JPS62148811A - Rate sensor - Google Patents

Rate sensor

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JPS62148811A
JPS62148811A JP60289876A JP28987685A JPS62148811A JP S62148811 A JPS62148811 A JP S62148811A JP 60289876 A JP60289876 A JP 60289876A JP 28987685 A JP28987685 A JP 28987685A JP S62148811 A JPS62148811 A JP S62148811A
Authority
JP
Japan
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vibrating body
case
vibrator
vibration
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP60289876A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigenori Ito
伊藤 茂憲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication of JPS62148811A publication Critical patent/JPS62148811A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the cost of a rate sensor and to reduce its temperature drift by putting a rectangular plate type vibrator in a nearly rectangular and cylindrical case and clamping the vibrator by one-terminal sides of the 1st and the 2nd supporting shafts, and providing a displacement detecting means which detects the vibration displacement of the vibrator due to Coriolis force. CONSTITUTION:The nearly rectangular plate type vibrator 12 is put in the rectangular and cylindrical case 11. The vibrator 12 is formed of a ferromagnetic material, square openings 13-1-13-4 are formed, and the vibrator is held by the 1st and the 2nd supporting shafts 14-1 and 14-2. An electromagnet 15 is fixed closely opposite the plate surface of the vibrator 12 and winding terminals t1 and t2 of the coil of the electromagnet 15 are led out of the case 11. Electrode plates 16-1 and 16-2 of the capacitor of a displacement detecting means which detects the displacement of the vibrator are fixed in the case and lead-out terminals t3 and t4 from the electrode plates 16-1 and 16-2 are led out of the case 11. When an exciting AC voltage is impressed between the winding terminals t1 and t2 of the coil of the electromagnet 15, the vibrator 12 vibrates about a vibration axis penetrating the vibrator in its center.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、被測定角速度を検出するレートセンサに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a rate sensor that detects an angular velocity to be measured.

「従来の技術」 物体に対して軸心の廻りに外力が印加された状態で、こ
の物体に軸心に直角な軸の廻りに角速度を印加すると、
この物体には遠心ツノの他に物体に印加された外力及び
角速度に対応してコリオリ力が生ずる。
"Prior art" When an external force is applied to an object around its axis, and an angular velocity is applied to the object around an axis perpendicular to the axis,
Coriolis force is generated in this object in response to the centrifugal horn as well as the external force and angular velocity applied to the object.

従って、このコリオリカを測定することによって、1?
り体に中和される回転力を測定することが出来る。
Therefore, by measuring this Coriolis, 1?
It is possible to measure the rotational force neutralized by the rotating body.

第2図は、従来使用されているこの種のレートセンサの
構成を示すもので、弾i土率の温度変化が小さい例えば
エリンバ(Fe50%、  N i J 59f。
FIG. 2 shows the configuration of this type of rate sensor that has been conventionally used. For example, Elinva (50% Fe, NiJ 59f) has a small temperature change in elastic modulus.

Cr 9.1%を含む合金)などで長方体状に振動体1
2が形成される。振動体I2を長芋方向に沿って囲む周
面の各板面の中央位置には圧電体10゜13.14.1
3が対接して取り付けられ、振動体12は互に対向する
板面に設けられる支持軸9−1.9−2により支持され
る。第2図に示す例では圧電体IO及び14で振動手段
が形成され、圧電体10及び14に与えられる駆動電気
信号により振動体12は屈曲振動を行なう。
The vibrating body 1 is made of a rectangular shape such as an alloy containing 9.1% Cr).
2 is formed. A piezoelectric body 10°13.14.1 is placed at the center of each plate surface on the circumferential surface surrounding the vibrating body I2 along the yam direction.
3 are attached facing each other, and the vibrating body 12 is supported by support shafts 9-1 and 9-2 provided on mutually opposing plate surfaces. In the example shown in FIG. 2, the piezoelectric bodies IO and 14 form a vibrating means, and the vibrating body 12 performs bending vibration by driving electric signals applied to the piezoelectric bodies 10 and 14.

この場合、振動手段に駆動電気信号が供給されると、振
動体12は支持軸9−1.9−2を節として、支持軸9
−1.9−2が設けられている面内で、第3図に点線で
示すように屈曲振動を行なう。
In this case, when the driving electric signal is supplied to the vibrating means, the vibrating body 12 uses the support shafts 9-1 and 9-2 as nodes, and
-1.9-2 is provided, bending vibration is performed as shown by the dotted line in FIG.

即ち第3図に点線で上方に屈曲した状態を12−1で、
また点線で下方に屈曲した状態を12−2で示すように
、振動体12は支軸□hJ+9−1.9−2を節として
第3図に示した座標系において、X−7面内で屈曲振動
を行なう。
In other words, the upwardly bent state indicated by the dotted line in Fig. 3 is 12-1;
In addition, as shown by 12-2 in the downwardly bent state indicated by the dotted line, the vibrating body 12 is located within the X-7 plane in the coordinate system shown in FIG. 3 with the support axis □hJ+9-1. Perform bending vibration.

振動体12の長手方向の軸心、即ち、第2図及び第3図
に示すX軸に対して、被181す定角速度ωが人力され
る。
A constant angular velocity ω is manually applied to the longitudinal axis of the vibrating body 12, that is, the X axis shown in FIGS. 2 and 3.

振動体12に振動手段により与えられる屈曲振動は、周
1す1的に回転方向が変化しているコマの回転運動の一
部分と考えることが出来る。従って、第2図において、
振動体12には、被測定角速度ωの入力軸Xと振動手段
による振動体12の振動方向であるy軸とに直角なz軸
方向にコリオリ力が発生する。このコリオリカにより振
動体12は、x−z面内で2軸方向に屈曲振動を行なう
The bending vibration given to the vibrating body 12 by the vibrating means can be considered as part of the rotational movement of the top whose rotational direction changes all over the circumference. Therefore, in Figure 2,
Coriolis force is generated in the vibrating body 12 in the z-axis direction perpendicular to the input axis X of the measured angular velocity ω and the y-axis, which is the direction of vibration of the vibrating body 12 by the vibrating means. This Coriolis causes the vibrating body 12 to perform bending vibration in two axial directions within the xz plane.

このコリオリカにより振動体12の屈曲振動が、支持軸
9−1.9−2が取り付けられる振動体12の板面に対
接して配設されている圧電体13゜15により検出され
る。この圧電体13.15からの検出電気信号は、振動
体12に対して入力される被測定角速度に比例している
。従って、圧電体13.15の検出電気信号を測定する
ことにより、振動体12に与えられる被測定角速度を測
定することが出来る。
The bending vibration of the vibrating body 12 due to this Coriolis is detected by the piezoelectric body 13.degree. 15 disposed in contact with the plate surface of the vibrating body 12 to which the support shaft 9-1, 9-2 is attached. The detected electrical signal from the piezoelectric body 13.15 is proportional to the measured angular velocity input to the vibrating body 12. Therefore, by measuring the detected electrical signals of the piezoelectric bodies 13 and 15, the measured angular velocity given to the vibrating body 12 can be measured.

「発明が解決すべき問題点」 従来使用されているレートセンサでは、二個の支持軸9
−1.9−2で振動体12を長手方向において支持して
いるために、この支持軸9−1゜9−2と振動体12と
の結合部分で生ずる応力の不平衡性や熱膨張率差の影古
があり、また互に接触配設される振動体12と圧電体1
0.13.14゜15との熱膨張率の差があり、これら
が原因で生ずる温度ドリフトや不平徨i応力発生の問題
が生ずる。また、振動手段による振動体12の振動を三
次元的に精度よく行なわせるために、振動体12に対し
て三次元的に高精度な加工が必要であり、製造xJI立
て作業が複雑化しその製造費用が増大するという欠点も
存在する。
“Problems to be solved by the invention” In the conventionally used rate sensor, two support shafts 9
-1.9-2 supports the vibrating body 12 in the longitudinal direction, so there is stress imbalance and thermal expansion coefficient that occur at the joints between the support shafts 9-1 and 9-2 and the vibrating body 12. There is a difference between the vibrating body 12 and the piezoelectric body 1, which are arranged in contact with each other.
There is a difference in coefficient of thermal expansion of 0.13.14°15, which causes problems such as temperature drift and uneven stress. In addition, in order to make the vibrating body 12 vibrate three-dimensionally with high precision by the vibrating means, it is necessary to process the vibrating body 12 with high precision three-dimensionally, which complicates the manufacturing and JI setup work. There is also the disadvantage of increased costs.

この発明は、1rlj述の従来のレートセンサに脂みて
なされたものであり、その目的は、振動体を平板状とし
てその加工を二次元的作業にとどめて製造費用を低減さ
せ、振動体を一個所で支軸軸により支持する構成とし、
全体を一種類の材質で構成することにより、温度ドリフ
トをも大幅に減少させることを実現可能とするレートセ
ンサを提供することにある。
This invention was made in addition to the conventional rate sensor mentioned above, and its purpose is to reduce manufacturing costs by making the vibrating body into a flat plate and limiting its processing to two-dimensional work, and to reduce manufacturing costs by using only one vibrating body. The structure is such that it is supported by a support shaft at a location.
It is an object of the present invention to provide a rate sensor that is made entirely of one type of material, thereby making it possible to significantly reduce temperature drift.

「発明の構成」 この発明では、ほぼ方形筒状のケース内に方形板状の振
動体が収容される。ケース内に収容される振動体は、振
動体の中心を通り、振動体の板面に直角な入力軸心位置
で、板面の両面から第1及び第2の支持軸の一端により
挟持される。
"Structure of the Invention" In the present invention, a rectangular plate-shaped vibrating body is housed in a substantially rectangular cylindrical case. The vibrating body housed in the case is sandwiched by one end of the first and second support shafts from both sides of the plate surface at an input axis position that passes through the center of the vibrating body and is perpendicular to the plate surface of the vibrating body. .

これらの支持軸の他端は、ケース内において互に対向す
るケースの対向板面にそれぞれ対接し、これら第1及び
第2の支持軸により振動体がケース内において挟持保持
されている。
The other ends of these support shafts are in contact with opposing plate surfaces of the cases that are opposed to each other within the case, and the vibrating body is held and held within the case by these first and second support shafts.

ケース内には振動体に対する振動手段が設けられ、ごの
振動手段により振動体は振動体の中心を通り人力軸心に
直角な振動軸心を中心に振動される。
A vibrating means for the vibrating body is provided within the case, and the vibrating body is vibrated about a vibration axis that passes through the center of the vibrating body and is perpendicular to the human power axis.

ケースの対向板面から第1及び第2の支持軸の一方を介
して振動体に被測定角速度が入力される。
The angular velocity to be measured is input to the vibrating body from the opposing plate surface of the case via one of the first and second support shafts.

振動体に被測定角速度が入力されると、振動体には振動
体の中心を通り入力軸心及び振動軸心に直角な変位軸心
を中心に振動体を振動変位させるコリオq)力が発生す
る。ケース内には、コリオリカによる振動体の振動変位
を検出する変位検出手段が設けられている。
When the measured angular velocity is input to the vibrating body, a Corio q) force is generated in the vibrating body that vibrates and displaces the vibrating body around the displacement axis that is perpendicular to the input axis and the vibration axis, passing through the center of the vibrating body. do. Displacement detection means for detecting vibrational displacement of the vibrating body due to Coriolika is provided within the case.

このように、方形筒状のケース内に方形板状の振動体が
第1及び第2の支持軸により入力軸心位置の一点で挟持
されるため、二次元的な加工で振動精度のよい振動体を
作成することができる。また、コリオリカにより振動体
の振動変位を検出する変位検出手段を、ケース内に振動
体に対して非接触状態で配設することが出来るので、支
持軸と振動体との接合部分で生ずる応力の不平衡性が少
なく、変位検出手段と振動体との接触による熱膨張率差
の影響もない。
In this way, the rectangular plate-shaped vibrating body is held in the rectangular cylindrical case by the first and second support shafts at one point at the input shaft center position, so that vibration with high vibration accuracy can be achieved by two-dimensional machining. body can be created. In addition, since the displacement detection means for detecting the vibration displacement of the vibrating body using Coriolica can be disposed inside the case without contacting the vibrating body, stress generated at the joint between the support shaft and the vibrating body can be reduced. There is little unbalance, and there is no effect of a difference in thermal expansion coefficient due to contact between the displacement detection means and the vibrating body.

従って、被測定角速度の高精度の検出が可能なレートセ
ンサを簡単な製造技術で、効率的に製造することが可能
となる。
Therefore, it becomes possible to efficiently manufacture a rate sensor capable of highly accurate detection of the angular velocity to be measured using a simple manufacturing technique.

「発明の実施例」 以下、この発明のレートセンサを、その7.″施例に基
づき図面を使用して詳細に説明する。
"Embodiments of the Invention" Below, the rate sensor of this invention will be described in Section 7. ``Examples will be explained in detail using drawings.

ほぼ方形筒状のケース内にほぼ方形板状の振動体が収容
され、この振動体は板面の両面から入力軸心位置におい
て第1及び第2の支持軸により、ケース内に挟持保持さ
れる。
A substantially rectangular plate-shaped vibrating body is housed in a substantially rectangular cylindrical case, and this vibrating body is held in the case by first and second support shafts at the input axis position from both sides of the plate surface. .

第1図(A)(B)は、この発明レートセンサの実施例
の構成を示すもので、方形筒状のケース11が構成され
、このケースll内にほぼ方形板状の振動体12が収容
される。実施例では、正方形板状の振動体12が強磁性
材で形成され、この振動体12には中心に対称に、正方
形状の開口13−1〜13−4が形成されている。
FIGS. 1(A) and 1(B) show the structure of an embodiment of the rate sensor of the present invention, in which a rectangular cylindrical case 11 is constructed, and a substantially rectangular plate-shaped vibrating body 12 is accommodated in the case 11. be done. In the embodiment, a square plate-shaped vibrating body 12 is formed of a ferromagnetic material, and square-shaped openings 13-1 to 13-4 are formed in this vibrating body 12 symmetrically about the center.

振動体12は、第1及び第2の支持軸によりケース11
内に挟持保持される。即ち、第1及び第2の支持軸14
−1.14−2の一端が尖状に形成され、支軸軸14−
1.14−2の他端は、平面状に形成される。第1及び
第2の支持軸14−1゜14−2の一端により、振動体
12の中心を通り振動体12の板面に直角な人力軸心位
置で、板面を表裏両面から挟むようにして、振動体12
に対して第1及び第2の支持軸14−1.14−2が配
設される。
The vibrating body 12 is connected to the case 11 by first and second support shafts.
It is clamped and held inside. That is, the first and second support shafts 14
-1. One end of 14-2 is formed into a pointed shape, and the support shaft 14-
1. The other end of 14-2 is formed into a flat shape. By one end of the first and second support shafts 14-1 and 14-2, the plate surface is sandwiched from both the front and back sides at the human power axis position passing through the center of the vibrating body 12 and perpendicular to the plate surface of the vibrating body 12, Vibrating body 12
First and second support shafts 14-1, 14-2 are disposed relative to each other.

第1及び第2の支持軸14−1.14−2の平面状に形
成される他端は、ケース11の互に対向する板面に対し
て圧接される。振動体12の厚み及び第1及び第2の支
持軸14−1.14−2の長さが選定され、振動体12
は両面から第1及び第2の支持軸14−1.14−2に
より、ケースll内において伸性挟1ヶされるように構
成される。
The other planar ends of the first and second support shafts 14-1 and 14-2 are pressed against the opposing plate surfaces of the case 11. The thickness of the vibrating body 12 and the lengths of the first and second support shafts 14-1 and 14-2 are selected, and the vibrating body 12
is configured to be elastically clamped in the case 11 by the first and second support shafts 14-1 and 14-2 from both sides.

ケース内に振動体に対する振動手段が設けられる。実施
例においては、ケース11内において、振動体12の一
周辺部の中央において、振動体12の板面に近接対向し
て電磁石15が、ケース11の内面に固定されている。
A vibrating means for the vibrating body is provided within the case. In the embodiment, within the case 11, an electromagnet 15 is fixed to the inner surface of the case 11 at the center of one periphery of the vibrating body 12, close to and facing the plate surface of the vibrating body 12.

この電磁石15のコイルの巻VA端子t1.L2はケー
ス11外に8出されている。
The winding VA terminal t1 of the coil of this electromagnet 15. L2 is exposed outside the case 11.

ケース内に振動体12の変位を検出する変位検出手段が
設けられる。実施例においては、振動体12の電磁石I
5と対向する一周辺部に対して直角な周辺部の中央にお
いて、二lンテンサの極板16−1.16−2が、振動
体12の板面を挟んで保持体I7によりケース11の内
面に固定されている。コンデンサの極板16−1.16
−2からのξ出端子”l +  ”a はケース11外
に導出される。
Displacement detection means for detecting displacement of the vibrating body 12 is provided within the case. In the embodiment, the electromagnet I of the vibrating body 12
At the center of the periphery perpendicular to the periphery facing 5, the pole plates 16-1 and 16-2 of the two-layer tensor are held against the inner surface of the case 11 by the holder I7 with the plate surface of the vibrating body 12 in between. is fixed. Capacitor plate 16-1.16
The ξ output terminal “l + ”a from −2 is led out of the case 11.

電磁石15のコイルの巻線端子1..12間に励6佳交
流電圧が印加される。この励磁交流電圧の印加により、
電磁石15が励6fiされ、この電磁石15により形成
されるるは界によって、振動体12はその中心を通り板
面に直角な人力軸心に直角で、振動体12の中心を通る
振動軸心、実施例では第1図(A)のy軸を中心にして
振動する。
Winding terminal of the coil of electromagnet 15 1. .. An excitation AC voltage is applied between 12 and 12. By applying this excitation AC voltage,
The electromagnet 15 is excited, and the field formed by the electromagnet 15 causes the vibrating body 12 to move through the center of the vibrating body 12, at right angles to the human power axis which is perpendicular to the plate surface, and whose vibration axis passes through the center of the vibrating body 12. In the example, it vibrates around the y-axis in FIG. 1(A).

第4図に示すように、振動体12の周辺部は電磁石15
の勃起によって、矢印方向に力を受け、第4図で実線と
点線とで示す位置を取りながら、紙面に直角なy軸を中
心にして振動する。
As shown in FIG. 4, an electromagnet 15
Due to the erection of , it receives a force in the direction of the arrow, and vibrates around the y-axis perpendicular to the plane of the paper, taking the positions shown by the solid and dotted lines in FIG.

ケースの板面から第1及び第2の支持軸の一方を介して
振動体に被測定角速度が人力される。第5図に示すよう
に、この発明のレートセンナのケース11を被測定角速
度を測定しようとする被測定体21の近傍まで持ち運び
、レートセンサの振動体12に対してケース11の板面
を介して、被測定角速度ωを入力させる。即ら、実施例
においては、レートセンサのケース11の板面に対して
被1UII定角速度で回転する回転軸22の先端を対接
さゼろ。
The angular velocity to be measured is manually applied to the vibrating body from the plate surface of the case via one of the first and second support shafts. As shown in FIG. 5, the case 11 of the rate sensor of the present invention is carried close to the object 21 whose angular velocity is to be measured, and the plate surface of the case 11 is placed against the vibrating body 12 of the rate sensor. and input the angular velocity ω to be measured. That is, in the embodiment, the tip of the rotating shaft 22, which rotates at a constant angular velocity of 1 UII, is brought into contact with the plate surface of the case 11 of the rate sensor.

この支持軸14−1か対接するケース11の板面に対す
る被測定角速度の入力によって、レートセンサの振動体
12には入力軸心に対して被測定角速度による回転力が
印加される。振動体12は、振動軸心を中心に振動運動
、即ち周期的に回転方向の変化する回動運動を行なって
おり、このような振動体12に対して被測定角速度によ
って、入力軸心の廻りに回転力が印加される状態となる
When the angular velocity to be measured is input to the plate surface of the case 11 that is in contact with the support shaft 14-1, a rotational force due to the angular velocity to be measured is applied to the vibrating body 12 of the rate sensor with respect to the input axis. The vibrating body 12 performs a vibrating motion centered on the vibration axis, that is, a rotational motion whose rotational direction changes periodically. A rotational force is applied to the

この条件下では、レートセンサの振動体12にはコリオ
リ力が発生し、振動体12はこのコリオリカにより入力
軸心及び振動軸心に直角方向の変位軸心に対して変位す
る。振動軸心を中心とする振動体12の振動の振幅即し
変位Xは、時間をし、振動の角速度をω。、aを定数と
して次式で表わされる。
Under this condition, a Coriolis force is generated in the vibrating body 12 of the rate sensor, and the vibrating body 12 is displaced by the Coriolis with respect to a displacement axis in a direction perpendicular to the input axis and the vibration axis. The amplitude of the vibration of the vibrating body 12 about the vibration axis, ie, the displacement, is time, and the angular velocity of the vibration is ω. , a is a constant and is expressed by the following equation.

X ”’ a  Sln’l’。t         
  ・fil従って、振幅方向の速度は、次式で与えら
れる。
X ”' a Sln'l'.t
fil Therefore, the velocity in the amplitude direction is given by the following equation.

t 振動軸心を中心として(2)式で与えられる速度で回動
している振動体12に対して、人力軸心に角速度ωが人
力されて発生するコリオリカfは、C1を定数として次
式で与えられる。
Coriolis f, which is generated when an angular velocity ω is applied manually to the human-powered axis of the vibrating body 12 rotating at the speed given by equation (2) about the vibration axis, is expressed by the following equation with C1 as a constant: is given by

f = C,a ωω、 cos ωo  t    
 、131(3)式で表わされるコリオリカ「による変
位軸心を中心として生ずる変位yはC2を定数として次
式で示される。
f = C, a ωω, cos ωo t
, 131(3), the displacement y caused by Coriolis' as the center of the displacement axis is expressed by the following equation with C2 as a constant.

y= C+  Cz  a (11th)a cos 
ωo  t   =・(41ここで定数C+、Czは、
振動体12の形状、ヤング率で与えられる。
y= C+ Cz a (11th) a cos
ωo t =・(41 Here, the constants C+ and Cz are
It is given by the shape of the vibrating body 12 and Young's modulus.

実施例においては、振動体12に正方形状の開口13−
1〜13−4が中心に対称に形成されている。これらの
開口13−1〜13−4が設けられていると、振動体1
2の振動手段による駆動に際して振動軸心のずれが少な
くなるという効果を有する。第6図(A)において、開
口13−1〜13−4が形成されない正方形成状の振動
体12が、振動軸心(第6図(A)ではy軸)を中心に
して図示していない振動手段により振動しているものと
する。この場合、何らかの原因でこの振動軸心が振動体
12の中心の廻りに角度θ傾いたとすると、振動中心軸
の実効長は!からi′に変化する。しかし角度θは微小
角であるから、pと!′との差は余り大きくない。
In the embodiment, a square opening 13- is provided in the vibrating body 12.
1 to 13-4 are formed symmetrically around the center. When these openings 13-1 to 13-4 are provided, the vibrating body 1
This has the effect of reducing deviation of the vibration axis when driven by the second vibration means. In FIG. 6(A), the square-shaped vibrating body 12 in which openings 13-1 to 13-4 are not formed is not shown centered on the vibration axis (the y-axis in FIG. 6(A)). It is assumed that the vibration means is used to vibrate. In this case, if for some reason this vibration axis is tilted at an angle θ around the center of the vibrating body 12, then what is the effective length of the vibration center axis? to i′. However, since the angle θ is a small angle, p! ′ is not very large.

これに対して第6図(B)のように、開口13−1〜1
3−4が形成されている振動体12においては、振動軸
心に微小角度θの傾きが生しると、振動中心軸の実効長
は、開口13−1.13−3の存在のために、傾きが生
しない場合の実効長とは大幅に変化する。
On the other hand, as shown in FIG. 6(B), the openings 13-1 to 1
In the vibrating body 12 in which the opening 13-4 is formed, when the vibration axis is tilted by a small angle θ, the effective length of the vibration central axis becomes , the effective length changes significantly from the case where no slope occurs.

従って、開口13−1〜13〜4が形成されている振動
体12においては、振動中心軸か、僅かに変動しても、
振動周波数が大きく変化するので振動体12には傾きを
原状に復帰させる力が働いて振動中心軸の変動がおさえ
られる。
Therefore, in the vibrating body 12 in which the openings 13-1 to 13-4 are formed, even if the vibration center axis changes slightly,
Since the vibration frequency changes greatly, a force acts on the vibrating body 12 to return the inclination to its original state, suppressing fluctuations in the central axis of vibration.

これに反して、開口13−1〜13−4が形成されてい
ない振動体12では、振動中心軸が僅かに変化しても振
動周波数の変化が少ないので、変動した振動中心軸を中
心とする振動が継続されることになり、振動中心軸のず
れが生じる。
On the other hand, in the vibrating body 12 in which the openings 13-1 to 13-4 are not formed, there is little change in the vibration frequency even if the vibration center axis changes slightly, so that the vibration frequency is centered around the changed vibration center axis. The vibration will continue, causing a shift in the vibration center axis.

(4)弐で表わされる振動体12に生ずる変位yが変位
検出手段で検出される。実施例は、変位検出手段として
静電容量検出方式を用いている。即も、コンデンサの極
板16−1または16−2とこれに対向する振動体12
とで形成される静電容量値が振動体12の移動により変
化することを測定し、この静電容量値の変化から振動体
12に生ずる変位yが求められる。
(4) The displacement y generated in the vibrating body 12, indicated by 2, is detected by the displacement detection means. In the embodiment, a capacitance detection method is used as the displacement detection means. Immediately, the capacitor plate 16-1 or 16-2 and the vibrating body 12 facing it
The change in the capacitance value formed by the vibrating body 12 due to the movement of the vibrating body 12 is measured, and the displacement y occurring in the vibrating body 12 is determined from the change in the capacitance value.

第7図において、振動体12とコンデンサの極(反16
−2間の静電容量は、振動体12の瓶(反16−1.1
6−2間の中央位置からの変位をyとして次式で与えら
れる。但し、コンデンサの対向板面積をS、コンデンサ
の極を反16−1. 16−2間距離をDとする。
In FIG. 7, the vibrating body 12 and the capacitor pole (anti-16
-2 is the capacitance between the vibrating body 12 bottle (16-1.1
It is given by the following equation, where y is the displacement from the center position between 6 and 2. However, the area of the opposing plate of the capacitor is S, and the pole of the capacitor is 16-1. Let D be the distance between 16-2.

’AD  y この時、コンデンサの極板l6−1と振動体12間の静
電容量は、(6)式で与えられる。
'AD y At this time, the capacitance between the capacitor plate l6-1 and the vibrating body 12 is given by equation (6).

このようにして、例えば端子t1′及びt3間或いは端
子L1′及びt4間に得られる静電容MCを測定し、こ
れらを用いることにより、振動体12のコリオリカ[に
よる変位yを求めることが出来る。変位検出手段により
振動体12のコリオリカfによる変位yが求まると、(
4)式から、被測定角速度ωが求められる。
In this way, by measuring the capacitance MC obtained between the terminals t1' and t3 or between the terminals L1' and t4, and using these, it is possible to determine the displacement y of the vibrating body 12 due to Coriolis. When the displacement y of the vibrating body 12 due to Coriolis f is determined by the displacement detection means, (
The angular velocity ω to be measured can be found from equation 4).

一船にコリオリカfにより振動体12に与えられる変位
は、振動手段により振動体12に与えらめて小さなもの
である。
The displacement given to the vibrating body 12 by the Coriolika f in one ship is smaller than that given to the vibrating body 12 by the vibrating means.

実施例について説明したようにこの発明では、振動体1
2に対して、変位検出手段を非接触状(声で配設するこ
とが出来、且つ、第1及び第2の支持軸14−1.14
−2も振動体12を両面からそれぞれ一点で挟持してい
る。従って、支持軸と振動体の連結部分に非対称応力が
生ずることがなく、また温度ドリフトの発生も極めて少
ない構成とすることが出来る。
As described in the embodiment, in this invention, the vibrating body 1
2, the displacement detecting means can be arranged in a non-contact manner (it can be arranged by voice), and the displacement detecting means can be arranged in a non-contact manner, and
-2 also holds the vibrating body 12 at one point from both sides. Therefore, no asymmetrical stress is generated in the connecting portion between the support shaft and the vibrating body, and a configuration can be achieved in which the occurrence of temperature drift is extremely small.

振動体12自体の加工も二次元的加工ですみ、三次元的
な高精密加工を必要とせず、レートセンサ全体の製造組
立ても簡単に行なうことか出来て、小型可搬形で且つ被
測定角速度の安定した検出精度を有するレートセンサを
提供することが可能である。
The machining of the vibrating body 12 itself is two-dimensional machining, and three-dimensional high-precision machining is not required, and the entire rate sensor can be easily manufactured and assembled, and it is small and portable, and it is easy to measure the angular velocity to be measured. It is possible to provide a rate sensor with stable detection accuracy.

実施例においては、振動体12に対する振動手段として
電磁石15を1個使用したものを説明したが、これらを
複数個使用して振動体12を振動軸心を中心としてより
効果的に振動させるtl”4成のものも実現可能である
。また、実施例では図示していないが、振動体12の振
動手段による振幅の検出手段を設け、この検出手段の検
出値に応じて、振動体12の振動の制御を行なわせ、よ
り安定な振動を振動体に対して行なわせることも可能で
ある。
In the embodiment, one electromagnet 15 is used as a vibration means for the vibrating body 12, but it is also possible to use a plurality of electromagnets to vibrate the vibrating body 12 more effectively around the vibration axis. Although not shown in the embodiment, means for detecting the amplitude of the vibrating means of the vibrating body 12 is provided, and the vibration of the vibrating body 12 is adjusted according to the detected value of the detecting means. It is also possible to perform more stable vibrations on the vibrating body by controlling the above.

また、実施例においては、変位検出手段として振動体1
2の変位による静電容量の変化を検出する方式を用いて
いるが、実施例の構成に限らず、例えば振動体12の変
位を光量の変化に変換して光′孕的に1灸出することも
出来る。
In addition, in the embodiment, the vibrating body 1 is used as a displacement detecting means.
Although the method of detecting the change in capacitance due to the displacement of 2 is used, it is not limited to the configuration of the embodiment. You can also do that.

1−発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によると製作組立
が節i[i、に且つ全体の小形化を実現して行なうこと
が出来、組立状態でn、械的歪みや、温度ドリフトが生
ずることがなく、高精度の被7!1す定角速度の検出を
現場において、被測定体に対してf+H単に袋若した状
態で迅速且つ手軽に行なうことが出来るし・−トセンサ
を提供することが可能である。
1-Effects of the Invention" As explained in detail above, according to the present invention, manufacturing and assembly can be carried out at nodes i [i, and the overall size can be reduced, and there is no mechanical distortion or distortion in the assembled state. , there is no temperature drift, and high-precision constant angular velocity detection can be performed quickly and easily on-site by simply placing f + H on the object to be measured. It is possible to provide

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

第1図(A)(13)は、この発明のレートセンサの実
施例の構成を示す、それぞれ上蓋及び側板を取り除いた
正面切開図及び側面切開図、第2図は、従来使用されζ
いるレートセンサの構成を示す斜視図、第3図は、第2
図のレートセンサの振動手段による振動状態を示す正面
図、第4図は、この発明のレートセンサの実施例の振動
手段による振動状態を示す平面切開図、第5図は、この
発明のレートセンサによる被測定体の被測定角速度の吹
出状態を示す斜視図、第6図(A)(B)は、それぞれ
開口がない振動体と開口を有する振動体との振動軸心を
中心とする振動の状態を示す図、第7図は、この発明の
実施例に用いられる変位検出手段の(1′4成を示す図
である。 11:ケース、12.振動体、 13−1〜13−4:開口、14−1;第1の支持軸、
14−2・第2の支持軸、15:電磁石、16−1.1
6−2・極板、17:保持体、21:被i1[+I定体
、22;被測定軸。 代  理  人 、1′1°t     野     
       市坩 1k (A)(B) + 2図 牛 十1 千 第5図 オ6圓 (ハ)                (B)坩 7
Fig. 1(A) (13) shows the configuration of an embodiment of the rate sensor of the present invention, a front cutaway view and a side cutaway view with the top cover and side plate removed, respectively, and Fig. 2 shows the configuration of a conventionally used rate sensor.
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the rate sensor.
FIG. 4 is a front view showing the vibration state of the vibration means of the rate sensor of the present invention; FIG. 4 is a cutaway plan view showing the vibration state of the vibration means of the rate sensor according to the embodiment of the invention; Figures 6(A) and 6(B), which are perspective views showing the blowout state of the measured angular velocity of the measured object, show the vibration centering on the vibration axis of a vibrating body without an opening and a vibrating body with an opening, respectively. FIG. 7 is a diagram showing the (1'4 configuration) of the displacement detecting means used in the embodiment of the present invention. 11: Case, 12. Vibrating body, 13-1 to 13-4: Opening, 14-1; first support shaft,
14-2・Second support shaft, 15: Electromagnet, 16-1.1
6-2 Electrode plate, 17: Holder, 21: Target i1 [+I constant body, 22; Axis to be measured. Agent, 1'1°t field
Market 1k (A) (B) + 2 figures 11 thousand figures 5 O 6 circles (c) (B) 7
figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ほぼ方形筒状のケース内に方形板状の振動体が収
容され、 この振動体はその板面の両面から前記振動体の中心を通
り前記板面に直角な入力軸心位置で、第1及び第2の支
持軸の一端により挟持され、前記第1及び第2の支持軸
の他端は前記ケース内において互に対向する前記ケース
の対向板面にそれぞれ対接し、前記第1及び第2の支持
軸により前記振動体が前記ケース内において挟持保持さ
れ、 前記ケース内に前記振動体に対する振動手段が設けられ
、この振動手段により前記振動体は前記中心を通り前記
入力軸心に直角な振動軸心を中心に振動され、 前記ケースの対向板面から前記第1及び第2の支持軸の
一方を介して前記振動体に被測定角速度が入力され、 この被測定角速度により前記振動体には前記振動体の中
心を通り前記入力軸心及び前記振動軸心に直角な変位軸
心を中心に前記振動体を振動変位させるコリオリ力が発
生し、 このコリオリ力による前記振動体の変位を検出する変位
検出手段が前記ケース内に設けられてなることを特徴と
するレートセンサ。
(1) A rectangular plate-shaped vibrating body is housed in a substantially rectangular cylindrical case, and this vibrating body passes through the center of the vibrating body from both sides of the plate surface at an input axis position perpendicular to the plate surface, The other ends of the first and second support shafts are held by one end of the first and second support shafts, and the other ends of the first and second support shafts are in contact with opposing plate surfaces of the case that face each other within the case. The vibrating body is held and held in the case by a second support shaft, and a vibrating means for the vibrating body is provided in the case, and the vibrating body passes through the center and is perpendicular to the input axis. A measured angular velocity is input to the vibrating body from the opposing plate surface of the case through one of the first and second support shafts, and the measured angular velocity causes the vibration body to vibrate. A Coriolis force is generated that passes through the center of the vibrating body and vibrates and displaces the vibrating body around a displacement axis perpendicular to the input axis and the vibration axis, and the displacement of the vibrating body due to this Coriolis force is A rate sensor characterized in that displacement detection means for detecting displacement is provided within the case.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5975890A (en) * 1996-06-17 1999-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic combustor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5975890A (en) * 1996-06-17 1999-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic combustor

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