JPH0257247B2 - - Google Patents

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JPH0257247B2
JPH0257247B2 JP4523483A JP4523483A JPH0257247B2 JP H0257247 B2 JPH0257247 B2 JP H0257247B2 JP 4523483 A JP4523483 A JP 4523483A JP 4523483 A JP4523483 A JP 4523483A JP H0257247 B2 JPH0257247 B2 JP H0257247B2
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JP
Japan
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tuning fork
base
piezoelectric element
detection piezoelectric
center
Prior art date
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JP4523483A
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JPS59170717A (ja
Inventor
Takeshi Hojo
Michio Fukano
Takashi Saijo
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication of JPH0257247B2 publication Critical patent/JPH0257247B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジヤイロ装置、特に振動型或は音叉
型ジヤイロ装置に関する。
従来、この種の振動型ジヤイロ装置としては、
例えば第1図に示すようなものが提案されてい
る。この第1図に示す従来のジヤイロ装置では、
音叉1を、撓み軸3を介して基台2に取付ける。
音叉1の上端に近い位置に、変位検出器6及び駆
動コイル4を取付け、変位検出器6の出力を、駆
動増巾器5を通して駆動コイル4に入力し、音叉
1の振動振巾を一定に保持してる。音叉1の撓み
軸3の軸Z−Zのまわりに、角速度Ωが入力され
ると、音叉1の振動速度v、入力角速度Ωに対応
したコリオリの力Fcが発生し、これにより、音
叉1全体が軸Z−Zのまわりに交番的に回転す
る。即ち、捩り振動が、音叉1に発生する。
第1図に示す従来例では、音叉1のこの捩り振
動を、捩り検出器8で検出し、この検出出力と駆
動増巾器5の出力とを、デモジユレータ7で同期
整流することにより、入力角速度Ωを検出して、
ジヤイロ装置を構成している。
しかしながら、かかる従来の振動型ジヤイロ装
置にあつては、重量の大きい音叉1を片持ち的に
支持する構造の為、撓み軸3の負荷容量を大きく
とる必要があり、この部品が大型化すること、入
力角速度Ωに対応したコリオリの力Fcを、大き
な慣性モーメントを有する音叉1の回転角として
取り出す方式の為、入力角速度Ωに対する感度が
悪く、これを増大しようとすると、装置全体が大
型化してしまうこと、撓み軸3と捩り検出器8と
が別々の部材から構成されている為、構造が複雑
であり、且つ検出感度が低いこと等の問題点(欠
点)があつた。
従つて、本発明の主目的は、このような従来の
ジヤイロ装置が有する問題点(欠点)に着目して
大きな慣性質量と平板状の撓み部とを有し、大振
巾振動を可能にした音叉を、一枚の短冊状のバイ
モルフによつて基台上に支持するという極めて単
純な構成により、上記問題を解決したジヤイロ装
置を提供することにある。
本発明によるジヤイロ装置の特徴とする点は、
基台と、該基台の面と長手方向が直角になるよう
一端を上記基台にとりつけた検出用圧電素子と、
上記基台の面と平行な振動面を有し軸が上記検出
用圧電素子の面と平行となるよう配置した音叉
と、該音叉の基部にその一脚が上記基台の面と平
行且つ上記音叉の振動質量部の方向に延長する如
く取付けたL字状取付部とよりなり、上記L字状
取付部の一脚に上記検出用圧電素子の他端を取付
けたことに在る。
以下、上述した特徴を有する本発明によるジヤ
イロ装置の一例を、第2及び第3図を参照して説
明しよう。尚、同図に於て、第1図に対応する符
号は、互に同一素子を示すものとする。
第2図は、本発明によるジヤイロ装置の一例の
斜視図であり、第3図は第2図の矢印A方向から
見た側面図である。第2及び第3図に示す本発明
の例に於ては、平板状の基台2上に、その上面と
略々垂直となる如く、短冊状バイモルフから成る
入力角速度Ωを検出するための薄板状の検出用圧
電素子30を取付ける。尚、この際、必要に応じ
て、取付部30′を用いてもよい。この本発明の
例では、音叉1を、一対の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とより構成
する。ここで基部1−3の上面に、L字状取付部
1−4の一方の脚1−4aが略々垂直上方に伸び
る如く固定し、他方の脚1−4bが両撓み部1−
2,1−2と略々平行に伸びる如くなすと共に、
基部1−3の下面にカウンターウエイト部1−5
を取り付ける。
上述の如く構成した音叉1を、次の如く、薄板
状の振動検出用圧電素子30に固定する。即ち、
音叉1の両撓み部1−2,1−2間の隙間gに、
薄板状の圧電素子30の巾方向Bが延在する如
く、圧電素子30の上端に、L字状取付部1−4
の脚1−4bを固定する。かくすれば、音叉1
を、その振動面(音叉面)が、第2図に示す如
く、水平に配置された基台2の板面と略々平行、
即ち圧電素子30の長手方向X−Xと直交する如
く、圧電素子30に取付けられる。尚、この場
合、両撓み部1−2,1−2間の隙間gは、後述
の如く圧電素子30が振動し、音叉1の振動面が
傾斜しても、圧電素子30と両撓み部1−2,1
−2が接触しないような値に設定されていると共
に、音叉1の振動質量部1−1,1−1及びカウ
ンターウエイト部1−5等が、基台2の上面に接
触しないように、圧電素子30の基台2上の高さ
は設定されている。
尚、第2図に於て、4,4は、両撓み部1−
2,1−2に取付けた例えば駆動用圧電素子で、
第1図の駆動コイルに相当し、これ等は、第1図
に示す駆動増巾器5に相当する例えば交流信号源
5よりも信号により駆動され、音叉1の振動質量
部1−1,1−1に、速度vなる交番振動を励起
させる。
この場合、検出用圧電素子30の出力電圧を基
準電圧として、交流信号源5よりの信号と共に、
デモジユレータ7に入力し、同期整流することに
より、Z−Z軸まわりに入力される角速度Ωに比
例した電圧が、このデモジユレータ7より出力さ
れ、従来と同様、ジヤイロ装置を構成する。
第3図に示す如く、本発明の上述した構成の例
では、音叉1、L字状取付部1−4及びカウンタ
ーウエイト1−5全体の重心Gは、検出用圧電素
子30の長手方向(同図に於ては、上下方向)の
長さの略1/2の位置に来るように設計されている。
今、速度vで振動しつつある音叉1の振動質量部
1−1,1−1に、角速度Ωが作用し、コリオリ
の力Fcが発生すると、音叉1に偶力が働き、そ
の振動面が、前の状態(水平)より、θで示す変
角だけ傾斜し、検出用圧電素子30のバネ剛性と
均り合う。ここで、検出用圧電素子30は、第3
図に示す如く、2枚の薄板状圧電素子30−1,
30−2を接合したバイモルフと称される素子で
あるので、同図の如く変形した場合、一方の圧電
素子30−2には、圧縮応力が、又、他方の圧電
素子30−1には、引張り応力が発生し、従つ
て、それぞれに設けた電極(図示せず)間には、
変形量に応じた電圧が生ずる。即ち音叉1の振動
質量部1−1,1−1の振動振巾及び振動周波数
が一定であれば、圧頂素子30−1,30−2間
に発生する上記電圧は、入力角速度Ωに比例する
ので、ジヤイロ装置を得ることが出来る。
第4図は、振動質量部1−1,1−1が振動速
度vで振動している音叉1に、その振動面に平行
な外部加速度αが作用した時の検出用圧電素子3
0の変形状態を示したものである。上述の如く音
叉1等の重心Gは、検出用圧電素子30の長手方
向の略中心に位置している為、圧電素子30は、
音叉1の水平を保持して、ΔXだけ横(水平)方
向に変位して、加速度αと均り合う。
即ち、検出用圧電素子30は、第4図に示す如
く、S字状に彎曲するため、その上半分と下半分
とでは、その曲率が逆転して、その電極間に電圧
は発生しない。即ち、音叉1の振動面と平行な、
即ち水平方向の振動等による加速度が、音叉1に
加わつても、入力角速度Ωの検出に影響を与える
ことはない。
上述の如く、本発明は、音叉1の基部1−3
に、振動質量部1−1,1−1方向に向つてその
一脚1−4bが伸びるL字状取付部1−4を設
け、基台2に垂直に取付けた検出用圧電素子30
を、音叉1等の略重心Gの位置を通つてその中央
隙間gを貫通させ、その他端に、L字状取付部1
−4の脚1−4bを結合させるという極めて簡単
な構造で、ジヤイロ装置を実現した。
上述した本発明のジヤイロ装置の一例を第1図
に示した従来例と比較すると、この従来例の撓み
軸3及び捩り検出器8の機能を、本発明では一枚
の検出用圧電素子30で実現していること及び音
叉1等を、その軸方向(これは入力軸Z−Zに一
致している)の重心Gにおいて支持している構造
のため、本発明は、従来例の如き片持支持と異
り、全体を小型化出来ると同時に、検出用圧電素
子30の強度を低く抑えることができ、検出感度
を大きくすることが出来る。
更に、本発明に於ては、音叉1のL字状取付部
1−4が固定されている基部1−3のL字状取付
部1−4とは反対側にカウンターウエイト部1−
5を設け、音叉1の振動質量部1−1,1−1の
中央に、音叉1等の重心Gを持つて来ると共に、
検出用圧電素子30の長手方向の中心に、上記重
心Gを一致させることにより、水平方向の振動等
による加速度の影響をなくすことができる。
又、更に、本発明に於ては、音叉1のコリオリ
の力Fcが発生する振動質量部1−1,1−1を、
長方形且つ大質量となし、更に、撓み部1−2,
1−2を音叉1の軸方向に長くすると共に振動方
向に薄い板状の構造とすることにより、振動質量
部1−1,1−1の振動時に於ける振巾を大きく
とることができ、高い検出感度を得ることができ
る。
なお、本発明に於ては、L字状取付部1−4と
カウンターウエイト部1−5とを、音叉1とは別
部材で作つているので、音叉1自体は、平板から
ワイヤカツト等の加工方法により、簡単、高精度
且つ安価に作ることが出来る。
又、上述の本発明の例では、検出用圧電素子3
0として2枚の薄板状圧電素子を接合した構造の
バイモルフを用いたが、強度の設計要求によつて
は、2枚の薄板状圧電素子間に、金属等の高強度
材からなる薄板をサンドイツチ構造としたバイモ
ルフを検出用圧電素子30として用いることも可
能である。
更に、上記音叉1の入力軸Z−Zまわりの慣性
能率と検出用圧電素子30の曲ゲバネ定数とで決
まる軸Z−Zまわりの角変位に関する自由振動周
波数を略々音叉1の共振周波数と一致させること
により、検出感度を上げることができる。
上述は、主として本発明の一好適例に就いてで
あるが、上述した本発明の主旨を逸脱せずに、多
くの変化変更が当該業者によりなされ得ること、
明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のジヤイロ装置の斜視図、第2図
は本発明によるジヤイロ装置の一例の斜視図、第
3図は角速度が入力された状態を示すその面図、
第4図は加速度が入力された状態を示す第2図の
側面図である。 図に於て、1は音叉、2は基台、4は駆動用圧
電素子、5は交流信号源、7はデモジユレータ、
30は検出用圧電素子を夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基台と、該基台の面と長手方向が直角になる
    よう一端を上記基台にとりつけた検出用圧電素子
    と、上記基台の面と平行な振動面を有し軸が上記
    検出用圧電素子の面と平行となるよう配置した音
    叉と、該音叉の基部にその一脚が上記基台の面と
    平行且つ上記音叉の振動質量部の方向に延長する
    如く取付けたL字状取付部とよりなり、該L字状
    取付部の一脚に上記検出用圧電素子の他端を取付
    けたことを特徴とするジヤイロ装置。 2 上記特許請求の範囲第1項に於て、上記音叉
    等の重心を上記検出用圧電素子の長手方向の略々
    中心に位置させることを特徴とするジヤイロ装
    置。 3 上記特許請求の範囲第1及び第2項に於て、
    上記音叉の基部の上記L字状取付部が取付けられ
    た側とは反対の側にカウンターウエイト部を設
    け、上記音叉の上記検出用圧電素子の長手方向の
    重心が上記音叉の厚みの中心に一致するようにし
    たことを特徴とするジヤイロ装置。 4 上記特許請求の範囲第1項に於て、上記音叉
    等の入力軸まわりの慣性能率と上記検出用圧電素
    子の曲ゲバネ定数とで決定される変角共振周波数
    を上記音叉の共振周波数と等しくしたことを特徴
    とするジヤイロ装置。 5 上記特許請求の範囲第1項に於て、上記音叉
    を長方形且つ大質量の2個の振動質量部と振動方
    向に薄く且つ入力軸方向に長い2個の撓み部とよ
    り構成すると共に、該撓み部の上記音叉の基台と
    結合する位置に、2個の駆動用圧電素子を夫々取
    付けたことを特徴とするジヤイロ装置。
JP58045234A 1983-03-17 1983-03-17 ジヤイロ装置 Granted JPS59170717A (ja)

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JPS59170717A JPS59170717A (ja) 1984-09-27
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9066804B2 (en) 1994-09-02 2015-06-30 Puget Bioventures Llc Method and apparatus for femoral and tibial resection
US9192391B2 (en) 2001-03-05 2015-11-24 Puget Bioventures Llc Method for minimally invasive total knee arthroplasty

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6238313A (ja) * 1985-08-13 1987-02-19 Tokyo Keiki Co Ltd ジャイロ装置
JPH01165916A (ja) * 1987-12-22 1989-06-29 Tokyo Keiki Co Ltd ジャイロ装置
JP2583117B2 (ja) * 1988-12-26 1997-02-19 株式会社トキメック ジャイロ装置
US5386726A (en) * 1989-10-03 1995-02-07 Akai Electric Co., Ltd. Vibratory gyroscope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9066804B2 (en) 1994-09-02 2015-06-30 Puget Bioventures Llc Method and apparatus for femoral and tibial resection
US9192391B2 (en) 2001-03-05 2015-11-24 Puget Bioventures Llc Method for minimally invasive total knee arthroplasty

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