JPH0432711A - ジャイロ装置 - 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］ 本発明は音叉を用いたジャイロ装置（角速度検出装置）
に関する。

〔従来の技術］ 従来の音叉型ジャイロの一例を第３図に示す。

第３図の従来例に於では、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
結ずる基部（１−３）　と、この基部（１３）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。

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−ＩＬ（３０−３）には、音叉（１
）の入力軸（Ｚ−Ｚ）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
出するための圧電素子（３１−１）（３１−２）が夫々
固定される。又、ヒンジ（３０）の連結部（３０−２）
は、音叉（１）の連結部（１−４）のコ字状凹部（１−
４ａ）に嵌合しでいる。

又、ヒンジ（３０）の基部、即ち円環部（３０−４）の
外面の両端に、一端が閉じているほぼ円形状の筒状体（
４１−１）　、　（４１−２）の開口部の内面を接着剤
等により夫々気密に固定する。この場合、円環部（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）に一致するように
なされている。筒状体（４１−１）　、　（４１−２）
の夫々の閉端（４１−１ａ）、　（４１−２ａ）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。尚、（４ａ）　、　（４ａ）は、夫々音叉（１
）の両撓み部（１−２）　、　（１−２）の基部（１−
３）の近傍に設けた音叉（１）の駆動用の圧電素子で、
電圧源（５ａ）に接続されている。

第４図は第３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３図の軸（Ｚ−Ｚ）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（Ｚ−Ｚ）まわりに加わると、それに対
応したコリオリの力　Ｆ、が再振動質量部（１−１）　
、　（１−１）に互に平行且つ反対方向に発生し、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）　、　（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）　、　（３１，−２）
は、その分極方向が同図で士、−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）に固定されているので、両圧電素子（３
１−１）　、　（３１−２）を短絡して一つの出力（４
５）とし、これを電圧源（５ａ）よりの電圧と共にデモ
シュレータ等の電気回路部（７）で同期整流することに
より、入力角速度Ωを検出し、従ってジャイロ装置を得
ることが出来る。

尚、図示せずも、入力軸（Ｚ−Ｚ）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（３１１
）と（３１−２）とに誘起される電圧は互いに逆符号と
なり、これ等より出力はでない。

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。

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（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能
率と、ヒンジ部（３０−１）　、　（３０−３）の入力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりのトルクバネ定数及び円環部（３０
−４）、筒状体（４１−１）　、　（４１−２）の入力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定される入力軸（Ｚ
−Ｚ）まわりの自由用共振周波数とを略々等しい値に選
定することが望ましい。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 本来、音叉の再振動質量部（１−１）　、　（１−１）
の振動方向は入力軸（Ｚ−Ｚ）　と直角な軸（Ｙ−Ｙ）
方向と−敗しでいなければならないが、従来のジャイロ
装置ｒこあっては、音叉の加工精度に限界があり、各振
動質量部（１−１）の重心が（Ｙ−Ｚ）平面上からズし
て、ヒンジ部（３０−ＩＬ　（３０−３）に撓みが生じ
、検出用圧電素子（３１−１）　、　（３１−２）から
、入力軸（Ｚ−Ｚ）回りの角速度Ωに無関係な電圧（以
下ヌル電圧）が出力されてしまうという問題があった。

また、温度変化等により電気回路部（力のゲインが変わ
ると、ヌル電圧に比例して、電気回路部（７）からの出
力（バイアス値）が変化するため、広い温度範囲での使
用が困難であった。

本発明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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、音叉（１）と該音叉に生ずるコリオリ
の力Ｆｃによるモーメントを検出する検出部とを有する
ジャイロ装置に於いて、音叉の各振動質量部（１−１）
にその重心（Ｇ）の位置を調整用する調整手段（１−５
）を設けることにより従来の課題を解決したジャイロ装
置が得られる。

［作用］ 音叉（１）の各振動質量部（１−１）に、その中心を通
り、（Ｙ−Ｚ）平面に垂直な軸（Ｘ−Ｘ）方向にネジ孔
（１−６）をきり、同径のネジ（１−５）が軸（Ｘ−Ｘ
）方向に移動できるようにすることにより、各振動質量
部の重心を（Ｙ−Ｚ）平面上に位置させ、その振動方向
を軸（Ｙ−Ｙ）方向に調整することにより、ヒンジ部（
３０−１）　、　（３０−３）に生じる入力軸（Ｚ−Ｚ
）回りの角速度Ωに無関係な撓みをなくす。

〔実施例〕

以下図面を参照して、本発明を説明する。

第１図は本発明によるジャイロ装置の一実施例の斜視図
である。同図に於て、第３図と同一符号は互に同一素子
を示すものとし、それらの詳細説明は、これを省略する
。

第１図に於て、（１−５）は、各振動質量部（１−１）
の重心位置調整用の調整手段の一例としてのネジである
。この例では、音叉（１）の各振動質量部（１−１）に
、その中心を通り、軸（Ｘ−Ｘ）方向にネジ孔（１−６
）（第２図Ｃ参照）を設け、これにネジ（１−５）を螺
入し、軸（Ｘ−Ｘ）方向へ移動できるようになす。

第２図Ｃ参照及びＣは、第１図に示した本発明の実施例
の原理を説明するための路線図で、その主要部を第１図
の軸（Ｚ−Ｚ）方向から見たものである。

同図Ａは再振動質量部（１−１）　、　（１−１）の重
心（Ｇ）。

（Ｇ）が（Ｘ−Ｘ）方向にずれていない良品の場合であ
る（ネジ（１−５）は省略しである）。

一方、同図Ｂに示すように、再振動質量部（１−１）。

（１−１）の重心（Ｇ）、（Ｇ）が軸（Ｘ−χ）方向に
於て互にズしている場合、それ等の振動によって、軸（
Ｚ−Ｚ）まわりにトルクが生じ、ヒンジ部（３０−１）
。

（３０−３）が同図の点線図示の如くたわみ、検出用圧
電素子（３１−１）　、　（３１−２）から音叉（１）
の共振周波数と同周波数の不要な出力電圧が生じてしま
う。

これを解決するため、同図Ｃに示すように、各ネジ（１
−５）を各振動質量部（１−１）に対して移動すること
によって、再振動質量部（１−１）　、　（１−１）の
重心（Ｇ）、　（Ｇ）を軸（Ｘ−Ｘ）方向に於て一致さ
せることで、再振動質量部（１−１）　、　（１−１）
の振動によるヒンジ部（３０−１）　、　（３０−３）
の撓みをなくすことができる。尚、両ネジ（１−５）　
、　（１−５）の位置の微少な移動を可能とするため、
両ネジ孔（１−６）　、　（１−６）のネジ山間のピン
チはできるだけ小さいほうが望ましい。

また、各振動質量部（１−１）の重心（Ｇ）の位置が決
定した後は、接着剤等によってネジ（１−５）がゆるま
ないようにすることが望ましい。

更に、両ネジ（］　＝５）　、　（１−５）　自体の質
量を調整することより、音叉（１）の再振動質量部（１
−１）　、　（１−１）の質量アンバランス及び音叉（
１）の共振周波数等も微調整することができ、ジャイロ
装置の高精度化が期待できる。

又、各ネジ孔（１−６）の代りに単なる孔を設け、その
孔にビン等を挿入し、重心（Ｇ）、（Ｇ）の位置を調節
した後、ピンを固定するようになしてもよい。

尚、本発明は上述の実施例に限定する必要はなく、多く
の変化変更が当該業者により容易にできることは、明ら
かであろう。

〔発明の効果〕

上述した構造の本発明のジャイロ装置によれば、人力軸
（Ｚ−Ｚ）回りの角速度Ωが零の場合に、検出用圧電素
子からの出力が完全に零となるので、電気的にバイアス
値を補正してやる必要がないため、電気回路部の簡略化
及びジャイロ装置のコストダウンが計れるという効果が
ある。

また、各ネジの質量を調整することにより、重心位置ば
かりでなく、左右の振動質量部の質量のアンバランス、
音叉の共振周波数なども微調整が簡単となり、高精度化
できるという大きな効果もある。

さらにヌル電圧が零になるため、温度によって電気回路
部のゲインが変化しても、バイアス値が変化しないため
、より広い温度範囲での使用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

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図はその原理説明に供する路線図、第３
図は従来のジャイロ装置の一部を除いた斜視図、第４図
は第３図の原理説明図である。 図に於て、 （１）は音叉、 （３０）はヒンジ、 ５）は 重心位置調整用ネジ、 ６）はネジ孔を夫々示す。 代 理 人 松 隈 秀 成 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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いて
   、 上記音叉の振動質量部に音叉の振動面と直交する方向に
   調整手段を設け、上記振動質量部の重心の位置を微調整
   できるようになしたことを特徴とするジャイロ装置。 ２、上記調整手段は、上記振動質量部に設けたネジ孔と
   、該ネジ孔に螺入されるネジとより成ることを特徴とす
   る上記特許請求の範囲第１項記載のジャイロ装置。