JPH03120415A - Vibration gyro - Google Patents

Vibration gyro

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JPH03120415A
JPH03120415A JP1256945A JP25694589A JPH03120415A JP H03120415 A JPH03120415 A JP H03120415A JP 1256945 A JP1256945 A JP 1256945A JP 25694589 A JP25694589 A JP 25694589A JP H03120415 A JPH03120415 A JP H03120415A
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axis direction
base part
arm parts
axis
torsional
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Kokichi Terajima
厚吉 寺嶋
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Akai Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To detect torsional moment with high sensitivity by integrally molding two rectangular arm parts and a base part, which couples the arm parts mutually at the lower ends, of a piezoelectric material in a tuning fork shape on the whole. CONSTITUTION:The arm parts 16 and 17 and the base part 15 which are coupled at the lower ends with each other are molded integrally of piezoelectric mate rial. While the arm parts 16 and 17 are directed in the Z-axis direction of a three-dimensional coordinate system at an interval in the Y-axis direction, the base part 15 is polarized in the Y-axis direction and electrodes 24 and 25 are extended in the Y-axis direction on surfaces x1 and x2 at positions close to the top surface z1 of the base. For example, the electrode 24 is grounded and the electrode 25 is connected to a circuit for detection to obtain the vibra tion gyro which senses a component of torsional shearing stress around the Z-axis due to torsional moment when the torsional moment based upon Coroilis forces generated in the arm parts 16 and 17 operates on the base part 15 by rotating the arm parts 16 and 17 around the Z axis while vibrating them symmet rically in the Y-axis direction.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、角速度を検出する目的の下でコリオリの力
を検知する振動ジャイロに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] This invention relates to a vibrating gyro for sensing Coriolis force for the purpose of sensing angular velocity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の振動ジャイロとしては、例えば第2図に
示すような圧電タイプのものがあり、これは、3次元座
標系内で、固定手段4の、Y軸と直交するそれぞれの面
に、圧電材料よりなるバイモルフ振動子、ユニモルフ振
動子その他の駆動手段5の二枚を音叉状に固定し、そし
て、それらのそれぞれの駆動手段5の自由端に、これも
また圧電材料からなるそれぞれの検知手段6を、各々の
広幅面が一対の腕部材を形成する駆動手段5のそれと直
交する方向に向く状態で固定することにより構成されて
いる。
As a conventional vibrating gyroscope of this type, for example, there is a piezoelectric type as shown in FIG. Two drive means 5 such as a bimorph vibrator, a unimorph vibrator, etc. made of piezoelectric material are fixed in a tuning fork shape, and each detection device also made of piezoelectric material is attached to the free end of each drive means 5. It is constructed by fixing the means 6 in such a manner that each wide side faces in a direction perpendicular to that of the drive means 5 forming the pair of arm members.

このような振動ジャイロの使用に際しては、はじめに、
駆動手段5に交流電圧を印加して駆動手段5を図の実線
矢印方向(Y軸方向)に対称振動させる。なお、かかる
対称振動をもたらす方法としては、再駆動手段5に交流
電圧を印加する方法の他、一方の駆動手段5だけに交流
電圧を印加し、他方の駆動手段5を振動モニターとして
利用して振動状態の制御を行い、これによって振動を安
定させる方法があるが、これらのいずれにおいても、後
述するコリオリの力を強くすべく、駆動手段5を共振状
態で振動させて、振動振幅を大きくすることとしている
When using such a vibrating gyroscope, first,
An alternating current voltage is applied to the driving means 5 to cause the driving means 5 to vibrate symmetrically in the direction of the solid arrow in the figure (Y-axis direction). In addition to applying an AC voltage to the re-driving means 5, methods for producing such symmetrical vibration include applying an AC voltage to only one driving means 5 and using the other driving means 5 as a vibration monitor. There are methods of controlling the vibration state and thereby stabilizing the vibrations, but in any of these methods, the driving means 5 is vibrated in a resonant state to increase the vibration amplitude in order to strengthen the Coriolis force, which will be described later. It is said that

次いで、駆動手段5の振動状態下で、振動ジャイロをZ
軸の周りに角速度ωで回動させることによって、検知手
段6に、それを図の破線矢印方向(X軸方向)へ、角速
度ωの大きさに応じて撓ませるように作用するコリオリ
の力Fcを生じさせ、この結果として、その検知手段6
に設けた電極間に電圧を発生させる。
Next, under the vibration state of the driving means 5, the vibrating gyroscope is moved to Z.
By rotating the detection means 6 around the axis at an angular velocity ω, a Coriolis force Fc acts on the detection means 6 so as to deflect it in the direction of the broken arrow in the figure (X-axis direction) in accordance with the magnitude of the angular velocity ω. As a result, the detection means 6
A voltage is generated between the electrodes provided on the

ここで、この発生電圧は、コリオリの力Fcの大きさに
比例することから、その発生電圧を測定することによっ
て、角速度ωの大きさに応じた電圧が得られる。
Here, since this generated voltage is proportional to the magnitude of the Coriolis force Fc, by measuring the generated voltage, a voltage corresponding to the magnitude of the angular velocity ω can be obtained.

なお−船釣には、上述したような装置全体を、支持部材
7によって支持することにより、共振状態での作動効率
を高める工夫がなされている。
Incidentally, in boat fishing, the entire device as described above is supported by the support member 7, thereby increasing the operating efficiency in a resonant state.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、このような従来技術にあっては、駆動手段5
の先端に検知手段6を連結する構造であることにより、
装置が大型化する他、駆動手段5に交流電圧を供給する
ための配線、検知手段6から信号電圧を取り出すための
配線などが複雑になる欠点があり、とくに、検知手段6
に対する配線は、線材の引回しに苦労するところが大で
あった。
However, in such conventional technology, the driving means 5
By having a structure in which the detection means 6 is connected to the tip of the
In addition to increasing the size of the device, there is a drawback that the wiring for supplying AC voltage to the drive means 5 and the wiring for extracting the signal voltage from the detection means 6 are complicated.
The wiring for these devices was very difficult due to the difficulty in routing the wires.

すなわち、検知手段6が、常におよそ数μm〜100μ
m程度の振動振幅下におかれており、信号電圧の取出し
のための線材の質量や弾性率、さらには変形状態その他
が、主には駆動手段5の振動に大きな影響を及ぼして検
知感度を変動させる要因となることから、その線材を、
駆動手段5の側面5′に接着させて、振動の小さい固定
手段4の付近まで延在させ、そこから所定の接続端子ま
で引き出すこと、所定の接続端子を検知手段6の近傍位
置まで延在させて、線材の長さを短くすることにてその
線材の影響を低減することなどの手段が講じられている
That is, the detection means 6 always detects a
The mass and elastic modulus of the wire for extracting the signal voltage, as well as the state of deformation, etc. mainly have a large influence on the vibration of the drive means 5 and reduce the detection sensitivity. Because it is a factor that causes fluctuations, the wire rod,
It is adhered to the side surface 5' of the driving means 5 and extends to the vicinity of the fixing means 4 with low vibration, and is pulled out from there to a predetermined connection terminal, and the predetermined connection terminal is extended to a position near the detection means 6. Therefore, measures have been taken to reduce the influence of the wire by shortening the length of the wire.

しかしながら、このことによれば、振動ジャイロの製造
作業効率の著しい低減が不可避であった。
However, according to this, a significant reduction in the manufacturing efficiency of the vibrating gyroscope was unavoidable.

またこの一方において、駆動手段5の広幅面と、検知手
段6の広幅面とが正確に直交していない場合には、検知
手段6での検知信号中に、Y軸方向の振動成分が漏れ込
むことになるとともに、検知精度それ自体が低下するこ
とになる。ところで、図示のように、駆動手段5の端面
と検知手段6の端面とを直接的に連結する構造の下にお
いては、それらを接着剤によって単に固着するだけでは
高い連結精度を望み得べくもない。
On the other hand, if the wide surface of the driving means 5 and the wide surface of the detecting means 6 are not exactly orthogonal, a vibration component in the Y-axis direction will leak into the detection signal from the detecting means 6. At the same time, the detection accuracy itself decreases. By the way, in a structure in which the end face of the driving means 5 and the end face of the detecting means 6 are directly connected as shown in the figure, it is impossible to achieve high connection accuracy by simply fixing them with adhesive. .

そこで、第3図に示すような連結部材8を介して、駆動
手段5と検知手段6とを連結する方法が提案されており
、この連結部材8を用いる方法によれば、駆動手段5お
よび検知手段6のそれぞれの端部分を、連結部材8に形
成されて、相互に直交する方向に向く面のそれぞれに、
それらに設けた電極を介して接着することによって、駆
動手段5と検知手段6とを、比較的容易に、高い直角度
をもって連結することが可能となる。
Therefore, a method has been proposed in which the driving means 5 and the detecting means 6 are connected via a connecting member 8 as shown in FIG. Each end portion of the means 6 is formed on the connecting member 8 and faces in mutually orthogonal directions,
By adhering via the electrodes provided thereon, it becomes possible to connect the drive means 5 and the detection means 6 relatively easily and at a high perpendicularity.

ところがこの場合には、連結部材8の、駆動手段接着面
と検知手段接着面とが相互に直交する方向に向いている
ことから、駆動手段5と検知手段6との、連結部材8へ
の接着を同時に行うためには、接着剤が硬化するまで、
駆動手段5および検知手段6のそれぞれを、連結部材8
に、所定の相対関係の下で正確に位置決め保持するため
に必要となる治具の構造が複雑になるとともに、治具が
大型化して作業性が悪くなり、また、このような接着作
業を二工程に分けて行うときには、作業工数が著しく嵩
むことになる。
However, in this case, since the driving means adhesive surface and the detecting means adhesive surface of the connecting member 8 are oriented in directions perpendicular to each other, the adhesion of the driving means 5 and the detecting means 6 to the connecting member 8 is difficult. To do both at the same time, wait until the adhesive hardens.
Each of the drive means 5 and the detection means 6 is connected to a connecting member 8.
In addition, the structure of the jig required for accurately positioning and holding in a predetermined relative relationship becomes complicated, the jig becomes larger, and workability becomes worse. If the process is divided into steps, the number of man-hours will increase significantly.

〔背景技術〕[Background technology]

一般に、一端を片持ち固定した圧電体バイモルフ素子に
、第4図に示すような力Fを加えてそれを撓ませた場合
は、シリーズ型バイモルフ13を例にとると、近似的に
は、 V” (3gs+−N−F)/(2t−w)g8.:電
圧出力係数 Il:長さ t :厚み W :幅 で表される電圧■を発生する。これに対し、第5図に示
すように、白抜矢印で示す方向に分極させるとともに、
上下面に図示しない電極を設けた、すべり振動子として
作用する圧電材料14に、力Fを加えて剪断変形させた
場合は、同様に、V’ =(t” gta・F)/ (
j!’  ・w’ )gas!電圧出力係数 p′ :長さ t′ :厚み W′:幅 で表される電圧V′を発生する。
In general, when a force F as shown in FIG. 4 is applied to a piezoelectric bimorph element whose one end is fixed in a cantilever manner to cause it to deflect, approximately, V ” (3gs+-N-F)/(2t-w)g8.: Voltage output coefficient Il: Length t: Thickness W: Width. In addition to polarizing it in the direction shown by the white arrow,
Similarly, when force F is applied to shear deformation of the piezoelectric material 14, which has electrodes (not shown) provided on the upper and lower surfaces and acts as a sliding oscillator, V' = (t'' gta・F)/(
j! '・w') gas! Voltage output coefficient p': Length t': Thickness W': Width A voltage V' is generated.

ここで、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)その他をもっ
て代表される圧電セラミック材料を例にとると、電圧出
力係数gs+r  gtaは、比にしてg+s/g3t
〜3程度であり、加えられた力に対し、電圧出力係数に
関してはすべり振動子の方が有利ではあるが、それぞれ
の圧電材料の厚みt、t’幅w、w’、長さf、J’を
考慮すると、前記二式から明らかなように、出力電圧と
しては、すべり振動子が常に有利であるとはいえない。
Taking piezoelectric ceramic materials such as lead zirconate titanate (PZT) as an example, the voltage output coefficient gs+r gta is proportionally g+s/g3t.
~3, and although a sliding vibrator is more advantageous in terms of voltage output coefficient with respect to the applied force, the thickness t, t' width w, w', length f, J of each piezoelectric material As is clear from the above two equations, it cannot be said that a slip oscillator is always advantageous in terms of output voltage.

しかるに、第6図に示すように、固定手段4に駆動手段
5の下端部を固定し、その駆動手段5の電極に交流電圧
を印加してY軸方向へ振動させながら、固定手段4を2
軸の周りに角速度ωで回動させると、発生したコリオリ
の力Fcは、固定手段4の、駆動手段5との連結部9に
、破線矢印で示す方向の剪断応力の他に、実線矢印で示
すねじりモーメンl−Mを作用させて、固定手段4を捩
る方向の力を生じさせる。従って、このねじりモーメン
トMを積極的に利用してコリオリの力Fcを測定するこ
とにより、振動ジャイロの製造上の作業性を向上させる
ことができるとともに、それの小型化を実現することが
でき、しかも、高い測定精度をもたらすことができる。
However, as shown in FIG. 6, the lower end of the driving means 5 is fixed to the fixing means 4, and while an AC voltage is applied to the electrodes of the driving means 5 to vibrate in the Y-axis direction, the fixing means 4 is moved between the two.
When the rotation is made around the axis at an angular velocity ω, the generated Coriolis force Fc is applied to the connecting portion 9 of the fixing means 4 with the driving means 5, in addition to the shear stress in the direction shown by the broken line arrow, as shown by the solid line arrow. A torsion moment l-M shown in FIG. 1 is applied to generate a force in a direction that twists the fixing means 4. Therefore, by actively utilizing this torsional moment M to measure the Coriolis force Fc, it is possible to improve the workability in manufacturing the vibrating gyroscope, and also to realize miniaturization of the vibrating gyroscope. Furthermore, high measurement accuracy can be achieved.

この発明は、かかる点に着目してなされたものであり、
従来にない新規な振動ジャイロを従供するものである。
This invention was made with attention to this point,
It is equipped with a new vibration gyroscope that has never existed before.

これをさらに詳述すると、第7図に示すように、基台1
0とアーム12とを、第8図で示すような、長辺長さが
a、短辺長さがbの長方形輪郭を有する中間部材11を
介して連結した場合に、アーム12の先端にX軸方向の
力Fを加えると、中間部材11には、剪断応力τ=F/
a−bとともに、Y軸を回転中心とするねじりモーメン
トM=F−L’が作用し、このねじりモーメントMによ
って、中間部材11には、座標軸x、y、zの交点Oを
中心とするねじり剪断応力τ′が生じる。このねじり剪
断応力τ′は、第8図に示す中間部材11の、長辺の中
点Aにおいて最大となり、その値は、 r’max=t”t、’7’α・a−b”α:長辺と短
辺の長さの比a/bによって定まる定数 となる。
To explain this in more detail, as shown in FIG.
0 and the arm 12 are connected via an intermediate member 11 having a rectangular profile with a long side length a and a short side length b as shown in FIG. When an axial force F is applied, a shear stress τ=F/
Along with a-b, a torsional moment M=F-L' with the Y-axis as the center of rotation acts, and this torsional moment M causes the intermediate member 11 to twist around the intersection O of the coordinate axes x, y, and z. A shear stress τ′ is generated. This torsional shear stress τ' becomes maximum at the midpoint A of the long side of the intermediate member 11 shown in FIG. 8, and its value is r'max=t"t, '7'α・a-b"α : It is a constant determined by the ratio a/b of the length of the long side and the short side.

このr’maxはτに対し、T’maX/ r = l
、 ’ / α、 l)の相対関係を存することから、
ねじり剪断応力τ′を測定することは極めて効果的であ
る。
This r'max is T'max/r = l for τ
, '/α, l),
Measuring the torsional shear stress τ′ is extremely effective.

なお、ここでは、説明を容易ならしめるべく、中間部材
11を、a>bの長方形輪郭形状としたが、第8図にお
いてa<bであれば、中点Bに最大ねじり剪断応力が作
用することになり、a=bであれば、両中点A、Hに最
大ねじり剪断応力が作用することになる。ところで、ね
じり剪断応力τ′は、中間部材11の中心Oと四隅にお
いて零となり、辺の中点において高い値となる分布を示
す。
Here, in order to simplify the explanation, the intermediate member 11 has a rectangular contour shape with a>b, but if a<b in FIG. 8, the maximum torsional shear stress acts on the midpoint B. Therefore, if a=b, the maximum torsional shear stress will act on both midpoints A and H. Incidentally, the torsional shear stress τ' exhibits a distribution in which it becomes zero at the center O and the four corners of the intermediate member 11, and has a high value at the midpoint of the sides.

以上に述べたように、中間部材11には、剪断応力τの
他、ねじり剪断応力τ′が作用する結果、その中間部材
11は、第9図に示すように、剪断応力τによる剪断歪
Tと、ねじり剪断応力τ′による剪断歪γ′とを生じる
ことになる。
As described above, as a result of the torsional shear stress τ' acting on the intermediate member 11 in addition to the shear stress τ, the intermediate member 11 undergoes a shear strain T due to the shear stress τ, as shown in FIG. and shear strain γ' due to torsional shear stress τ'.

ここで、引張および剪断応力と電気変位との関係につい
てみるに、圧電材料に応力Tと電界Eが加わった場合に
発生する電気変位りを式にて表現となり、圧電材料とし
てチタン酸ジルコン酸鉛を例にとると、応力Tだけが加
わった場合の電気変で表される。なお、ここにおいては
、加わる応力T、〜T6は、第10図および第11図で
示される方向に作用しているものとし、圧電材料は白抜
矢印で示すように、第3軸方向に分極されているものと
する。
Here, looking at the relationship between tensile and shear stress and electric displacement, the electric displacement generated when stress T and electric field E are applied to a piezoelectric material is expressed by the formula, and the piezoelectric material is lead zirconate titanate. For example, it is expressed as the electrical change when only stress T is applied. Here, it is assumed that the applied stresses T, ~T6 are acting in the directions shown in FIGS. 10 and 11, and the piezoelectric material is polarized in the third axis direction, as shown by the white arrow. It is assumed that

以上のことから、第1軸と直交する面に電極を設けた場
合には、応力による第1軸方向の電気変位り、は、 D+=d+5−Ts となり、これは第2軸の周りの剪断応力Tsに対して電
気変位を発生するすべり振動子となる。
From the above, when the electrode is provided on a plane perpendicular to the first axis, the electrical displacement in the first axis direction due to stress is D+=d+5−Ts, which is equivalent to the shear around the second axis. It becomes a slip oscillator that generates electrical displacement in response to stress Ts.

次に、第12図に示すように、X軸と直交する平面Xl
+X2と、Y軸と直交する平面y++ yzと、2軸と
直交する平面ZI+22とで形成される直六面体の圧電
材料14に、その中心を通るY軸の周りのねじりモーメ
ントMにより、Y軸と直交する面内にねじり剪断応力τ
′が作用することで発生する電気変位を考える。
Next, as shown in FIG. 12, a plane Xl perpendicular to the X-axis
+X2, a plane y++ yz perpendicular to the Y axis, and a plane ZI+22 perpendicular to the two axes. Torsional shear stress τ in orthogonal planes
Consider the electrical displacement caused by the action of ′.

まず、圧電材料14がX軸方向に分極されており、平面
y1上の点P+に作用するねじり剪断応力τ′ρ。
First, the piezoelectric material 14 is polarized in the X-axis direction, and a torsional shear stress τ'ρ acts on a point P+ on the plane y1.

の方向がX軸に対して角度αをなすとすると、平面y、
上の、点P、と対抗する点P2には、点P1に作用する
ねじり剪断応力τ′ρ1と大きさが等しく方向が逆のね
じり剪断応力τIpIが作用し、両点Pl。
If the direction of makes an angle α with the X axis, then the plane y,
A torsional shearing stress τIpI, which is equal in magnitude and opposite in direction to the torsional shearing stress τ′ρ1 acting on the point P1, acts on the upper point P2, which is opposite to the point P, and both points Pl.

Ptを結ぶ領域で、点P、から点P2に向かう電気変位
は、 pp+=d、、τ’PI CO5α となるので、この電気変位は、−π/2≦α〈π/2の
範囲と、π/2≦α〈3π/2の範囲とでは極性が相違
する。
In the region connecting Pt, the electrical displacement from point P toward point P2 is pp+=d,, τ'PI CO5α, so this electrical displacement is in the range of −π/2≦α<π/2, The polarity is different in the range of π/2≦α<3π/2.

そこで、この発明は、圧電材料の分極方向と電極配置と
を適宜に組合わせることによって、ねじりモーメントM
を高い感度で検出することができる、小型で、住産性に
優れた高精度の振動ジャイロを提供する。
Therefore, the present invention achieves a torsion moment M by appropriately combining the polarization direction of the piezoelectric material and the electrode arrangement.
To provide a small and highly accurate vibration gyroscope that can detect with high sensitivity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明の振動ジャイロは、二本の矩形状(隣接面が相
互に直交する方向に向く)腕部分と、これらの腕部分を
それらの下端部で相互連結する基台部分とを圧電材料に
て一体成形して全体形状を音叉状とし、両腕部分を、三
次元座標系のZ軸方向へ向けるとともに、Y軸方向に間
隔をおいて位置させた状態の下において、基台部分をY
軸方向に分極させ、その基台部分の、X軸と直交する各
面に、基台部分の上面、下面、または上面と下面の両側
にそれぞれ近接して位置し、Y軸方向へ延在する検知用
電極を設けたものである。
The vibrating gyroscope of the present invention has two rectangular arm portions (with adjacent surfaces facing perpendicular to each other) and a base portion interconnecting these arm portions at their lower ends using a piezoelectric material. The entire shape is shaped like a tuning fork, and both arms are oriented in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, and the base part is positioned at intervals in the Y-axis direction.
Polarized in the axial direction, located on each surface of the base portion perpendicular to the X axis, located close to the top surface, bottom surface, or both sides of the top and bottom surfaces of the base portion, and extending in the Y-axis direction. It is equipped with a detection electrode.

〔作 用〕[For production]

ここでは、両腕部分をY軸方向に対称振動させつつ、そ
れをZ軸の周りに回転させて、それぞれの腕部分にコリ
オリの力を生じさせると、基台部分には、前述したよう
に、そのコリオリの力によるねじりモーメントが作用す
るとともに、このねじリモーメントによるねじり剪断応
力が生じることから、この発明の振動ジャイロでは、両
腕部分によって基台部分に発生される、Z軸の周りのね
じり剪断応力成分を検出することにより、ねじりモーメ
ント、ひいては、コリオリの力を優れた感度をもって検
知することができる。
Here, when both arm parts are vibrated symmetrically in the Y-axis direction and rotated around the Z-axis to generate a Coriolis force in each arm part, the base part will have the same effect as described above. , a torsional moment due to the Coriolis force acts, and a torsional shear stress is generated due to this screw moment. Therefore, in the vibrating gyroscope of the present invention, the vibration around the Z axis generated in the base portion by both arm portions is By detecting the torsional shear stress component, the torsional moment and thus the Coriolis force can be detected with excellent sensitivity.

しかも、この振動ジャイロでは、腕部分と一体をなす固
定部分をすべり振動子として機能させることにより、従
来技術で述べた検知手段6を不要ならしめて、装置を十
分小型化することができる他、電極の、固定部分および
その近傍部分への配設を可能ならしめて、線材の引き回
しに伴う苦労を有利に取り除くことができる。
Moreover, in this vibrating gyroscope, by making the fixed part that is integrated with the arm part function as a sliding oscillator, the detection means 6 mentioned in the prior art can be made unnecessary, and the device can be sufficiently miniaturized. By making it possible to arrange the wire in the fixed part and its vicinity, it is possible to advantageously eliminate the trouble associated with routing the wire.

加えてここでは、固定部分に対する腕部分の連結作業が
不要になるので、寸法精度の高い、性能の揃った振動ジ
ャイロを製造することができる。
In addition, since there is no need to connect the arm portion to the fixed portion, it is possible to manufacture a vibrating gyroscope with high dimensional accuracy and uniform performance.

〔実施例〕〔Example〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図(a)〜(e)は、いずれもこの発明の実施例を
示す斜視図である。
FIGS. 1(a) to 1(e) are perspective views showing embodiments of the present invention.

第1図(a)において、図中15は基台部分を、また、
16、17はそれぞれ第1および第2の腕部分を示し、
これらの腕部分16.17は、それらの下端部を相互連
結する基台部分15とともに、圧電材料によって一体成
形してなる。
In FIG. 1(a), 15 in the figure indicates the base part, and
16 and 17 indicate the first and second arm portions, respectively;
These arm parts 16,17 are integrally formed of piezoelectric material with the base part 15 interconnecting their lower ends.

そしてここでは、隣接する面を相互に直交する方向に向
けて、全体形状を音叉状としたこの成形体を、腕部分1
6.17が、三次元座標系のZ軸方向に向くとともに、
Y軸方向に間隔をおいて位置する姿勢とした状態の下で
、第1の腕部分16を、図に白抜矢印で示すようにX軸
方向へ分極させ、そして、この第1の腕部分16の、X
軸と直交する第1の面(図の手前側の面) XIおよび
第2の面x2のそれぞれに、第2の腕部分17から離隔
して位置して、腕部分16の長さ方向へ延在する第1お
よび第2の電極18.19を設ける。
Here, this molded body having a tuning fork shape as a whole with adjacent surfaces facing each other at right angles is attached to the arm portion 1.
6.17 is oriented in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, and
In the state where the first arm portion 16 is positioned at intervals in the Y-axis direction, the first arm portion 16 is polarized in the X-axis direction as shown by the white arrow in the figure, and this first arm portion 16 is 16, X
The first surface (the surface on the near side in the figure) perpendicular to the axis XI and the second surface first and second electrodes 18,19 are provided.

ここで、これらの電極のうち、第1の電極18を接地さ
せ、第2の電極19に駆動用の交流電圧を印加すると、
第1の腕部分16はY軸方向に振動する。
Here, among these electrodes, if the first electrode 18 is grounded and a driving AC voltage is applied to the second electrode 19,
The first arm portion 16 vibrates in the Y-axis direction.

ところで、印加する交流電圧の周波数を、成形体の共振
周波数とすると、第1の腕部分16と第2の腕部分17
とがY軸方向に対称振動して、大きな振動振幅が得られ
る。
By the way, if the frequency of the applied alternating current voltage is the resonant frequency of the molded body, then the first arm portion 16 and the second arm portion 17
vibrate symmetrically in the Y-axis direction, resulting in a large vibration amplitude.

なお、ここにおいて、第2の腕部分17を適宜方向へ分
極させるとともに、そこにも電極を形成した場合には、
その第2の腕部分17を、振動状態の制御を行うための
振動モニタとして機能させることができる。
Note that here, if the second arm portion 17 is polarized in an appropriate direction and an electrode is also formed there,
The second arm portion 17 can function as a vibration monitor for controlling the vibration state.

さらに、前記姿勢とした成形体の基台部分15において
は、それをY軸方向へ分極させ、そして、それぞれの面
Xl、 x、の、基台上面z1に近接する位置に、電極
24.25のそれぞれを、Y軸方向へ延在させて設けた
ものである。
Further, in the base portion 15 of the molded body in the above-mentioned posture, it is polarized in the Y-axis direction, and electrodes 24, 25 are placed at positions close to the top surface z1 of the base on each surface Xl, x. Each of these is provided to extend in the Y-axis direction.

なお、第1図(blに示すものは、両検知用電極24′
25′を基台部分15の底面z2に近接させて設けた例
を示しており、そして、第1図(C)に示すものは、基
台部分15の上面z1と下面z2との両側にそれぞれ一
対の検知用電極24.24’ 、 25.25’を設け
た例を示しており、これらもまた、上記実施例(第1図
a)と同様の作用・効果をもたらすものである。
Note that the one shown in FIG.
25' is provided close to the bottom surface z2 of the base portion 15, and in the example shown in FIG. An example is shown in which a pair of detection electrodes 24.24' and 25.25' are provided, and these also provide the same functions and effects as the above embodiment (FIG. 1a).

このような構成によれば、例えば、電極24を接地させ
、電極25を検知用回路に接続することにより、第1の
腕部分16と第2の腕部分17とをY軸方向に対称振動
させつつ、Z軸の周りに回転させることによって、それ
ぞれの腕部分16.17に生じるコリオリの力に基づく
ねじりモーメントが基台部分15に作用すると、そのね
じりモーメントによるねじり剪断応力の、Z軸の周りの
成分を感知する振動ジャイロがもたらされる。
According to such a configuration, for example, by grounding the electrode 24 and connecting the electrode 25 to a detection circuit, the first arm portion 16 and the second arm portion 17 can be vibrated symmetrically in the Y-axis direction. At the same time, when a torsional moment based on the Coriolis force generated in each arm portion 16, 17 is applied to the base portion 15 by rotating it around the Z-axis, the torsional shear stress due to the torsional moment is A vibrating gyro that senses the components of is introduced.

以上この発明を図示例に基づいて説明したが、圧電材料
14としては、チタン酸ジルコン酸鉛の他、チタン酸鉛
、チタン酸バリウムなどの各種材料を用い得ることはも
ちろんである。
Although the present invention has been described above based on the illustrated examples, it goes without saying that various materials such as lead zirconate titanate, lead titanate, barium titanate, etc. can be used as the piezoelectric material 14.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

かくしてこの発明によれば、コリオリの力を基台部分に
て検知することにて、振動ジャイロの小型、軽量化を実
現することができ、また、電極を基台部分およびその近
傍に集中させることにより、線材の引き回しを極めて容
易ならしめることができる。
Thus, according to the present invention, by detecting the Coriolis force at the base portion, the vibrating gyroscope can be made smaller and lighter, and the electrodes can be concentrated on the base portion and its vicinity. This makes it extremely easy to route the wire.

しかも、基台部分と、第1および第2の腕部分とを圧電
材料によって一体成形することにより、それらの連結作
業を全く不要ならしめることができる他、寸法精度の高
い、安定した性能の振動ジャイロをもたらすことができ
る。
Moreover, by integrally molding the base portion and the first and second arm portions using piezoelectric material, there is no need to connect them at all, and vibrations with high dimensional accuracy and stable performance can be achieved. Can bring gyro.

加えて、電極形成面がX軸と直交する二面X。In addition, two planes X whose electrode formation planes are perpendicular to the X axis.

x2に限定されるので、電極印刷工程を少ならしめて生
産コストを低減することができる。
Since it is limited to x2, it is possible to reduce the number of electrode printing steps and reduce production costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(C)は、いずれもこの発明の実施例を
示す斜視図、 第2図は、従来例を示す斜視図、 第3図は、従来の連結部材を例示する斜視図、第4〜1
2図はそれぞれ、この発明を説明するための参考図であ
る。 14・・・圧電材料、 15・・・基台部分、16、1
7・・・腕部分、 18.19・・・電極、20〜27
・・・電極。 第 1 図 (a) 第9 図 第!!0図 @11図 31弧応・力 でん−rに・カ
Figures 1(a) to (C) are perspective views showing embodiments of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a conventional example, and Figure 3 is a perspective view illustrating a conventional connecting member. , 4th to 1st
2 are reference views for explaining the present invention. 14... Piezoelectric material, 15... Base portion, 16, 1
7...Arm part, 18.19...Electrode, 20-27
···electrode. Figure 1 (a) Figure 9! ! Figure 0 @ 11 Figure 31 Arc stress/Force force - To r/Ka

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、二本の矩形状腕部分と、これらの腕部分をそれらの
下端部で相互連結する基台部分とを圧電材料にて一体成
形して全体形状を音叉状とし、前記両腕部分を、三次元
座標系のZ軸方向へ向けるとともに、Y軸方向に間隔を
おいて位置させた姿勢で、基台部分をY軸方向に分極さ
せ、かつ、その基台部分の、X軸と直交する各面に、基
台部分の上面、下面、または上面と下面の両側にそれぞ
れ近接して位置する検知用電極を設けてなる振動ジャイ
ロ。
1. Two rectangular arm portions and a base portion that interconnects these arm portions at their lower ends are integrally molded from a piezoelectric material to have a tuning fork shape as a whole, and the both arm portions are made of The base part is polarized in the Y-axis direction, with the base part facing in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system and spaced apart in the Y-axis direction, and the base part is perpendicular to the X-axis. A vibrating gyroscope in which each surface is provided with a detection electrode located close to the top surface, bottom surface, or both sides of the top and bottom surfaces of a base part.
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