JPH0587574A - 振動ジヤイロ - Google Patents

振動ジヤイロ

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JPH0587574A
JPH0587574A JP3245980A JP24598091A JPH0587574A JP H0587574 A JPH0587574 A JP H0587574A JP 3245980 A JP3245980 A JP 3245980A JP 24598091 A JP24598091 A JP 24598091A JP H0587574 A JPH0587574 A JP H0587574A
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JP
Japan
Prior art keywords
axis
transducer
angular velocity
vibration
detecting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3245980A
Other languages
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
Application filed by Showa Electric Wire and Cable Co filed Critical Showa Electric Wire and Cable Co
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Publication of JPH0587574A publication Critical patent/JPH0587574A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】検出効率を向上させ、信頼性を高める。 【構成】振動子をx軸方向およびy軸方向に振動させて
それぞれ速度を与えるx軸駆動用トランスデューサおよ
びy軸駆動用トランスデューサをそれぞれx軸面、y軸
面に貼着し、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方
向およびx軸方向に発生するコリオリの力により起きる
振動をそれぞれ検知するx軸検出用トランスデューサお
よびy軸検出用トランスデューサをそれぞれx軸面、y
軸面に貼着する。 【効果】z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向お
よびx軸方向に発生するコリオリの力全体が振動に変
り、コリオリの力がスタート時に振動を惹起するための
閾値となって消費されることなく、x軸検出用トランス
デューサおよびy軸検出用トランスデューサにはコリオ
リの力による振動がスタート時から検出される。

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に関
し、特に、検出効率を向上させ、信頼性を高めた振動ジ
ャイロに係わる。
【0002】
【従来の技術】従来から、図3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2−187622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】この場合、x軸方向に屈曲運動の振動x=
ASinωt(Aは振幅)を与えたとき、角速度Ω=0ではy
軸方向に発生するコリオリの力Fcにより起る振動yは
y=0ということになる。ここで、z軸回りに角速度Ω
が加わると、y軸方向に発生するコリオリの力Fcによ
り振動yを励起させることになるが、この振動yは、図
4に示すように、或る一定の強さ以上の力F0が加わっ
て初めて生起するものであるので、y軸方向に発生した
コリオリの力Fcのうち力F0が単に振動体21の振動を
開始させることに使われ、すなわち力F0がスタート時
の閾値となって消費される。この結果、振動ジャイロの
検出効率が劣るという難点がある。
【0005】
【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、検出効率を向上させ、信頼性を高めた振動ジ
ャイロを提供せんとするものである。
【0006】
【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は、振動子に振動を加えて速度
を与え、角速度を受けたときに発生するコリオリの力に
より起きる振動を検知することにより、角速度を測定す
る振動ジャイロにおいて、振動子をx軸方向およびy軸
方向に振動させてそれぞれ速度を与えるx軸駆動用トラ
ンスデューサおよびy軸駆動用トランスデューサをそれ
ぞれx軸面、y軸面に貼着し、z軸回りに角速度Ωを受
けたときにy軸方向およびx軸方向に発生するコリオリ
の力により起きる振動をそれぞれ検知するx軸検出用ト
ランスデューサおよびy軸検出用トランスデューサをそ
れぞれx軸面、y軸面に貼着したものである。
【0007】
【作用】振動子をx軸駆動用トランスデューサおよびy
軸駆動用トランスデューサによりx軸方向およびy軸方
向に同時に振動させてそれぞれ速度を与える。この状態
でz軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向およびx
軸方向に発生するコリオリの力全体が振動に変り、コリ
オリの力がスタート時に振動を惹起するための閾値とな
って消費されることなく、x軸検出用トランスデューサ
およびy軸検出用トランスデューサにはコリオリの力に
よる振動がスタート時から検出される。このため検出効
率が向上し、信頼性を高くすることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の振動ジャイロを音片型に適用
した実施例につき図面を参照して説明する。図1
(a)、(b)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、y軸方向
に屈曲運動の振動を同時に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、x軸方向に発生す
るコリオリの力Fcを同時に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。
【0009】本発明の振動ジャイロにおいて、振動子1
をx軸方向およびy軸方向に同時に振動させてそれぞれ
速度を与えるx軸駆動用トランスデューサ2xおよびy
軸駆動用トランスデューサ2yがそれぞれx軸面1x、y
軸面1yに貼着されている。さらに、z軸回りに角速度
Ωを受けたときにy軸方向およびx軸方向に発生するコ
リオリの力Fcにより起きる振動をそれぞれ検知するx
軸検出用トランスデューサ3xおよびy軸検出用トラン
スデューサ3y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(a)に示すように、振動子1
は支持棒4により支持される。
【0010】図2(a)、(b)に示すように、振動ジ
ャイロのx軸駆動用トランスデューサ2xおよびx軸検
出用トランスデューサ3xは対向するx軸面1xにそれぞ
れ設け、y軸駆動用トランスデューサ2yおよびy軸検
出用トランスデューサ3yは対向するx軸面1yにそれぞ
れ設けてもよい。この振動子1は温度特性を考慮して一
般的には恒弾性のNi−SPAN−Cまたはエリンバな
どの金属で構成される。また、特殊な例として実例はな
いが石英、水晶、セラミックなどの電気絶縁物で構成さ
れることもある。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-SiO2、R2O-ZnO-PbO-SiO2、R2O-BaO-PbO-Si
O2、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。
【0011】このように構成された振動ジャイロにおい
て、振動子1のx軸駆動用トランスデューサ2xおよび
y軸駆動用トランスデューサ2yに振動子1の共振周波
数ωと同じ周波数の電圧を印加すると、x軸駆動用トラ
ンスデューサ2xおよびy軸駆動用トランスデューサ2y
はx軸方向、y軸方向に振動し、x軸検出用トランスデ
ューサ3xおよびy軸検出用トランスデューサ3yにはそ
れぞれ ASinωt(Aは振幅) BSinωt(Bは振幅) なる信号が現れる。
【0012】ここで、振動子1にz軸回りに角速度Ωが
加わると、コリオリの力Fcにより同じ振動が起り、x
軸検出用トランスデューサ3xおよびy軸検出用トラン
スデューサ3yにはそれぞれ CΩCosωt(Cは振幅) −DΩCosωt(Dは振幅) なる信号が生起する。
【0013】したがって、x軸検出用トランスデューサ
3xには Vx=ASinωt+CΩCosωt y軸検出用トランスデューサ3yには Vy=BSinωt−DΩC
osωt なる信号が発生する。 故に、B・Vx−A・Vyの差信号を求めれば V=(CB+DA)ΩCosωt なる信号を取り出すことができ、これから角速度Ωを測
定することが可能である。
【0014】本発明の振動ジャイロでは、振動子1をx
軸、y軸方向に屈曲振動を同時に起こさせて速度を与え
ておくことにより、振動子1は予じめ振動しているので
z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸、x軸方向に発
生するコリオリの力Fcを微小値から全体にわたって振
動に変換することができ、このためコリオリの力がスタ
ート時の閾値となって消費されることなく、角速度Ωの
測定にあたって検出効率を大幅に向上できる。
【0015】しかも、振動子1をx軸、y軸の2方向に
屈曲振動を同時に起こさせておくことから、その点にお
いても検出効率が大きく改善できる。なお、以上の実施
例では振動ジャイロを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。
【0016】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動ジャイロによれば、振動子をx軸方向およびy
軸方向に振動させてそれぞれ速度を与えるx軸駆動用ト
ランスデューサおよびy軸駆動用トランスデューサをそ
れぞれx軸面、y軸面に貼着し、z軸回りに角速度Ωを
受けたときにy軸方向およびx軸方向に発生するコリオ
リの力により起きる振動をそれぞれ検知するx軸検出用
トランスデューサおよびy軸検出用トランスデューサを
それぞれx軸面、y軸面に貼着したことにより、検出効
率を大幅に向上でき、信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)、(b)はそれぞれ本発明の1実施
例における振動ジャイロの斜視図、平面図。
【図2】図2(a)、(b)は本発明の他の実施例にお
ける振動ジャイロの斜視図、平面図。
【図3】従来の振動ジャイロの斜視図。
【図4】従来の振動ジャイロの動作特性を説明する図。
【符号の説明】
1……振動子 1x……x軸面 1y……y軸面 2x……x軸駆動用トランスデューサ 2y……y軸駆動用トランスデューサ 3x……x軸検出用トランスデューサ 3y……y軸検出用トランスデューサ Fc……コリオリの力 Ω……角速度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動子に振動を加えて速度を与え、角速度
    を受けたときに発生するコリオリの力により起きる振動
    を検知することにより、前記角速度を測定する振動ジャ
    イロにおいて、前記振動子をx軸方向およびy軸方向に
    振動させてそれぞれ速度を与えるx軸駆動用トランスデ
    ューサおよびy軸駆動用トランスデューサをそれぞれx
    軸面、y軸面に貼着し、z軸回りに角速度Ωを受けたと
    きに前記y軸方向およびx軸方向に発生するコリオリの
    力により起きる振動をそれぞれ検知するx軸検出用トラ
    ンスデューサおよびy軸検出用トランスデューサをそれ
    ぞれ前記x軸面、y軸面に貼着したことを特徴とする振
    動ジャイロ。
JP3245980A 1991-09-25 1991-09-25 振動ジヤイロ Withdrawn JPH0587574A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19981203