JPS6219713A - ジヤイロ装置 - 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〕 本発明はジャイロ装置、特に振動型或いは音叉型ジャイ
ロ装置に関し、同一出願人の出願によるジャイロ装置（
特願昭５８−０４５２３４号）の改良に関する。

〔従来の技術〕

第３図を参照して、上記した特願昭５８−０４５２３４
号のジャイロ装置の主要部を説明する。同図に於て、（
１）は音叉を全体として示す。（２）は平板状の基台で
、その上に、その上面と略々垂直となる如く、短冊状バ
イモルフから成る入力角速度Ωを検出するための薄板状
の検出用電圧素子（３０）を取付ける。尚、この際、必
要に応じて、取付部（３０’）を用いてもよい、この例
では、音叉（１）を、一対の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
各遊端を連結する基部（１−３）とより構成する。ここ
で基部（１−３）の上面に、Ｌ字状取付部（１−４）の
一方の脚（１−４ａ）が略々垂直上方に伸びる如く固定
し、他方の脚（１−４ｂ）が両撓み部（１−２）、（１
−２）と略々平行に伸びる如くなすと共に、基部（１−
３）の下面にカンタ−ウェイト部（１−５）を取り付け
る。

上述の如く構成した音叉（１）を、次′の如く、薄板状
の検出用圧電素子（３０）に固定する。卯ち、音叉（１
１の両撓み部（１−２）、　　（１−２）間の隙間（幻
に、薄板状の圧電素子（３０）の幅方向（Ｂ）が延在す
る如く、圧電素子（３０）の上端に、Ｌ字状取付部（１
−４）の脚（１−４ｂ）を固定する。かくすれば、音叉
（１１は、その振動面（音叉面）が、第３図に示す如く
、水平に配置された基台（２）の板面と略々平行、即ち
圧電素子（３０）の長手方向（Ｘ　−Ｘ）と直交する如
く、圧電素子（３０）に取付けられる。尚、この場合、
両撓み部（１−２）。

（１−２）間の隙間（幻は、後述の如く圧電素子（３０
）が振動し、音叉（１）の振動面が傾斜しても、圧電素
子（３０）と両撓み部（ｔ−２）、　　（１−２）が接
触しないような値に設定されていると共に、音叉（１）
の振動質量部（１−１）、　　（１−１）及びカウンタ
ーウェイト部（１−５）等が、基台（２）の上面に接触
しない、ように、圧電素子（３０）の基台（２）上の高
さは設定されている。

尚、第３図に於て、＋４＞、　＋４１は、両撓み部（１
−２）。

（１−２）に取付けた例えば駆動用圧電素子で、これ等
は、例えば交流信号源（５）よりの信号により駆動され
、音叉（１）の振動質量部（１−１）、　　（１−１）
に、速度Ｖなる交番振動を励起させる。

第３図に示す如く、上述した構成の例では、音叉（１）
、Ｌ字状取付部（１−４）及びカウンターウェイ）（１
−５）全体の重心は、検出用圧電素子（３０）の長手方
向（Ｘ−Ｘ）の長さの略１／２の位置に来るように設計
されている。今、速度Ｖで振動しつつある音叉（１）の
振動質量部（１−１）。

（１−１）に、角速度Ωが作用し、コリオリの力Ｆｃが
＜Ｘ−Ｘ＞方向で互いに逆向きに発生すると、音叉（１
）に偶力が働き、その振動面が、前の状態（水平）より
変角し、検出用圧電素子（３０）のバネ剛性と釣り合う
。ここで、検出用圧電素子（３０）は、２枚の薄板状圧
電素子を接合したバイモルフと称される素子であるので
、一方の圧電素子には、圧縮応力が、又、他方の圧電素
子には、引張り応力が発生し、従って、それぞれに設け
た電極（図示せず）間には、変形量に応じた電圧が生ず
る。即ち、音叉（１）の振動質量部（１−１）。

（１−１）の振動振幅及び振動周波数が一定であれば、
両圧電素子間に発生する上記電圧は、入力角速度Ωに比
例するので、ジャイロ装置を得ることが出来る。

この場合、検出用圧電素子（３０）の出力電圧を基準電
圧として、交流信号源（５）よりの信号と共に、デモシ
ュレータ（７）に入力し、同期整流することにより、（
Ｚ−Ｚ’）軸まわりに入力される角速度Ωに比例した電
圧が、このデモシュレータ（７）より出力され、ジャイ
ロ装置を構成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の振動ジャイロ装置にあっては、第
４図に示す如く、駆動用圧電素子（４１，（４）を、音
叉（１）の両撓み部（１−２）、　　（１−２）の（Ｘ
　−Ｘ）方向の巾の中心（Ｚ　−Ｚ　’）に対して、正
しく取付けることは困難で、同図に於てεにて示す如き
取付は誤差（この場合、中心（Ｚ−Ｚ’）より下方へ偏
倚している）があるのが普通である。

このような取付は誤差εが存在すると、撓み部（１−２
）、　　（１−２）の下側を圧電的に伸縮させるために
、本来の音叉としての振動の外、掻くわずかながら、先
端の振動値置部（１−１）。

（１−１）に第４図の（Ｂ）で示す振動をひき起し、結
果として検出用圧電素子（３０）にバイアス信号を発生
させ、ジャイロとしての機能を大幅に低下させる等の問
題がある。

一般に、このバイアスを小さくするには、検出用圧電素
子（３０）の出力を同期整流し、ここに残る直流分を電
圧的に加減算してゼロにする方法、駆動用圧電素子（４
）の（Ｘ　−Ｘ）方向の幅をレーザ等によりトリミング
して、音叉（１１の各撓み部（１−２）の（Ｘ−Ｘ）方
向の幅の中心に来るようにする等の方法が用いられるが
、前者は、音叉自身がバイアスをもっているため、バイ
アス温度感度が大きいこと、レーザトリミング等は、設
備や熟練を要し、生産性が悪い等の問題がある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の上記問題点を解決する手段は、基台と、該基台
の面と長手方向が直角になるよう一端を上記基台にとり
つけた検出用圧電素子と、上記基台の面と平行な振動面
を有し軸が上記検出用圧電素子の面と平行となるよう配
置した音叉と、該音叉の基部にその一脚が上記基台の面
と平行且つ上記音叉の振動質量部の方向に延長する如く
取付けたＬ字状取付部と、該り字状取付部の一脚に上記
検出用圧電素子の他端を取付けたジャイロ装置において
、上記音叉の基部の両外側面にそれぞれ２枚の薄板状の
駆動用圧電素子を上記音叉面と直交する方向に離間して
取付けると共に、上記２枚の音叉に印加する電圧を可変
するようにしたジャイロ装置である。

〔作用〕

本発明のジャイロ装置は、２枚の駆動用圧電素子を音叉
の各々の撓み部に、その幅方向に離間して取付けると共
に、夫々の駆動用圧電素子に印加される電圧を調整可能
とすることにより、音叉の音叉面と直交する方向の振動
を減少させ、音叉の調整を簡素化するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明のジャイロ装置の一実施例を示す斜視図
である。同図において第３図と同一の部分には同一の番
号を付し、それ等の説明は省略する。

本発明のジャイロ装置と第３図に示すジャイロ装置との
異なる点は、第３図における一枚の駆動用圧電素子（４
１，（４１の代りに、本発明に於ては、これ等の幅を細
べし、各々の撓み部（１−２）。

（１−２）に対し、２枚の駆動用圧電素子（４−１）。

（４−２）及び（４−１’）、　　（４−２’）を、撓
み部（１−２）、（１−２）の中方向（（Ｘ−Ｘ）方向
）に離間して夫々取付けるようにした点である。尚、（
６−１）及び（６−１’）は音叉（１）の振動振幅を検
出するための振動検出圧電素子で、こ　　　　　　、ｉ
の例では、両圧電素子＜４−１）、　　（４−２）及び
（４−１’）、（４−２’）間に夫々配される。

第２図は第１図の（Ｚ′）側よりみた図で、これには音
叉（１）の自励発振系を付加しである。

第２図に示す如く、振動検出圧電素子（６−１）。

（６−１’）よりの信号は、自励発振回路（５′）に入
力され、撮幅比較１位相開整等を行った後、その出力が
可変抵抗器（Ｖｌ）及び（Ｖ１′）、固定抵抗器（Ｒｒ
　）　、　　（Ｒ２）及び（Ｒｔ　’）＋　　（Ｒ２’
）を介して駆動用圧電素子（４−１）、　　（４−２）
及び（４−１’）、　　（４−２’）に夫々供給される
。

ジャイロ装置の調整時においては、検出用圧電素子（３
０）の出力電圧が最小となるように、可変抵抗器（Ｖｌ
）、　　（Ｖｌ　’）を操作すれば良いことになる。

尚、第２図には図示せずも、自励発振回路（５′）の出
力及び検出用圧電素子（３０）の出力を、デモシュレー
タ（７）（第１図参照）に印加し、（Ｚ　−Ｚ　’）軸
まわりに入力される角速度Ωに比例した出力を取り出す
のは、第３図のジャイロの場合と同様である。

〔発明の効果〕

２個の駆動用圧電素子を、音叉の撓み部に対して、幅方
向に互いに離間して取付け、それぞれに印加する電圧を
調整出来るようにしたことにより、駆動用圧電素子の音
叉本体に対する取付誤差を完全に補正出来、高性能なジ
ャイロ装置を得ることが出来る。又、レーザトリミング
のように熟練と設備を必要とせず、且つ調整時間も短く
、製造コストが低減出来る。更に、検出圧１！素子の出
力を同期整流した後、直流分を、加減算してバイアスも
消去する方法に比して、温度感度が低く出来る。

【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斜視図、第
２図は第１図の側面図、第３図は従来のジャイロ装置の
斜視図、第４図はその一部の説−明図である。 図に於て、（１）は音叉、（１−４）はＬ字状取付　　
一部、（１−５）はカウンターウェイト部、（２）は基
部、（４−１）、（１−２）、（４−１’）、（４−２
’）は駆動用圧電素子、（５′）は自励発振回路、（６
−１）、　　（６−１’）は振動検出圧電素子、（７）
はデモシュレータ、（Ｖｌ）、　　（Ｖ１’）は可変抵
抗器、（Ｒ□）、　　（Ｒ２）、　　（Ｒ１’）、　　
（Ｒ２’）は固定抵抗器を夫々示す・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台と、該基台の面と長手方向が直角になるよう一端を
   上記基台にとりつけた検出用圧電素子と、上記基台の面
   と平行な振動面を有し軸が上記検出用圧電素子の面と平
   行となるよう配置した音叉と、該音叉の基部にその一脚
   が上記基台の面と平行且つ上記音叉の振動質量部の方向
   に延長する如く取付けたＬ字状取付部と、該Ｌ字状取付
   部の一脚に上記検出用圧電素子の他端を取付けたジャイ
   ロ装置において、上記音叉の基部の両外側面にそれぞれ
   ２枚の薄板状の駆動用圧電素子を上記音叉面と直交する
   方向に離間して取付けると共に、上記２枚の音叉に印加
   する電圧を可変するようにしたことを特徴とするジャイ
   ロ装置。