the X-axis direction are made to face each other so as to be located at least on the outer side, and pressure-bonded by a conductive adhesive for electrical connection. Such a first arm member 16 is configured. In addition to the purpose of electrical connection, this pressure bonding functions to improve mechanical strength and facilitate mutual connection of the electrodes 10 and 12 and connection to an external circuit.
各部材をこのように構成したところにおいて、第1図に
斜視図で示すように、基台18の、Y軸と直交するそれぞ
れの面に、第1および第2の腕部材16,17を、それらの
第2の振動子14を相互に向き合わせて加圧接着し、さら
に、それぞれの腕部材16,17の自由端には、第1および
第2の振動質量の19,20のそれぞれを、Y軸方向へ偏せ
て、図では、それらのそれぞれが相互に離隔する方向へ
偏せて取付ける。With each member thus configured, as shown in a perspective view in FIG. 1, the first and second arm members 16 and 17 are provided on the respective surfaces of the base 18 that are orthogonal to the Y axis. The second vibrators 14 are opposed to each other and pressure-bonded, and further, the free ends of the arm members 16 and 17 are provided with the first and second vibrating masses 19 and 20, respectively. In the figure, they are mounted so as to be biased in the Y-axis direction and biased in the direction in which they are separated from each other.
ここで、これらの振動質量19,20は、前述したように、
発生するコリオリの力Fcを大ならしめるべく、また、そ
れらの振動質量19,20の、Y軸方向への偏りは、これも
前述したように、それぞれの腕部材16,17に、コリオリ
の力Fcに起因して生じるねじりモーメントを大ならしめ
るべく、それぞれ作用する。Here, these oscillating masses 19, 20 are, as described above,
In order to increase the generated Coriolis force Fc, and the deviation of the oscillating masses 19 and 20 in the Y-axis direction, as described above, the Coriolis force is applied to the respective arm members 16 and 17. Each acts to increase the torsional moment caused by Fc.
なお、第3図に示す第2の振動子14の上記電極構成は、
この形態だけに限定されるものではなく、例えば第6図
に示すような構成にしてもよい。すなわち、直六面体形
状の圧電材料8を、Z軸方向に分極するとともに、それ
の、Y軸と直交する一方の面y1には、その略全面に検知
用電極12を取付ける一方で他方の面y2にはX軸交差面寄
りの部分だけに配設したものでもよい。さらにまた、第
3図,第6図に例示した各振動子14の面y1およびy2の検
知用電極を形成していない部分に、既に形成されている
隣接電極とは分離した形態で、とくにx1面寄りに新たな
電極を追加してもよく、これらもまた作動効果には差が
ない。The electrode configuration of the second vibrator 14 shown in FIG.
The configuration is not limited to this, but may be configured as shown in FIG. 6, for example. That is, the rectangular parallelepiped-shaped piezoelectric material 8 is polarized in the Z-axis direction, and one surface y 1 thereof orthogonal to the Y-axis has the detection electrode 12 attached to substantially the entire surface thereof while the other surface is attached. The y 2 may be provided only in the portion near the X-axis intersecting surface. Furthermore, in a part of the surfaces y 1 and y 2 of each transducer 14 illustrated in FIGS. 3 and 6 where the detection electrodes are not formed, in a form separated from the adjacent electrodes already formed, In particular, a new electrode may be added near the x 1 side, and there is no difference in the operating effect between them.
以上に述べたようなそれぞれの振動ジャイロにおいて、
導電性シム15の下端部に接続したリード線21を接地する
とともに、第1の腕部材16の第1の振動子11に設けた駆
動用電極9に、その下端部に接続したリード線22を介し
て交流電圧を印加すると、第1の腕部材16はY軸方向へ
振動し、共振点においては、第1の腕部材16と第2の腕
部材17とが、大きな振幅で対称振動する。そこで、腕部
材16,17のかかる振動状態を維持したまま、装置をZ軸
の周りに角速度ωで回動させると、それぞれの腕部材1
6,17にはコリオリの力に起因するねじりモーメントが作
用し、それらの腕部材16,17の構成部品としての第2の
振動子14にはねじり剪断応力が作用して、検知用電極1
2,13間には、ねじり剪断応力、ひいては、コリオリの力
に応じた電気変位(電圧)を発生するようになる。In each vibrating gyro as described above,
The lead wire 21 connected to the lower end of the conductive shim 15 is grounded, and the lead wire 22 connected to the lower end of the drive electrode 9 provided on the first vibrator 11 of the first arm member 16 is grounded. When an AC voltage is applied via the first arm member 16, the first arm member 16 vibrates in the Y-axis direction, and at the resonance point, the first arm member 16 and the second arm member 17 vibrate symmetrically with a large amplitude. Therefore, when the device is rotated around the Z axis at an angular velocity ω while maintaining the vibration state of the arm members 16 and 17, the respective arm members 1
Torsional moments due to Coriolis force act on 6 and 17, and torsional shear stress acts on the second vibrator 14 as a component of the arm members 16 and 17 to cause detection electrode 1
Between 2 and 13, torsional shear stress, and eventually electrical displacement (voltage) according to Coriolis force is generated.
そこでたとえば、検知用電極13,からリード線23を介し
て電気信号を出力することにより、コリオリの力を検知
することができる。なお、ここにおいては、第2の腕部
材17の第1の振動子を、振動状態のモニターとして利用
することによって振動を安定させることもでき、また、
第2の腕部材17の第2の振動子からも、コリオリの力に
起因する電気信号を取り出すことができる。Therefore, for example, the Coriolis force can be detected by outputting an electric signal from the detection electrode 13 via the lead wire 23. In addition, here, it is possible to stabilize the vibration by using the first vibrator of the second arm member 17 as a monitor of the vibration state.
An electric signal resulting from the Coriolis force can also be taken out from the second vibrator of the second arm member 17.
以上この発明を図示例に基づいて説明したが、それぞれ
の腕部材の第1および第2の振動子を、図示例とは逆の
相対位置関係とすることもでき、また、それぞれの振動
質量を、それらが相互に近接する方向へ偏せることも可
能である。Although the present invention has been described above based on the illustrated example, the first and second oscillators of the respective arm members may have a relative positional relationship opposite to that of the illustrated example, and the respective vibration masses are , It is also possible to bias them in the direction in which they are close to each other.
かくして、この発明によれば、駆動手段として機能する
第1の振動子と、検出手段として機能する第2の振動子
とを面接着させて腕部材を構成することにより、装置の
高精度の組み立てを極めて容易ならしめるとともに、装
置を十分小型化することができ、応用分野が拡大され
る。しかも、広幅のそれぞれの振動子を相互に接合した
後に、それを所定の幅に切断することによって、大量の
腕部材を効率よく生産できることに加え、各腕部材の性
能のばらつきを有効に除去することができ、バランスの
良い振動ジャイロを安価かつ大量に供給することが可能
となる。Thus, according to the present invention, by assembling the arm member by surface-bonding the first vibrator functioning as the driving unit and the second vibrator functioning as the detecting unit, the device can be assembled with high accuracy. The device can be made extremely small, and the device can be sufficiently miniaturized, so that the application field is expanded. Moreover, by joining the wide-width vibrators to each other and then cutting them into a predetermined width, a large amount of arm members can be efficiently produced, and the variation in the performance of each arm member is effectively removed. Therefore, it becomes possible to supply a well-balanced vibrating gyro inexpensively and in large quantities.
また、第2振動子の電極は、第1の振動子と同じように
Y軸と直交する広い面に形成すればよいので、エッチン
グなどの作業が容易であり、リード線の接続が一般的な
バイモルフと同じようにできるという効果もある。Further, since the electrodes of the second vibrator may be formed on a wide surface orthogonal to the Y axis, like the first vibrator, work such as etching is easy, and lead wires are generally connected. It also has the effect of being able to do the same as bimorphs.
さらに、本発明装置では、信号の供給および取り出しの
すべてを、基台の近傍部分にて行うことができるので、
線材の引き回しに起因する不都合をほぼ完全に取り除く
ことができる。Further, in the device of the present invention, since all of the signal supply and signal extraction can be performed in the vicinity of the base,
It is possible to almost completely eliminate the inconvenience caused by the wiring of the wire.
なお、この装置では、腕部材の自由端に振動質量を設
け、かつその振動質量をY軸方向に偏せて位置させるこ
とによって、コリオリの力の検知感度を大きく向上させ
ることができる。In this device, the vibration mass is provided at the free end of the arm member, and the vibration mass is positioned so as to be offset in the Y-axis direction, whereby the detection sensitivity of the Coriolis force can be greatly improved.
第1図は、この発明の一実施例を示す斜視図、 第2〜5図はそれぞれ、腕部材の構成部品およびそれら
からなる腕部材を例示する斜視図、 第6図は、この発明の、とくに第2の振動子についての
実施例を示す斜視図、 第7図は、従来例を示す斜視図、 第8図は、従来の連結部材を示す斜視図、 第9図は、本発明装置の作用を説明するための模式図で
ある。 8……圧電材料、9,10……駆動用電極、11……第1の振
動子、12,13……検知用電極、14……第2の振動子、15
……導電性シム、16……第1の腕部材、17……第2の腕
部材、18……基台、19,20……振動質量、21,22,23……
リード線。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are perspective views illustrating constituent parts of arm members and arm members made of them, respectively, and FIG. Particularly, a perspective view showing an embodiment of the second vibrator, FIG. 7 is a perspective view showing a conventional example, FIG. 8 is a perspective view showing a conventional connecting member, and FIG. 9 is a view showing the device of the present invention. It is a schematic diagram for demonstrating an effect. 8 ... Piezoelectric material, 9,10 ... driving electrode, 11 ... first vibrator, 12,13 ... detecting electrode, 14 ... second vibrator, 15
...... Conductive shim, 16 …… First arm member, 17 …… Second arm member, 18 …… Base, 19,20 …… Vibration mass, 21,22,23 ……
Lead.
Claims (1)
それぞれの面に、第1および第2の腕部材を、Z軸方向
へ突出させて固定してなる振動ジャイロであって、 Z軸方向が長軸となる前記各腕部材を、X軸と直交する
二面、Y軸と直交する二面および、Z軸と直交する二面
を有し、Y軸方向に分極された直六面体形圧電材料の、
Y軸と直交するそれぞれの面に駆動用電極をX軸方向へ
片寄らせることなく設けてなる第1の振動子と、 前記圧電材料と同様の直六面体形状をなし、Z軸方向に
分極された他の圧電材料における、Y軸と直交するそれ
ぞれの面に、少なくとも一方の検知用電極をX軸方向の
いずれか一方側に片寄らせて配設してなる第2の振動子
とを、 Y軸と直交するそれぞれの面を、検知用電極のうちのX
軸方向へ片寄らせた電極が外側に位置するように相互に
接合し、 そして、第1および第2の腕部材のそれぞれの自由端に
は、Y軸方向へ偏って位置する第1および第2の振動質
量を設けてなる振動ジャイロ。1. A vibrating gyroscope in which a first arm member and a second arm member are fixed by projecting in the Z-axis direction on respective surfaces orthogonal to the Y-axis of a base in a three-dimensional coordinate system. Each arm member having the major axis in the Z-axis direction has two surfaces orthogonal to the X axis, two surfaces orthogonal to the Y axis, and two surfaces orthogonal to the Z axis, and is polarized in the Y axis direction. Of a rectangular hexahedral piezoelectric material,
A first vibrator in which driving electrodes are provided on the respective surfaces orthogonal to the Y axis without being offset in the X axis direction; and a rectangular parallelepiped shape similar to that of the piezoelectric material is formed and polarized in the Z axis direction. A second vibrator in which at least one sensing electrode is provided on one of the surfaces of the other piezoelectric material orthogonal to the Y axis and is offset to one side in the X axis direction. Each surface orthogonal to the
The electrodes, which are offset in the axial direction, are joined to each other so that they are located on the outside, and the first and second biased members are respectively biased to the free ends of the first and second arm members in the Y-axis direction. A vibrating gyroscope equipped with a vibrating mass.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270365A JPH0748048B2 (en) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | Vibrating gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270365A JPH0748048B2 (en) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | Vibrating gyro |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134511A JPH03134511A (en) | 1991-06-07 |
| JPH0748048B2 true JPH0748048B2 (en) | 1995-05-24 |
Family
ID=17485253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1270365A Expired - Lifetime JPH0748048B2 (en) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | Vibrating gyro |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0748048B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247768A (en) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Nippondenso Co Ltd | Angular velocity sensor |
-
1989
- 1989-10-19 JP JP1270365A patent/JPH0748048B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03134511A (en) | 1991-06-07 |
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