JP2001255151A - Gyro device and its manufacturing method - Google Patents

Gyro device and its manufacturing method

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JP2001255151A
JP2001255151A JP2000066933A JP2000066933A JP2001255151A JP 2001255151 A JP2001255151 A JP 2001255151A JP 2000066933 A JP2000066933 A JP 2000066933A JP 2000066933 A JP2000066933 A JP 2000066933A JP 2001255151 A JP2001255151 A JP 2001255151A
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JP
Japan
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gyro
rotor
electrode
gyro rotor
axis
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Application number
JP2000066933A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Fukatsu
恵輔 深津
Takao Murakoshi
尊雄 村越
Kazuaki Tani
和明 谷
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Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic support-type acceleration detecting gyro device which is constituted, in such a way that the displacement of a gyro rotor is set to zero actively. SOLUTION: The acceleration detecting gyro device comprises a gyro case, a gyro rotor which is supported at the inside of the gyro case in a noncontact manner by an electrostatic supporting force, electrostatic support electrodes which generate electrostatic supporting force, a gyro drive system which turns the gyro rotor at high speed around a spin axial line, displacement detecting system which detects the displacement of the gyro rotor, and a constraint control system which comprises a feedback loop used to correct a control voltage to be applied across the electrostatic support electrodes, in such a way that the displacement of the gyro rotor becomes zero. The magnetic field across the electrostatic support electrodes on both sides of the gyro rotor is generated, so as to pas through a through-hole in the gyro rotor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、船舶、航
空機等の移動体に使用して好適な、慣性空間に対する角
速度又は角変化及び加速度を検出するための加速度検出
型ジャイロ装置に関する。より詳細には、本発明は、ジ
ャイロロータを静電支持力によって浮動的に支持する形
式の極めて小型の加速度検出型ジャイロ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration detecting gyro device suitable for use in a moving body such as an automobile, a ship, an aircraft, etc., for detecting an angular velocity or an angular change and an acceleration with respect to an inertial space. More specifically, the present invention relates to an extremely small acceleration detecting gyro device of a type in which a gyro rotor is floatingly supported by an electrostatic supporting force.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11〜図15を参照して従来のジャイ
ロ装置の例を説明する。このジャイロ装置は本願出願人
と同一の出願人によって平成7年5月24日に出願され
た特願平7−125345号(T9500028)に開
示されたものであり、詳細は同出願を参照されたい。
2. Description of the Related Art An example of a conventional gyro device will be described with reference to FIGS. This gyro apparatus is disclosed in Japanese Patent Application No. 7-125345 (T9500028) filed on May 24, 1995 by the same applicant as the present applicant, and for details, refer to the same application. .

【0003】先ず図11を参照してこのジャイロ装置を
説明する。ジャイロ装置は薄い円盤状のジャイロロータ
20と斯かるジャイロロータ20を内部に収容するジャ
イロケース21とを有する。
First, the gyro device will be described with reference to FIG. The gyro device has a thin disk-shaped gyro rotor 20 and a gyro case 21 for accommodating the gyro rotor 20 therein.

【0004】ここで、ジャイロ装置に対して図示のよう
に、XYZ座標を設定する。ジャイロ装置の中心軸線に
沿って上方にZ軸をとり、それに垂直にX軸及びY軸を
とる。ジャイロロータ20のスピン軸線はZ軸に沿って
配置される。
Here, XYZ coordinates are set for the gyro device as shown in the figure. The Z-axis is taken upward along the central axis of the gyro device, and the X-axis and Y-axis are taken perpendicular to it. The spin axis of the gyro rotor 20 is arranged along the Z axis.

【0005】図11Aに示すように、ジャイロケース2
1は上側底部材22と下側底部材24と両者を接続する
スペーサ23とを有し、スペーサ23は環状の内壁23
Aを有する。こうして、上側底部材22及び下側底部材
24の内面とスペーサ23の内壁23Aとによって、ジ
ャイロケース21の内部にジャイロロータ20を収容す
るための円盤状の密閉された空洞部26が形成される。
斯かる空洞部26は適当な方法によって真空排気されて
いる。
As shown in FIG. 11A, a gyro case 2
1 has an upper bottom member 22 and a lower bottom member 24 and a spacer 23 for connecting them, and the spacer 23 is an annular inner wall 23.
A. Thus, the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 and the inner wall 23A of the spacer 23 form a disk-shaped closed cavity 26 for housing the gyro rotor 20 inside the gyro case 21. .
Such a cavity 26 is evacuated by a suitable method.

【0006】スペーサ23の環状の内壁23Aの外側に
は凹部23Bが形成されており、斯かる凹部23Bは通
路23Cによって空洞部26に接続されている。斯かる
通路23Cの高さは2〜3μmであってよい。斯かる凹
部23Bにはゲッタ部材33が配置されている。それに
よって、空洞部26は長期間高い真空度に維持されるこ
とができる。
A recess 23B is formed outside the annular inner wall 23A of the spacer 23, and the recess 23B is connected to the cavity 26 by a passage 23C. The height of such a passage 23C may be 2-3 μm. A getter member 33 is disposed in such a concave portion 23B. Thereby, the cavity 26 can be maintained at a high degree of vacuum for a long time.

【0007】ジャイロロータ20は導電性材料によって
形成されている。斯かる導電性材料として例えば単結晶
シリコン(珪素)が使用されてよい。単結晶材料を使用
することによって熱歪み、経年変化の影響が少ない高い
精度のジャイロロータを提供することができる。ジャイ
ロケース21の上側底部材22と下側底部材24は非導
電性材料、例えばガラスによって形成されている。スペ
ーサ23はジャイロロータ20と同一の材料によって形
成されてよい。
[0007] The gyro rotor 20 is formed of a conductive material. For example, single-crystal silicon (silicon) may be used as such a conductive material. By using a single crystal material, it is possible to provide a high-accuracy gyro rotor that is less affected by thermal distortion and aging. The upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21 are formed of a non-conductive material, for example, glass. The spacer 23 may be formed of the same material as the gyro rotor 20.

【0008】図11A及び図11Bの右半分側に示すよ
うに、ジャイロロータ20の上面及び下面には、同心状
に複数の環状の電極部200A、200B、200C、
200D及び200A’、200B’、200C’20
0D’が形成されている。即ち、上面及び下面には、同
心状に複数の環状溝200a、200b、200c、2
00d及び200a’、200b’、200c’、20
0d’が形成され、斯かる環状溝によって突起状の環状
の電極部が形成されている。
As shown in the right half of FIGS. 11A and 11B, a plurality of annular electrode portions 200A, 200B, 200C,
200D and 200A ', 200B', 200C'20
0D 'is formed. That is, a plurality of annular grooves 200a, 200b, 200c, 2
00d and 200a ', 200b', 200c ', 20
Od ′ is formed, and a protruding annular electrode portion is formed by the annular groove.

【0009】ジャイロロータ20の上面及び下面には、
環状の電極部200A、200B、200C、200D
及び200A’、200B’、200C’、200D’
の内側に駆動用電極部200E及び200E’が形成さ
れている。斯かる駆動用電極部200E、200E’
は、2つの同心状の環状溝200d、200e及び20
0d’、200e’の間に形成された複数の扇形突起部
として構成され、円周上に沿って1列に環状に配置され
てよい。
On the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20,
Annular electrode parts 200A, 200B, 200C, 200D
And 200A ', 200B', 200C ', 200D'
Are formed with driving electrode portions 200E and 200E '. Such drive electrode units 200E, 200E '
Are two concentric annular grooves 200d, 200e and 20
It may be configured as a plurality of sector-shaped projections formed between Od 'and 200e', and may be arranged in a line in a ring along the circumference.

【0010】ジャイロロータ20の上面及び下面には、
中心部に、即ち、駆動用電極部200E及び200E’
の内側に、変位検出用電極部200F及び200F’が
形成されている。斯かる変位検出用電極部200F、2
00F’の中心部には凹部200f、200f’が形成
されている。
On the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20,
In the center, that is, the driving electrode portions 200E and 200E '
Are formed with displacement detection electrode portions 200F and 200F ′. Such displacement detection electrode portions 200F, 2
Depressions 200f, 200f 'are formed at the center of 00F'.

【0011】ジャイロロータ20の上面及び下面の突起
部として形成された環状の電極部200A、200B、
200C、200D及び200A’、200B’、20
0C’、200D’、駆動用電極部200E、200
E’及び変位検出用電極部200F、200F’は共面
に形成されてよい。
Annular electrode portions 200A and 200B formed as protrusions on the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20 are provided.
200C, 200D and 200A ', 200B', 20
0C ′, 200D ′, drive electrode units 200E, 200
E ′ and the displacement detection electrode portions 200F, 200F ′ may be formed coplanar.

【0012】一方、図11A及び図11Bの左半分側に
示すように、ジャイロケース21の上側底部材22と下
側底部材24の内面には、少なくとも3対の静電支持電
極、本例では、第1、第2、第3及び第4の対の静電支
持電極221、231、222、232、223、23
3及び224、234が配置されている。4対の静電支
持電極は円周方向に沿って互いに90°の角度間隔にて
配置されている。例えば、第1及び第3の対の静電支持
電極221、231及び223、233はX軸に沿って
配置され、第2及び第4の対の静電支持電極222、2
32及び224、234はY軸に沿って配置されてい
る。
On the other hand, as shown in the left half of FIGS. 11A and 11B, at least three pairs of electrostatic support electrodes, in this example, are provided on the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21. , First, second, third and fourth pairs of electrostatic support electrodes 221, 231, 222, 232, 223, 23
3 and 224, 234 are arranged. The four pairs of electrostatic support electrodes are arranged at an angular interval of 90 ° from each other along the circumferential direction. For example, the first and third pairs of electrostatic support electrodes 221, 231 and 223, 233 are arranged along the X axis and the second and fourth pairs of electrostatic support electrodes 222,
32 and 224, 234 are arranged along the Y axis.

【0013】各静電支持電極は1対の櫛形部よりなる。
例えば図11Bの左側には、第3の対の静電支持電極2
23、233のうち、上側底部材22の内面に形成され
た静電支持電極223が示されている。この静電支持電
極223は互いに隔置された2つの櫛形部223−1、
223−2を含み、斯かる2つの櫛形部は互いに隔置さ
れている。
Each electrostatic support electrode comprises a pair of combs.
For example, on the left side of FIG. 11B, a third pair of electrostatic support electrodes 2
Out of 23 and 233, the electrostatic support electrodes 223 formed on the inner surface of the upper bottom member 22 are shown. The electrostatic support electrode 223 includes two comb-shaped portions 223-1 separated from each other,
223-2, wherein the two combs are spaced apart from each other.

【0014】一方の櫛形部223−1は半径方向に延在
する半径部223Rと複数の円周方向に延在する円周部
223A、223Cとを有する。同様に、他方の櫛形部
223−2は半径方向に延在する半径部223Rと複数
の円周方向に延在する円周部223B、223Dとを有
する。各櫛形部223−1、223−2の円周部223
A、223C及び223B、223Dは互い違いに他を
挟むように配置されている。各櫛形部223−1、22
3−2の半径部223R、223Rの端部には端子部2
23R’、223R’がそれぞれ形成されている。
One comb-shaped portion 223-1 has a radial portion 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential portions 223A and 223C extending in the circumferential direction. Similarly, the other comb-shaped portion 223-2 has a radial portion 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential portions 223B and 223D extending in the circumferential direction. Circumferential part 223 of each comb-shaped part 223-1, 223-2
A, 223C and 223B, 223D are alternately arranged so as to sandwich the other. Each comb 223-1, 22
Terminal portions 2 are provided at the ends of the radius portions 223R and 223R of 3-2.
23R 'and 223R' are formed respectively.

【0015】ジャイロケース21の上側底部材22と下
側底部材24の内面には、4対の静電支持電極221、
231、222、232、223、233及び224、
234の内側に駆動用電極225、235がそれぞれ形
成されている。斯かる駆動用電極225、235は、円
周上に沿って1列に環状に配置された複数の扇形に構成
されてよい。
On the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21, four pairs of electrostatic support electrodes 221 are provided.
231, 222, 232, 223, 233 and 224;
Driving electrodes 225 and 235 are formed inside 234, respectively. The driving electrodes 225 and 235 may be formed in a plurality of sectors arranged in a line along the circumference in a line.

【0016】ジャイロケース21の上側底部材22と下
側底部材24の内面には、中心部に、即ち、駆動用電極
225、235の内側に変位検出用電極226、236
が形成されている。
On the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21, displacement detection electrodes 226, 236 are provided at the center, that is, inside the drive electrodes 225, 235.
Are formed.

【0017】次にジャイロロータ20の環状の電極部2
00A、200B、200C、20D及び200A’、
200B’、200C’、200D’とジャイロケース
21の上側底部材22及び下側底部材24の静電支持電
極221、222、223、224及び231、23
2、233、234の寸法及び相対的位置関係について
説明する。
Next, the annular electrode portion 2 of the gyro rotor 20
00A, 200B, 200C, 20D and 200A ',
200B ', 200C', 200D 'and the electrostatic support electrodes 221, 222, 223, 224 and 231, 23 of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21.
The dimensions and relative positional relationships of 2, 233, and 234 will be described.

【0018】ジャイロロータ20の外径Dは5mm以下
であってよく、厚さtは0.1mm以下であってよく、
質量は10ミリグラム以下であってよい。図11には、
4本の環状の電極部200A、200B、200C、2
00D及び200A’、200B’、200C’、20
0D’が図示されているが、実際には多数の環状の電極
部が形成されている。例えば、各電極部の半径方向の幅
Lが約10μmであり、約20μmのピッチにて等間隔
に形成されている場合、半径方向に約2mmの幅の環状
領域内に約100本の環状の電極部が形成される。各電
極部の半径方向の幅L及びピッチは製造方法が許す限り
できるだけ小さいほうが好ましい。
The outer diameter D of the gyro rotor 20 may be 5 mm or less, the thickness t may be 0.1 mm or less,
The mass may be less than 10 milligrams. In FIG.
Four annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 2
00D and 200A ', 200B', 200C ', 20
Although 0D 'is illustrated, a large number of annular electrode portions are actually formed. For example, when the width L in the radial direction of each electrode portion is about 10 μm and is formed at equal intervals at a pitch of about 20 μm, about 100 annular rings are formed in an annular region having a width of about 2 mm in the radial direction. An electrode portion is formed. The radial width L and pitch of each electrode portion are preferably as small as possible as far as the manufacturing method allows.

【0019】ジャイロケース21の上側底部材22及び
下側底部材24の静電支持電極221、222、22
3、224及び231、232、233、234の寸法
は環状の電極部200A、200B、200C、200
D及び200A’、200B’、200C’、200
D’の寸法に対応して形成されてよい。例えば、図11
にて、第3の静電支持電極223の各櫛形部223−
1、223−2の円周部223A、223C及び223
B、223Dは合計4本含むものとして図示されている
が、実際には多数の円周部が形成されている。例えば、
各円周部の半径方向の幅Lが約10μmであり、約20
μmのピッチにて等間隔に形成されている場合、半径方
向に約2mmの幅の環状領域内に約100本の円周部が
形成される。
The electrostatic support electrodes 221, 222, 22 of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21
3, 224 and 231, 232, 233, and 234 have the dimensions of the annular electrode portions 200A, 200B, 200C, and 200.
D and 200A ', 200B', 200C ', 200
It may be formed corresponding to the dimension of D ′. For example, FIG.
, Each comb-shaped portion 223 of the third electrostatic support electrode 223
1, 223-2 circumferential portions 223A, 223C and 223
Although B and 223D are illustrated as including a total of four, a large number of circumferential portions are actually formed. For example,
The radial width L of each circumference is about 10 μm, and about 20 μm.
When formed at equal intervals with a pitch of μm, about 100 circumferential portions are formed in an annular region having a width of about 2 mm in the radial direction.

【0020】次にジャイロロータ20の電極部とジャイ
ロケース21の静電支持電極の間の位置関係を説明す
る。例えば、ジャイロロータ20の電極部200A、2
00B、200C、200D及び200A’、200
B’、200C’、200D’と第3の対の静電支持電
極223、233の間の位置関係を説明する。ジャイロ
ロータ20の第1の電極部200A、200A’に対し
て第3の対の静電支持電極223、233の第1の円周
部223A、233Aが対応し、第2の電極部200
B、200B’に対して第3の対の静電支持電極223
の第2の円周部223B、233Bが対応する。以下同
様に、第3及び第4の電極部200C、200C’及び
200D、200D’に対して第3及び第4の円周部2
23C、233C及び223D、233Dが対応する。
Next, the positional relationship between the electrode section of the gyro rotor 20 and the electrostatic support electrode of the gyro case 21 will be described. For example, the electrode portions 200A of the gyro rotor 20 and 2
00B, 200C, 200D and 200A ', 200
The positional relationship between B ′, 200C ′, 200D ′ and the third pair of electrostatic support electrodes 223, 233 will be described. The first circumferential portions 223A and 233A of the third pair of electrostatic support electrodes 223 and 233 correspond to the first electrode portions 200A and 200A 'of the gyro rotor 20, and the second electrode portion 200
B, a third pair of electrostatic support electrodes 223 for 200B '
Correspond to the second circumferential portions 223B and 233B. Similarly, the third and fourth circumferential portions 2 are formed with respect to the third and fourth electrode portions 200C and 200C 'and 200D and 200D'.
23C, 233C and 223D, 233D correspond.

【0021】ジャイロロータ20の電極部とそれに対応
するジャイロケース21の静電支持電極の間の間隙δは
数μm、例えばδ=2〜3μmであってよい。
The gap δ between the electrode portion of the gyro rotor 20 and the corresponding electrostatic support electrode of the gyro case 21 may be several μm, for example, δ = 2 to 3 μm.

【0022】ジャイロロータ20の各電極部200A、
200B、200C、200D及び200A’、200
B’、200C’、200D’は、対応する静電支持電
極223、233の円周部223A、233A、223
B、233B、223C、233C及び223D、23
3Dに対して同心的に配置されているが同時に半径方向
内方に又は外方に偏倚して配置されている。
Each electrode section 200A of the gyro rotor 20
200B, 200C, 200D and 200A ', 200
B ′, 200C ′, and 200D ′ are the circumferential portions 223A, 233A, and 223 of the corresponding electrostatic support electrodes 223 and 233.
B, 233B, 223C, 233C and 223D, 23
It is arranged concentrically with respect to 3D but at the same time it is arranged radially inward or outward.

【0023】例えば、ジャイロロータ20の各電極部2
00A、200B、200C、200D及び200
A’、200B’、200C’、200D’の幅及びピ
ッチが、対応する静電支持電極223、233の円周部
223A、233A、223B、233B、223C、
233C及び223D、233Dの幅及びピッチと等し
く、両者は互いに所定の距離だけ、半径方向内方に又は
外方に偏倚して配置されている。
For example, each electrode section 2 of the gyro rotor 20
00A, 200B, 200C, 200D and 200
The widths and pitches of A ′, 200B ′, 200C ′, and 200D ′ correspond to the circumferential portions 223A, 233A, 223B, 233B, and 223C of the corresponding electrostatic support electrodes 223 and 233.
Equal to the width and pitch of 233C and 223D, 233D, they are offset radially inward or outward by a predetermined distance from each other.

【0024】ここで、本例の静電支持電極を互い違いに
他を挟むように配置された1対の櫛形部を含むように構
成した理由を説明する。斯かる構成によって、ジャイロ
ロータ20の上側及び下側において、各対の櫛形部とそ
れに対応するジャイロロータ20の電極部との間の静電
容量は等しくなっている。例えば、第1の対の静電支持
電極221、231の第1の静電支持電極221におい
て、第1の櫛形部221−1(221A、221C)と
それに対応するジャイロロータ20の第1及び第3の電
極部200A、200Cの間の静電容量は第2の櫛形部
221−2(221B、221D)とそれに対応するジ
ャイロロータ20の第2及び第3の電極部200C、2
00Dの間の静電容量に等しく共にC1Aである。
Here, the reason why the electrostatic support electrode of the present embodiment is constituted so as to include a pair of comb-shaped portions arranged so as to sandwich the other electrode alternately will be described. With this configuration, the capacitance between each pair of comb portions and the corresponding electrode portion of the gyro rotor 20 is equal on the upper side and the lower side of the gyro rotor 20. For example, in the first electrostatic support electrodes 221 of the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231, the first comb-shaped portions 221-1 (221A and 221C) and the first and second gyro rotors 20 corresponding to the first comb-shaped portions 221-1 and 221C are formed. The capacitance between the third electrode portions 200A and 200C is the second comb-shaped portion 221-2 (221B and 221D) and the corresponding second and third electrode portions 200C and 200C of the gyro rotor 20.
Equal to the capacitance between the 00D are both C 1A.

【0025】従って第1の櫛形部221−1(221
A、221C)に印加する制御用直流電圧と第2の櫛形
部221−2(221B、221D)に印加する制御用
直流電圧を、大きさが等しく極性が反対の電圧、例えば
±V1Aとすることによって、ジャイロロータ20の電位
を常にゼロにすることができる。これについては、後に
図14を参照して再度説明する。
Accordingly, the first comb portions 221-1 (221)
A, 221C) and the control DC voltage applied to the second comb portions 221-2 (221B, 221D) are equal in magnitude and opposite in polarity, for example, ± V 1A . Thus, the potential of the gyro rotor 20 can be always set to zero. This will be described again later with reference to FIG.

【0026】第1の対の静電支持電極221、231の
第2の静電支持電極231においても同様である。また
第2、第3及び第4の静電支持電極222、232、2
23、233、224、234についても同様である。
The same applies to the second electrostatic support electrode 231 of the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231. Also, the second, third and fourth electrostatic support electrodes 222, 232, 2
The same applies to 23, 233, 224, and 234.

【0027】尚、ジャイロロータ20の駆動用電極部2
00E、200E’及び変位検出用電極部200F、2
00F’と対応するジャイロケース21の駆動用電極2
25、235及び変位検出用電極226、236は、互
いに同一形状且つ半径方向に同一位置に配置されてよ
い。
The driving electrode unit 2 of the gyro rotor 20
00E, 200E 'and displacement detection electrode portions 200F, 2
Drive electrode 2 of gyro case 21 corresponding to 00F '
25, 235 and the displacement detection electrodes 226, 236 may be arranged in the same shape and at the same position in the radial direction.

【0028】ジャイロケース21の上側底部材22と下
側底部材24の内面には、中心部に、即ち、変位検出用
電極226、236の中心部には、それぞれ放電兼用ス
トッパ127、128が設けられている。斯かるストッ
パ127、128は、ジャイロロータ20の上面及び下
面の中心部に形成された凹部200f、200f’に対
応して配置されている。
Discharge / stoppers 127 and 128 are provided at the center of the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21, that is, at the center of the displacement detection electrodes 226 and 236, respectively. Have been. The stoppers 127 and 128 are arranged corresponding to recesses 200f and 200f 'formed at the center of the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20, respectively.

【0029】放電兼用ストッパ127、128は、ジャ
イロロータ20のZ軸方向の変位、X軸方向及びY軸方
向の変位を制限しジャイロロータ20がジャイロケース
21の内面に接触することを阻止すると同時にジャイロ
ロータ20に蓄積した静電気を放電させるために設けら
れている。
The discharge and stoppers 127 and 128 limit the displacement of the gyro rotor 20 in the Z-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction, and prevent the gyro rotor 20 from contacting the inner surface of the gyro case 21. It is provided for discharging static electricity accumulated in the gyro rotor 20.

【0030】ジャイロロータ20がZ軸方向に変位して
ジャイロケース21の内面に近づくと、ジャイロロータ
20の電極部がジャイロケース21の電極に接触する前
に、放電兼用ストッパ127、128がジャイロロータ
20の凹部200f、200f’の底に当接する。ま
た、ジャイロロータ20がX軸又はY軸方向に変位する
と、ジャイロロータ20がジャイロケース21の円周内
壁23Aに接触する前に、放電兼用ストッパ127、1
28がジャイロロータ20の凹部200f、200f’
の円周内壁に当接する。
When the gyro rotor 20 is displaced in the Z-axis direction and approaches the inner surface of the gyro case 21, before the electrodes of the gyro rotor 20 come into contact with the electrodes of the gyro case 21, the discharge / stop stoppers 127 and 128 are turned on. 20 abuts the bottoms of the recesses 200f, 200f '. Further, when the gyro rotor 20 is displaced in the X-axis or Y-axis direction, before the gyro rotor 20 comes into contact with the circumferential inner wall 23A of the gyro case 21, the discharge and stopper 127, 1
28 are recesses 200f, 200f 'of the gyro rotor 20.
Abuts the inner circumferential wall of

【0031】それによって、ジャイロロータ20のZ軸
方向、X軸方向及びY軸方向の変位が制限され、ジャイ
ロロータ20がジャイロケース21の内面に接触するこ
とが阻止される。また、ジャイロロータ20が停止し着
地したとき、放電兼用ストッパ127、128がジャイ
ロロータ20の凹部200f、200f’に当接するこ
とによって、ジャイロロータ20に蓄積された静電気が
放電兼用ストッパ127、128を経由して外部に放電
される。
As a result, the displacement of the gyro rotor 20 in the Z-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction is restricted, and the gyro rotor 20 is prevented from contacting the inner surface of the gyro case 21. When the gyro rotor 20 stops and lands, the discharge / stop stoppers 127 and 128 abut against the concave portions 200f and 200f ′ of the gyro rotor 20, so that the static electricity accumulated in the gyro rotor 20 causes the discharge / stop stoppers 127 and 128 to move. Discharged to the outside via

【0032】ジャイロケース21の上側底部材22又は
下側底部材24に形成された静電支持電極221、23
1、222、232、223、233、224、23
4、駆動用電極225、235及び変位検出用電極22
6、236と外部電源又は外部回路と間は、スルーホー
ル接続によって電気的に接続されてよい。上側底部材2
2又は下側底部材24には小さな孔、即ち、スルーホー
ルが設けられ、斯かるスルーホールの内面には金属膜が
形成される。斯かる金属膜によって、静電支持電極、駆
動用電極及び変位検出用電極が外部電源又は外部回路に
接続される。
Electrostatic support electrodes 221 and 23 formed on the upper bottom member 22 or the lower bottom member 24 of the gyro case 21
1, 222, 232, 223, 233, 224, 23
4. Drive electrodes 225 and 235 and displacement detection electrode 22
6, 236 and an external power supply or an external circuit may be electrically connected by through-hole connection. Upper bottom member 2
A small hole, that is, a through hole is provided in the second or lower bottom member 24, and a metal film is formed on an inner surface of the through hole. With such a metal film, the electrostatic support electrode, the drive electrode, and the displacement detection electrode are connected to an external power supply or an external circuit.

【0033】図11Aに示すように、上側底部材22の
外面にはプリアンプ35、例えば、電界効果形トランジ
スタが配置されており、斯かるプリアンプ35は変位検
出用電極226、236に接続されている。上側底部材
22及び下側底部材24にはスルーホール22A(上側
底部材22に設けられたスルーホール22Aのみを図
示)が設けられ、斯かるスルーホール22Aの内面に形
成された金属薄膜によってプリアンプ35は変位検出用
電極226、326に接続される。
As shown in FIG. 11A, a preamplifier 35, for example, a field-effect transistor, is disposed on the outer surface of the upper bottom member 22, and the preamplifier 35 is connected to the displacement detecting electrodes 226 and 236. . A through hole 22A (only the through hole 22A provided in the upper bottom member 22 is shown) is provided in the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24, and a preamplifier is formed by a metal thin film formed on the inner surface of the through hole 22A. 35 is connected to the displacement detecting electrodes 226, 326.

【0034】また、後に図13を参照して説明するよう
に、各対の櫛形部は電気的に接続される。従って、例え
ば、第3の対の第1の静電支持電極223の櫛形部22
3−1、223−2の端子部223R’、223R’の
各々に対応してスルーホール22B(一方のみ図示)が
設けられ、斯かるスルーホール22Bの内面に形成され
た金属薄膜は上側底部材22の外側に設けられた共通端
子に接続される。それによって2つの櫛形部223−
1、223−2の端子部223R’、223R’は電気
的に接続される。同様に、第1の対の第2の静電支持電
極231の櫛形部231−1、231−2の端子部23
1R’、231R’の各々に対応してスルーホール24
A(一方のみ図示)が設けられ、斯かるスルーホール2
4Aの内面に形成された金属薄膜は下側底部材24の外
側に設けられた共通端子に接続される。それによって2
つの櫛形部231−1、231−2の端子部231
R’、231R’は電気的に接続される。
As will be described later with reference to FIG. 13, the comb-shaped portions of each pair are electrically connected. Therefore, for example, the comb-shaped portion 22 of the third pair of first electrostatic support electrodes 223
A through hole 22B (only one is shown) is provided corresponding to each of the terminal portions 223R 'and 223R' of 3-1 and 223-2, and the metal thin film formed on the inner surface of the through hole 22B is an upper bottom member. 22 is connected to a common terminal provided outside. Thereby, the two comb-shaped parts 223-
Terminal portions 223R 'and 223R' of 1, 223-2 are electrically connected. Similarly, the terminal portions 23 of the comb-shaped portions 231-1 and 231-2 of the first pair of the second electrostatic support electrodes 231.
Through holes 24 corresponding to each of 1R 'and 231R'
A (only one shown) is provided, and the through hole 2
The metal thin film formed on the inner surface of 4A is connected to a common terminal provided outside lower bottom member 24. Thereby 2
Terminals 231 of two comb-shaped portions 231-1, 231-2
R 'and 231R' are electrically connected.

【0035】図12にジャイロ装置の制御ループの例を
示す。本例の制御ループは拘束制御部150を含む拘束
制御系とロータ駆動部160を含むロータ駆動系とシー
クエンス制御部170とを有する。
FIG. 12 shows an example of a control loop of the gyro apparatus. The control loop of this example includes a constraint control system including a constraint control unit 150, a rotor drive system including a rotor drive unit 160, and a sequence control unit 170.

【0036】本例の拘束制御部150は、変位検出用電
流ip を検出してそれを変位検出用電圧Vp に変換する
変位検出用回路、即ち、プリアンプ35と斯かる変位検
出用電圧Vp を入力して制御用直流電圧±V1A〜±
4A、±V1B〜±V4Bを生成する制御演算部140とを
有する。制御演算部140によって出力された制御用直
流電圧±V1A〜±V4A、±V1B〜±V4Bはそれぞれ変位
検出用交流電圧AC1A〜AC4A、AC1B〜AC4Bが加算
されて静電支持電極221〜224、231〜234に
供給される。尚、本例のジャイロ装置には制御演算部1
40の出力信号を入力するジャイロ加速度出力演算部1
45が設けられている。
The restraining control unit 150 of the present example, the displacement detecting circuit for converting it to detect a displacement detection current i p in the displacement detection voltage V p, i.e., preamplifier 35 and such displacement detection voltage V Input p to control DC voltage ± V 1A to ±
V 4A and ± V 1B to ± V 4B . DC control outputted by the control arithmetic unit 140 voltage ± V 1A ~ ± V 4A, ± V 1B ~ ± V 4B each displacement detection AC voltage AC 1A ~AC 4A, AC 1B ~AC 4B is added static It is supplied to the electrode 221 to 224 and 231 to 234. The gyro device of this example has a control operation unit 1
Gyro acceleration output calculator 1 for inputting 40 output signals
45 are provided.

【0037】静電支持電極221〜224、231〜2
34に制御用直流電圧±V1A〜±V 4A、±V1B〜±V4B
を印加することによってジャイロロータ20は所定の基
準位置に浮動的に支持され拘束される。静電支持電極2
21〜224、231〜234に変位検出用交流電圧A
1A〜AC4A、AC1B〜AC4Bを印加することによっ
て、ジャイロケース21の内面に形成された変位検出用
電極226、236に変位検出用電流ip が流れる。斯
かる変位検出用電流ip はプリアンプ35によって電圧
信号Vp に変換される。斯かる電圧信号Vp はジャイロ
ロータ20の全ての直線変位及び回転変位を含む。
Electrostatic support electrodes 221-224, 231-2
DC voltage for control ± V1A~ ± V 4A, ± V1B~ ± V4B
Gyro rotor 20 is applied to
Floatingly supported and restrained in the sub-position. Electrostatic support electrode 2
21 to 224 and 231 to 234 are AC voltages A for detecting displacement.
C1A~ AC4A, AC1B~ AC4BBy applying
For detecting the displacement formed on the inner surface of the gyro case 21
Displacement detection current i is applied to electrodes 226 and 236.pFlows. Such
Current i for displacement detectionpIs the voltage by the preamplifier 35
Signal VpIs converted to Such a voltage signal VpIs gyro
Includes all linear and rotational displacements of the rotor 20.

【0038】制御演算部140は電圧信号Vp よりジャ
イロロータ20のX軸方向の変位±ΔX、Y軸方向の変
位±ΔY及びZ軸方向の変位±ΔZとY軸周り及びX軸
周りの回転変位Δθ、Δφ(図12の右上に示す矢印の
方向を正とする。)を検出する。更に、斯かる変位より
静電支持電極221〜224、231〜234に印加す
べき制御用直流電圧±V1A〜±V4A、±V1B〜±V4B
演算する。こうして制御用直流電圧±V1A〜±V4A、±
1B〜±V4Bが変化し、ジャイロロータ20は偏倚量が
ゼロとなるように元の位置に戻される。
The control arithmetic unit 140 is rotated about the X-axis direction of displacement ± [Delta] X, Y-axis direction of displacement ± [Delta] Y and Z-axis direction of displacement ± [Delta] Z and Y axis and the X-axis of the gyro rotor 20 than the voltage signal V p The displacements Δθ and Δφ (the direction of the arrow shown in the upper right of FIG. 12 is defined as positive) are detected. Further, control DC voltages ± V 1A to ± V 4A and ± V 1B to ± V 4B to be applied to the electrostatic support electrodes 221 to 224 and 231 to 234 are calculated from the displacement. Thus, the control DC voltage ± V 1A to ± V 4A ,
V 1B to ± V 4B change, and the gyro rotor 20 is returned to the original position so that the amount of deviation becomes zero.

【0039】本例の制御ループ又は拘束系は、このよう
にジャイロロータ20の偏倚量を実際に測定して斯かる
偏倚量がゼロになるように静電気力を積極的に変化させ
る点で、パッシブ式拘束系ではなくアクティブ式であ
る。
The control loop or the restraint system of the present embodiment is passive in that it actually measures the amount of deviation of the gyro rotor 20 and positively changes the electrostatic force so that the amount of deviation becomes zero. It is an active formula, not a formula constraint system.

【0040】次に図13を参照して拘束制御系の動作を
詳細に説明する。ジャイロロータ20は実際には高速で
回転しているが、ジャイロロータ20のうち、第1、第
2、第3及び第4の対の静電支持電極に対応した位置に
ある4つの部分をそれぞれP 1 、P2 、P3 及びP4
する。
Next, the operation of the constraint control system will be described with reference to FIG.
This will be described in detail. The gyro rotor 20 is actually fast
The gyro rotor 20 is rotating.
At positions corresponding to the second, third and fourth pairs of electrostatic support electrodes
Each of the four parts is P 1, PTwo, PThreeAnd PFourWhen
I do.

【0041】図13には、本例のジャイロ装置をXZ平
面に沿って切断した断面が示されており、X軸に沿って
配置された第1及び第3の対の静電支持電極221、2
31及び223、233とそれに対応したジャイロロー
タ20の第1及び第3の部分P1 、P3 が示されてい
る。Y軸に沿って配置された第2及び第4の対の静電支
持電極とそれに対応したジャイロロータ20の第2及び
第4の部分P2 及びP4は図示されていないが、紙面に
垂直な方向に沿って配置されている。
FIG. 13 shows a cross section of the gyro device of the present example cut along the XZ plane, and includes a first and a third pair of electrostatic support electrodes 221 arranged along the X axis. 2
31 and 223, 233 and the first and third portions P 1 of the gyro rotor 20 corresponding thereto, P 3 is shown. Second and second and fourth portions P 2 and P 4 of the fourth pair of electrostatic supporting electrode and the gyro rotor 20 corresponding thereto are not shown disposed along the Y-axis, perpendicular to the paper surface Are arranged along different directions.

【0042】第1の対の静電支持電極221の円周部2
21A、221B、221C、221Dはジャイロロー
タ20の上面の電極部200A、200B、200C、
200Dに対応しており、第1の対の静電支持電極23
1の円周部231A、231B、221C、221Dは
ジャイロロータ20の下面の電極部200A’、200
B’、200C’、200D’に対応しており、第3の
対の静電支持電極223の円周部223A、223B、
223C、223Dはジャイロロータ20の上面の電極
部200A、200B、200C、200Dに対応して
おり、第3の対の静電支持電極233の円周部233
A、233B、233C、233Dはジャイロロータ2
0の下面の電極部200A’、200B’、200
C’、200D’に対応している。第2の対の静電電極
及び第4の対の静電支持電極も同様である。
Circumferential portion 2 of first pair of electrostatic support electrodes 221
21A, 221B, 221C and 221D are electrode portions 200A, 200B, 200C on the upper surface of the gyro rotor 20;
200D, a first pair of electrostatic support electrodes 23
1 are provided on the lower surface of the gyro rotor 20 with the electrode portions 200A ', 200A', 231B, 221C, 221D.
B ′, 200C ′, and 200D ′, corresponding to the circumferential portions 223A, 223B,
223C and 223D correspond to the electrode portions 200A, 200B, 200C and 200D on the upper surface of the gyro rotor 20, and the circumferential portion 233 of the third pair of electrostatic support electrodes 233.
A, 233B, 233C and 233D are gyro rotors 2
0 electrode portions 200A ′, 200B ′, 200
C 'and 200D'. The same applies to the second pair of electrostatic electrodes and the fourth pair of electrostatic support electrodes.

【0043】先ず、制御用直流電圧の印加について説明
する。第1の対の静電支持電極221の第1の櫛形部2
21−1の円周部221A、221Cは加算器36−1
Aを経由して直流電圧−V1Aに接続され、第2の櫛形部
221−2の円周部221B、221Dは加算器36+
1Aを経由して直流電圧+V1Aに接続され、第1の対の
静電支持電極231の第1の櫛形部231−1の円周部
231A、231Cは加算器36−1Bを経由して直流
電圧−V1Bに接続され、第2の櫛形部231−2の円周
部231B、231Dは加算器36+1Bを経由して直
流電圧+V1Bに接続されている。
First, application of the control DC voltage will be described. First comb-shaped portion 2 of first pair of electrostatic support electrodes 221
The circumferential portions 221A and 221C of 21-1 are added to an adder 36-1.
A is connected to the DC voltage −V 1A via A, and the circumferential portions 221B and 221D of the second comb portion 221-2 are connected to the adder 36+
1A is connected to the DC voltage + V 1A, and the circumferential portions 231A and 231C of the first comb-shaped portion 231-1 of the first pair of electrostatic support electrodes 231 are connected to the DC voltage via the adder 36-1B. is connected to a voltage -V 1B, circumferential portions of the second comb-shaped portion 231-2 231B, 231D are connected to the DC voltage + V 1B via an adder 36 + 1B.

【0044】同様に、第3の対の静電支持電極223の
第1の櫛形部223−1の円周部223A、223Cは
加算器36−3Aを経由して直流電圧−V3Aに接続さ
れ、第2の櫛形部223−2の円周部223B、223
Dは加算器36+3Aを経由して直流電圧+V3Aに接続
され、第3の対の静電支持電極233の第1の櫛形部2
33−1の円周部233A、233Cは加算器36−3
Bを経由して直流電圧−V3Bに接続され、第2の櫛形部
233−2の円周部233B、233Dは加算器36+
3Bを経由して直流電圧+V3Bに接続されている。
[0044] Similarly, circumference of the first comb-shaped portion 223-1 of the electrostatic supporting electrode 223 of the third pair 223A, 223C are connected to the DC voltage -V 3A via the adder 36-3A , Circumferential portion 223B, 223 of second comb-shaped portion 223-2
D is connected to the DC voltage + V 3A via the adder 36 + 3A, and is connected to the first comb-shaped portion 2 of the third pair of electrostatic support electrodes 233.
The circumferential portions 233A and 233C of 33-1 are added to an adder 36-3.
B is connected to the DC voltage −V 3B, and the circumferential portions 233B and 233D of the second comb-shaped portion 233-2 are connected to the adder 36+
It is connected to DC voltage + V 3B via 3B.

【0045】図示されていないが、第2の対の静電支持
電極222の第1の櫛形部222−1の円周部222
A、222Cは直流電圧−V2Aに接続され、第2の櫛形
部222−2の円周部222B、222Dは直流電圧+
2Aに接続され、第2の対の静電支持電極232の第1
の櫛形部232−1の円周部232A、232Cは直流
電圧−V2Bに接続され、第2の櫛形部232−2の円周
部232B、232Dは直流電圧+V2Bに接続されてい
る。
Although not shown, the circumferential portion 222 of the first comb portion 222-1 of the second pair of electrostatic support electrodes 222 is not shown.
A and 222C are connected to the DC voltage −V 2A, and the circumferential portions 222B and 222D of the second comb portion 222-2 are connected to the DC voltage −V 2A.
V 2A and the first pair of electrostatic support electrodes 232 of the second pair.
The circumferences 232A and 232C of the comb-shaped part 232-1 are connected to the DC voltage −V 2B, and the circumferences 232B and 232D of the second comb-shaped part 232-2 are connected to the DC voltage + V 2B .

【0046】同様に、第4の対の静電支持電極224の
第1の櫛形部224−1の円周部224A、224Cは
直流電圧−V4Aに接続され、第2の櫛形部224−2の
円周部224B、224Dは直流電圧+V4Aに接続さ
れ、第4の対の静電支持電極234の第1の櫛形部23
4−1の円周部234A、234Cは直流電圧−V4B
接続され、第2の櫛形部234−2の円周部234B、
234Dは直流電圧+V 4Bに接続されている。
Similarly, the fourth pair of electrostatic support electrodes 224
The circumferential portions 224A and 224C of the first comb-shaped portion 224-1 are
DC voltage -V4ATo the second comb-shaped part 224-2.
The circumference parts 224B and 224D are DC voltage + V4AConnected to
And the first comb-shaped portion 23 of the fourth pair of electrostatic support electrodes 234.
4-1 circumferential portions 234A and 234C are DC voltage -V.4BTo
Connected, the circumferential portion 234B of the second comb portion 234-2,
234D is DC voltage + V 4BIt is connected to the.

【0047】次に、検出用交流電圧の印加について説明
する。第1及び第3の対の静電支持電極221、231
及び223、233には制御用直流電圧に重畳して検出
用交流電圧AC1A、AC1B、AC3A、AC3Cが印加され
る。図示のように、第1の対の加算器36−1A、36
+1A及び36−1B、36+1Bには検出用交流電圧
AC1A、AC1B及びAC3A、AC3Cが印加され、第3の
対の加算器36−3A、36+3A及び36−3B、3
6+3Bには検出用交流電圧AC3A、AC3Cが印加され
ている。同様に、第2及び第4の対の加算器には検出用
交流電圧AC2A、AC2B及びAC4A、AC4Cが印加され
る。斯かる検出用交流電圧AC1A、AC 1B、AC3A、A
3C、AC2A、AC2B及びAC4A、AC4Cはそれぞれ次
のように表される。
Next, the application of the detection AC voltage will be described.
I do. First and third pairs of electrostatic support electrodes 221, 231
223 and 233 are superimposed on the control DC voltage and detected
AC voltage AC1A, AC1B, AC3A, AC3CIs applied
You. As shown, the first pair of adders 36-1A, 36-1
+ 1A and 36-1B, 36 + 1B have an AC voltage for detection.
AC1A, AC1BAnd AC3A, AC3CIs applied and the third
Paired adders 36-3A, 36 + 3A and 36-3B, 3
6 + 3B has AC voltage for detection AC3A, AC3CIs applied
ing. Similarly, the second and fourth pairs of adders have
AC voltage AC2A, AC2BAnd AC4A, AC4CIs applied
You. Such detection AC voltage AC1A, AC 1B, AC3A, A
C3C, AC2A, AC2BAnd AC4A, AC4CIs the next
It is represented as

【0048】[0048]

【数1】AC1A=−EX−Eθ−EZ AC1B=−EX+Eθ+EZ AC3A=+EX+Eθ−EZ AC3B=+EX−Eθ+EZAC 1A = −EX−Eθ−EZ AC 1B = −EX + Eθ + EZ AC 3A = + EX + Eθ−EZ AC 3B = + EX−Eθ + EZ

【0049】[0049]

【数2】AC2A=−EY−Eφ−EZ AC2B=−EY+Eφ+EZ AC4A=+EY+Eφ−EZ AC4B=+EY−Eφ+EZAC 2A = −EY−Eφ−EZ AC 2B = −EY + Eφ + EZ AC 4A = + EY + Eφ−EZ AC 4B = + EY−Eφ + EZ

【0050】ここに、検出用交流電圧AC1A、AC1B
AC3A、AC3B及びAC2A、AC2B、AC4A、AC4B
右辺の各項は次のように表される。
Here, detection AC voltages AC 1A , AC 1B ,
The terms on the right side of AC 3A , AC 3B and AC 2A , AC 2B , AC 4A , AC 4B are expressed as follows.

【0051】[0051]

【数3】+EX=E0 cos(ω1 t+ζ1 ) −EX=E0 cos(ω1 t+η1 ) +EY=E0 cos(ω2 t+ζ2 ) −EY=E0 cos(ω2 t+η2 ) +EZ=E0 cos(ω3 t+ζ3 ) −EZ=E0 cos(ω3 t+η3 ) +Eθ=E0 cos(ω4 t+ζ4 ) −Eθ=E0 cos(ω4 t+η4 ) +Eφ=E0 cos(ω5 t+ζ5 ) −Eφ=E0 cos(ω5 t+η5 + EX = E 0 cos (ω 1 t + ζ 1 ) −EX = E 0 cos (ω 1 t + η 1 ) + EY = E 0 cos (ω 2 t + ζ 2 ) −EY = E 0 cos (ω 2 t + η 2 ) + EZ = E 0 cos (ω 3 t + ζ 3 ) −EZ = E 0 cos (ω 3 t + η 3 ) + Eθ = E 0 cos (ω 4 t + ζ 4 ) −Eθ = E 0 cos (ω 4 t + η 4 ) + Eφ = E 0 cos (ω 5 t + ζ 5 ) −Eφ = E 0 cos (ω 5 t + η 5 )

【0052】ここに、±EXはジャイロロータ20のX
軸方向の直線変位ΔXを検出するための電圧成分、±E
Yはジャイロロータ20のY軸方向の直線変位ΔYを検
出するための電圧成分、±EZはジャイロロータ20の
Z軸方向の直線変位ΔZを検出するための電圧成分、±
Eθはジャイロロータ20のY軸周りの回転変位Δθを
検出するための電圧成分、±Eφはジャイロロータ20
のX軸周りの回転変位Δφを検出するための電圧成分で
ある。
Here, ± EX is the X of the gyro rotor 20.
Voltage component for detecting axial linear displacement ΔX, ± E
Y is a voltage component for detecting a linear displacement ΔY of the gyro rotor 20 in the Y-axis direction, ± EZ is a voltage component for detecting a linear displacement ΔZ of the gyro rotor 20 in the Z-axis direction, ±
Eθ is a voltage component for detecting the rotational displacement Δθ of the gyro rotor 20 around the Y axis, ± Eφ is the gyro rotor 20
Is a voltage component for detecting the rotational displacement Δφ around the X axis of the above.

【0053】ω1 、ω2 、ω3 、ω4 、ω5 は検出用周
波数である。また、±EX、±EY、±EZ、±Eθ及
び±Eφの符号は互いに180度の位相差を表す。従っ
て位相差ζ、ηについては次の関係がある。
Ω 1 , ω 2 , ω 3 , ω 4 , ω 5 are detection frequencies. The signs ± EX, ± EY, ± EZ, ± Eθ, and ± Eφ represent 180 degrees phase difference from each other. Therefore, the following relationship exists between the phase differences ζ and η.

【0054】[0054]

【数4】η1 =ζ1 ±180° η2 =ζ2 ±180° η3 =ζ3 ±180° η4 =ζ4 ±180° η5 =ζ5 ±180°Η 1 = ζ 1 ± 180 ° η 2 = ζ 2 ± 180 ° η 3 = ζ 3 ± 180 ° η 4 = ζ 4 ± 180 ° η 5 = ζ 5 ± 180 °

【0055】次に図14を参照して本例の変位検出系の
原理を説明する。図14は拘束制御系とロータ駆動系の
等価回路を示す。拘束制御系の等価回路では、第1及び
第3の対の静電支持電極221、231及び223、2
33とそれに対応するジャイロロータ20の電極部20
0A、200A’、200C、200C’がコンデンサ
に置き換えられている。上述のように、第1の対の静電
支持電極221、231の第1の静電支持電極221に
おいて、第1の櫛形部221−1と第1及び第3の電極
部200A、200Cの間の静電容量と第2の櫛形部2
21−2と第2及び第4の電極部200B、200Dの
間の静電容量は等しくC1Aであり、第2の静電支持電極
231において、第1の櫛形部231−1と第1及び第
3の電極部200A’、200C’の間の静電容量と第
2の櫛形部221−2と第2及び第4の電極部200
B’、200D’の間の静電容量は等しくC1Bである。
Next, the principle of the displacement detection system of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows an equivalent circuit of the constraint control system and the rotor drive system. In the equivalent circuit of the constraint control system, the first and third pairs of electrostatic support electrodes 221, 231 and 223, 2
33 and the corresponding electrode section 20 of the gyro rotor 20
0A, 200A ', 200C and 200C' have been replaced by capacitors. As described above, in the first electrostatic support electrodes 221 of the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231, between the first comb-shaped portion 221-1 and the first and third electrode portions 200A and 200C. And the second comb-shaped portion 2
The capacitance between 21-2 and the second and fourth electrode units 200B and 200D is equal to C 1A , and in the second electrostatic support electrode 231, the first comb-shaped unit 231-1 and the first and second electrode units 200B and 200D have the same capacitance. The capacitance between the third electrode portions 200A 'and 200C', the second comb portion 221-2, and the second and fourth electrode portions 200
The capacitance between B 'and 200D' is equal to C1B .

【0056】同様に、第3の対の静電支持電極223、
233の第1の静電支持電極223において、第1の櫛
形部223−1と第1及び第3の電極部200A、20
0Cの間の静電容量と第2の櫛形部223−2と第2及
び第4の電極部200B、200Dの間の静電容量は等
しくC3Aであり、第2の静電支持電極233において、
第1の櫛形部233−1と第1及び第3の電極部200
A’、200C’の間の静電容量と第2の櫛形部233
−2と第2及び第4の電極部200B’、200D’の
間の静電容量は等しくC3Bである。
Similarly, a third pair of electrostatic support electrodes 223,
233, the first comb-shaped part 223-1 and the first and third electrode parts 200A and 200A.
Capacitance between 0C and second comb-shaped portion 223-2 and the second and fourth electrode portions 200B, the capacitance between the 200D is equally C 3A, in the second electrostatic supporting electrode 233 ,
First comb portion 233-1 and first and third electrode portions 200
The capacitance between A ′ and 200C ′ and the second comb portion 233
-2 and the second and fourth electrode portions 200B ', 200D' capacitance between the equally C 3B.

【0057】本例のジャイロ装置をYZ平面に沿って切
断した断面は図示してないが、Y軸に沿って配置された
第2及び第4の対の静電支持電極222、232及び2
24、234とそれに対応したジャイロロータ20の第
2及び第4の部分P2 及びP 4 に関しても同様な議論が
成り立つ。
The gyro device of this embodiment is cut along the YZ plane.
Although the cut section is not shown, it is arranged along the Y axis.
Second and fourth pairs of electrostatic support electrodes 222, 232 and 2
24, 234 and the corresponding gyro rotor 20
2nd and 4th part PTwoAnd P FourA similar argument holds for
Holds.

【0058】変位検出用電極226、236とそれに対
応するジャイロロータ20の変位検出用電極部200
F、200F’によって構成されるコンデンサの静電容
量をそれぞれCFA、CFBとする。
The displacement detection electrodes 226 and 236 and the corresponding displacement detection electrode 200 of the gyro rotor 20
The capacitances of the capacitors constituted by F and 200F 'are denoted by C FA and C FB , respectively.

【0059】例えば、ジャイロロータ20がX軸方向に
ΔXだけ直線変位し、Y軸方向にΔYだけ直線変位し、
Z軸方向にΔZだけ直線変位し、Y軸周りに回転角Δθ
だけ回転変位し、X軸周りに回転角Δφだけ回転変位し
たものとする。ジャイロロータ20の斯かる変位は十分
小さいものと仮定すると、各コンデンサの静電容量は次
のように表される。
For example, the gyro rotor 20 is linearly displaced by ΔX in the X-axis direction, linearly displaced by ΔY in the Y-axis direction,
Linearly displaced by ΔZ in the Z-axis direction and the rotation angle Δθ around the Y-axis
It is assumed that the rotational displacement has been performed only by the rotation angle Δφ around the X axis. Assuming that the displacement of the gyro rotor 20 is sufficiently small, the capacitance of each capacitor is expressed as follows.

【0060】[0060]

【数5】C1A=C0 (1+ΔX+ΔZ+Δθ) C1B=C0 (1+ΔX−ΔZ−Δθ) C2A=C0 (1+ΔY+ΔZ+Δφ) C2B=C0 (1+ΔY−ΔZ−Δφ) C3A=C0 (1−ΔX+ΔZ−Δθ) C3B=C0 (1−ΔX−ΔZ+Δθ) C4A=C0 (1−ΔY+ΔZ−Δφ) C4B=C0 (1−ΔY−ΔZ+Δφ)C 1A = C 0 (1 + ΔX + ΔZ + Δθ) C 1B = C 0 (1 + ΔX−ΔZ−Δθ) C 2A = C 0 (1 + ΔY + ΔZ + Δφ) C 2B = C 0 (1 + ΔY−ΔZ−Δφ) C 3A = C 0 ( 1−ΔX + ΔZ−Δθ) C 3B = C 0 (1−ΔX−ΔZ + Δθ) C 4A = C 0 (1−ΔY + ΔZ−Δφ) C 4B = C 0 (1−ΔY−ΔZ + Δφ)

【0061】ここにC0 は全ての変位がゼロの時の各コ
ンデンサの静電容量である。逆にこの式から各変位Δ
X、ΔY、ΔZ、Δθ及びΔφをコンデンサの静電容量
によって表すことができる。
Here, C 0 is the capacitance of each capacitor when all displacements are zero. Conversely, from this equation, each displacement Δ
X, ΔY, ΔZ, Δθ, and Δφ can be represented by the capacitance of a capacitor.

【0062】[0062]

【数6】 ΔX=(1/4C0 )(C1A+C1B−C3A−C3B) ΔY=(1/4C0 )(C2A+C2B−C4A−C4B) ΔZ=(1/4C0 )(C1A−C1B+C3A−C3B) =(1/4C0 )(C2A−C2B+C4A−C4B) Δθ=(1/4C0 )(C1A−C1B−C3A+C3B) Δφ=(1/4C0 )(C2A−C2B−C4A+C4BΔX = (1 / 4C 0 ) (C 1A + C 1B −C 3A −C 3B ) ΔY = (1 / 4C 0 ) (C 2A + C 2B −C 4A −C 4B ) ΔZ = (1 / 4C 0) (C 1A -C 1B + C 3A -C 3B) = (1 / 4C 0) (C 2A -C 2B + C 4A -C 4B) Δθ = (1 / 4C 0) (C 1A -C 1B -C 3A + C 3B ) Δφ = (1 / 4C 0 ) (C 2A -C 2B -C 4A + C 4B )

【0063】また各静電支持電極において2つの櫛形部
221−1と221−2、231−1と231−2、2
23−1と223−2、233−1と233−2には、
互いに大きさが等しく極性が反対の制御用直流電圧±V
1A、±V1B、±V3A、±V3Bが印加される。従って2対
のコンデンサの中点Q1 、Q2 、Q3 、Q4 (図14
ではQ1 、Q3 のみ図示)の電位はゼロとなる。即ち、
静電支持電極の各対の櫛形部に大きさが同じで極性が異
なる制御用直流電圧が印加されるから、ジャイロロータ
20の電位はゼロである。
In each electrostatic support electrode, two comb-shaped portions 221-1 and 221-2, 231-1 and 231-2, and
23-1 and 223-2, 233-1 and 233-2,
Control DC voltage ± V of equal and opposite polarities
1A , ± V 1B , ± V 3A , ± V 3B are applied. Therefore, the midpoints Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4 of the two pairs of capacitors (FIG. 14)
In this case, the potentials of only Q 1 and Q 3 are zero. That is,
Since control DC voltages having the same magnitude and different polarities are applied to the comb-shaped portions of each pair of the electrostatic support electrodes, the potential of the gyro rotor 20 is zero.

【0064】第1〜第4の対の静電支持電極221、2
31、222、232、223、233、224、23
4に、制御用直流電圧に重畳して、それぞれ検出用交流
電圧AC1A、AC1B、AC2A、AC2B、AC3A、A
3B、AC4A、及びAC4Bを印加すると、変位検出用電
極226、236に変位検出用交流電流iP が発生す
る。斯かる変位検出用交流電流iP は次の式によって表
される。
First to fourth pairs of electrostatic support electrodes 221 and 2
31, 222, 232, 223, 233, 224, 23
4 is superimposed on the control DC voltage, and the detection AC voltages AC 1A , AC 1B , AC 2A , AC 2B , AC 3A , A
When C 3B , AC 4A , and AC 4B are applied, a displacement detection AC current i P is generated at the displacement detection electrodes 226 and 236. The displacement detection AC current i P is represented by the following equation.

【0065】[0065]

【数7】iP =K’(C1AAC1A+C1BAC1B+C2A
2A+C2BAC2B+C3AAC3A+C3BAC3B+C4AAC
4A+C4BAC4B) K’=2(CFA+CFB)s/(2C1A+2C1B+2C2A
+2C2B+2C3A+2C 3B+2C4A+2C4B+CFA+C
FB
[Equation 7] iP= K '(C1AAC1A+ C1BAC1B+ C2AA
C2A+ C2BAC2B+ C3AAC3A+ C3BAC3B+ C4AAC
4A+ C4BAC4B) K '= 2 (CFA+ CFB) S / (2C1A+ 2C1B+ 2C2A
+ 2C2B+ 2C3A+ 2C 3B+ 2C4A+ 2C4B+ CFA+ C
FB)

【0066】ここに、K’は比例定数、sはラプラス演
算子である。この式に数1及び数2の式によって表され
る検出用交流電圧AC1A、AC1B、AC2A、AC2B、A
3A、AC3B及びAC4A、AC4Bと数5の式によって表
される静電容量C1A、C1B、C2A、C2B、C3A、C3B
びC4A、C4Bを代入して整頓すると変位検出用交流電流
P は変位によって表される。結局、ジャイロロータ2
0がX軸方向にΔXだけ直線変位し、Y軸方向にΔYだ
け直線変位し、Z軸方向にΔZだけ直線変位し、Y軸周
りに回転角Δθだけ回転変位し、X軸周りに回転角Δφ
だけ回転変位した場合、変位検出用交流電流iP は次の
式によって表される。
Here, K 'is a proportional constant, and s is a Laplace operator. In this equation, the detection AC voltages AC 1A , AC 1B , AC 2A , AC 2B , and A expressed by the equations 1 and 2
By substituting C 3A , AC 3B, AC 4A , AC 4B and the capacitances C 1A , C 1B , C 2A , C 2B , C 3A , C 3B, C 4A , C 4B represented by the equation (5) When arranged, the displacement detection AC current i P is represented by the displacement. After all, gyro rotor 2
0 is linearly displaced by ΔX in the X-axis direction, is linearly displaced by ΔY in the Y-axis direction, is linearly displaced by ΔZ in the Z-axis direction, is rotationally displaced by a rotation angle Δθ around the Y-axis, and is a rotation angle around the X-axis. Δφ
When the rotation is displaced only by the amount, the displacement detection AC current i P is represented by the following equation.

【0067】[0067]

【数8】iP =KI (EXΔX+EYΔY+2EZΔZ
+EθΔθ+EφΔφ) KI =−8sC0 (CFA+CFB)/(16C0 +CFA
FB
## EQU8 ## i P = K I (EXΔX + EYΔY + 2EZΔZ)
+ EθΔθ + EφΔφ) K I = -8sC 0 (C FA + C FB) / (16C 0 + C FA +
C FB )

【0068】ここにKI は比例定数、sはラプラス演算
子である。斯かる変位検出用交流電流iP は抵抗値Rを
有する抵抗36を経由してプリアンプ35に供給され、
変位検出用交流電圧VP に変換される。斯かる変位検出
用交流電圧VP は次の式によって表される。
Here, K I is a proportional constant, and s is a Laplace operator. The displacement detection AC current i P is supplied to a preamplifier 35 via a resistor 36 having a resistance value R.
It is converted for displacement detection AC voltage V P. Such displacement detection AC voltage V P is expressed by the following equation.

【0069】[0069]

【数9】VP =VP (X)+VP (Y)+VP (Z)+
P (θ)+VP (φ)
## EQU9 ## VP = VP (X) + VP (Y) + VP (Z) +
V P (θ) + V P (φ)

【0070】ここに右辺の各項は各変位ΔX、ΔY、Δ
Z、Δθ、Δφに対応した電圧成分であり、次のように
表される。
Here, the terms on the right side are the displacements ΔX, ΔY, Δ
These are voltage components corresponding to Z, Δθ, and Δφ, and are expressed as follows.

【0071】[0071]

【数10】VP (X)=KI EXΔX=KV10 ω1 Δ
Xsin(ω1 t+ζ1 ) VP (Y)=KI EYΔY=KV20 ω2 ΔYsin
(ω2 t+ζ2 ) VP (Z)=KI EZΔZ=KV30 ω3 ΔZsin
(ω3 t+ζ3 ) VP (θ)=KI EθΔθ=KV40 ω4 Δθsin
(ω4 t+ζ4 ) VP (φ)=KI EφΔφ=KV50 ω5 Δφsin
(ω5 t+ζ5
[Number 10] V P (X) = K I EXΔX = K V1 E 0 ω 1 Δ
Xsin (ω 1 t + ζ 1 ) V P (Y) = K I EYΔY = K V2 E 0 ω 2 ΔY sin
2 t + ζ 2 ) V P (Z) = K I EZΔZ = K V3 E 0 ω 3 ΔZ sin
(Ω 3 t + ζ 3) V P (θ) = K I EθΔθ = K V4 E 0 ω 4 Δθsin
4 t + ζ 4 ) V P (φ) = K I EφΔφ = K V5 E 0 ω 5 Δφ sin
5 t + ζ 5 )

【0072】ここにKV1〜KV5はコンデンサの静電容量
0 、CFA、CFBによって決まる定数である。数9の式
及び数10の式より明らかなように、出力電圧VP はジ
ャイロロータ20の全ての変位を独立的に含む。従って
数9の式より所望の電圧成分を取り出せば、それに対応
した変位が得られる。例えば、直線変位ΔX、ΔY、Δ
Zと回転変位Δθ、Δφが2つ以上重畳した場合でも、
それに対応した電圧成分を取り出せば各変位が得られ
る。また、この式は、出力電圧VP が直線変位ΔX、Δ
Y、ΔZ及び回転変位Δθ、Δφに対応した各変位検出
用周波数ω1 〜ω 5 によって振幅変調されていることを
示している。
Here, KV1~ KV5Is the capacitance of the capacitor
C0, CFA, CFBIt is a constant determined by Equation 9
And the output voltage VPHaji
Includes all displacements of gyro rotor 20 independently. Therefore
Taking out the desired voltage component from equation (9)
Resulting displacement is obtained. For example, linear displacement ΔX, ΔY, Δ
Even when Z and two or more rotational displacements Δθ and Δφ overlap,
By extracting the corresponding voltage component, each displacement can be obtained.
You. In addition, this equation is equivalent to the output voltage VPAre linear displacements ΔX, Δ
Displacement detection corresponding to Y, ΔZ and rotational displacement Δθ, Δφ
Frequency ω1~ Ω FiveThat it is amplitude modulated by
Is shown.

【0073】ジャイロロータ20の直線変位ΔX、Δ
Y、ΔZ及び回転変位Δθ、Δφが求められると、それ
に基づいて制御用直流電圧が求められる。制御用直流電
圧は次の式によって表される。
The linear displacement ΔX, Δ of the gyro rotor 20
When Y, ΔZ and rotational displacements Δθ, Δφ are obtained, a control DC voltage is obtained based on the obtained values. The control DC voltage is represented by the following equation.

【0074】[0074]

【数11】V1A=V0 +ΔV1A1B=V0 +ΔV1B2A=V0 +ΔV2A2B=V0 +ΔV2B3A=V0 +ΔV3A3B=V0 +ΔV3B4A=V0 +ΔV4A4B=V0 +ΔV4B ## EQU11 ## V 1A = V 0 + ΔV 1A V 1B = V 0 + ΔV 1B V 2A = V 0 + ΔV 2A V 2B = V 0 + ΔV 2B V 3A = V 0 + ΔV 3A V 3B = V 0 + ΔV 3B V 4A = V 0 + ΔV 4A V 4B = V 0 + ΔV 4B

【0075】V1A及びV1Bは第1の対の静電支持電極2
21、231に印加する制御用直流電圧、V2A及びV2B
は第2の対の静電支持電極222、232に印加する制
御用直流電圧、V3A及びV3Bは第3の対の静電支持電極
223、233に印加する制御用直流電圧、V4A及びV
4Bは第4の対の静電支持電極224、234に印加する
制御用直流電圧である。
V 1A and V 1B are the first pair of electrostatic support electrodes 2
DC voltage for control, V 2A and V 2B applied to 21, 231
Is a control DC voltage applied to the second pair of electrostatic support electrodes 222 and 232, and V 3A and V 3B are control DC voltages applied to the third pair of electrostatic support electrodes 223 and 233, V 4A and V
4B is a control DC voltage applied to the fourth pair of electrostatic support electrodes 224 and 234.

【0076】V0 は基準電圧であり、既知である。従っ
て制御用直流電圧を求めるためにはそれらの変化量ΔV
1A、ΔV1B、ΔV2A、ΔV2B、ΔV3A、ΔV3B、Δ
4A、ΔV4Bを求めればよい。これらの変化量の演算は
直線変位ΔX、ΔY、ΔZ及び回転変位Δθ、Δφより
求められる。先ず、直線変位ΔX、ΔY、ΔZ及び回転
変位Δθ、Δφより無次元化された力Fx、Fy、Fz
及びトルクTθ、Tφを演算する。無次元化演算の詳細
はここでは省略する。詳細は上記出願を参照されたい。
V 0 is a reference voltage, which is known. Therefore, in order to obtain the control DC voltage, the variation ΔV
1A , ΔV 1B , ΔV 2A , ΔV 2B , ΔV 3A , ΔV 3B , Δ
V 4A and ΔV 4B may be obtained. These changes are calculated from the linear displacements ΔX, ΔY, ΔZ and the rotational displacements Δθ, Δφ. First, the forces Fx, Fy, Fz made dimensionless from the linear displacements ΔX, ΔY, ΔZ and the rotational displacements Δθ, Δφ.
And the torques Tθ and Tφ. Details of the dimensionless operation are omitted here. See the above application for details.

【0077】無次元化された力Fx、Fy、Fz及びト
ルクTθ、Tφより制御用直流電圧の変化量を求める演
算において、求める変数(変化量)に対して条件式が少
ない。そこで、変化量ΔV1A、ΔV1B及びΔV3A、ΔV
3BとΔV2A、ΔV2B及びΔV 4A、ΔV4Bに対して更にも
う1つの条件を設ける。
The dimensionless forces Fx, Fy, Fz and G
An operation to determine the amount of change in the control DC voltage from the torques Tθ and Tφ
In the calculation, the number of conditional expressions
Absent. Therefore, the change amount ΔV1A, ΔV1BAnd ΔV3A, ΔV
3BAnd ΔV2A, ΔV2BAnd ΔV 4A, ΔV4BEven more
Another condition is provided.

【0078】[0078]

【数12】ΔV1A+ΔV1B+ΔV3A+ΔV3B=0 ΔV2A+ΔV2B+ΔV4A+ΔV4B=0ΔV 1A + ΔV 1B + ΔV 3A + ΔV 3B = 0 ΔV 2A + ΔV 2B + ΔV 4A + ΔV 4B = 0

【0079】この条件を使用して制御用直流電圧の変化
量ΔV1A〜ΔV4Bを演算する。斯かる演算式は次のよう
に表される。
Using these conditions, the amounts of change ΔV 1A to ΔV 4B of the control DC voltage are calculated. Such an arithmetic expression is expressed as follows.

【0080】[0080]

【数13】 ΔV1A=(V0 /4)(Fx+Fz/2+Tθ) ΔV1B=(V0 /4)(Fx−Fz/2−Tθ) ΔV2A=(V0 /4)(Fy+Fz/2+Tφ) ΔV2B=(V0 /4)(Fy−Fz/2−Tφ) ΔV3A=(V0 /4)(−Fx+Fz/2−Tθ) ΔV3B=(V0 /4)(−Fx−Fz/2+Tθ) ΔV4A=(V0 /4)(−Fy+Fz/2−Tφ) ΔV4B=(V0 /4)(−Fy−Fz/2+Tφ)Equation 13] ΔV 1A = (V 0/4 ) (Fx + Fz / 2 + Tθ) ΔV 1B = (V 0/4) (Fx-Fz / 2-Tθ) ΔV 2A = (V 0/4) (Fy + Fz / 2 + Tφ) ΔV 2B = (V 0/4 ) (Fy-Fz / 2-Tφ) ΔV 3A = (V 0/4) (- Fx + Fz / 2-Tθ) ΔV 3B = (V 0/4) (- Fx-Fz / 2 + Tθ) ΔV 4A = ( V 0/4) (- Fy + Fz / 2-Tφ) ΔV 4B = (V 0/4) (- Fy-Fz / 2 + Tφ)

【0081】無次元化された力Fx、Fy、Fz及びト
ルクTθ、Tφはジャイロ加速度出力演算部145の供
給され、外力加速度αX 、αY 、αZ 及び角速度dθ/
dt、dφ/dtが演算される。外力加速度及び角速度
は次のように表される。
The non-dimensionalized forces Fx, Fy, Fz and the torques Tθ, Tφ are supplied to a gyro acceleration output calculator 145, and the external force accelerations α X , α Y , α Z and angular velocity dθ /
dt and dφ / dt are calculated. External force acceleration and angular velocity are expressed as follows.

【0082】[0082]

【数14】αX =Fx/mg αY =Fy/mg αZ =Fz/mg dθ/dt=Tφ/H dφ/dt=Tθ/HΑ x = Fx / mg α Y = Fy / mg α Z = Fz / mg dθ / dt = Tφ / H dφ / dt = Tθ / H

【0083】mはジャイロロータ20の質量、gは重力
加速度、Hはジャイロロータ20のスピン角運動量であ
る。
M is the mass of the gyro rotor 20, g is the gravitational acceleration, and H is the spin angular momentum of the gyro rotor 20.

【0084】次にジャイロ装置におけるロータ駆動系を
説明する。図12、図13及び図14に示すように、本
例のロータ駆動系はジャイロロータ20の上面及び下面
に形成された駆動用電極部200E及び200E’とジ
ャイロケース21の上側底部材22又は下側底部材24
に形成された駆動用電極225、235とロータ駆動部
160とを含む。本例のロータ駆動系はシークエンス制
御部170からの命令信号を入力して駆動用電極22
5、235に駆動用電圧を付与して、ジャイロロータ2
0を起動、回転、停止させるように構成されている。
Next, the rotor drive system in the gyro apparatus will be described. As shown in FIGS. 12, 13 and 14, the rotor drive system of the present embodiment includes drive electrode portions 200 E and 200 E ′ formed on the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20 and the upper bottom member 22 or the lower portion of the gyro case 21. Side bottom member 24
And the drive electrodes 225 and 235 and the rotor drive section 160 formed in the first and second sections. The rotor drive system of this example receives a command signal from the sequence control unit 170 and
5 and 235, the gyro rotor 2
0 is started, rotated, and stopped.

【0085】図11Bに示すように、また上述の説明の
ように、ジャイロロータ20の駆動用電極部200Eと
駆動用電極225及び駆動用電極部200E’と駆動用
電極235とは同一半径の円周上に1列に配置され、各
々複数の同一形状の扇形部よりなる。
As shown in FIG. 11B and as described above, the driving electrode portion 200E and the driving electrode 225 of the gyro rotor 20 and the driving electrode portion 200E 'and the driving electrode 235 have the same radius. It is arranged in one row on the circumference and is composed of a plurality of sector-shaped portions each having the same shape.

【0086】本例の駆動用電極部200E及び200
E’と駆動用電極225、235は3相電極を構成して
いる。本例によると、ジャイロロータ20の上側の駆動
用電極部200Eは互いに90°の中心角にて隔置され
た4個の扇形部を含み、下側の駆動用電極部200E’
は互いに90°の中心角にて隔置された4個の扇形部を
含む。
The drive electrode portions 200E and 200 of this embodiment
E ′ and the driving electrodes 225 and 235 constitute a three-phase electrode. According to this example, the upper drive electrode portion 200E of the gyro rotor 20 includes four fan-shaped portions separated by a central angle of 90 ° from each other, and the lower drive electrode portion 200E ′.
Includes four sectors separated by a central angle of 90 ° from each other.

【0087】それに対応してジャイロケース21の上側
の駆動用電極225は互いに等しい中心角にて隔置され
た12個の扇形部を含み、下側の駆動用電極235は互
いに等しい中心角にて隔置された12個の扇形部を含
む。各12個の駆動用電極225又は235はそれぞれ
4組の扇形部よりなり、各組の扇形部は3個の扇形部、
即ち、第1相、第2相及び第3相の扇形部よりなる。
Correspondingly, the upper drive electrode 225 of the gyro case 21 includes twelve fan-shaped portions spaced at the same center angle, and the lower drive electrode 235 at the same center angle. Includes twelve spaced sectors. Each of the twelve drive electrodes 225 or 235 comprises four sets of sectors, each set having three sectors,
That is, it is composed of a first phase, a second phase, and a third phase sector.

【0088】各組の駆動用電極225又は235の対応
する相の扇形部は互いに電気的に接続されている。例え
ば、第1相の4つの駆動用電極225又は235は互い
に接続され、第2相の4つの駆動用電極225又は23
5は互いに接続され、第3相4つの駆動用電極225又
は235は互いに接続されている。
The sector of the corresponding phase of each set of drive electrodes 225 or 235 is electrically connected to each other. For example, four driving electrodes 225 or 235 of the first phase are connected to each other, and four driving electrodes 225 or 23 of the second phase are connected.
5 are connected to each other, and the four driving electrodes 225 or 235 of the third phase are connected to each other.

【0089】斯かる3相の共通端子に3相駆動用電圧が
付与される。駆動用電圧はステップ状電圧又はパルス電
圧であってよい。斯かる駆動用電圧は隣接する次の相の
4個の扇形部に順次切り換えられる。駆動用電圧の切替
えはジャイロロータ20の回転に同期して行われる。そ
れによってジャイロロータ20は高速回転する。ジャイ
ロケース21の空隙部26は真空に維持されているの
で、ジャイロロータ20の回転速度が高くなったら、駆
動用電圧を遮断してもよいが、常に駆動用電圧を付与し
続けてもよい。
A three-phase driving voltage is applied to the three-phase common terminal. The driving voltage may be a step voltage or a pulse voltage. Such drive voltages are sequentially switched to four adjacent sectors of the next phase. The switching of the driving voltage is performed in synchronization with the rotation of the gyro rotor 20. Thereby, the gyro rotor 20 rotates at high speed. Since the gap 26 of the gyro case 21 is maintained in a vacuum, the driving voltage may be cut off when the rotation speed of the gyro rotor 20 increases, but the driving voltage may be constantly applied.

【0090】尚、3相電極を構成する駆動用電極部20
0E及び200E’と駆動用電極225、235は、よ
り多くの扇形部を含むように構成してもよい。例えば、
駆動用電極部200E、200E’の各々は5個の扇形
部を含み、それに対応して駆動用電極225、235の
各々は5組(15個)の扇形部を含むように構成しても
よい。
The driving electrode section 20 constituting the three-phase electrode
OE and 200E 'and drive electrodes 225, 235 may be configured to include more sectors. For example,
Each of the driving electrode portions 200E and 200E 'may include five sectors, and correspondingly, each of the driving electrodes 225 and 235 may include five sets (15) of sectors. .

【0091】図14の右側にロータ駆動系の等価回路を
示す。ジャイロロータ20の駆動用電極部200Eとジ
ャイロケース22の駆動用電極225がコンデンサに置
き換えられ、ジャイロロータ20の駆動用電極部200
E’とジャイロケース24の駆動用電極235がコンデ
ンサに置き換えられている。各コンデンサにはジャイロ
ロータ20を回転駆動するための駆動用直流電圧VR
1、VR2、VR3とジャイロロータ20の回転角を検
出するための検出用交流電圧ACR1、ACR2、AC
R3が印加される。
An equivalent circuit of the rotor drive system is shown on the right side of FIG. The driving electrode section 200E of the gyro rotor 20 and the driving electrode section 225 of the gyro case 22 are replaced with capacitors, and the driving electrode section 200E of the gyro rotor 20 is replaced with a capacitor.
E ′ and the drive electrode 235 of the gyro case 24 are replaced by capacitors. Each capacitor has a driving DC voltage VR for rotationally driving the gyro rotor 20.
AC voltages ACR1, ACR2, AC for detecting the rotation angles of the gyro rotor 20 and VR1, VR2 and VR3.
R3 is applied.

【0092】図15を参照して本例の駆動モータの動作
を詳細に説明する。図15には、実際には円周状に配置
されているジャイロロータ20の上側の駆動用電極部2
00Eとそれに対応したジャイロケース22の上側の駆
動用電極225が直線状に配置された状態が示されてい
る。
The operation of the drive motor of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 15 shows the driving electrode portion 2 on the upper side of the gyro rotor 20 which is actually arranged circumferentially.
00E and the corresponding drive electrode 225 on the upper side of the gyro case 22 are linearly arranged.

【0093】ジャイロロータ20の上側の駆動用電極部
200Eは互いに90°の中心角にて隔置された4個の
扇形部200E−1、200E−2、200E−3、2
00E−4を含む。それに対応して、ジャイロケース2
2の上側の駆動用電極225は12個の扇形部を含み、
これらは4組よりなり、各組は3個の、即ち、3相の扇
形部を含む。各組の扇形部の第1、第2及び第3の相の
扇形部にそれぞれ符号225−1、225−2、225
−3を付す。
The driving electrode portion 200E on the upper side of the gyro rotor 20 has four fan-shaped portions 200E-1, 200E-2, 200E-3, and 2 which are separated from each other at a central angle of 90 °.
00E-4. In response, gyro case 2
2, the upper drive electrode 225 includes twelve sectors,
These consist of four sets, each set containing three or three-phase sectors. Reference numerals 225-1, 225-2, and 225 are assigned to the first, second, and third phase sectors of each set of sectors.
Add -3.

【0094】第1の相の4つの扇形部225−1は互い
に電気的に接続され、第2の相の4つの扇形部225−
2は互いに電気的に接続され、第3の相の4つの扇形部
225−3は互いに電気的に接続されている。
The four sectors 225-1 of the first phase are electrically connected to each other, and the four sectors 225-225 of the second phase.
2 are electrically connected to each other, and the four sectors 225-3 of the third phase are electrically connected to each other.

【0095】ロータ駆動部160にシークエンス制御部
170からの命令信号が供給され、斯かる命令信号によ
って3相の駆動用電極225−1、225−2、225
−3の各々に駆動用直流電圧VR1、VR2、VR3及
び検出用交流電圧ACR1、ACR2、ACR3が印加
される。
A command signal from the sequence control unit 170 is supplied to the rotor drive unit 160, and the three-phase drive electrodes 225-1, 225-2, and 225 are supplied by the command signal.
-3 are applied with the driving DC voltages VR1, VR2, VR3 and the detecting AC voltages ACR1, ACR2, ACR3.

【0096】第1、第2及び第3の相の駆動用電極22
5−1、225−2、225−3に所定の切替え時間Δ
t毎に順に駆動用直流電圧VR1、VR2、VR3が印
加される。それによって、ジャイロロータ20は中心軸
線、即ち、スピン軸線周りに切替え時間Δt毎に360
度/12=30度だけ回転する。
Driving electrode 22 of first, second and third phases
5-1, 225-2 and 225-3 have a predetermined switching time Δ
The driving DC voltages VR1, VR2, and VR3 are applied in order at every t. As a result, the gyro rotor 20 moves 360 degrees around the center axis, that is, the spin axis every switching time Δt.
Rotate by degrees / 12 = 30 degrees.

【0097】図15の下側に示すグラフは変位検出用電
極226、236に生ずる回転角検出用電流又はそれに
対応した回転角検出用電圧ACQ1、ACQ2、ACQ
3である。斯かる回転角検出用信号ACQ1、ACQ
2、ACQ3によってジャイロロータ20の回転角が検
出される。
The lower graph in FIG. 15 shows the rotation angle detection currents generated at the displacement detection electrodes 226 and 236 or the rotation angle detection voltages ACQ1, ACQ2 and ACQ corresponding thereto.
3. Such rotation angle detection signals ACQ1, ACQ
2. The rotation angle of the gyro rotor 20 is detected by the ACQ3.

【0098】例えば、第1の相の駆動用電極225−1
に駆動用直流電圧VR1が印加されると、4個の駆動用
電極部200E−1、200E−2、200E−3、2
00E−4が第1の相の駆動用電極225−1、225
−1、225−1、225−1に整合するまで、即ち、
30度だけジャイロロータ20は中心軸線周りに回転
し、次に第2の相の駆動用電極225−2に駆動用直流
電圧VR2が印加されると、4個の駆動用電極部200
E−1、200E−2、200E−3、200E−4が
第2の相の駆動用電極225−2、225−2、225
−2、225−2に整合するまで、即ち、30度だけジ
ャイロロータ20は中心軸線周りに回転する。
For example, the first-phase driving electrode 225-1
Is applied with the driving DC voltage VR1, the four driving electrode units 200E-1, 200E-2, 200E-3,
00E-4 is the first phase drive electrodes 225-1 and 225
-1, 225-1, 225-1, that is,
The gyro rotor 20 rotates around the central axis by 30 degrees, and when the driving DC voltage VR2 is applied to the second-phase driving electrode 225-2, the four driving electrode portions 200 are rotated.
E-1, 200E-2, 200E-3, and 200E-4 are driving electrodes 225-2, 225-2, and 225 of the second phase.
-2, 225-2, that is, the gyro rotor 20 rotates around the central axis by 30 degrees.

【0099】[0099]

【発明が解決しようとする課題】ジャイロ装置の拘束制
御系では、ジャイロロータが基準位置より偏奇したとき
拘束力又は復元力を生成して、ジャイロロータを基準位
置に戻す。この拘束力はジャイロロータの電極部とジャ
イロケースの静電支持電極によって構成されるコンデン
サの静電支持力である。例えばX軸方向、Y軸方向及び
Z軸方向の拘束力は次のようになる。
In the gyro device restraint control system, when the gyro rotor is deviated from the reference position, a restraining force or a restoring force is generated to return the gyro rotor to the reference position. This restraining force is the electrostatic supporting force of the capacitor formed by the electrode portion of the gyro rotor and the electrostatic supporting electrode of the gyro case. For example, the constraint forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are as follows.

【0100】[0100]

【数15】fx=(CV2 )/(2L) fy=(CV2 )/(2L) fz=(CV2 )/(2δ)Fx = (CV 2 ) / (2L) fy = (CV 2 ) / (2L) fz = (CV 2 ) / (2δ)

【0101】ここに、Cはコンデンサの静電容量、Vは
電圧、Lはコンデンサの一辺の寸法、δはコンデンサの
間隔である。Y軸周りの回転モーメントfθ及びX軸周
りの回転モーメントfφは、Z軸方向の拘束力fzにモ
ーメントの腕rを乗算することによって得られる。
Here, C is the capacitance of the capacitor, V is the voltage, L is the dimension of one side of the capacitor, and δ is the distance between the capacitors. The rotational moment fθ around the Y axis and the rotational moment fφ around the X axis are obtained by multiplying the constraint force fz in the Z axis direction by the arm r of the moment.

【0102】拘束力を生成するための静電支持電圧Vは
数11の式によって表されるように、基準電圧V0 と変
化量ΔVの和であり、変化量は基準電圧V0 に比べて小
さい。従って数15の各式において電圧Vは同一とみな
すと、拘束力はコンデンサの寸法L及び間隙δの関数で
ある。コンデンサの一辺の寸法を約30μm、コンデン
サの間隔を約5μmとすると、X軸方向及びY軸方向の
拘束力はZ軸方向の拘束力に比べて約6倍小さい。
The electrostatic support voltage V for generating the restraining force is the sum of the reference voltage V 0 and the amount of change ΔV as expressed by the equation (11), and the amount of change is smaller than the reference voltage V 0. small. Therefore, assuming that the voltage V is the same in each of the equations (15), the binding force is a function of the dimension L of the capacitor and the gap δ. Assuming that the size of one side of the capacitor is about 30 μm and the distance between the capacitors is about 5 μm, the constraint force in the X-axis direction and the Y-axis direction is about six times smaller than the constraint force in the Z-axis direction.

【0103】従って、X軸方向及びY軸方向の拘束制御
はZ軸方向の拘束制御及びX軸周り及びY軸周りの拘束
制御に対して感度、精度が低くなる欠点があった。
Therefore, the constraint control in the X-axis direction and the Y-axis direction has a disadvantage that the sensitivity and accuracy are lower than the constraint control in the Z-axis direction and the constraint control around the X-axis and the Y-axis.

【0104】また、例えばX軸方向及びY軸方向とZ軸
方向に大きさが同一の加速度が加わった場合、X軸方向
及びY軸方向の拘束力fx、fyとY軸周りの回転モー
メントfθ及びX軸周りの回転モーメントfφが大きく
なり、数13の式によって表される制御用直流電圧の変
化量ΔV1A〜ΔV4Bが大きくなり、高電圧を発生させる
必要がある。
For example, when accelerations having the same magnitude are applied in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, the constraint forces fx and fy in the X-axis direction and the Y-axis direction and the rotational moment fθ around the Y-axis are applied. And the rotational moment fφ around the X-axis increases, and the variation ΔV 1A to ΔV 4B of the control DC voltage expressed by the equation (13) increases, and it is necessary to generate a high voltage.

【0105】従来のジャイロ装置のストッパは、ジャイ
ロケースの内面の中心部に設けられた突起とジャイロロ
ータの両面の中心部に設けられた溝より構成されてお
り、それを正確に製造することは困難であった。また、
ストッパをジャイロロータの外周部と接触するように、
ジャイロロータの外側に設けると、ジャイロロータの外
周とストッパの接触によって大きな衝撃が生ずる可能性
があった。
The stopper of the conventional gyro device is composed of a projection provided at the center of the inner surface of the gyro case and a groove provided at the center of both surfaces of the gyro rotor. It was difficult. Also,
So that the stopper contacts the outer periphery of the gyro rotor,
If it is provided outside the gyro rotor, there is a possibility that a large impact may occur due to the contact between the outer periphery of the gyro rotor and the stopper.

【0106】従来のジャイロ装置の製造方法では、ジャ
イロロータの電極部を形成するときに、ジャイロロータ
の両面をエッチング等によって溝を形成する必要があっ
た。このとき、ジャイロロータの両面の電極を同一形状
且つ同一位置に形成する必要があり、正確な位置決め作
業が必要であった。
In the conventional method of manufacturing a gyro device, when forming the electrode portion of the gyro rotor, it is necessary to form grooves on both surfaces of the gyro rotor by etching or the like. At this time, the electrodes on both surfaces of the gyro rotor had to be formed in the same shape and at the same position, and an accurate positioning operation was required.

【0107】従って本発明の目的は、X軸方向及びY軸
方向の拘束制御をZ軸方向の拘束制御及びX軸周り及び
Y軸周りの拘束制御と同程度の感度及び精度にて行うこ
とができるジャイロ装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to perform constraint control in the X-axis direction and Y-axis direction with the same sensitivity and precision as constraint control in the Z-axis direction and constraint control around the X-axis and Y-axis. It is an object of the present invention to provide a gyro device and a manufacturing method thereof.

【0108】更に本発明の目的は、正確に且つ簡単に製
造可能であり、更に衝撃が少ないジャイロロータのスト
ッパを提供することを目的とする。
It is a further object of the present invention to provide a gyro rotor stopper which can be manufactured accurately and easily and has less impact.

【0109】更に本発明の目的は、ジャイロロータの両
面の電極部を正確に且つ簡単な方法によって製造するこ
とができることを目的とする。
A further object of the present invention is to enable the electrode portions on both surfaces of the gyro rotor to be manufactured accurately and by a simple method.

【0110】更に本発明の目的は、ストッパ、スペーサ
及びジャイロロータを正確に且つ同時に製造することが
できることを目的とする。
A further object of the present invention is to make it possible to manufacture a stopper, a spacer and a gyro rotor accurately and simultaneously.

【0111】[0111]

【課題を解決するための手段】本発明によると、中心軸
線方向に沿ってZ軸、それに直交するX軸及びY軸を有
するジャイロケースと、該ジャイロケースの内部に静電
支持力によって非接触的に支持され上記中心軸線方向の
スピン軸線を有する円板状のジャイロロータと、該ジャ
イロロータより隔置されて配置され制御用電圧が印加さ
れるように構成された複数の静電支持電極と、該ジャイ
ロロータを上記スピン軸線周りに高速回転させるための
ロータ駆動系と、上記ジャイロロータのX軸方向、Y軸
方向及びZ軸方向の直線変位とY軸周り及びX軸周りの
回転変位を検出するための変位検出系と、該変位検出系
によって検出された変位がゼロとなるように上記制御用
電圧を修正するフィードバックループを有する拘束制御
系と、を有する加速度検出型のジャイロ装置において、
上記静電支持電極は上記ジャイロロータの両面に対応し
て配置され且つ複数の同心円に沿って環状に形成され、
上記ジャイロロータは複数の同心円に沿って形成された
複数の環状の貫通孔を有し、上記ジャイロロータの一方
の側の上記静電支持電極から上記ジャイロロータの他方
の側の上記静電支持電極まで上記ジャイロロータの貫通
孔を貫通する電場が生成され、該電場によって生成され
る静電支持力によって高速回転中の上記ジャイロロータ
は所定の位置に拘束されるように構成されている。
According to the present invention, there is provided a gyro case having a Z-axis along a central axis direction, and an X-axis and a Y-axis orthogonal to the Z-axis. A disk-shaped gyro rotor having a centrally supported spin axis in the central axis direction, and a plurality of electrostatic support electrodes arranged at a distance from the gyro rotor and configured to apply a control voltage, A rotor drive system for rotating the gyro rotor at high speed around the spin axis; and a linear displacement of the gyro rotor in the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction, and a rotational displacement around the Y-axis and around the X-axis. A displacement detection system for detecting the displacement, and a constraint control system having a feedback loop for correcting the control voltage so that the displacement detected by the displacement detection system becomes zero. In time detection type gyro apparatus,
The electrostatic support electrodes are arranged corresponding to both surfaces of the gyro rotor and are formed annularly along a plurality of concentric circles,
The gyro rotor has a plurality of annular through holes formed along a plurality of concentric circles. The gyro rotor has a plurality of annular through holes. An electric field penetrating through the through-hole of the gyro rotor is generated up to this time, and the gyro rotor rotating at high speed is restrained at a predetermined position by an electrostatic supporting force generated by the electric field.

【0112】本発明によると、ジャイロロータの両側の
静電支持電極によってジャイロロータの貫通孔を貫通す
る電場が生成されるから、ジャイロロータに対するX軸
及びY軸方向の拘束力を大きくすることができる効果が
ある。
According to the present invention, an electric field penetrating the through-hole of the gyro rotor is generated by the electrostatic support electrodes on both sides of the gyro rotor, so that the X-axis and Y-axis constraints on the gyro rotor can be increased. There is an effect that can be done.

【0113】本発明によると、ジャイロ装置において、
上記ジャイロロータの環状の貫通孔の間に形成される環
状のランドは上記ジャイロロータの電極部を構成してお
り、該ジャイロロータの電極部とそれに対応する上記静
電支持電極は互いに半径方向内方又は外方に偏倚してい
る。ジャイロロータに対するX軸及びY軸方向の拘束力
を大きくすることができる効果がある。
According to the present invention, in the gyro device,
An annular land formed between the annular through-holes of the gyro rotor constitutes an electrode portion of the gyro rotor, and the electrode portion of the gyro rotor and the corresponding electrostatic support electrode are located radially inside each other. Or outward. There is an effect that the restraining force on the gyro rotor in the X-axis and Y-axis directions can be increased.

【0114】本発明によると、ジャイロ装置において、
上記ロータ駆動系は上記ジャイロロータより隔置されて
配置されロータ駆動用電圧が印加されるように構成され
た複数のロータ駆動用電極を含み、上記ジャイロロータ
は上記ロータ駆動用電極に対応した貫通孔を有し、上記
ジャイロロータの一方の側の上記ロータ駆動用電極から
上記ジャイロロータの他方の側の上記ロータ駆動用電極
まで上記ジャイロロータの貫通孔を貫通する電場が生成
され、該電場によって生成される静電支持力によって上
記ジャイロロータの回転駆動力が生成されるように構成
されている。
According to the present invention, in the gyro device,
The rotor drive system includes a plurality of rotor drive electrodes arranged so as to be separated from the gyro rotor and configured to receive a rotor drive voltage, and the gyro rotor has a through-hole corresponding to the rotor drive electrode. An electric field penetrating the through hole of the gyro rotor from the rotor driving electrode on one side of the gyro rotor to the rotor driving electrode on the other side of the gyro rotor, the electric field being generated by the electric field; The gyro rotor is configured to generate a rotational driving force by the generated electrostatic supporting force.

【0115】従って本発明によると、ジャイロロータの
両側のロータ駆動用電極によってジャイロロータの貫通
孔を貫通する電場が生成されるから、ジャイロロータに
対する回転駆動力を大きくすることができる効果があ
る。
Therefore, according to the present invention, an electric field penetrating the through hole of the gyro rotor is generated by the rotor driving electrodes on both sides of the gyro rotor, so that there is an effect that the rotational driving force for the gyro rotor can be increased.

【0116】本発明によると、ジャイロ装置において、
上記ジャイロケースは上記中心軸線に沿ったストッパを
有し、該ストッパは上記ジャイロロータの中心軸線に沿
った貫通孔を挿通し、上記ジャイロロータのXY方向の
変位を制限するように構成されている。
According to the present invention, in the gyro device,
The gyro case has a stopper along the central axis, and the stopper is configured to penetrate a through hole along the central axis of the gyro rotor to limit displacement of the gyro rotor in the XY directions. .

【0117】ジャイロロータの周速度が小さい中心部に
ストッパ機構を設けるため、ジャイロロータとストッパ
の接触による衝撃を小さくすることができる。更に、ス
トッパにジャイロケースの撓みを実質的にゼロにするこ
とができる効果がある。
Since the stopper mechanism is provided at the central portion where the peripheral speed of the gyro rotor is low, the impact caused by the contact between the gyro rotor and the stopper can be reduced. Further, there is an effect that the deflection of the gyro case can be made substantially zero at the stopper.

【0118】本発明によると、上側底部材及び下側底部
材とその間のスペーサを含むジャイロケースと、該ジャ
イロケースの内部に非接触的に且つ浮動的に支持される
ジャイロロータと、を有するジャイロ装置の製造方法に
おいて、導電性材料よりなる第1の板状部材の第1の面
に電極部に相当するマスキングパターンを形成すること
と、非導電性材料よりなる第2及び第3の板状部材の第
1の面にそれぞれ金属薄膜よりなる電極パターンを形成
することと、上記第2の板状部材の第1の面に上記第1
の板状部材の第2の面が対面するように配置し、両者を
陽極接合することと、上記第1の板状部材の第1の面の
マスキングパターン以外の部分をエッチングによって除
去し上記第1の面より第2の面まで貫通する貫通孔を形
成することと、上記第1の板状部材の第1の面に上記第
3の板状部材の第1の面が対面するように配置し、両者
を陽極接合することと、上記第2及び第3の板状部材の
周囲を切断することと、を含む。更に、ジャイロ装置の
製造方法において、上記第1の板状部材の第1の面のマ
スキングパターンは電極部以外にストッパ及びスペーサ
に相当する部分に形成されている。
According to the present invention, a gyro case including a gyro case including an upper bottom member and a lower bottom member and a spacer therebetween, and a gyro rotor supported in a non-contact and floating manner inside the gyro case. In the method of manufacturing a device, a masking pattern corresponding to an electrode portion is formed on a first surface of a first plate-shaped member made of a conductive material, and a second and third plate-shaped made of a non-conductive material are formed. Forming an electrode pattern made of a metal thin film on the first surface of the member; and forming the first pattern on the first surface of the second plate-like member.
Are arranged so that the second surfaces of the plate members face each other, the two are anodically bonded, and a portion other than the masking pattern of the first surface of the first plate member is removed by etching. Forming a through hole penetrating from the first surface to the second surface, and arranging the first surface of the first plate member such that the first surface of the third plate member faces the first surface of the first plate member; And anodically joining them, and cutting around the second and third plate members. Further, in the method for manufacturing a gyro device, the masking pattern on the first surface of the first plate-like member is formed in a portion corresponding to a stopper and a spacer other than the electrode portion.

【0119】従って本発明のジャイロ装置の製造方法に
よると、少ないない工程にて且つ高精度にてジャイロ装
置を製造することができる効果がある。
Therefore, according to the method for manufacturing a gyro device of the present invention, there is an effect that the gyro device can be manufactured with few steps and with high accuracy.

【0120】[0120]

【発明の実施の形態】図1及び図2を参照して本発明の
ジャイロ装置の例を説明する。本発明のジャイロ装置は
円板状のジャイロロータ40とそれを収容するジャイロ
ケース41を有する。ジャイロケース41は上側底部材
42と下側底部材44と両者を接続するスペーサ43と
を有し、スペーサ43は環状の内壁43Aを有する。こ
うして、上側底部材42及び下側底部材44の内面とス
ペーサ43の内壁43Aとによって、ジャイロケース4
1の内部に円盤状の密閉された空洞部46が形成され
る。斯かる空洞部46は適当な方法によって真空排気さ
れてよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a gyro device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The gyro device according to the present invention includes a gyro rotor 40 having a disc shape and a gyro case 41 that houses the gyro rotor 40. The gyro case 41 has an upper bottom member 42, a lower bottom member 44, and a spacer 43 for connecting them, and the spacer 43 has an annular inner wall 43A. Thus, the gyro case 4 is formed by the inner surfaces of the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 and the inner wall 43A of the spacer 43.
A disk-shaped closed cavity 46 is formed inside 1. Such a cavity 46 may be evacuated by any suitable method.

【0121】ジャイロ装置に対して図示のように、XY
Z座標を設定する。ジャイロ装置の中心軸線に沿って上
方にZ軸をとり、それに垂直にX軸及びY軸をとる。定
常状態では、ジャイロロータ40のスピン軸線はZ軸に
沿って配置される。
As shown in FIG.
Set the Z coordinate. The Z-axis is taken upward along the central axis of the gyro device, and the X-axis and Y-axis are taken perpendicular to it. In a steady state, the spin axis of the gyro rotor 40 is arranged along the Z axis.

【0122】図1の左半分及び図2に示すように、ジャ
イロロータ40には上面から下面まで貫通する複数の孔
400a、400b、400c、400d、400eが
形成されている。孔400a、400b、400c、4
00dは複数の同心円に沿って円周方向に等角度間隔に
て配置されている。これらの孔と孔の間の部分のうち、
円周方向に延在する部分400A、400B、400
C、400Dをランドと称し、半径方向に延在する部分
をブリッジと称する。
As shown in the left half of FIG. 1 and FIG. 2, the gyro rotor 40 has a plurality of holes 400a, 400b, 400c, 400d, and 400e penetrating from the upper surface to the lower surface. Holes 400a, 400b, 400c, 4
00d are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction along a plurality of concentric circles. Of the part between these holes,
Circumferentially extending portions 400A, 400B, 400
C and 400D are called lands, and a portion extending in the radial direction is called a bridge.

【0123】ランド400A、400B、400C、4
00Dは実質的にジャイロロータ40の電極部を形成し
ている。従って、以下にランドを適宜、電極部と称す
る。外周側に設けられた孔400a、400b、400
cは円周方向に多数個形成されているが、内周側に設け
られた孔400dは円周方向に沿って8個設けられてい
る。内周側の孔400d及び中心孔400eについては
後に説明する。
Lands 400A, 400B, 400C, 4
00D substantially forms an electrode portion of the gyro rotor 40. Therefore, the lands will be appropriately referred to as electrode portions below. Holes 400a, 400b, 400 provided on the outer peripheral side
Although a large number c is formed in the circumferential direction, eight holes 400d provided on the inner circumferential side are provided along the circumferential direction. The inner hole 400d and the center hole 400e will be described later.

【0124】一方、図1の右半分及び図2に示すよう
に、ジャイロケース41の上側底部材42と下側底部材
44の内面の各々には、少なくとも3群の静電支持電
極、本例では、第1、第2、第3及び第4の静電支持電
極421、422、423、424及び431、43
2、433、434が配置されている。これらの4つの
静電支持電極は円周方向に沿って互いに90°の角度間
隔にて配置されている。例えば、第1及び第3の静電支
持電極421、423及び431、433はX軸に沿っ
て配置され、第2及び第4の静電支持電極422、42
4及び432、434はY軸に沿って配置されている。
On the other hand, as shown in the right half of FIG. 1 and FIG. 2, each of the inner surfaces of the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 has at least three groups of electrostatic support electrodes. Now, the first, second, third and fourth electrostatic support electrodes 421, 422, 423, 424 and 431, 43
2, 433 and 434 are arranged. These four electrostatic support electrodes are arranged at an angular interval of 90 ° from each other along the circumferential direction. For example, the first and third electrostatic support electrodes 421, 423 and 431, 433 are arranged along the X axis, and the second and fourth electrostatic support electrodes 422, 42
4 and 432, 434 are arranged along the Y axis.

【0125】これらの8つの静電支持電極は同一形状及
び同一構造を有する。ここでは第1の静電支持電極42
1について説明する。静電支持電極421は同心円に沿
って配置された複数の電極421A、421B、421
C、421D(図1及び図2には3つの電極421A、
421B、421Cのみが図示されている。)を含む。
これらの複数の電極は2つのグループからなる。即ち第
1のグループ421−1は外周側より奇数番目の電極4
21A、421C、421E等からなり、これらは互い
に電気的に接続されている。第2のグループ421−2
は外周側より偶数番目の電極421B、421D、42
1F等からなり、これらは互いに電気的に接続されてい
る。
These eight electrostatic support electrodes have the same shape and the same structure. Here, the first electrostatic support electrode 42
1 will be described. The electrostatic support electrode 421 includes a plurality of electrodes 421A, 421B, and 421 arranged along concentric circles.
C, 421D (FIGS. 1 and 2 show three electrodes 421A,
Only 421B and 421C are shown. )including.
These multiple electrodes consist of two groups. That is, the first group 421-1 includes the odd-numbered electrodes 4 from the outer peripheral side.
21A, 421C, 421E, etc., which are electrically connected to each other. Second group 421-2
Are the even-numbered electrodes 421B, 421D, and 42 from the outer peripheral side.
1F, etc., which are electrically connected to each other.

【0126】次に、ジャイロロータ40及びジャイロケ
ース41の中心部の構成について説明する。ジャイロロ
ータ40の内周側には円周方向に沿って8つの孔400
dが設けられている。一方、ジャイロケース41の上側
底部材42及び下側底部材44の内面には円周方向に沿
ってそれぞれ6個のロータ駆動用電極425、435が
設けられ、その内側にリング形の変位検出用電極42
6、436がそれぞれ形成されている。
Next, the configuration of the central portions of the gyro rotor 40 and the gyro case 41 will be described. Eight holes 400 are formed on the inner peripheral side of the gyro rotor 40 along the circumferential direction.
d is provided. On the other hand, the inner surfaces of the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 are provided with six rotor driving electrodes 425 and 435 along the circumferential direction, respectively. Electrode 42
6, 436 are respectively formed.

【0127】ジャイロロータ40の孔400dとジャイ
ロケース41のロータ駆動用電極425、435は対応
して、即ち同一半径の円周に沿って配置されている。ジ
ャイロロータ40の孔400dとジャイロケース41の
ロータ駆動用電極425、435の半径方向の幅は同一
であってよい。
The hole 400d of the gyro rotor 40 and the rotor driving electrodes 425, 435 of the gyro case 41 are arranged correspondingly, that is, along the circumference of the same radius. The radial width of the hole 400d of the gyro rotor 40 and the rotor driving electrodes 425, 435 of the gyro case 41 may be the same.

【0128】ジャイロロータ40の中心孔400e内に
は図示のように放電兼用ストッパ427が配置されてい
る。ストッパ427の両端は図2に示すように、ジャイ
ロケース41の上側底部材42の内面と下側底部材44
の内面に接続されている。ストッパ427は円柱状に形
成され、その外径はジャイロロータ40の中心孔400
eの内径より小さく、両者の間に間隙が存在する。
A discharge / stopper 427 is disposed in the center hole 400e of the gyro rotor 40 as shown in the figure. As shown in FIG. 2, both ends of the stopper 427 are connected to the inner surface of the upper bottom member 42 of the gyro case 41 and the lower bottom member 44.
Is connected to the inner surface of the The stopper 427 is formed in a columnar shape, and its outer diameter is the center hole 400 of the gyro rotor 40.
e is smaller than the inner diameter, and there is a gap between them.

【0129】ジャイロロータ40の中心孔400eとス
トッパ427によって、ジャイロロータ40のXY平面
に沿った方向の変位が制限される。例えばジャイロロー
タ40がXY方向に変位するとき、ジャイロロータ40
はこの間隙に相当する距離だけ変位することができる
が、それ以上大きく変位することはできない。
The displacement of the gyro rotor 40 in the direction along the XY plane is restricted by the center hole 400e of the gyro rotor 40 and the stopper 427. For example, when the gyro rotor 40 is displaced in the X and Y directions,
Can be displaced by a distance corresponding to this gap, but cannot be displaced any further.

【0130】本例の場合、ジャイロロータ40の中心部
にストッパ機構を設けるため、ジャイロロータ40の外
周部にストッパ機構を設ける場合に比べて、衝撃がより
小さい効果がある。というのは、ジャイロロータ40が
偏奇してジャイロロータ40の中心孔400eがストッ
パ427に接触しても、中心孔400eの径は小さいか
らその周速度が小さく、接触による衝撃は小さい。中心
孔400eの径を小さくすればするほど衝撃をより小さ
くすることができる。
In the case of this embodiment, since the stopper mechanism is provided at the center of the gyro rotor 40, the effect is smaller than when a stopper mechanism is provided at the outer periphery of the gyro rotor 40. That is, even if the gyro rotor 40 is displaced and the center hole 400e of the gyro rotor 40 comes into contact with the stopper 427, the diameter of the center hole 400e is small, the peripheral speed is small, and the impact due to the contact is small. The smaller the diameter of the center hole 400e, the smaller the impact can be.

【0131】ストッパ427は更にジャイロケース41
に強度を付与する機能を有する。即ちジャイロケース4
1の上側底部材42及び下側底部材44の中心部におけ
る撓みを実質的に阻止する。更に、ジャイロロータ40
とストッパ427の接触によって、ジャイロロータ40
の不要な電荷が放出される。
The stopper 427 is further provided with the gyro case 41
Has the function of imparting strength to That is, gyro case 4
The bending of the central portions of the upper and lower bottom members 42 and 44 is substantially prevented. Further, the gyro rotor 40
The contact between the gyro rotor 40 and the stopper 427
Unnecessary charges are released.

【0132】ジャイロロータ40は導電性材料によって
形成されている。斯かる導電性材料として例えば単結晶
シリコン(珪素)が使用されてよい。単結晶材料を使用
することによって熱歪み、経年変化の影響が少ない高い
精度のジャイロロータを提供することができる。
The gyro rotor 40 is formed of a conductive material. For example, single-crystal silicon (silicon) may be used as such a conductive material. By using a single crystal material, it is possible to provide a high-accuracy gyro rotor that is less affected by thermal distortion and aging.

【0133】ストッパ427及びスペーサ43はジャイ
ロロータ40と同一の材料によって形成されてよい。ジ
ャイロ装置の製造方法は後に詳細に説明するが、ジャイ
ロケース41の上側底部材42及び下側底部材44とス
トッパ427及びスペーサ43は好ましくは陽極接合に
よって接続される。
The stopper 427 and the spacer 43 may be formed of the same material as the gyro rotor 40. The method of manufacturing the gyro device will be described in detail later, but the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 are preferably connected to the stopper 427 and the spacer 43 by anodic bonding.

【0134】ジャイロケース41の上側底部材42と下
側底部材44は非導電性材料、例えばガラスによって形
成されている。ジャイロケース41の上側底部材42と
下側底部材44の内面上に形成された上側電極及び下側
電極は導電性材料、例えば金属薄膜によって形成されて
よい。
The upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 are formed of a non-conductive material, for example, glass. The upper and lower electrodes formed on the inner surfaces of the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 may be formed of a conductive material, for example, a metal thin film.

【0135】ジャイロケース41の上側底部材42に形
成された静電支持電極、ロータ駆動用電極及び変位検出
用電極421、422、423、424、425、42
6及び下側底部材44に形成された静電支持電極、ロー
タ駆動用電極及び変位検出用電極431、432、43
3、434、435、436は、スルーホール接続によ
って外部の回路基板等に接続されてよい。
Electrostatic support electrodes, rotor driving electrodes, and displacement detecting electrodes 421, 422, 423, 424, 425, 42 formed on the upper bottom member 42 of the gyro case 41.
6 and the lower support member 44, the electrostatic support electrode, the rotor drive electrode, and the displacement detection electrodes 431, 432, 43
3, 434, 435, 436 may be connected to an external circuit board or the like by through-hole connection.

【0136】スルーホール接続について説明する。図示
されていないが、上側底部材42及び下側底部材44に
小さな孔、即ち、スルーホールが設けられる。スルーホ
ールは、静電支持電極、ロータ駆動用電極及び変位検出
用電極に近接した位置に設けられる。このスルーホール
の内面に金属膜を形成し、この金属膜とそれに近接する
電極を電気的に接続する。この金属膜と回路基板等を電
気的に接続する。
The through-hole connection will be described. Although not shown, the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 are provided with small holes, that is, through holes. The through hole is provided at a position close to the electrostatic support electrode, the rotor drive electrode, and the displacement detection electrode. A metal film is formed on the inner surface of the through hole, and the metal film and an electrode adjacent thereto are electrically connected. The metal film is electrically connected to a circuit board and the like.

【0137】図3を参照してジャイロロータ40の電極
部400A、400B、400C、400Dとジャイロ
ケース41の静電支持電極421、423及び431、
433と422、424及び432、434の間の相対
的位置関係について説明する。尚、図3には、ジャイロ
ロータ40の電極部400A、400B及び400aと
ジャイロケース41の静電支持電極421及び431の
電極部421A、421B及び431A、431Bのみ
を示す。
Referring to FIG. 3, electrode portions 400A, 400B, 400C and 400D of gyro rotor 40 and electrostatic support electrodes 421, 423 and 431 of gyro case 41,
The relative positional relationship between 433 and 422, 424 and 432, 434 will be described. 3 shows only the electrode portions 400A, 400B and 400a of the gyro rotor 40 and the electrode portions 421A, 421B and 431A and 431B of the electrostatic support electrodes 421 and 431 of the gyro case 41.

【0138】ジャイロロータ40が基準位置にあると仮
定する。即ち、高速回転しているジャイロロータ40が
XY平面に平行な状態にあり且つそのスピン軸線がZ軸
上にあると仮定する。
Assume that the gyro rotor 40 is at the reference position. That is, it is assumed that the gyro rotor 40 rotating at a high speed is in a state parallel to the XY plane and its spin axis is on the Z axis.

【0139】ジャイロロータ40の電極部400A、4
00B、400C、400Dの半径方向の幅は全て同一
であり、半径方向のピッチは一定である。静電支持電極
421、423及び431、433と422、424及
び432、434の各電極の半径方向の幅は全て同一で
あり、半径方向のピッチは一定である。例えば第1の静
電支持電極421の各静電支持電極421A、421
B、421C、421D等の半径方向の幅は全て同一で
あり、半径方向のピッチは一定である。
The electrode portions 400A, 4A of the gyro rotor 40
00B, 400C, and 400D have the same radial width, and the radial pitch is constant. The widths in the radial direction of the electrostatic support electrodes 421, 423 and 431, 433 and the electrodes 422, 424 and 432, 434 are all the same, and the pitch in the radial direction is constant. For example, each electrostatic support electrode 421A, 421 of the first electrostatic support electrode 421
B, 421C, 421D, and the like have the same radial width, and the radial pitch is constant.

【0140】ジャイロロータ40の電極部400A、4
00B、400C、400Dの半径方向の幅をL1 、半
径方向のピッチをp1 とし、ジャイロケース41の静電
支持電極421、423及び431、433と422、
424及び432、434の各電極の半径方向の幅をL
2 、半径方向のピッチをp2 とする。両者の半径方向の
ピッチp1 、p2 は等しい。両者の半径方向の幅L1
2 は好ましくは等しい。
The electrode portions 400A, 4A of the gyro rotor 40
00B, 400C, and 400D, the width in the radial direction is L 1 , and the pitch in the radial direction is p 1, and the electrostatic support electrodes 421, 423 and 431, 433, 422 of the gyro case 41,
424, 432, and 434, the radial width of each electrode is L
2, the pitch in the radial direction and p 2. Both pitches p 1 and p 2 in the radial direction are equal. Both radial widths L 1 ,
L 2 is preferably equal.

【0141】[0141]

【数16】p1 =p2 =p L1 =L2 =L## EQU15 ## p 1 = p 2 = p L 1 = L 2 = L

【0142】ジャイロロータ40の電極部400A、4
00B、400C、400Dの各々はジャイロケース4
1の静電支持電極421、423及び431、433と
422、424及び432、434の各電極に対応して
配置される。ジャイロロータ40の電極部400A、4
00B、400C、400Dの平均半径、即ち、Z軸か
ら電極部の幅の中央位置までの距離をr1 とし、それに
対応する静電支持電極421、423及び431、43
3と422、424及び432、434の各電極の平均
半径、即ち、Z軸から静電支持電極の幅の中央位置まで
の距離をr2 とする。
The electrode portions 400A, 4A of the gyro rotor 40
Gyro case 4 for each of 00B, 400C and 400D
One electrostatic support electrode 421, 423 and 431, 433 and 422, 424 and 432, 434 are arranged corresponding to each electrode. Electrode portions 400A, 4 of gyro rotor 40
00B, 400C, mean radius of 400D, i.e., the electrostatic supporting electrodes 421 and 423 and 431,43 the distance from Z axis to the center position of the width of the electrode portions and r 1, the corresponding
3 and 422, 424 and the average radius of each electrode 432 and 434, i.e., the distance from the Z axis to the center position of the width of the electrostatic supporting electrodes and r 2.

【0143】図示のようにこれらの平均半径r1 、r2
は互いに等しくない、即ち一方が他方より大きいか又は
小さい。図3には、ジャイロロータ40の電極部の平均
半径r1 が静電支持電極の平均半径r2 より大きい場合
を示す。電極部400Bの平均半径r1 と静電支持電極
421Bの平均半径r2 の差は図示のように半径方向の
幅Lの半分であってよく、半径方向のピッチpの四分の
一であってよい。
As shown, the average radii r 1 , r 2
Are not equal to one another, ie one is greater than or less than the other. FIG. 3 shows a case where the average radius r 1 of the electrode portion of the gyro rotor 40 is larger than the average radius r 2 of the electrostatic support electrode. The difference in the mean radius r 2 of the average radius r 1 and the electrostatic support electrode 421B of the electrode portions 400B may be a half of the radial width L as shown, there quarters of the pitch p in the radial direction May be.

【0144】[0144]

【数17】Δr=|r2 −r1 |=L/2=p/4Δr = | r 2 −r 1 | = L / 2 = p / 4

【0145】ジャイロロータ40の外径Dは5mm以下
であってよく、厚さtは0.3mm以下であってよい。
また、その質量は10mmグラム以下であってよい。図
1及び図2に示した例では、ジャイロロータ40に3列
の孔400a、400b、400c及び4列の電極部4
00A、400B、400C、400Dが形成されてい
るが実際には多数の孔、多数の電極部及び静電支持電極
が形成されている。
The outer diameter D of the gyro rotor 40 may be 5 mm or less, and the thickness t may be 0.3 mm or less.
Also, its mass may be less than or equal to 10 mm grams. In the example shown in FIGS. 1 and 2, three rows of holes 400 a, 400 b, 400 c and four rows of electrode portions 4 are provided in the gyro rotor 40.
Although 00A, 400B, 400C, and 400D are formed, many holes, many electrode portions, and electrostatic support electrodes are actually formed.

【0146】静電支持電極の各電極(例えば421A、
421B、421C等)が、約20μmの半径方向の幅
Lを有し、約40μmのピッチにて等間隔にて形成され
ている場合、半径方向に約2mmの幅の環状領域内に約
50本の静電支持電極が形成される。尚、ジャイロロー
タ40の電極部及びジャイロケース41の静電支持電極
の半径方向の幅L及びピッチpは製造方法が許す限りで
きるだけ小さいほうがよい。
Each electrode (for example, 421A,
421B, 421C, etc.) have a width L in the radial direction of about 20 μm and are formed at regular intervals at a pitch of about 40 μm. Are formed. Note that the radial width L and the pitch p of the electrode portion of the gyro rotor 40 and the electrostatic support electrode of the gyro case 41 should be as small as possible as far as the manufacturing method allows.

【0147】ジャイロロータ40の電極部400A、4
00B、400C、400Dの上面とそれに対応するジ
ャイロケース41の上側底部材42に形成された静電支
持電極、ロータ駆動用電極及び変位検出用電極421、
422、423、424、425、426の間の間隙δ
と、ジャイロロータ40の電極部400A、400B、
400C、400Dの下面とそれに対応するジャイロケ
ース41の下側底部材44に形成された静電支持電極、
ロータ駆動用電極及び変位検出用電極431、432、
433、434、435、436の間の間隙δは等し
い。
The electrode portions 400A, 4A of the gyro rotor 40
00B, 400C, and 400D, and an electrostatic support electrode, a rotor drive electrode, and a displacement detection electrode 421 formed on the upper bottom member 42 of the gyro case 41 corresponding thereto.
Gap δ between 422, 423, 424, 425, 426
And electrode portions 400A, 400B of the gyro rotor 40,
An electrostatic support electrode formed on the lower surface of the gyro case 41 corresponding to the lower surface of 400C and 400D,
A rotor driving electrode and a displacement detecting electrode 431, 432;
The gap δ between 433, 434, 435, 436 is equal.

【0148】図4及び図5を参照して本例のジャイロ装
置の制御ループの構成を示す。図4に示すように本例の
制御ループの構成は従来の制御ループの構成と基本的に
同一である。各構成要素の機能も基本的に同一であり、
その動作の詳細の説明は省略する。
Referring to FIGS. 4 and 5, the configuration of the control loop of the gyro device of this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the configuration of the control loop of this example is basically the same as the configuration of the conventional control loop. The function of each component is basically the same,
A detailed description of the operation is omitted.

【0149】図5は本例のジャイロ装置のジャイロロー
タ40の電極部とジャイロケース41の静電支持電極の
等価回路を示す。ジャイロロータ40の電極部とそれに
対応するジャイロケース41の静電支持電極によってコ
ンデンサが構成される。従来のジャイロ装置と同様に、
静電支持電極421〜424、431〜434には制御
用直流電圧±V1A〜±V4A、±V1B〜±V4Bと変位検出
用交流電流AC1A〜AC4A、AC1B〜AC4Bが印加さ
れ、ロータ駆動用電極425、435にはロータ駆動用
電圧±VR1〜±VR3と位置検出用交流電流ACR1
〜ACR3が印加される。
FIG. 5 shows an equivalent circuit of the electrode section of the gyro rotor 40 and the electrostatic support electrode of the gyro case 41 of the gyro apparatus of this embodiment. A capacitor is formed by the electrode portion of the gyro rotor 40 and the corresponding electrostatic support electrode of the gyro case 41. Like a conventional gyro device,
Controlling DC voltages ± V 1A to ± V 4A , ± V 1B to ± V 4B and displacement detection AC currents AC 1A to AC 4A , AC 1B to AC 4B are applied to the electrostatic support electrodes 421 to 424 and 431 to 434. The rotor drive electrodes 425 and 435 are applied to the rotor drive voltages ± VR1 to ± VR3 and the position detection AC current ACR1.
ACR3 is applied.

【0150】本例によると、上側底部材42の静電支持
電極421〜424に印加される制御用直流電圧±V1A
〜±V4Aとそれに対応する下側底部材44の静電支持電
極431〜434に印加される制御用直流電圧±V1B
±V4Bの極性は互いに反対である。従って上側底部材4
2の静電支持電極421〜424から下側底部材44の
静電支持電極431〜434まで、ジャイロロータ40
の貫通孔400a、400b、400cを貫通する電場
が形成される。
According to this embodiment, the control DC voltage ± V 1A applied to the electrostatic support electrodes 421 to 424 of the upper bottom member 42.
± V 4A and the control DC voltage ± V 1B applied to the electrostatic supporting electrodes 431 to 434 of the lower bottom member 44 corresponding thereto.
The polarities of ± V 4B are opposite to each other. Therefore, the upper bottom member 4
2 from the electrostatic support electrodes 421 to 424 to the electrostatic support electrodes 431 to 434 of the lower bottom member 44.
An electric field penetrating through holes 400a, 400b, 400c is formed.

【0151】また、上側底部材42のロータ駆動用電極
425に印加されるロータ駆動用電圧+VR1〜+VR
3とそれに対応する下側底部材44のロータ駆動用電極
425に印加されるロータ駆動用電圧−VR1〜−VR
3の極性は互いに反対である。従って、上側底部材42
のロータ駆動用電極425から下側底部材44のロータ
駆動用電極425まで、ジャイロロータ40の貫通孔4
00dを貫通する電場が形成される。
The rotor driving voltages + VR1 to + VR applied to the rotor driving electrode 425 of the upper bottom member 42
3 and the corresponding rotor drive voltage −VR1 to −VR applied to the rotor drive electrode 425 of the lower bottom member 44.
The polarities of 3 are opposite to each other. Therefore, the upper bottom member 42
From the rotor driving electrode 425 of the gyro rotor 40 to the rotor driving electrode 425 of the lower bottom member 44.
An electric field penetrating through 00d is formed.

【0152】こうして本例では上側の静電支持電極42
1〜424及びロータ駆動用電極425から下側の静電
支持電極431〜434及びロータ駆動用電極425ま
で、ジャイロロータ40の孔400a、400b、40
0c、400dを貫通する電場が形成されるため、X軸
及びY軸方向の静電支持力及び円周方向(接線方向)の
静電支持力が大きくなる。これについては以下に説明す
る。
Thus, in this example, the upper electrostatic support electrode 42
The holes 400a, 400b, 40 of the gyro rotor 40 extend from the electrodes 1 to 424 and the rotor driving electrode 425 to the lower electrostatic support electrodes 431 to 434 and the rotor driving electrode 425.
Since an electric field penetrating through 0c and 400d is formed, the electrostatic supporting force in the X-axis and Y-axis directions and the electrostatic supporting force in the circumferential direction (tangential direction) are increased. This will be described below.

【0153】図6を参照して本例のジャイロ装置におけ
る静電支持力について説明する。ジャイロロータ40の
電極部400A、400B、400C、400Dとジャ
イロケース41の静電支持電極421、423及び43
1、433と422、424及び432、434によっ
てコンデンサが形成される。図6Aは従来のジャイロ装
置のジャイロロータの電極部200Bとジャイロケース
の静電支持電極223を示し、図6Bは本発明によるジ
ャイロ装置のジャイロロータの電極部400Aとジャイ
ロケースの静電支持電極421A、431Aを示す。
With reference to FIG. 6, the electrostatic supporting force in the gyro device of this embodiment will be described. Electrode portions 400A, 400B, 400C and 400D of gyro rotor 40 and electrostatic support electrodes 421, 423 and 43 of gyro case 41
1,433 and 422,424 and 432,434 form a capacitor. FIG. 6A shows the electrode section 200B of the gyro rotor of the conventional gyro apparatus and the electrostatic support electrode 223 of the gyro case, and FIG. 6B shows the electrode section 400A of the gyro rotor of the gyro apparatus according to the present invention and the electrostatic support electrode 421A of the gyro case. 431A.

【0154】図6Aに示すように従来の例では、ジャイ
ロロータ20の溝200aの部分に等電位線が疎な電場
が生成される。図6Bに示すように本例のジャイロ装置
では、ジャイロロータ40の孔400a内に電場が生成
され、等電位線は上側底部材42に形成された静電支持
電極423から下側底部材44に形成された静電支持電
極433まで延在している。
As shown in FIG. 6A, in the conventional example, an electric field having sparse equipotential lines is generated in the groove 200a of the gyro rotor 20. As shown in FIG. 6B, in the gyro device of this example, an electric field is generated in the hole 400 a of the gyro rotor 40, and the equipotential lines are transferred from the electrostatic support electrode 423 formed on the upper bottom member 42 to the lower bottom member 44. It extends to the formed electrostatic support electrode 433.

【0155】本例では横方向の、即ちX軸及びY軸方向
の静電支持力が大きくなる効果がある。本例では、従来
のジャイロ装置に比べて、より大きなX軸方向及びY軸
方向の静電支持力又は拘束力を得ることができる。
In this example, there is an effect that the electrostatic supporting force in the horizontal direction, that is, in the X-axis and Y-axis directions is increased. In this example, a larger electrostatic supporting force or restraining force in the X-axis direction and the Y-axis direction can be obtained as compared with the conventional gyro device.

【0156】尚、ジャイロロータ40の内周側の孔40
0dとジャイロケース41のロータ駆動用電極425、
435の間に生成される静電支持力も同様である。ジャ
イロロータ40の隣接する孔400dの間のブリッジと
ジャイロケース41のロータ駆動用電極425、435
によってコンデンサが形成され、このコンデンサに生成
される電場は孔400dを貫通する。従って、横方向
の、即ち円周方向(接線方向)の静電支持力が大きくな
り、ジャイロロータ40を回転させる駆動力が大きくな
る。
The inner peripheral hole 40 of the gyro rotor 40
0d and the electrode 425 for driving the rotor of the gyro case 41,
The same applies to the electrostatic supporting force generated during 435. The bridge between the adjacent holes 400d of the gyro rotor 40 and the rotor driving electrodes 425, 435 of the gyro case 41
To form a capacitor, and the electric field generated in the capacitor penetrates the hole 400d. Accordingly, the electrostatic supporting force in the lateral direction, that is, the circumferential direction (tangential direction) increases, and the driving force for rotating the gyro rotor 40 increases.

【0157】図7〜図10を参照して本例のジャイロ装
置の製造方法を説明する。先ず図7を参照してジャイロ
ロータ40に相当する部分を形成する工程を説明する。
A method of manufacturing the gyro device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a process of forming a portion corresponding to the gyro rotor 40 will be described with reference to FIG.

【0158】図7Aの酸化膜形成工程では、ケイ素の薄
板600の両表面に二酸化ケイ素膜601を形成する。
薄板600は多結晶ケイ素よりなるものであってよい
が、好ましくは単結晶ケイ素よりなる。二酸化ケイ素膜
601の厚さは例えば0.5μmであってよい。図7B
の第1のパターニング工程では、二酸化ケイ素膜上に所
定の形状のマスキングを形成する。マスキングは、ジャ
イロロータ40の中心部のストッパ427と周囲のスペ
ーサ43に相当する部分に形成される。マスキングされ
た部分を残して二酸化ケイ素膜が除去される。
In the oxide film forming step of FIG. 7A, a silicon dioxide film 601 is formed on both surfaces of a silicon thin plate 600.
The thin plate 600 may be made of polycrystalline silicon, but is preferably made of single-crystal silicon. The thickness of the silicon dioxide film 601 may be, for example, 0.5 μm. FIG. 7B
In the first patterning step, a mask having a predetermined shape is formed on the silicon dioxide film. The masking is formed at a portion corresponding to the stopper 427 at the center of the gyro rotor 40 and the surrounding spacer 43. The silicon dioxide film is removed leaving the masked portion.

【0159】図7Cのエッチング工程では、水酸化カリ
ウム溶液を使用してケイ素をエッチングする。マスキン
グされた部分以外の部分にてケイ素が除去され、凹部6
02が形成される。エッチングの後、マスキングされた
部分の二酸化ケイ素601が除去される。
In the etching step of FIG. 7C, silicon is etched using a potassium hydroxide solution. Silicon is removed from portions other than the masked portion, and the concave portions 6 are formed.
02 is formed. After the etching, the masked portion of the silicon dioxide 601 is removed.

【0160】図7Dの酸化工程では、両表面の全体に二
酸化ケイ素膜又はレジスト膜603が形成される。この
膜603の厚さは約1μmであってよい。図7Eの第2
のパターニング工程では、上面の凹部602上に所定形
状のマスキングパターン801が形成される。マスキン
グパターン801はジャイロロータ40に形成する電極
部に相当する部分に形成される。下面の膜603は除去
される。
In the oxidation step of FIG. 7D, a silicon dioxide film or a resist film 603 is formed on both surfaces. The thickness of this film 603 may be about 1 μm. Second of FIG. 7E
In the patterning step, a masking pattern 801 having a predetermined shape is formed on the concave portion 602 on the upper surface. The masking pattern 801 is formed in a portion corresponding to an electrode portion formed on the gyro rotor 40. The film 603 on the lower surface is removed.

【0161】図8を参照してジャイロケース41の上側
底部材42及び下側底部材44に電極を形成する工程を
説明する。図8Aの蒸着工程ではガラス板700の上面
にクロムCrの薄膜を形成し、その上に金Auの薄膜を
形成する。金の薄膜の厚さは約500nmであってよ
く、クロムの薄膜の厚さは約50nmであってよい。図
8Bのパターニング工程では、この金属膜701上に所
定の形状のマスキングを形成する。マスキングは、ジャ
イロロータ40と接合する部分、即ちジャイロロータの
中心部のストッパ427と周囲のスペーサ43に相当す
る部分に形成される。マスキングされた部分を残して金
属膜が除去される。図8Cのエッチング工程では、下面
にレジストが塗布され、上面にてエッチングがなされ
る。エッチングによってマスキングされなかった部分に
凹部702が形成される。エッチングの後にマスキング
701が除去される。
A process for forming electrodes on the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 of the gyro case 41 will be described with reference to FIG. 8A, a thin film of chromium Cr is formed on the upper surface of the glass plate 700, and a thin film of gold Au is formed thereon. The thickness of the gold film may be about 500 nm, and the thickness of the chromium film may be about 50 nm. In the patterning step of FIG. 8B, a mask of a predetermined shape is formed on the metal film 701. The masking is formed at a portion that is joined to the gyro rotor 40, that is, at a portion corresponding to the stopper 427 at the center of the gyro rotor and the surrounding spacer 43. The metal film is removed leaving the masked portion. In the etching step of FIG. 8C, a resist is applied to the lower surface, and etching is performed on the upper surface. A concave portion 702 is formed in a portion not masked by the etching. After the etching, the masking 701 is removed.

【0162】図8Dのリフトオフ工程では、凹部702
上に白金の薄膜及びチタンの薄膜からなる電極パターン
703を形成する。この電極パターンはジャイロロータ
40の電極部に対応するように形成する。下面のレジス
トは除去される。図8Eのリフトオフ工程では、外側の
凹部上に金の薄膜及びクロムの薄膜からなる配線パター
ン704を形成する。この配線パターン704は電極と
回路を接続するためのものである。こうして上側底部材
42及び下側底部材44に電極パターン及び配線パター
ンが形成される。
In the lift-off step shown in FIG.
An electrode pattern 703 composed of a platinum thin film and a titanium thin film is formed thereon. This electrode pattern is formed so as to correspond to the electrode portion of the gyro rotor 40. The resist on the lower surface is removed. In the lift-off step of FIG. 8E, a wiring pattern 704 composed of a gold thin film and a chromium thin film is formed on the outer concave portion. This wiring pattern 704 is for connecting an electrode and a circuit. Thus, an electrode pattern and a wiring pattern are formed on the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44.

【0163】図9及び図10を参照してジャイロロータ
40と上側底部材42及び下側底部材44を組み立てる
工程を説明する。図9Aの陽極接合の工程では図7の工
程にて製造されたジャイロロータに相当する部分610
と図8の工程にて製造された下側底部材44に相当する
部分710を陽極接合する。陽極接合されるのは、両者
の突起部分の互いに接触する面であり、ジャイロロータ
40の中心部のストッパと周囲のスペーサに相当する部
分等である。
The process of assembling the gyro rotor 40 with the upper bottom member 42 and the lower bottom member 44 will be described with reference to FIGS. In the anodic bonding process of FIG. 9A, a portion 610 corresponding to the gyro rotor manufactured in the process of FIG.
Then, a portion 710 corresponding to the lower bottom member 44 manufactured in the process of FIG. 8 is anodically bonded. Anodic bonding is performed on the surfaces of both projections that are in contact with each other, such as a portion corresponding to a stopper at the center of the gyro rotor 40 and a surrounding spacer.

【0164】図9Bの片面エッチング工程ではマスキン
グパターン801が塗布されていない部分にてケイ素が
除去され、貫通孔802が形成される。本工程では、ジ
ャイロロータの上面から下面に通ずる貫通孔が形成さ
れ、ジャイロロータはストッパ及びスペーサから分離さ
れ、スペーサは周囲の部材より分離される。図9Cの工
程ではマスキングパターン801が除去される。
In the one-sided etching step shown in FIG. 9B, silicon is removed at the portion where the masking pattern 801 is not applied, and a through hole 802 is formed. In this step, a through hole is formed from the upper surface to the lower surface of the gyro rotor, the gyro rotor is separated from the stopper and the spacer, and the spacer is separated from the surrounding members. In the step of FIG. 9C, the masking pattern 801 is removed.

【0165】図10Aの陽極接合の工程は、図9Aと同
様である。ジャイロロータに相当する部分610の上側
に上側底部材42に相当する部分720を配置し、両者
の接触する部分を陽極接合する。図10Bのダイシング
工程では上側及び下側底部材に相当する部分710、7
20のガラス板を切断する。図10Cの分離工程では、
ガラス板の周囲の不要部分を除去する。
The anodic bonding process of FIG. 10A is the same as that of FIG. 9A. A portion 720 corresponding to the upper bottom member 42 is disposed above a portion 610 corresponding to the gyro rotor, and a contacting portion between them is anodically bonded. In the dicing step of FIG. 10B, portions 710 and 7 corresponding to the upper and lower bottom members are provided.
20 glass plates are cut. In the separation step of FIG. 10C,
Remove unnecessary parts around the glass plate.

【0166】こうして本例の方法では、ジャイロロータ
40と中心のストッパ427と周囲のスペーサ43を同
一材料より同時に形成するから、能率的であり製造誤差
が少ない。
As described above, according to the method of this embodiment, the gyro rotor 40, the central stopper 427, and the surrounding spacer 43 are formed simultaneously from the same material, so that the efficiency and the manufacturing error are small.

【0167】以上本発明の実施例について詳細に説明し
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要
旨を逸脱することなく他の種々の構成が採りうることは
当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, it is easy for those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can adopt various other configurations without departing from the gist of the present invention. Will be understood.

【0168】[0168]

【発明の効果】本発明によれば、上側の静電支持電極か
ら下側の静電支持電極までジャイロロータの貫通孔を貫
通する電場が形成されるからX軸方向及びY軸方向の静
電支持力又は拘束力を大きくすることができ、Z軸方向
の静電支持力又は拘束力と同一レベルの大きさにするこ
とができる利点がある。
According to the present invention, an electric field penetrating the through hole of the gyro rotor is formed from the upper electrostatic support electrode to the lower electrostatic support electrode. There is an advantage that the supporting force or the restraining force can be increased, and the magnitude can be the same level as the electrostatic supporting force or the restraining force in the Z-axis direction.

【0169】本発明によれば、X軸方向及びY軸方向の
静電支持力又は拘束力とZ軸方向の静電支持力又は拘束
力の大きさを略等しくすることができるから、X軸方向
及びY軸方向の拘束制御の精度及び感度をZ軸方向の拘
束制御の精度及び感度と同一レベルにすることができる
利点がある。
According to the present invention, the magnitudes of the electrostatic supporting force or the restraining force in the X-axis direction and the Y-axis direction and the electrostatic supporting force or the restraining force in the Z-axis direction can be made substantially equal. There is an advantage that the accuracy and sensitivity of the constraint control in the direction and the Y-axis direction can be made the same level as the accuracy and sensitivity of the constraint control in the Z-axis direction.

【0170】本発明によれば、上側のロータ駆動用電極
から下側のロータ駆動用電極までジャイロロータの貫通
孔を貫通する電場が形成されるから円周方向又は接線方
向のロータ駆動力を大きくすることができ、ロータ駆動
系に供給する電圧を小さくすることができる利点があ
る。
According to the present invention, the electric field penetrating the through hole of the gyro rotor is formed from the upper rotor driving electrode to the lower rotor driving electrode, so that the circumferential or tangential rotor driving force is increased. This has the advantage that the voltage supplied to the rotor drive system can be reduced.

【0171】本発明のジャイロ装置によると、ジャイロ
ロータの中心部にストッパ機構が設けられているから、
ジャイロロータの外周部にストッパ機構を設ける場合に
比べて、ジャイロロータとストッパの接触による衝撃が
小さい利点がある。
According to the gyro device of the present invention, since the stopper mechanism is provided at the center of the gyro rotor,
There is an advantage that the impact due to the contact between the gyro rotor and the stopper is smaller than when a stopper mechanism is provided on the outer peripheral portion of the gyro rotor.

【0172】更に 本発明のジャイロ装置によると、ジ
ャイロロータの中心部にストッパが設けられているか
ら、ジャイロケースの上側底部材及び下側底部材の撓み
を実質的に阻止しジャイロケースの強度を向上させる利
点がある。
Further, according to the gyro device of the present invention, since the stopper is provided at the center of the gyro rotor, the bending of the upper bottom member and the lower bottom member of the gyro case is substantially prevented, and the strength of the gyro case is reduced. There are advantages to improve.

【0173】本発明のジャイロ装置の製造方法による
と、ジャイロロータ、ストッパ及びスペーサを片面から
貫通エッチングによって同時に且つ同一部材より製造す
ることができるから、低コスト且つ製造誤差が少ないジ
ャイロ装置を提供することができる利点がある。
According to the method for manufacturing a gyro device of the present invention, the gyro rotor, the stopper, and the spacer can be manufactured simultaneously and from the same member by through etching from one side, so that a gyro device at low cost and with few manufacturing errors is provided. There are advantages that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のジャイロ装置の例の平面構成を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a plan configuration of an example of a gyro device according to the present invention.

【図2】本発明のジャイロ装置の例の構造を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of an example of a gyro device according to the present invention.

【図3】本発明のジャイロ装置のジャイロケースの静電
支持電極とジャイロロータの電極の間の相対的位置関を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relative positional relationship between an electrostatic support electrode of a gyro case and an electrode of a gyro rotor of the gyro device of the present invention.

【図4】本発明のジャイロ装置の制御ループを説明する
ための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a control loop of the gyro device of the present invention.

【図5】本発明のジャイロ装置の拘束制御系及びロータ
駆動系の等価回路を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of a constraint control system and a rotor drive system of the gyro device of the present invention.

【図6】本発明のジャイロ装置のジャイロケースの静電
支持電極とジャイロロータの電極の間に形成される電場
を説明するための説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an electric field formed between an electrostatic support electrode of a gyro case and an electrode of a gyro rotor of the gyro device of the present invention.

【図7】本発明のジャイロ装置のジャイロロータの部分
の製造方法を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing a gyro rotor portion of the gyro device of the present invention.

【図8】本発明のジャイロ装置の上側底部材及び下側底
部材の部分の製造方法を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a method of manufacturing the upper bottom member and the lower bottom member of the gyro device of the present invention.

【図9】本発明のジャイロ装置を組み立てる工程を示す
図である。
FIG. 9 is a view showing a process of assembling the gyro device of the present invention.

【図10】本発明のジャイロ装置を組み立てる工程を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a process of assembling the gyro device of the present invention.

【図11】従来のジャイロ装置の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional gyro device.

【図12】従来のジャイロ装置の制御ループの例を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a control loop of a conventional gyro device.

【図13】従来のジャイロ装置の拘束制御系を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing a constraint control system of a conventional gyro device.

【図14】従来のジャイロ装置の変位検出系、拘束制御
系及びロータ駆動系の等価回路を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an equivalent circuit of a displacement detection system, a constraint control system, and a rotor drive system of a conventional gyro device.

【図15】従来のジャイロ装置のロータ駆動系の動作を
説明するための説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an operation of a rotor drive system of a conventional gyro device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 ジャイロロータ 20A、20B、20C、20D 面 21 ジャイロケース 22 上側底部材 22A、22A’ 孔 23 スペーサ 23A 内壁 23B 凹部 23C 通路 24 下側底部材 24A 孔、 25 ねじ 26 空洞部 33 ゲッタ部材 40 ジャイロロータ 41 ジャイロケース 42 上側底部材 43 スペーサ 43A 内壁 44 下側底部材 127、128 放電兼用ストッパ 135 プリアンプ 136 抵抗 140 制御演算部 145 ジャイロ加速度出力演算部 150 拘束制御部 160 ロータ駆動部 170 シークエンス制御部 200A、200B、200C、200D、200E、
200F、200A’、200B’、200C’、20
0D’、200E’、200F’ 電極部 200a、200b、200c、200d、200e、
200f、200g、200a’、200b’、200
c’、200d’、200e’、200f’、200g
溝 221〜226、231〜236 電極 421〜424、431〜434 静電支持電極 425、435 ロータ駆動用電極 426、436 変位検出用電極 427 放電兼用ストッパ
Reference Signs List 20 gyro rotor 20A, 20B, 20C, 20D surface 21 gyro case 22 upper bottom member 22A, 22A 'hole 23 spacer 23A inner wall 23B recess 23C passage 24 lower bottom member 24A hole, 25 screw 26 cavity portion 33 getter member 40 gyro rotor 41 Gyro case 42 Upper bottom member 43 Spacer 43A Inner wall 44 Lower bottom member 127, 128 Discharge / stopper 135 Preamplifier 136 Resistance 140 Control operation unit 145 Gyro acceleration output operation unit 150 Restraint control unit 160 Rotor drive unit 170 Sequence control unit 200A 200B, 200C, 200D, 200E,
200F, 200A ', 200B', 200C ', 20
0D ', 200E', 200F 'Electrode unit 200a, 200b, 200c, 200d, 200e,
200f, 200g, 200a ', 200b', 200
c ', 200d', 200e ', 200f', 200g
Grooves 221 to 226, 231 to 236 Electrodes 421 to 424, 431 to 434 Electrostatic support electrodes 425, 435 Rotor drive electrodes 426, 436 Displacement detection electrodes 427 Discharge stopper

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中心軸線方向に沿ってZ軸、それに直交
するX軸及びY軸を有するジャイロケースと、 該ジャイロケースの内部に静電支持力によって非接触的
に支持され上記中心軸線方向のスピン軸線を有する円板
状のジャイロロータと、 該ジャイロロータより隔置されて配置され制御用電圧が
印加されるように構成された複数の静電支持電極と、 該ジャイロロータを上記スピン軸線周りに高速回転させ
るためのロータ駆動系と、 上記ジャイロロータのX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向
の直線変位とY軸周り及びX軸周りの回転変位を検出す
るための変位検出系と、 該変位検出系によって検出された変位がゼロとなるよう
に上記制御用電圧を修正するフィードバックループを有
する拘束制御系と、を有する加速度検出型のジャイロ装
置において、 上記静電支持電極は上記ジャイロロータの両面に対応し
て配置され且つ複数の同心円に沿って環状に形成され、
上記ジャイロロータは複数の同心円に沿って形成された
複数の環状の貫通孔を有し、上記ジャイロロータの一方
の側の上記静電支持電極から上記ジャイロロータの他方
の側の上記静電支持電極まで上記ジャイロロータの貫通
孔を貫通する電場が生成され、該電場によって生成され
る静電支持力によって高速回転中の上記ジャイロロータ
は所定の位置に拘束されるように構成されていることを
特徴とするジャイロ装置。
1. A gyro case having a Z axis along a center axis direction and an X axis and a Y axis orthogonal thereto, and a gyro case which is supported inside the gyro case in a non-contact manner by electrostatic supporting force and is provided in the center axis direction. A disk-shaped gyro rotor having a spin axis; a plurality of electrostatic support electrodes arranged so as to be separated from the gyro rotor and configured to apply a control voltage; A rotor drive system for rotating the gyro rotor at high speed, a displacement detection system for detecting linear displacement of the gyro rotor in the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction, and rotation displacement around the Y-axis and X-axis. A constrained control system having a feedback loop for correcting the control voltage so that the displacement detected by the displacement detection system becomes zero. Te, the electrostatic supporting electrode is formed annularly along and a plurality of concentric circles are arranged corresponding to both sides of the gyro rotor,
The gyro rotor has a plurality of annular through holes formed along a plurality of concentric circles. The gyro rotor has a plurality of annular through holes. An electric field penetrating through the through hole of the gyro rotor is generated up to this time, and the gyro rotor rotating at high speed is restrained at a predetermined position by an electrostatic supporting force generated by the electric field. And a gyro device.
【請求項2】 請求項1記載のジャイロ装置において、
上記ジャイロロータの環状の貫通孔の間に形成される環
状のランドは上記ジャイロロータの電極部を構成してお
り、該ジャイロロータの電極部とそれに対応する上記静
電支持電極は互いに半径方向内方又は外方に偏倚してい
ることを特徴とするジャイロ装置。
2. The gyro device according to claim 1, wherein
An annular land formed between the annular through-holes of the gyro rotor constitutes an electrode portion of the gyro rotor, and the electrode portion of the gyro rotor and the corresponding electrostatic support electrode are located radially inside each other. A gyro device characterized in that the gyro device is biased outward or outward.
【請求項3】 請求項1記載のジャイロ装置において、
上記ロータ駆動系は上記ジャイロロータより隔置されて
配置されロータ駆動用電圧が印加されるように構成され
た複数のロータ駆動用電極を含み、上記ジャイロロータ
は上記ロータ駆動用電極に対応した貫通孔を有し、上記
ジャイロロータの一方の側の上記ロータ駆動用電極から
上記ジャイロロータの他方の側の上記ロータ駆動用電極
まで上記ジャイロロータの貫通孔を貫通する電場が生成
され、該電場によって生成される静電支持力によって上
記ジャイロロータの回転駆動力が生成されるように構成
されていることを特徴とするジャイロ装置。
3. The gyro device according to claim 1, wherein
The rotor drive system includes a plurality of rotor drive electrodes arranged so as to be separated from the gyro rotor and configured to receive a rotor drive voltage, and the gyro rotor has a through-hole corresponding to the rotor drive electrode. An electric field penetrating the through hole of the gyro rotor from the rotor driving electrode on one side of the gyro rotor to the rotor driving electrode on the other side of the gyro rotor, the electric field being generated by the electric field; A gyro device, wherein the gyro rotor is configured to generate a rotational driving force by the generated electrostatic supporting force.
【請求項4】 請求項1記載のジャイロ装置において、
上記ジャイロケースは上記中心軸線に沿ったストッパを
有し、該ストッパは上記ジャイロロータの中心軸線に沿
った貫通孔を挿通し、上記ジャイロロータのXY方向の
変位を制限するように構成されていることを特徴とする
ジャイロ装置。
4. The gyro device according to claim 1, wherein
The gyro case has a stopper along the central axis, and the stopper is configured to pass through a through hole along the central axis of the gyro rotor to limit displacement of the gyro rotor in the XY directions. A gyro device characterized in that:
【請求項5】 上側底部材及び下側底部材とその間のス
ペーサを含むジャイロケースと、該ジャイロケースの内
部に非接触的に且つ浮動的に支持されるジャイロロータ
と、を有するジャイロ装置の製造方法において、 導電性材料よりなる第1の板状部材の第1の面に電極部
に相当するマスキングパターンを形成することと、 非導電性材料よりなる第2及び第3の板状部材の第1の
面にそれぞれ金属薄膜よりなる電極パターンを形成する
ことと、 上記第2の板状部材の第1の面に上記第1の板状部材の
第2の面が対面するように配置し、両者を陽極接合する
ことと、 上記第1の板状部材の第1の面のマスキングパターン以
外の部分をエッチングによって除去し上記第1の面より
第2の面まで貫通する貫通孔を形成することと、 上記第1の板状部材の第1の面に上記第3の板状部材の
第1の面が対面するように配置し、両者を陽極接合する
ことと、 上記第2及び第3の板状部材の周囲を切断することと、
を含むジャイロ装置の製造方法。
5. Production of a gyro device having a gyro case including an upper bottom member, a lower bottom member, and a spacer therebetween, and a gyro rotor supported in a non-contact and floating manner inside the gyro case. Forming a masking pattern corresponding to an electrode portion on a first surface of a first plate-like member made of a conductive material; and forming a masking pattern of a second and third plate-like member made of a non-conductive material. Forming an electrode pattern made of a metal thin film on each of the first surfaces, and arranging the second surface of the first plate-shaped member on the first surface of the second plate-shaped member; Anodically joining the two, and removing a portion other than the masking pattern on the first surface of the first plate-like member by etching to form a through hole penetrating from the first surface to the second surface. And the first plate shape Disposing the first surface of the third plate-shaped member on the first surface of the material so as to face each other, anodically bonding them, and cutting the periphery of the second and third plate-shaped members That
A method for manufacturing a gyro device including:
【請求項6】 請求項5記載のジャイロ装置の製造方法
において、上記第1の板状部材の第1の面のマスキング
パターンは電極部以外にストッパ及びスペーサに相当す
る部分に形成されていることを特徴とするジャイロ装置
の製造方法。
6. The method for manufacturing a gyro device according to claim 5, wherein the masking pattern on the first surface of the first plate-like member is formed in a portion corresponding to a stopper and a spacer other than the electrode portion. A method for manufacturing a gyro device, comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100398993C (en) * 2004-05-20 2008-07-02 上海交通大学 Static suspension rotor micro inertia sensor and its manufacturing method
CN104985529A (en) * 2015-07-28 2015-10-21 安徽工程大学 Silicon wafer grinding force dynamic signal detection device

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