JPH03103708A - 音叉型振動ジャイロおよび角速度入力軸合わせ用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，例えば船舶、航空機、車両，ロボット、自動
機器等の移動体の状態検出および制御に用いられる音叉
型振動ジャイロおよびこのジャイロにおける角速度入力
軸を合わせるための角速度入力軸合わせ用治具に関する
ものである。

［従来の技術］ 航空機、ミサイル、船舶等の航走体の角速度運動の検出
には、回転コマレートジャイロが広く用いられている． 近年、ロボット、車両等の一般産業機器分野において６
、運動制御の多様化に伴い角速度センサが必要となって
きた． しかしながら、回転コマレートジャイロは高速回転する
コマと、そのコマを支える軸受部を持ち，この軸受摩耗
部を有するが故に寿命が約１　０００時間と短い． それに比べ音叉型振動ジャイロのセンサの特徴は、回転
コマレートジャイロのような軸受摩耗部がなく長寿命で
、起動時間が短く、消費電力も少なく，特殊な交流電圧
を必要とせず、しかも安価である。また、分解能、直線
性の特性に関しても，回転コマレートジャイロの特性と
勝るとも劣らない。

この音叉型振動ジャイロのセンサｌは、移動体に固定さ
れるベース５上に立設されたトーションバー６の端部６
ａに音叉振動子７の固設された電極ブロック８が取り付
けられ、音叉振動子７の先ｉ７ａ，７ａには移動体の角
速度を感知するセンスエレメント９が固設されており、
全体がケース１０に覆われたもので、小型で取り付け面
積小さく、しかも安価に構成できる利点から注目されて
いる。

さらに、この音叉型振動ジャイロのセンサｌは、「速度
を持った物体に角速度を加えるとコリオリの力が生ずる
」という原理のもとに音叉振動子に振動速度を与え、こ
れにより生じたコリオリの力をバネ系で受け，入力した
角速度に比例したコリオリの力を変位として検出するも
のである。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上述した第７図に示す構造の音叉型振動
ジャイロのセンサは、音叉振動子７の共振部が１本のト
ーションバ−６によって支持されており、ジャイロ本体
をなす音叉振動子７がケースｌＯ内にラフに収容固定さ
れているため、耐環境性、特に外部からの振動に対して
弱く、高精度な検出を行なうことができなかった また、取付時に生じる位置ずれにより、本来検出しなく
てよい方向の成分も同時に検出して誤差を招き、正確な
移動体の状態検出を行なうことができなかった。

さらに、この種の音叉型振動ジャイロでは、検出対象と
なる移動体に応じて取付位置が異なり，特に軸調整の困
難な場所にジャイロを設置する場合には、予め取り付け
前に軸合わせを行なった方が好ましく、軸合わせが容易
に行なえて外部からの振動に強い構造が望まれていた。

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもの
であって、請求項ｌ記載の音叉型振動ジャイロは、外部
からの振動に強く、高精度な検出が行なえることを目的
としている。

また，請求項２記載の音叉型振動ジャイロは、外部から
の振動に強く、高精度な検出が行なえるとともに、軸合
わせを個人差なく容易に行なえることを目的としている
。

さらに、本発明による角速度入力軸合わせ用治具は、軸
合わせを個人差なく容易に行なえることを目的としてい
る． ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の請求項１記教による
音叉型振動ジャイロは、所定の重量をもってセンサユニ
ットに収容固定されたジャイロ本体と、前記センサユニ
ットの全面に設けられた衝撃吸収材と、該衝撃吸収材の
一面を除く他の面に当接して覆うように設けられたケー
スと、該ケースの外周に嵌入された固定枠材と、前記衝
撃吸収材の一面に当接した状態で前記固定枠材およびケ
ースとの間で固定され、移動体に取外し自在な基板とを
備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項２記載による音叉型振動ジャイロ
は、ジャイロの角速度入力軸に対応するセンザユニット
の外壁面にマークが形成されるととりに、基板には前記
角速度入力軸の基準表示が設けられ、衝撃吸収材および
ケースの前記マークと対応する位置には、前記マークお
よび基準表示を望むようにして開口部が形成されている
ことを特徴としている． さらに、本発明による角速度入力軸合わせ用治具は，ジ
ャイロの角速度入力軸に対応するセンサユニットの外壁
面にマークが形成され、かつ，基板の前記マークと対応
する位置の外側に貫通穴が形成されるとともに、衝撃吸
収材およびケースの前記マークと対応する位置には、前
記マークおよび基準表示を望むようにして開口部が形成
され、前記貫通穴に挿通自在な位置出し部材を備えたこ
とを特徴としている． ［作用］ 所定の重量をもってセンサユニットに収容固定されたジ
ャイロ本体は，周囲に衝撃吸収材が取付けられた状態で
ケースと基板とによって覆われ、ケースの外周に固定枠
材が嵌入されて外周がネジ止めされ、外部からの衝撃に
対して強くなり、検出精度が保たれる． 基板に対するジャイロ本体の軸合わせは、基板に設けら
れた角速度入力軸の基準表示とセンサユニットの外壁面
に形成されたマークとが一致するように衝撃吸収材およ
びケースの開口部から覗いて調整する。

さらには、基板の貫通穴に位置出し部材を挿通し、この
位置出し部材がセンサユニットの外壁面に形成されたマ
ークと一致するように衝撃吸収材およびケースの開口部
から覗いて調整する．［実施例］ 第ｌ図は本発明による音叉型振動ジャイロの一実施例を
示す分解斜視図、第２図は同ジャイロの断面図である． この実施例による音叉型振動ジャイロは、例えば船舶、
航空機、車両、ロボット、自動機器等の移動体の状態検
出および制御に適用されるもので、センサをなすジャイ
ロ本体ｌの収容されたセンサユニット２が耐振構造をと
られて基板３に位置決めされた状態でケース４に覆われ
て固定されている． ジャイロ本体ｌは［従来の技術］の項で説明したように
移動体（船舶、航空機，車両、ロボット、自動機器等）
に固定されるペース５上に立設されたトーションバ−６
の端部６ａに音叉振動子７の固設された電極ブロック８
が取り付けられ、音叉振動子７の先端７ａ，７ａには移
動体の角速度を感知するセンスエレメント９の固設され
ており，その中心軸である角速度入力軸Ｌ−Ｌが位置決
め固定された状態で全体がケースｌＯに覆われている． このジャイロ本体ｌの収容されたセンサユニット２にお
ける角速度入力軸Ｌ−Ｌ上の対面する各外壁面２ａ，２
ａには、角速度入力軸Ｌ−Ｌを示すマーク１１が形成さ
れている．さらに、センサユニット２の全面には板状の
重り１２および衝撃吸収材ｌ３が重合して両面テーブｌ
４により接着固定されており、マーク１１の形成された
外壁面２ａ，２ａに接着固定された重り１２．衝撃吸収
材ｌ３および両面テープｌ４には、マーク１ｌを望むよ
うに切欠きｌ５が形成されている。

これにより、ジャイロ本体１はある程度の重量を持ち安
定してセンサユニット２に収容され、外部からの衝撃に
対して強くなる。また、外部から衝撃が加わっても、そ
の衝撃は衝撃吸収材１３で吸収されて振動が内部に伝わ
るのを防止できる．重り１２および衝撃吸収材１３の接
着固定されたセンサユニット２は、その底面２ｂを除い
てケース４に覆われている．このケース４の周壁面４ａ
は上壁面４ｂの四隅より分離されており、各周壁面４ａ
の端部には舌片４Ｃが一体に形成されている．さらに，
切欠きｌ５の形成された重りｌ２および衝撃吸収材ｌ３
と対面するケース４の周壁面４ａには同様に切欠き４ａ
ａが形成されており、この切欠き４ａａのない周璧面４
ａの舌片４ｃには取付穴４ｄが形成されている．ケース
４の外周には周壁面４ａの各舌片４Ｃに当接するように
固定枠材１６が嵌入されており、舌片４ｃの取付穴４ｄ
と対応する位置には取付穴１６ａが形成されている．こ
の固定枠材ｌ６の嵌入によりケース４の外壁面４ａに一
定のバネ圧が生じてジャイロ本体ｌはケース４内に確実
に固定される．さらに，センサユニット２の底面２ｂに
は舌片４ｃおよびケース４の取付穴４ｄに対応する位置
にネジ穴３ａの形成された基板３が当接しており、ケー
ス４、固定枠材１６および基板３との間は取付穴４ｄ，
１６ａおよびネジ穴３ａを通してネジｌ７により固定さ
れている。

基板３上の重り１２および衝撃吸収材ｌ３の位置する外
側には、重り１２と衝撃吸収材ｌ３とを合わせた厚さｈ
＋＋ｈｔをその高さＨとする小ブロックｌ８が設けられ
ている．また、基板３の表面３ｂには側面３ｃにかけて
角速度入力軸Ｌ−Ｌの基準表示を示す基準線１９が形成
されている．さらに、小ブロックｌ８の外側面１８ａに
も角速度入力軸Ｌ−Ｌの基準表示をなす基準マーク２０
が形成されており、この基準マーク２０および基Ｉ！線
１９にセンサユニットのマークを一致させることで角速
度入力軸Ｌ−Ｌの調整を行なっている． すなわち，基板３に対するジャイロ本体ｌの角速度入力
軸の軸合わせ時には、重り１２，衝撃吸収材１３ｇよび
ケース４の開口部１５，４ａａから覗きながら、小ブロ
ックｌ８の基準マーク２０（基板３に形成された基準線
１９）とセンサユニット２の外壁面２ａに形成されたマ
ーク１１とが一致するようにジャイロ本体ｌを動かして
調整し、基準マーク２０とマーク１ｌが一致した状態で
ジャイロ本体１の収容されたケース４を基板３に対して
固定する． 第３図は上述した音叉型振動ジャイロとセンサ１におけ
る振動試験のデータを示すもので、４−５　０　−　４
　Ｈ　ｚの振動を図中のＸ．Ｙ，Ｚの３方向に３分間繰
り返した時の、零点ドリフトを測定したものである。

ここで、音叉型振動ジャイロとセンサｌは移動体に取付
けてあり、音叉型振動ジャイロとセンサ１に加わる加速
度は３Ｇである。

なお、データ中のＴ↓は振動周波数の増加および減少を
示している． これらの図から，耐振構造のとられていないセンサより
も実施例のジャイロの方が、何れの軸方向に対する零点
ドリフトの変動量が小さく誤差が少ないことがわかる． 以上のように構成される音叉型振動ジャイロでは、ジャ
イロ本体１にある程度の重量が備わり重量感が増して安
定し、ジャイロ本体ｌが収容されるセンサユニット２の
全面には衝撃吸収材ｌ３が取付けられているので、外部
からの振動に強く、また、外部から衝撃が加わったとし
ても、この衝撃による振動を衝撃吸収材ｌ３で吸収して
内部に伝わる振動を弱めることができ、測定に無関係な
振動に直接影響されず高精度な検出が行なえる．なお、
音叉型振動ジャイロが取付けられる移動体の共振周波数
、加わる外力を考慮して、音叉型振動ジャイロの重りｌ
２等の重量を決定することにより一層高精度の検出が可
能となる．また、角速度入力軸Ｌ−Ｌの軸合わせについ
ても，衝撃吸収材ｌ３およびケース４の開口部１５．４
ａａから覗きながら、マークｌ１と基準マーク２０とを
合わせればよいので、個人差なく容易に軸合わせを行な
うことができる．次に，第４図（ａ）は本発明による軸
合わせ用治具の一実施例を示す平面図，第４図（ｂ）は
同治具の一部に断面を施した側面図である。

この実施例による治具は，音叉型振動ジャイロの角速度
入力軸Ｌ−Ｌの軸合わせを行なう時に用いられるもので
、上述した音叉型振動ジャイロの基板３において小ブロ
ックｌ８の配設された位置に貫通穴３ｄの形成されたも
のが適用され，その構成を第６図に示す。

なお，上述した実施例の音叉型振動ジャイロと同一の構
成要素には同一番号が付してある。

この治具は基板３に形成された位置決め穴３ｅが挿入さ
れて基板３を支持する位置決めビン２１が基台２２上に
設けられており、この位置決めビン２ｌはケース４の内
壁面における角部の２箇所に当接してケース４を基台２
２に対して微動可能な範囲に位置規制している。また、
基台２２上には基板３に形成された貫通穴３ｄが挿入さ
れてマーク１１との位置合わせにより角速度入力軸Ｌ−
Ｌの軸調整するための位置合わせ部材としての軸合わせ
ビン２３が設けられている。さらに、基台２２上には基
板３が装着された際に基板３の外周の位置を規制するた
めの開口部２４が形成されている．また、基台２２上に
おいて基板３のネジ穴３ａと対応する位置には，軸合わ
せ後に基板３とケース４とを固定するネジｌ７の端部を
受け止めるための受け穴２５が形成されている．以上の
ように構成された治具を用いて角速度入力軸Ｌ−Ｌの軸
合わせを行なう場合には、位置決め穴３ｅを位置決めビ
ン２ｌに挿入し、貫通穴３ｄを軸合わせピン２３に挿入
して基板３を治具上に装着した状態で，衝撃吸収材ｌ３
およびケース４の開口部１５．４ａａから覗きながら軸
合わせビン２３がマーク１１と一致するようにａ整し、
基準＄９１９とマーク１１が一致した状態でジャイロ本
体１の収容されたケース４を基板３に対してネジｌ７に
より固定する． 従って，この実施例の治具によれば、基準綿ｌ９とマー
ク１１とを一致させる操作により、ジャイロ本体ｌの角
速度入力軸Ｌ−Ｌの軸合わせを個人差なく容易に行なう
ことができる．ところで、上述した第１図に示す実施例
では、角速度入力軸Ｌ−Ｌの軸合わせを行なう際に、マ
ーク１１と位置合わせされる基準マーク２０を小ブロッ
クｌ８に形成する構成について説明したが，小ブロック
ｌ８が配設される位置に直接マークｌ１と位置合わせす
るためのビンあるいはそれに代わるものを設けるように
してもよい。

［発明の効果】 以上説明したように，本発明の請求項ｌ記載による音叉
型振動ジャイロは、ジャイロ本体がある程度の重量を持
って安定しているので，外部からの振動に対して強い．
また、ジャイロ本体の収容されたセンサユニットの全面
に衝撃吸収材が設けられているので、外部から振動が加
わってもこの衝撃を吸収して内部に伝わる振動を弱める
ことができ、誤差の少ない高精度な検出を行なうことが
できる． また、請求項２記載による音叉型振動ジャイロは、請求
項ｌ記載の音叉型振動ジャイロと同様にジャイロ本体が
ある程度の重量を持って安定しているので，外部からの
振動に対して強い．また，ジャイロ本体の収容されたセ
ンサユニットの全面に衝撃吸収材が設けられているので
，外部から振動が加わってもこの衝撃を吸収して内部に
伝わる振動を弱めることができ、誤差の少ない高精度な
検出を行なうことができる．さらに，衝撃吸収材および
ケースの開口部を覗きながらマークと基準線を一致させ
ることで角速度入力軸の軸合わせを行なえるので、この
軸合わせを個人差なく容易に行なうことができる． さらに、本発明の角速度入力軸合わせ用治具は、衝撃吸
収材およびケースの開口部を覗きながらマークと位置出
し部材を一致させることで角速度入力軸の軸合わせを行
なえるので、この軸合わせを個人差なく容易に行なうこ
とができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音叉型振動ジャイロの一実施例を
示す分解斜視図，第２図は同ジャイロの断面図，第３図
は同ジャイロおよびセンサによる振動試験の各軸に対す
るデータを示す図、第４図（ａ）．（ｂ）は本発明によ
る角速度入力軸合わせ用治具の一実施例を示す図、第５
図は同治具による軸合わせの状態を示す断面 図、第６図は第４図に示す治具が適用される音叉型振動
ジャイロの一実流例を示す分解斜視図，第７図は音叉型
振動ジャイロのセンサの内部構成を示す斜視図である． ｌ・・−ジャイロ本体（センサ）、２・・・センサユニ
ット、３−・・基板％３ｄ・・・貫通穴、４・・・ケー
ス、１１・・・マーク、１　２−・・重り、１３・・・
衝撃吸収材、１５・・・開口部、ｌ６・・・固定枠材、
１９・・・基１！線（基準表示）　２０・・・基準マー
ク（基準表示）、２　３−・・軸合わせビン（位置出し
部材）、Ｌ−Ｌ・・・角速度入力軸．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の重量をもってセンサユニットに収容固定され
   たジャイロ本体と、前記センサユニットの全面に設けら
   れた衝撃吸収材と、該衝撃吸収材の一面を除く他の面に
   当接して覆うように設けられたケースと、該ケースの外
   周に嵌入された固定枠材と、前記衝撃吸収材の一面に当
   接した状態で前記固定枠材およびケースとの間で固定さ
   れ、移動体に取外し自在な基板とを備えたことを特徴と
   する音叉型振動ジャイロ。 ２）請求項１記載の音叉型振動ジャイロであって、 ジャイロの角速度入力軸に対応するセンサユニットの外
   壁面にマークが形成されるとともに、基板には前記角速
   度入力軸の基準表示が設けられ、衝撃吸収材およびケー
   スの前記マークと対応する位置には、前記マークおよび
   基準表示を望むようにして開口部が形成されていること
   を特徴とする音叉型振動ジャイロ。 ３）請求項１記載の音叉型振動ジャイロであって、 ジャイロの角速度入力軸に対応するセンサユニットの外
   壁面にマークが形成され、かつ、基板の前記マークと対
   応する位置の外側に貫通穴が形成されるとともに、衝撃
   吸収材およびケースの前記マークと対応する位置には、
   前記マークおよび基準表示を望むようにして開口部が形
   成され、前記貫通穴に挿通自在な位置出し部材を備えた
   ことを特徴とする角速度入力軸合わせ用治具。