JPH05113333A - 振動ジヤイロの製造方法 - Google Patents

振動ジヤイロの製造方法

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JPH05113333A
JPH05113333A JP3272741A JP27274191A JPH05113333A JP H05113333 A JPH05113333 A JP H05113333A JP 3272741 A JP3272741 A JP 3272741A JP 27274191 A JP27274191 A JP 27274191A JP H05113333 A JPH05113333 A JP H05113333A
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JP
Japan
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axis
transducer
axis direction
vibration
vibrator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3272741A
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English (en)
Inventor
Shigeki Sano
茂樹 佐野
Takeo Yokoyama
武男 横山
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測定効率を向上させるための調整が容易で、信
頼性が高い振動ジャイロを製造する。 【構成】駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサが貼着されていない振動子の振動面に比較的容
易に切削可能な板材を貼着し、この板材を切削してx軸
方向およびy軸方向の共振振動数を合致させる。 【効果】x軸方向およびy軸方向の共振振動数を合致さ
せることにより効率を向上させるための調整を容易に
し、信頼性を高くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は飛行体、船舶、車両、ロ
ボットなどの位置、姿勢制御に適した振動ジャイロの製
造方法に関し、特に、測定効率を向上させるための調整
が容易で、信頼性が高い振動ジャイロの製造方法に係わ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、図4に示すように、x軸方向
に運動している物体にz軸回りに角速度Ωが加わるとy
軸方向にコリオリFcの力が発生することが知られてい
る。この原理を利用し、支持ピン20で支持された振動
子21をx軸面21xに貼着された駆動用トランスデュ
ーサ22によりx軸方向に屈曲振動を起こさせて速度を
与え、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発
生するコリオリの力Fcにより起きる屈曲振動をy軸面
21yに貼着された検出用トランスデューサ23により
検知することにより、この角速度Ωを測定する振動ジャ
イロが提案されている。(特開昭62−106315
号、特開平1−250014号、特開平2−51066
号、特開平2−80911号、特開平2−82164
号、特開平2−187621号、特開平2−18762
2号、特開平2−201218号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの振動ジャイロ
にはその振動体に着目すれば音叉型や図示のような音片
型等色々の種類があるが、何れも振動体21に駆動用ト
ランスデューサ22によりx軸方向に屈曲運動の振動を
起こさせ、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向
に発生するコリオリの力Fcにより起きる振動を検出用
トランスデューサ23により検知し、角速度Ωを測定す
るものである。
【0004】いま、質量mの振動体21に駆動用トラン
スデューサ22によりx軸方向に屈曲運動の振動x=AS
inωt(Aは振幅)を与え、z軸回りに角速度Ωを受けた
ときy軸方向に発生するコリオリの力FcはFc=2m・(d
x/dt)・Ω=2AmΩCosωtとなり、x軸方向に与えた振動
と同じ周波数の振動が励起される。この振動は角速度Ω
に比例しているので、振動子21のx軸面21x、y軸
面21yに駆動用トランスデューサ22、検出用トラン
スデューサ23を貼着し、x軸面21xを加振し、y軸
面21yに励起されたコリオリの力Fcによる屈曲振動
を検出測定することで、角速度センサーとして利用でき
るわけである。
【0005】そこで、コリオリの力Fcを測定するに
は、加振側(x軸)と検出側(y軸)は同一周波数の信
号であるので、x軸方向の共振振動数ωxとy軸方向の
共振振動数ωyも同一または極めて近接していれば、測
定効率が最も良くなる(図5(c))。しかしながら、
実際には振動体21の寸法精度や材質のバラツキなどに
より、共振振動数ωxと共振振動数ωyが全く違う場合
(図5(a))または共振振動数ωxと共振振動数ωy
重なりが少ない場合(図5(b))には、コリオリの力
Fcは検出されないか、検出されても効率が悪い。従っ
て、x軸方向の共振振動数ωxとy軸方向の共振振動数
ωyを合致させる調整が必要である。
【0006】このため、共振振動数を合致させる調整方
法としては駆動用トランスデューサ22、検出用トラン
スデューサ23を貼着していない振動体21の振動面2
4、25を適宜切削して共振振動数ωxと共振振動数ωy
を合致させる技法(図6(a))や振動体21の断面形
状に予じめ凸部26を形成して、これを適宜切削して共
振振動数ωxと共振振動数ωyを合致させる技法(図6
(b))が考えられている。
【0007】しかしながら、何れの方法においても振動
体21自体が金属で構成されている場合には金属を切削
することになり、その作業が面倒であり、またその調整
が困難となるという難点がある。
【0008】
【目的】本発明は叙上の難点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、測定効率を向上させるための調整が容易で、
信頼性が高い振動ジャイロの製造方法を提供せんとする
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の振動ジャイロの製造方法は、振動子をx軸方
向に振動させて速度を与える駆動用トランスデューサ
と、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生
するコリオリの力により起きる振動を検知する検出用ト
ランスデューサとをそれぞれx軸面、y軸面に貼着し、
このy軸方向の振動を検知することにより角速度Ωを測
定する振動ジャイロを製造するにあたり、駆動用トラン
スデューサおよび検出用トランスデューサが貼着されて
いない振動子の振動面に比較的容易に切削可能な板材を
貼着し、この板材を切削してx軸方向およびy軸方向の
共振振動数を合致させるものである。
【0010】
【作用】駆動用トランスデューサおよび検出用トランス
デューサが貼着されていない振動子の振動面に比較的容
易に切削可能な板材を予じめ貼着し、この板材を切削し
てx軸方向およびy軸方向の共振振動数を合致させる。
このため効率を向上させるための調整を容易にし、信頼
性を高くすることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の振動ジャイロの製造方法を音
片型に適用した実施例につき図面を参照して説明する。
図1において、振動ジャイロは横断面4角形の直方体の
音片で構成された振動子1をx軸方向に屈曲運動の振動
を起こさせて速度を与え、z軸回りに角速度Ωを受けた
ときにy軸方向に発生するコリオリの力Fcを検知する
ことにより、この角速度Ωを測定するものである。
【0012】本発明の振動ジャイロの製造方法におい
て、振動子1をx軸方向に振動させて速度を与える駆動
用トランスデューサ2と、z軸回りに角速度Ωを受けた
ときにy軸方向に発生するコリオリの力Fcを検知する
検出用トランスデューサ3とがそれぞれx軸面1x、y
軸面1yに貼着されている。なお、図1に示すように、
振動子1は支持棒Sにより支持される。
【0013】この振動子1は温度特性を考慮して恒弾性
のNi−SPAN−Cまたはエリンバなどの金属や石
英、水晶、セラミックなどの電気絶縁物で構成されてい
る。恒弾性の電気絶縁物としてはヤング率の温度係数が
小さく線膨張係数が小さい絶縁物で、ガラスが好適に採
用される。ガラスは恒弾性である他、メカニカルQが大
きく等方的であり、振動子として必要な特性を備えてい
る。ガラスとしては、低膨張の鉛を含むガラスが特に好
ましい。例えば、鉛を含むガラスとしては、PbO-SiO2
PbO-B2O3、PbO-P2O5系、R2O-PbO-SiO2、R2O-CaO-PbO-Si
O2、R2O-ZnO-PbO-SiO2、R2O-BaO-PbO-SiO2、R2O-Al2O3-
PbO-SiO2(R2O:Na2O、K2O)系またはこれらのSiO2分をB2O
3若しくはP2O5で置換した系が採用できる。一般に、振
動ジャイロの製造方法に使用する振動子は特に断面2次
モーメントの関係で厳密に正n角形(nは3以上の正の
整数)である必要があるので、断面の角度精度、寸法精
度等を厳格に規定するため、切削、研磨して調整を行な
う際に、恒弾性絶縁物、特にガラスではその作業が容易
である。
【0014】この振動ジャイロにおいて駆動用トランス
デューサ2および検出用トランスデューサ3が貼着され
ていない振動子1の振動面4、5(図2)には比較的容
易に切削可能な板材6、7がそれぞれ貼着される。この
比較的容易に切削可能な板材としては恒弾性でヤング率
の温度係数が小さく線膨張係数が小さいセラミック、石
英、水晶、ガラス或いはトランスデューサと同じ部材が
好適に採用できる。このような板材は金属と比較して物
理的に軟らかく容易に切削が可能である。
【0015】この振動ジャイロで、質量mの振動体1に
駆動用トランスデューサ2によりx軸方向に屈曲運動の
振動x=ASinωt(Aは振幅)を与え、z軸回りに角速度
Ωを受けたときy軸方向に発生するコリオリの力Fcは
Fc=2m・(dx/dt)・Ω=2AmΩCosωtとなり、x軸方向
に与えた振動と同じ周波数の振動が励起される。この振
動は角速度Ωに比例しているので、振動子1のx軸面1
x、y軸面1yに駆動用トランスデューサ2、検出用ト
ランスデューサ3を貼着し、x軸面1xを加振し、y軸
面1yに励起されたコリオリの力Fcによる屈曲振動を
検出測定することで、角速度が測定できる。
【0016】そこで、コリオリの力Fcを測定するに
は、加振側(x軸)と検出側(y軸)は同一周波数の信
号であるので、図5に示すようにx軸方向の共振振動数
ωxとy軸方向の共振振動数ωyも同一または極めて近接
していれば、測定効率が最も良くなる。この場合、振動
子1の共振振動数ωは、振動子1が両端自由、図3
(a)に示すように断面が均一棒として、一次振動では
x軸方向について言えば下式のように現れる。
【0017】
【数1】
【0018】(ここに、nは振動モードによって決定さ
れる定数であって音片の一次モードではn2は2.26
7、Lは振動子の長さ、ρは密度、Aは断面積、Iは断
面2次モーメント、Eはヤング率、但し、Aは=2a
b、I=2a3b/3) しかしながら、駆動用トランスデューサ2、トランスデ
ューサと同じ板材6を貼着した場合には、その厚さを共
にtとすると、仮に一面に貼着されているとして、共振
振動数ωは、下式のようになる。
【0019】
【数2】
【0020】(ここに、ρA=ρ11+ρ22=ρ1
ab+ρ22tb K=E111 2+E222 2 =E12abR1 2+E22tbR2 21=a2/3 R2=(t2+3ta+3a2)/3 E1は振動子のヤング率、E2はトランスデューサのヤン
グ率) よって、駆動用トランスデューサ2、トランスデューサ
と同じ板材6を貼着したことにより共振振動数ωは、高
域側にシフトする。
【0021】こうして振動ジャイロにおいて駆動用トラ
ンスデューサ2および検出用トランスデューサ3が貼着
されていない振動子1の振動面4、5(図2)に比較的
容易に切削可能な板材6、7をそれぞれ貼着して、この
板材6、7を適宜切削すればx軸方向およびy軸方向の
共振振動数を合致させることができる。さらに、この板
材6、7を予じめ厚く貼着しておけば、切削する厚さを
大きくできるので、調整マージンを大幅にとれるという
利点がある。
【0022】また、切削用の板材6、7を貼着するに
は、振動子1の全面でもよいが、振動子1の中央部が効
率の点で好ましく、より望ましくは振動子1のx軸面1
x、y軸面1yに貼着された駆動用トランスデューサ2、
検出用トランスデューサ3と同一形状でx軸方向、y軸
方向の対応位置に貼着するのが振動子1のバランス、特
性上好ましい。こうして、測定効率を向上させるためx
軸方向の共振振動数ω xとy軸方向の共振振動数ωyを合
致させるための調整を容易にし、信頼性を高くすること
ができる。
【0023】なお、以上の実施例では振動ジャイロの製
造方法を4角形の直方体振動体を使用した音片型に適用
した例について説明したが、本発明の振動ジャイロの製
造方法は横断面n角形(nは3または5以上)の多辺体
の音片型にも適用でき、音叉型等に応用する場合につい
ても等しく適用できる。この場合、x軸方向、y軸方向
とはその横断面n角形のx軸方向、y軸方向成分をいう
ものとする。
【0024】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動ジャイロの製造方法によれば、駆動用トランス
デューサおよび検出用トランスデューサが貼着されてい
ない振動子の振動面に比較的容易に切削可能な板材を貼
着し、この板材を切削してx軸方向およびy軸方向の共
振振動数を合致させることにより、測定効率を向上させ
るための調整を容易にし、信頼性を高くすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法による振動ジャイロの斜視
図。
【図2】本発明の製造方法による振動ジャイロの平面
図。
【図3】図3(a)、(b)は本発明による振動ジャイ
ロを説明する図。
【図4】従来の振動ジャイロの斜視図。
【図5】図5(a)、(b)、(c)は従来の振動ジャ
イロの動作特性を示す図。
【図6】図6(a)、(b)は従来の振動ジャイロの平
面図。
【符号の説明】
1……振動子 2……駆動用トランスデューサ 3……検出用トランスデューサ 1x……x軸面 1y……y軸面 Fc……コリオリの力 Ω……角速度 4、5……トランスデューサが貼着されていない振動面 6、7……比較的容易に切削可能な板材 ωx、ωy……共振振動数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動子をx軸方向に振動させて速度を与え
    る駆動用トランスデューサと、z軸回りに角速度Ωを受
    けたときにy軸方向に発生するコリオリの力により起き
    る振動を検知する検出用トランスデューサとをそれぞれ
    x軸面、y軸面に貼着し、このy軸方向の振動を検知す
    ることにより角速度Ωを測定する振動ジャイロを製造す
    るにあたり、前記駆動用トランスデューサおよび前記検
    出用トランスデューサが貼着されていない前記振動子の
    振動面に比較的容易に切削可能な板材を貼着し、前記板
    材を切削して前記x軸方向およびy軸方向の共振振動数
    を合致させることを特徴とする振動ジャイロの製造方
    法。
JP3272741A 1991-10-21 1991-10-21 振動ジヤイロの製造方法 Withdrawn JPH05113333A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107