JPH07134036A

JPH07134036A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH07134036A
Application number: JP5283403A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Sano; 茂樹佐野; Takayuki Kobayashi; 隆幸小林; Takeo Yokoyama; 武男横山
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】振動子に発生する寄生振動を防止することが
でき、而も作業効率を向上させる。【構成】振動子１の一つの稜部１ａにＲ形状や平面形
状等から成る切欠部を設け、このように形成された稜部
１ａを基板４の中央部に設けた空間部４ａに橋状に設け
られた支持線５に固定する。【効果】これにより、稜部１ａに電流が集中し難くな
るので、安定した溶接作業を行うことができ、また、支
持線５にかかる応力を分散させることができるので支持
線５の破断等のトラブルを防止することができる。更
に、振動子１を支持する支持線５の振動幅Ｌ′を大幅に
小さくすることができ、更に振動高さＨ′をゼロにする
ことができるので、寄生振動を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は飛行体、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
係わり、特に、ｘ軸、ｙ軸方向の対称性、支持面積、ｘ
軸、ｙ軸方向の共振周波数、メカニカルＱ等の支持特性
を向上させて振動子を確実に支持するようにした振動ジ
ャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図４に示すように振動子２１
のｘ軸面２１x、ｙ軸面２１yにトランスデューサ２２、
２３を貼着し、ｘ軸方向に運動している物体２１にｚ軸
回りに角速度Ωが加わるとｙ軸方向にコリオリの力Ｆc
が発生することが知られている。この原理を利用し、物
体を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により起きる振動を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１−２５００１
４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２−２０１２１
８号公報）。

【０００３】これらの振動ジャイロには、その振動体に
着目すれば音又型や図示のような音片型等色々の種類が
あるが、その振動子は支持線でケーシング内で支持され
る。両端自由の音片型の振動ジャイロに関して言えば、
音片の長手方向両端間をＬとすれば両端から０．２２４
Ｌの位置に振動の変位零点、即ち振動の節があり、振動
子はこの位置を支持点として支持線により担持される。
この両端自由の音片型では振動子は上述のように振動の
変位零点で支持されるが、その支持手段としては、従来
から振動子への機械的影響を少なくするために、支持線
を振動子の変位零点の稜部に溶接等で固定して支持して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５
（ａ）、（ｂ）に示すように振動子２４の稜部２４ａが
鋭利なために、抵抗溶接により支持線２５と振動子２４
とを固定する際、電流が稜部２４ａに集中することによ
り溶接作業が困難になる。また、抵抗溶接により稜部２
４ａに応力が集中するので支持線２５が破断する虞があ
り、この支持線２５の破断はアーク溶接、レーザ溶接等
他の溶接においても起こってしまう難点があった。更
に、稜部２４ａにおける溶接では図６（ａ）、（ｂ）に
示すように、支持線２５に対して振動子２４が非対称に
支持され易く、振動子２４の振動に悪影響を与えてい
た。

【０００５】このような支持線２５は振動子２４を囲む
ようにコの字形に形成されており、このコの字形の支持
線２５は固定基板２６に固定されている。しかし、支持
線２５の振動幅Ｌ、振動高さＨは、振動子２４に接触し
ない範囲でなければ小さくすることができないので、寄
生振動を抑えるには限界があった。従ってｘ軸、ｙ軸方
向の対称性、支持面積、ｘ軸、ｙ軸方向の共振周波数、
メカニカルＱ等の支持特性を向上させるのが困難であっ
た。また、支持線２５をコの字形に加工しなければなら
ず、作業効率の向上の妨げになっていた。

【０００６】

【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、寄生振動を防止することができ
而も作業効率を向上させる振動ジャイロを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【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、横断面形状が正ｎ角形（ｎ
は３以上の正の整数）の角柱形状から成る振動子と、中
央部に空間部が設けられ、この空間部に橋状に導線を設
けた基板とを備え、振動子は一つの稜部に切欠部を設
け、この振動子の変位零点位置の切欠部は導線に固定さ
れているものであり、また、横断面形状が正ｎ角形（ｎ
は３以上の正の整数）の角柱形状から成る振動子と、中
央部に空間部が設けられ、この空間部に少なくとも１本
以上の支持線として機能する支持部を有する導体の基板
とを備え、振動子は一つの稜部に切欠部を設け、この振
動子の変位零点位置の切欠部は支持部に固定されている
ものである。

【０００８】

【作用】この振動ジャイロは、振動子の一つの稜部に切
欠部を設けたので、この切欠部を支持線に固定する際、
稜部に電流が集中し難くなるので、安定した溶接作業を
行うことができ、また、支持線にかかる応力をある程度
分散させることができるので支持線の破断等のトラブル
を防止することができる。また、このような振動子に設
けた切欠部を、基板の中央部に設けた空間部に橋状に設
けられた導線または基板の空間部に形成される支持部に
固定させることにより、振動子の振動幅を大幅に小さく
することができ、更に振動高さをゼロにすることができ
るので、振動子に発生する寄生振動を防止することがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の振動ジャイロを両端自由の音
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
運動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。

【００１０】本発明の振動ジャイロにおいて、振動子
は、メカニカルＱ、ヤング率、密度の温度係数、線膨張
係数、等方性などの諸特性を考慮して恒弾性材料が使用
されているＮｉ−ＳＰＡＮ−ＣまたはＣｏ−エリンバ等
の恒弾性金属材料やガラス、セラミック等の恒弾性電気
絶縁物で構成される。後者の恒弾性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、特殊ガラスが好適に採用される。特殊ガラスは恒弾
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。特殊ガラスとして
は、低膨張の鉛を含むガラスが特に好ましい。例えば、
PbO-SiO₂、PbO-B₂O₃、PbO-P₂O₅系、R₂O-PbO-SiO₂、R₂O-
CaO-PbO-SiO₂、R₂O-ZnO-PbO-SiO₂、R₂O-BaO-PbO-SiO₂、
R₂O-Al₂O₃-PbO-SiO₂(R₂O:Na₂O、K₂O)系またはこれらのS
iO₂分をB₂O₃若しくはP₂O₅で置換した系が採用できる。
鉛を含むこれらのガラスは恒弾性であって低線膨張係数
を有しており振動ジャイロに必要な特性を具備してい
る。

【００１１】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。このような恒弾性電気絶縁物で構
成された振動子１は、振動子の共振振動数でｘ軸方向に
振動させて速度を与えるために、ｘ軸、ｙ軸に対して４
５゜の軸線に平行な面１Ａに圧電トランスデューサ２、
ｘ軸、ｙ軸に対して４５゜の軸線に直交する軸線に平行
な面１Ｂに圧電トランスデューサ３が貼着されている。
この圧電トランスデューサ２、圧電トランスデューサ３
に駆動信号を印加し振動子１のｘ軸方向に励振させ、ｚ
軸回りに角速度Ωを受けることによりこの励振方向に９
０°の位相差をもつコリオリの力Ｆｃが発生する。この
励振方向に対して直交方向に励起されたコリオリの力Ｆ
ｃによる屈曲振動を圧電トランスデューサ２、３によっ
て検出測定することができる。

【００１２】さて、図示の振動ジャイロにおいて、振動
子１は断面が正方形で且つ一つの稜部１ａに切欠部を設
けている。この切欠部が設けられた稜部１ａと支持線５
とを抵抗溶接、アーク溶接、レーザ溶接等により接合す
る。この切欠部の形状は支持線５への溶接を容易にし、
且つ溶接部の強度を増すためにＲ形状または平面形状が
好ましい。この稜部１ａにＲ形状等の加工を施す方法は
切削加工によって稜部１ａを切欠してもよいが、これに
限らずダイスによる振動子１の引き落とし加工の際、ダ
イス自体にＲ形状等の形状を加工して振動子１に切欠部
を設けてもよい。

【００１３】このような切欠部の大きさは振動子１に対
して種々の影響を与える。即ち、切欠部が大きすぎる場
合は振動子１と支持線５との接合部の面積が大きくなる
ので、振動子１への機械的影響が大きくなり、電気−機
械等価回路的には機械系の支持インピーダンスに悪影響
を及ぼし、振動子１の固有共振振動数が変化することに
なる。一方、切欠部が小さすぎる場合は、鋭利な稜部と
同様に稜部１ａに応力が集中するので、溶接後に支持線
５が破断する虞があり、また、支持線５に対して振動子
１が非対称に支持され易いので、振動子１の振動に悪影
響を与えることになる。従って切欠部の大きさによる振
動子１の特性の変化に鑑み、０.０５mm程度の大きさの
切欠部が好ましい。尚、振動子１と支持線５との接合方
法は溶接に限らず振動子１を支持線５で支持することが
できればどのような接合方法でもよい。

【００１４】このように形成された振動子１をケーシン
グ（図示せず）内において支持するには図２（ａ）、
（ｂ）に示すように、振動子１の切欠部が設けられた稜
部１ａを直線からなる所定長さの導線である支持線５に
溶接等で固定し、振動子１の振動を抑制しないよう空間
部４ａが穿設される基板４の半田付け用電極パッド８
に、この支持線５の両端を半田付等で固定する。なお、
この振動ジャイロは両端自由の音片型なので、音片の長
手方向両端間をＬとすれば両端から０．２２４Ｌの位置
に振動の変位零点、即ち振動の節があり、振動子１はこ
の位置を支持点として支持線５が２本溶接される。

【００１５】これにより振動子１の振動幅Ｌ′を大幅に
小さくすることができ、更に振動高さＨ′をゼロにする
ことができるので、振動子１に発生する寄生振動を防止
することができる。従ってｘ軸、ｙ軸方向の対称性、支
持面積、ｘ軸、ｙ軸方向の共振周波数、メカニカルＱ等
の支持特性を向上させることが容易になる。尚、本実施
例においては振動子１に発生する寄生振動を防止するた
めに、振動子１の振動幅Ｌ′を大幅に小さくし且つ振動
高さＨ′をゼロにしたが、これに限らず図３に示すよう
に導体の基板であるリードフレーム７に、振動子６の切
欠部が設けられた稜部６ａの振動の変位零点の２点の支
持部７ａ、７ｂの間隔Ａを形成させることができるよう
に穴を設け、このリードフレーム７に振動子６の振動を
抑制しないように半田付等で固定することにより、振動
子６の振動幅Ｌ′を大幅に小さくすることができ、更に
振動高さＨ′をゼロにすることができるので上記と同様
の効果を得ることができる。

【００１６】また、本実施例では、振動ジャイロを４角
形の直方体振動子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以上の正の整数）の多辺体の音片型にも適用で
き、音又片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。

【００１７】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明の振動ジャイロによれば、振動子の一つの稜部に切欠
部を設けたので、この切欠部を支持線に固定する際、固
定部に電流が集中し難くなるので、安定した溶接作業を
行うことができ、また、支持線にかかる応力をある程度
分散させることができるので支持線の破断等のトラブル
を防止することができる。更に、振動子に設けた切欠部
を、基板の中央部に設けた空間部に橋状に設けられた導
線に固定し、或いは基板の中央部に設けた空間部に形成
される支持部に固定することにより、振動子に発生する
寄生振動を防止することができ、而も支持線の加工工程
を省くことができるので、工数の削減、作業効率の向上
を図ることができる。これによりｘ軸、ｙ軸両方向の対
称性、支持面積、メカニカルＱ等の支持特性を安定させ
ることができるので、測定効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である振動ジャイロを示す
図。

【図２】図２（ａ）、（ｂ）は図１の振動ジャイロを示
す斜視図。

【図３】図３は本発明の他の実施例における振動ジャイ
ロを示す斜視図。

【図４】従来の振動ジャイロの斜視図。

【図５】従来の振動ジャイロの構成を示す図で、（ａ）
は斜視図、（ｂ）は平面図。

【図６】図６（ａ）、（ｂ）は従来の振動ジャイロの特
性を示す説明図。

【符号の説明】

１‥‥振動子２、３‥‥圧電トランスデューサ４‥‥基板５‥‥支持線 Ω‥‥角速度Ｆc‥‥コリオリの力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横断面形状が正ｎ角形（ｎは３以上の正の
整数）の角柱形状から成る振動子と、中央部に空間部が
設けられ、この空間部に橋状に導線を設けた基板とを備
え、前記振動子は一つの稜部に切欠部を設け、この振動
子の変位零点位置の前記切欠部は前記導線に固定されて
いることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項２】横断面形状が正ｎ角形（ｎは３以上の正の
整数）の角柱形状から成る振動子と、中央部に空間部が
設けられ、この空間部に少なくとも１本以上の支持線と
して機能する支持部を有する導体の基板とを備え、前記
振動子は一つの稜部に切欠部を設け、この振動子の変位
零点位置の前記切欠部は前記支持部に固定されているこ
とを特徴とする振動ジャイロ。