JPH02268223A - Gyro apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は音叉を用いたジャイロ装置（角速度検出装置）
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a gyro device (angular velocity detection device) using a tuning fork.
Regarding.
従来の音叉型（音叉を用いた）ジャイロ装置の一例を第
４図に示す。An example of a conventional tuning fork type (using a tuning fork) gyro device is shown in FIG.
第４図の従来例に於ては、音叉（１）を、大なる質量を
有する振動質量部＜１−１）、 （１−１） と、こ
れ等の夫々に連結した撓み部（１−２）、 （１−２）
と、両撓み部（１−２）、 （１−２＞ の各遊
端を連結する基部（１−３） と、この基部（１−３
＞ より両撓み部（１−２）、 （１−２） 間の
空隙内を両者に非接触で伸びる連結部（１−４） と
より構成する。In the conventional example shown in FIG. 4, a tuning fork (1) is connected to a vibrating mass part <1-1), (1-1) having a large mass, and a flexible part (1-1) connected to each of these parts. 2), (1-2)
, both flexible parts (1-2), a base (1-3) connecting each free end of (1-2>, and this base (1-3)
> Both the flexible parts (1-2) and (1-2) are configured with a connecting part (1-4) that extends within the space between them without contacting them.
尚、（３０）はヒンジで、このヒンジ（３０）は、中央
の連結部（３０−２）と、それから上下に伸延する短冊
状のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３） と、該
２個のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３） の遊
端を一体的に連結、結合する基部又は円環部（３０−４
＞とから構成される。ヒンジ（３０）は全体として一枚
の板からワイヤカット等の方法で製作することが望まし
い。ヒンジ部（３０−１）、 （３０−３） ｌ、：
Ｉｔ音叉（１）ノ人力軸＜２−２＞まわりに入力する
角速度Ωによる音叉（１）、従って、ヒンジ（３０）に
生ずる撓みを検出するための信号検出用の圧電素子（３
１−１）、 （３１−２） が夫々固定される。In addition, (30) is a hinge, and this hinge (30) includes a central connecting part (30-2), and rectangular hinge parts (30-1) and (30-3) extending vertically from the central connecting part (30-2). A base or annular portion (30-4) that integrally connects and connects the free ends of the two hinge portions (30-1) and (30-3).
> Consists of. It is desirable that the hinge (30) be manufactured as a whole from a single plate by a method such as wire cutting. Hinge part (30-1), (30-3) l:
It is a piezoelectric element (3) for signal detection to detect the deflection that occurs in the tuning fork (1) and therefore the hinge (30) due to the angular velocity Ω input around the human power axis <2-2> of the tuning fork (1).
1-1) and (31-2) are fixed respectively.
又、ヒンジ（３０）の連結部（３０−２）は、音叉（１
）の連結部（１−４） の口字状凹部（１−４ａ）に
嵌合している。Further, the connecting portion (30-2) of the hinge (30) is connected to the tuning fork (1
) is fitted into the mouth-shaped recess (1-4a) of the connecting portion (1-4).
又、ヒンジ（３０）の基部、即ち円環部（３０−４）の
両開口端に、一端が閉じている略々同形状、且つ同寸法
の筒状体（４１−１）、 （４１−２） の開口部を
夫々気密に固定する。この場合、円１Ｉｉｌｆｌｓ （
３０−４）、筒状体（４１−１）、 （４１−２）
の軸は、夫々音叉軸或いは入力軸（Ｚ−Ｚ）に一致する
ようしこなされている。筒状体（４１−１＞、 （４１
−２） の夫々の閉端（４１−１１）、 （４１−２
１）を、円筒状の弾性部材（４２−１）、 （４２−２
） を介し、下端部が夫々取付基台（４４）に固定さ
れているＬ字型金具（４３−１）、 （４３−２）
の上端部に固定する。尚、上記構成において、音叉（１
）の重心が、ヒンジ（３０）の両ヒンジ部（３０−１）
、 （３０−３） の中心、即ち連結部（３０−２）
の中心に一致するように、音叉（１）の各部は設計され
ていることは勿論である。Further, at the base of the hinge (30), that is, at both open ends of the annular portion (30-4), there are provided a cylindrical body (41-1) having substantially the same shape and size with one end closed, (41- 2) Fix each opening airtight. In this case, yen 1Iilfls (
30-4), cylindrical body (41-1), (41-2)
The axes are arranged to coincide with the tuning fork axis or the input axis (Z-Z), respectively. Cylindrical body (41-1>, (41
-2) respective closed ends (41-11), (41-2
1), cylindrical elastic members (42-1), (42-2
) L-shaped brackets (43-1) and (43-2) whose lower ends are respectively fixed to the mounting base (44)
Attach it to the upper end of the In addition, in the above configuration, the tuning fork (1
) is at both hinge parts (30-1) of the hinge (30).
, (30-3), i.e. the connecting part (30-2)
Of course, each part of the tuning fork (1) is designed so that it coincides with the center of the tuning fork (1).
第５図は第４図に示した従来例の原理を説明するための
説明図で、その主要部を第４図の軸（Ｚ−２＞方向から
見たものである。同図に示す如く、このジャイロ装置に
、角速度Ωが軸＜２−２＞ まわりに加わると、それに
対応したコリオリの力Ｆｃが、両振動質量部（１−１）
、 （１−１） に互いに平行且つ反対向に発生し、
これによるトルクが、ヒンジ（３０）の連結部（３０−
２）を介してヒンジ部（３０−１）。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle of the conventional example shown in FIG. 4, and its main parts are viewed from the axis (Z-2> direction in FIG. 4. , when an angular velocity Ω is applied around the axis <2-2> to this gyro device, a Coriolis force Fc corresponding to it is applied to both vibrating masses (1-1).
, (1-1) occur parallel to and in opposite directions,
The resulting torque is applied to the connecting portion (30-) of the hinge (30).
2) via the hinge part (30-1).
（３０−３）に、同図に示す如く、Ｓ字状の曲げ変形を
生せしめる。この場合、圧電素子（３１−１）、 （３
１−２）は、その分極方向が同図で＋、−で示したよう
に、互いに逆方向になるように、夫々ヒンジ部（３０−
１）。(30-3), an S-shaped bending deformation is produced as shown in the figure. In this case, the piezoelectric elements (31-1), (3
1-2), the hinge parts (30-
1).
（３０−３）に固定されているので、両電圧素子（３１
−１）。(30-3), both voltage elements (31
-1).
（３１−２）を短絡して一つの出力（４５）とし、これ
を、第４図に示す自励発振回路（８）からの電圧と共に
デモシュレータ（７）で同期整流することにより、人力
角速度Ωを検出し、従ってジャイロ装置を得ることが出
来る。(31-2) is short-circuited to form one output (45), which is synchronously rectified with the voltage from the self-excited oscillation circuit (8) shown in FIG. can be detected, and thus a gyro device can be obtained.
尚、図示せずも、入力軸＜２−２＞と直角な軸（Ｙ−Ｙ
）方向に加速度が作用した場合には、圧電素子（３１−
１）と（３１−２）とに誘起される電圧は互に逆符号と
なり、これ等より出力はでない。Although not shown, an axis (Y-Y
) direction, the piezoelectric element (31-
The voltages induced at 1) and (31-2) have opposite signs, and there is no output from these.
又、温度による影響を避けるために、音叉（１）及びヒ
ンジ（３０）を熱恒弾性材で作ることが望ましい。Further, in order to avoid the influence of temperature, it is desirable to make the tuning fork (1) and the hinge (30) from a thermostatically elastic material.
更に、検出感度を上げるためには、音叉（１）の共振周
波数と、音叉（１）の入力軸＜２−２＞まわりの慣性能
率と、ヒンジ部（３０−１）、 （３０−３） の人
力軸＜２−２＞まわりのトルクバネ定数及び円環部（３
０−４）１、筒状体（４１−１）、 （４１−２）
の人力軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定される人力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりの自由角共振周波数とを略等しい値
に選定することが望ましい。Furthermore, in order to increase the detection sensitivity, the resonance frequency of the tuning fork (1), the inertia rate around the input shaft <2-2> of the tuning fork (1), and the hinge parts (30-1), (30-3) Torque spring constant and annular part (3
0-4) 1, cylindrical body (41-1), (41-2)
It is desirable that the free angle resonance frequency around the human power axis (Z-Z) determined by the inertia rate around the human power axis (Z-Z) is selected to be approximately the same value.
尚、音叉（１）の変位又は速度等を、温度変化等の外乱
に対し一定に保ったために、第４図に示す如く、音叉（
１）の撓み部（１−２）、 （１−２） の夫々に、
それ等の変位検出用の圧電素子（３３−１）、 （３３
−２） を設け、自励発振回路（８）にこれら圧電素
子（３３−１）、 （３３−２）の電圧信号を入力する
。又、音叉（１）の撓み部（１−２）。In addition, since the displacement or speed of the tuning fork (1) was kept constant against disturbances such as temperature changes, the tuning fork (1)
In each of the flexible parts (1-2) and (1-2) of 1),
Piezoelectric element for displacement detection (33-1), (33
-2) are provided, and the voltage signals of these piezoelectric elements (33-1) and (33-2) are input to the self-excited oscillation circuit (8). Also, the flexible portion (1-2) of the tuning fork (1).
（１−２） 及び基部（１−３＞ に亘ってその両
側に固定した音叉（１）の駆動用の圧電素子（３２−１
）、 （３２−２） に、自励発振回路（８）より交
流電圧を与えている。(1-2) and a piezoelectric element (32-1) for driving the tuning fork (1) fixed on both sides of the base (1-3).
), (32-2) are given an alternating current voltage from the self-excited oscillation circuit (8).
しかしながら、このような従来の装置にあっては、音叉
（１）に、２枚の駆動用の圧電素子（３２−１）。However, in such a conventional device, the tuning fork (1) includes two driving piezoelectric elements (32-1).
（３２−２＞と２枚の変位検出用の圧電素子（３３−１
）。(32-2> and two piezoelectric elements for displacement detection (33-1
).
（３３−２）を用いているため、これらの圧電素子（３
２−１）、 （３２−２）、 （３３−１）、 （３３
−２） の固定、配線等の組立時間も多くかかり、か
つコスト高になる。又、変位検出用の圧電素子（３３−
１）、 （３３−２） が、撓み部（１−２）、 （１
−２） と基部（１−３） との結合部、即ち振動
の節から離れて、即ち、音叉（１）の振動質量部（１−
１）。(33-2), these piezoelectric elements (3
2-1), (32-2), (33-1), (33
-2) It takes a lot of time to assemble the fixing, wiring, etc., and it also increases the cost. In addition, a piezoelectric element (33-
1), (33-2) are the flexible parts (1-2), (1
-2) and the base (1-3), that is, away from the vibration node, that is, the vibrating mass part (1-3) of the tuning fork (1).
1).
（１−１） 近くの撓み部（１−２）、 （１−２）
に固定されていることにより、撓み部（１−２）、
（１−２） の変位による表面応力が低下するため
、検出感度も低く且つ、振動質量部（１−１）、 （１
−１） に近いため、振動の変位が太き（、配線の振
動等の問題があった。(1-1) Nearby flexure (1-2), (1-2)
By being fixed to the flexible part (1-2),
Since the surface stress due to the displacement of (1-2) is reduced, the detection sensitivity is also low, and the vibrating mass part (1-1), (1
-1), the vibration displacement was large (there were problems such as wiring vibration).
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、その
目的は上記従来の課題を一掃した新規なジャイロ装置を
提供せんとするものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to provide a novel gyro device that eliminates the above-mentioned conventional problems.
本発明によれば、２個の振動質量部、これらの夫々に連
結した撓み部、該両撓み部の各遊端を連結する基部より
成る音叉と、該音叉に生ずるコリオリの力によるモーメ
ントを検出する検出部とを有するジャイロ装置に於て、
上記音叉の基部の外側底面に駆動用圧電素子或は変位検
出用圧電素子の一方を固設すると共に、上記音叉の撓み
部と基部とに亘って少くともその片側外側部に上記圧電
素子の他方を固設したことを特徴とするジャイロ装置が
得られる。According to the present invention, a tuning fork includes two vibrating mass parts, a flexible part connected to each of these parts, and a base part connecting each free end of the two vibrating parts, and a moment due to the Coriolis force generated in the tuning fork is detected. In a gyro device having a detection unit that
One of a driving piezoelectric element and a displacement detecting piezoelectric element is fixed to the outer bottom surface of the base of the tuning fork, and the other piezoelectric element is attached to at least one outer side of the tuning fork between the flexible part and the base. A gyro device is obtained, which is characterized in that it is fixedly installed.
音叉（１）を、その重心位置において、ヒンジ（３０）
の短冊状ヒンジ部（３０−１）、 （３０−３） の
中央部と連結すると共に、短冊状ヒンジ部の上記音叉と
の連結部ＤＯ−２）の上下に検出用の圧電素子（３１−
１）、 （３１−３）を取り付けることにより、音叉軸
（Ｚ−Ｚ ）まわりの角速度によって音叉に生じたコリ
オリの力によるモーメントを、上記検出用の圧電素子の
電圧として検出する。この電圧を音叉の駆動電圧と同期
整流することにより、角速度検出装置、即ちジャイロ装
置となす。At the center of gravity of the tuning fork (1), place it on the hinge (30).
The rectangular hinge parts (30-1) and (30-3) are connected to the central parts of the rectangular hinge parts (30-1) and (30-3), and piezoelectric elements for detection (31-
1) and (31-3), the moment due to the Coriolis force generated on the tuning fork due to the angular velocity around the tuning fork axis (Z-Z) is detected as the voltage of the piezoelectric element for detection. By rectifying this voltage synchronously with the driving voltage of the tuning fork, an angular velocity detection device, that is, a gyro device is formed.
第１図は本発明によるジャイロ装置の一例の一部を除い
た斜視図である。尚、同図にふいて、第４図と同一符号
は互いに同一素子を示すものとし、それ等の詳細説明は
これを省略する。FIG. 1 is a partially removed perspective view of an example of a gyro device according to the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 4 indicate the same elements, and detailed explanation thereof will be omitted.
第１図に示す本発明の例と第４図に示す従来例との異な
る点は、第１図に示す本発明の例に於ては、駆動用の圧
電素子を一板（３２−１）として、これを音叉（１）の
基部（１−３） の底部（１−５） の中央に固定
したこと及び変位検出用の圧電素子（３３−１）を音叉
（１）の撓み部（１−２＞、 （１−２＞ 及び基部
（１−３） に亘ってその片側に固定し、他の駆動用
の圧電素子（３２−２＞を除いたことである。The difference between the example of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional example shown in FIG. 4 is that in the example of the present invention shown in FIG. The piezoelectric element (33-1) for displacement detection was fixed at the center of the bottom (1-5) of the base (1-3) of the tuning fork (1). -2>, (1-2> and the base (1-3)) and fixed on one side thereof, and the other driving piezoelectric element (32-2>) was removed.
第２及び第３図は夫々本発明の他の実施例の主要部を示
す図で、夫々第１図の（Ｙ−Ｚ）平面に直角な方向から
、音叉（１）を見たものである。2 and 3 are views showing the main parts of other embodiments of the present invention, and are views of the tuning fork (1) from a direction perpendicular to the (Y-Z) plane of FIG. 1, respectively. .
第２図の例と第１図の例との主たる相違は、第２図の例
に於ては、変位検出用の圧電素子（３３−１）に加えて
、更に１枚の変位検出用の圧電素子（３３−２）を音叉
（１）の撓み部（１−２）、 （１−２） 及び基部（
１−３） に亘ってその相対する外側に固定したこと
である。The main difference between the example in Figure 2 and the example in Figure 1 is that in the example in Figure 2, in addition to the piezoelectric element (33-1) for displacement detection, one The piezoelectric element (33-2) is connected to the bending part (1-2), (1-2) and the base part (
1-3) was fixed on the opposing outside.
又、第３図の例と第１図の例との相違は、第３図の例に
おいては、駆動用の圧電素子（３２−１）の代わりに変
位検出用の圧電素子（３３−１）を音叉（１）の基部（
１〜３）の底Ｂ（１−５） の中央に固定し、かつ２
枚の駆動用圧電素子（３２−１＞、 （３２−２）
を音叉（１）の撓み部（１−２）、 （１−２） 及
び基部（１−３） に亘ってその両側に夫々固定した
ことである。The difference between the example in FIG. 3 and the example in FIG. 1 is that in the example in FIG. 3, a piezoelectric element (33-1) for displacement detection is used instead of a piezoelectric element (32-1) for driving. At the base of the tuning fork (1) (
1 to 3) at the center of bottom B (1-5), and
driving piezoelectric elements (32-1>, (32-2))
are fixed on both sides of the tuning fork (1) over the flexible parts (1-2), (1-2) and the base (1-3).
本発明によるジャイロ装置の効果は次の通りである。 The effects of the gyro device according to the present invention are as follows.
従来例においては駆動用の圧電素子（３２−１）。In the conventional example, it is a piezoelectric element (32-1) for driving.
（３２−２）及び変位検出用の圧電素子（３３−１）、
（３３−２）が各々２枚必要であったが、本発明にお
いては、各々１枚ですむこととなり、その結果、組立工
数の低減、材料費の低減等の大きな効果がある。又圧電
素子の枚数の低減により、各圧電素子を音叉〔１）に接
着固定する場合の歩留り、及び信頼性の向上が期待でき
る。又、検出用圧電素子（３３−１）を音叉（１）の撓
み部（１−２）、 （１−２） 及びその基部（１−
３） に亘って、固定したため、圧電素子（３３−１
）の振動変位による表面応力値が大きくなるため、音叉
（１）の変位の検出感度が良くなり、高精度な音叉（１
）を得ることができる。(32-2) and a piezoelectric element for displacement detection (33-1),
(33-2) required two sheets each, but in the present invention, only one sheet each is required, resulting in significant effects such as reduction in assembly man-hours and material costs. Further, by reducing the number of piezoelectric elements, it is expected that the yield and reliability will be improved when each piezoelectric element is adhesively fixed to the tuning fork [1]. In addition, the detection piezoelectric element (33-1) is connected to the bending part (1-2), (1-2) of the tuning fork (1) and its base (1-
3) Since the piezoelectric element (33-1
) increases the surface stress value due to the vibration displacement of the tuning fork (1), which improves the detection sensitivity of the displacement of the tuning fork (1).
) can be obtained.
又、検出用圧電素子を、振動の少ない撓み部と基部との
結合部付近に配置できるため、圧電素子からのリード線
の振動も少なくなり、高精度なジャイロを得ることがで
きる。Furthermore, since the detection piezoelectric element can be placed near the joint between the flexible part and the base where there is less vibration, vibration of the lead wire from the piezoelectric element is also reduced, making it possible to obtain a highly accurate gyro.
第１図は本発明のジャイロ装置の一実施例の一部を除い
た斜視図、第２図及び第３図は夫々本発明の他の実施例
を示す平面図、第４図は従来のジャイロ装置の一部を除
いた斜視図、第５図はその原理説明に供する路線図であ
る。
図に於て、（１）は音叉、（１−１） は振動質量部
、（１−２） は撓み部、（１−３） は基部、（
１−４） は連結部、（１−５） は底部、（３０
）はヒンジ、（３２−１）、 （３２−２） は駆動
用圧電素子、（３３−１）、 （３３−２＞ は変位
検出用の圧電素子、（８）は自励発振回路を夫々示す。FIG. 1 is a partially removed perspective view of an embodiment of the gyro device of the present invention, FIGS. 2 and 3 are plan views showing other embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a conventional gyro device. FIG. 5 is a perspective view with a part of the device removed, and a route map for explaining the principle thereof. In the figure, (1) is the tuning fork, (1-1) is the vibrating mass part, (1-2) is the bending part, (1-3) is the base, (
1-4) is the connecting part, (1-5) is the bottom, (30
) are the hinges, (32-1) and (32-2) are piezoelectric elements for driving, (33-1) and (33-2> are piezoelectric elements for displacement detection, and (8) are self-excited oscillation circuits, respectively. show.
Claims (1)
両撓み部の各遊端を連結する基部より成る音叉と、該音
叉に生ずるコリオリの力によるモーメントを検出する検
出部とを有するジャイロ装置に於て、上記音叉の基部の
外側底面に駆動用圧電素子或は変位検出用圧電素子の一
方を固設すると共に、上記音叉の撓み部と基部とに亘っ
て少なくともその片側外側部に上記圧電素子の他方を固
設したことを特徴とするジャイロ装置。A tuning fork consisting of two vibrating mass parts, a flexible part connected to each of these parts, and a base part connecting each free end of the two vibrating parts, and a detection part that detects a moment due to the Coriolis force generated in the tuning fork. In the gyro device, one of a drive piezoelectric element and a displacement detection piezoelectric element is fixed to the outer bottom surface of the base of the tuning fork, and at least one outer side of the tuning fork is provided with a driving piezoelectric element or a displacement detection piezoelectric element fixed to the base of the tuning fork. A gyro device characterized in that the other of the piezoelectric elements is fixedly installed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090326A JPH02268223A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyro apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090326A JPH02268223A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyro apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268223A true JPH02268223A (en) | 1990-11-01 |
Family
ID=13995401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090326A Pending JPH02268223A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyro apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02268223A (en) |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090326A patent/JPH02268223A/en active Pending
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