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JPH0760093B2 - Vibrating gyro - Google Patents

Vibrating gyro

Info

Publication number
JPH0760093B2
JPH0760093B2 JP25694589A JP25694589A JPH0760093B2 JP H0760093 B2 JPH0760093 B2 JP H0760093B2 JP 25694589 A JP25694589 A JP 25694589A JP 25694589 A JP25694589 A JP 25694589A JP H0760093 B2 JPH0760093 B2 JP H0760093B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
axis direction
driving means
shear stress
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP25694589A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03120415A (en
Inventor
厚▲吉▼ 寺嶋
Original Assignee
赤井電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 赤井電機株式会社 filed Critical 赤井電機株式会社
Priority to JP25694589A priority Critical patent/JPH0760093B2/en
Publication of JPH03120415A publication Critical patent/JPH03120415A/en
Publication of JPH0760093B2 publication Critical patent/JPH0760093B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Gyroscopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、角速度を検出する目的の下でコリオリの力
を検知する振動ジャイロに関するものである。
The present invention relates to a vibrating gyro that detects Coriolis force for the purpose of detecting angular velocity.

〔従来の技術〕 従来のこの種の振動ジャイロとしては、例えば第2図に
示すような圧電タイプのものがあり、これは、3次元座
標系内で、固定手段4の、Y軸と直交するそれぞれの面
に、圧電材料よりなるバイモルフ振動子,ユニモルフ振
動子その他の駆動手段5の二枚を音叉状に固定し、そし
て、それらのそれぞれの駆動手段5の自由端に、これも
また圧電材料からなるそれぞれの検知手段6を、各々の
広幅面が一対の腕部材を形成する駆動手段5のそれと直
交する方向に向く状態で固定することにより構成されて
いる。
[Prior Art] As a conventional vibration gyro of this type, for example, there is a piezoelectric type as shown in FIG. 2, which is orthogonal to the Y axis of the fixing means 4 in a three-dimensional coordinate system. On each surface, two bimorph oscillators, unimorph oscillators and other driving means 5 made of a piezoelectric material are fixed in a tuning fork shape, and the free ends of these respective driving means 5 are also piezoelectric material. Each of the detection means 6 is formed by fixing each of the wide-width surfaces in a state in which the wide surface faces a direction orthogonal to that of the driving means 5 forming the pair of arm members.

このような振動ジャイロの使用に際しては、はじめに、
駆動手段5に交流電圧を印加して駆動手段5を図の実線
矢印方向(Y軸方向)に対称振動させる。なお、かかる
対称振動をもたらす方法としては、両駆動手段5に交流
電圧を印加する方法の他、一方の駆動手段5だけに交流
電圧を印加し、他方の駆動手段5を振動モニターとして
利用して振動状態の制御を行い、これによって振動を安
定させる方法があるが、これらのいずれにおいても、後
述するコリオリの力を強くすべく、駆動手段5を共振状
態で振動させて、振動振幅を大きくすることとしてい
る。
When using such a vibration gyro, first,
An alternating voltage is applied to the driving means 5 to cause the driving means 5 to vibrate symmetrically in the direction of the solid arrow (Y-axis direction). As a method of producing such symmetrical vibration, in addition to a method of applying an AC voltage to both drive means 5, an AC voltage is applied to only one drive means 5 and the other drive means 5 is used as a vibration monitor. There is a method of controlling the vibration state and stabilizing the vibration by this. In any of these methods, the driving means 5 is vibrated in the resonance state to increase the vibration amplitude in order to strengthen the Coriolis force described later. I have decided.

次いで、駆動手段5の振動状態下で、振動ジャイロをZ
軸の周りに角速度ωで回動させることによって、検知手
段6に、それを図の破線矢印方向(X軸方向)へ、角速
度ωの大きさに応じて撓ませるように作用するコリオリ
の力Fcを生じさせ、この結果として、その検知手段6に
設けた電極間に電圧を発生させる。
Then, the vibrating gyro is moved to Z while the driving means 5 vibrates.
The Coriolis force Fc acting on the detection means 6 by rotating it about the axis at the angular velocity ω causes the detection means 6 to bend in the direction of the broken line arrow (X-axis direction) according to the magnitude of the angular velocity ω. Is generated, and as a result, a voltage is generated between the electrodes provided in the detection means 6.

ここで、この発生電圧は、コリオリの力Fcの大きさに比
例することから、その発生電圧を測定することによっ
て、角速度ωの大きさに応じた電圧が得られる。
Here, since this generated voltage is proportional to the magnitude of the Coriolis force Fc, the voltage corresponding to the magnitude of the angular velocity ω can be obtained by measuring the generated voltage.

なお一般的には、上述したような装置全体を、支持部材
7によって支持することにより、共振状態での作動効率
を高める工夫がなされている。
Incidentally, in general, a device for increasing the operating efficiency in the resonance state by supporting the entire device as described above by the support member 7 is made.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ところが、このような従来技術にあっては、駆動手段5
の先端に検知手段6を連結する構造であることにより、
装置が大型化する他、駆動手段5に交流電圧を供給する
ための配線、検知手段6から信号電圧を取り出すための
配線などが複雑になる欠点があり、とくに、検知手段6
に対する配線は、線材の引回しに苦労するところが大で
あった。すなわち、検知手段6が、常におよそ数μm〜
100μm程度の振動振幅下におかれており、信号電圧の
取出しのための線材の質量や弾性率、さらには変形状態
その他が、主には駆動手段5の振動に大きな影響を及ぼ
して検知感度を変動させる要因となることから、その線
材を、駆動手段5の側面5′に接着させて、振動の小さ
い固定手段4の付近まで延在させ、そこから所定の接続
端子まで引き出すこと、所定の接続端子を検知手段6の
近傍位置まで延在させ、線材の長さを短くすることにて
その線材の影響を低減することなどの手段が講じられて
いる。
However, in such a conventional technique, the driving means 5
Since the detection means 6 is connected to the tip of the
In addition to the increase in size of the device, there is a drawback that the wiring for supplying the AC voltage to the driving means 5, the wiring for taking out the signal voltage from the detection means 6, and the like become complicated.
For the wiring to, there was a great deal of difficulty in routing the wire. That is, the detection means 6 is always on the order of several μm.
It is placed under a vibration amplitude of about 100 μm, and the mass and elastic modulus of the wire rod for extracting the signal voltage, as well as the deformation state and the like, have a large effect mainly on the vibration of the driving means 5 to improve the detection sensitivity. Since it causes fluctuation, the wire is adhered to the side surface 5 ′ of the driving means 5 and extended to the vicinity of the fixing means 4 with small vibration, and pulled out from there to a predetermined connection terminal. Measures have been taken such as extending the terminal to a position near the detection means 6 and shortening the length of the wire to reduce the influence of the wire.

しかしながら、このことによれば、振動ジャイロの製造
作業効率の著しい低減が不可避であった。
However, according to this, a significant reduction in the manufacturing work efficiency of the vibration gyro was inevitable.

またこの一方において、駆動手段5の広幅面と、検知手
段6の広幅面とが正確に直交していない場合には、検知
手段6での検知信号中に、Y軸方向の振動成分が漏れ込
むことになるとともに、検知精度それ自体が低下するこ
とになる。ところで、図示のように、駆動手段5の端面
と検知手段6の端面とを直接的に連結する構造の下にお
いては、それらを接着剤によって単に固着するだけでは
高い連結精度を望み得べくもない。
On the other hand, when the wide surface of the driving unit 5 and the wide surface of the detecting unit 6 are not exactly orthogonal to each other, a vibration component in the Y-axis direction leaks into the detection signal of the detecting unit 6. At the same time, the detection accuracy itself decreases. By the way, as shown in the figure, under the structure in which the end surface of the driving means 5 and the end surface of the detection means 6 are directly connected, it is not possible to obtain a high connection accuracy simply by fixing them with an adhesive. .

そこで、第3図に示すような連結部材8を介して、駆動
手段5と検知手段6とを連結する方法が提案されてお
り、この連結部材8を用いる方法によれば、駆動手段5
および検知手段6のそれぞれの端部分を、連結部材8に
形成されて、相互に直交する方向に向く面のそれぞれ
に、それらに設けた電極を介して接着することによっ
て、駆動手段5と検知手段6とを、比較的容易に、高い
直角度をもって連結することが可能となる。
Therefore, a method of connecting the driving means 5 and the detection means 6 via a connecting member 8 as shown in FIG. 3 has been proposed. According to the method of using the connecting member 8, the driving means 5 is connected.
The respective end portions of the detecting means 6 and the detecting means 6 are adhered to the respective surfaces formed in the connecting member 8 and oriented in directions orthogonal to each other through the electrodes provided on the surfaces, whereby the driving means 5 and the detecting means are connected. 6 and 6 can be connected relatively easily with a high squareness.

ところがこの場合には、連結部材8の、駆動手段接着面
と検知手段接着面とが相互に直交する方向に向いている
ことから、駆動手段5と検知手段6との、連結部材8へ
の接着を同時に行うためには、接着剤が硬化するまで、
駆動手段5および検知手段6のそれぞれを、連結部材8
に、所定の相対関係の下で正確に位置決め保持するため
に必要となる治具の構造が複雑になるとともに、治具が
大型化して作業性が悪くなり、また、このような接着作
業を二工程に分けて行うときには、作業工数が著しく嵩
むことになる。
However, in this case, since the driving means adhering surface and the detecting means adhering surface of the connecting member 8 are oriented in directions orthogonal to each other, the adhering of the driving means 5 and the detecting means 6 to the connecting member 8 is performed. In order to do this at the same time, until the adhesive cures,
Each of the driving means 5 and the detection means 6 is connected to the connecting member 8
In addition, the structure of the jig required for accurate positioning and holding under a predetermined relative relationship becomes complicated, and the jig becomes large and the workability deteriorates. When the process is divided into steps, the number of work steps is significantly increased.

〔背景技術〕[Background technology]

一般に、一端を片持ち固定した圧電体バイモルフ素子
に、第4図に示すような力Fを加えてそれを撓ませた場
合は、シリーズ型バイモルフ13を例にとると、近似的に
は、 V=(3g31・l・F)/(2t・w) g31:電圧出力係数 l:長さ t:厚み w:幅 で表される電圧Vを発生する。これに対し、第5図に示
すように、白抜矢印で示す方向に分極させるとともに、
上下面に図示しない電極を設けた、すべり振動子として
作用する圧電材料14に、力Fを加えて剪断変形させた場
合は、同様に、 V′=(t′・g15・F)/(l′・w′) g15:電圧出力係数 l′:長さ t′:厚み w′:幅 で表される電圧V′を発生する。
Generally, when a force F as shown in FIG. 4 is applied to a piezoelectric bimorph element whose one end is fixed in a cantilevered manner to bend it, taking the series type bimorph 13 as an example, V = (3g 31 · l · F) / (2t · w) g 31 : Voltage output coefficient l: Length t: Thickness w: A voltage V represented by width is generated. On the other hand, as shown in FIG. 5, while polarizing in the direction indicated by the white arrow,
When the piezoelectric material 14 having upper and lower surfaces provided with electrodes (not shown) and acting as a slip oscillator is subjected to shear deformation by applying force F, similarly, V ′ = (t ′ · g 15 · F) / ( l ′ · w ′) g 15 : voltage output coefficient l ′: length t ′: thickness w ′: width to generate a voltage V ′ represented by:

ここで、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)その他をもって
代表される圧電セラミック材料を例にとると、電圧出力
係数g31,g15は、比にしてg15/g313程度であり、加え
られた力に対し、電圧出力係数に関してはすべり振動子
の方が有利ではあるが、それぞれの圧電材料の厚みt,
t′,幅w,w′,長さl,l′を考慮すると、前記二式から
明らかなように、出力電圧としては、すべり振動子が常
に有利であるとはいえない。
Here, taking a piezoelectric ceramic material typified by lead zirconate titanate (PZT) and the like as an example, the voltage output coefficients g 31 and g 15 are about g 15 / g 31 3 in terms of the ratio and are added. Although the slip oscillator is more advantageous in terms of voltage output coefficient than the force, the thickness t,
Considering t ', width w, w', and length l, l ', it is clear from the above two equations that the slip oscillator is not always advantageous as the output voltage.

しかるに、第6図に示すように、固定手段4に駆動手段
5の下端部を固定し、その駆動手段5の電極に交流電圧
を印加してY軸方向へ振動させながら、固定手段4をZ
軸の周りに角速度ωで回動させると、発生したコリオリ
の力Fcは、固定手段4の、駆動手段5との連結部9に、
破線矢印で示す方向の剪断応力の他に、実線矢印で示す
ねじりモーメントMを作用させて、固定手段4を捩る方
向の力を生じさせる。従って、このねじりモーメントM
を積極的に利用してコリオリの力Fcを測定することによ
り、振動ジャイロの製造上の作業性を向上させることが
できるとともに、それの小型化を実現することができ、
しかも、高い測定精度をもたらすことができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the lower end portion of the driving means 5 is fixed to the fixing means 4, and an AC voltage is applied to the electrodes of the driving means 5 to vibrate in the Y-axis direction while the fixing means 4 is moved in the Z direction.
When rotated about the axis at an angular velocity ω, the generated Coriolis force Fc is applied to the connecting portion 9 of the fixing means 4 with the driving means 5,
In addition to the shear stress in the direction indicated by the broken line arrow, a torsion moment M indicated by the solid line arrow is applied to generate a force in the direction of twisting the fixing means 4. Therefore, this torsion moment M
By positively utilizing the Coriolis force Fc to measure, it is possible to improve the workability in manufacturing the vibrating gyro and also to reduce the size of the vibrating gyro.
Moreover, high measurement accuracy can be brought about.

この発明は、かかる点に着目してなされたものであり、
従来にない新規な振動ジャイロを提供するものである。
The present invention was made with attention to such points,
The present invention provides a novel vibration gyro that has never existed before.

これをさらに詳述すると、第7図に示すように、基台10
とアーム12とを、第8図で示すような、長辺長さがa、
短辺長さがbの長方形輪郭を有する中間部材11を介して
連結した場合に、アーム12の先端にX軸方向の力Fを加
えると、中間部材11には、剪断応力τ=F/a・bととも
に、Y軸を回転中心とするねじりモーメントM=F・
L′が作用し、このねじりモーメントMによって、中間
部材11には、座標軸X,Y,Zの交点Oを中心とするねじり
剪断応力τ′が生じる。このねじり剪断応力τ′は、第
8図に示す中間部材11の、長辺の中点Aにおいて最大と
なり、その値は、 τ′max=F・L′/α・a・b2 α:長辺と短辺の長さの比a/bによって定まる定数 となる。
This will be described in more detail. As shown in FIG.
The arm 12 and the long side length a as shown in FIG.
When a force F in the X-axis direction is applied to the tip of the arm 12 when the intermediate member 11 having a rectangular contour with a short side length of b is connected, the shear stress τ = F / a is applied to the intermediate member 11.・ Along with b, the torsional moment about the Y axis is M = F ・
L'acts, and the torsional moment M causes a torsional shear stress τ'in the intermediate member 11 about the intersection O of the coordinate axes X, Y, Z. This torsional shear stress τ ′ is maximum at the midpoint A of the long side of the intermediate member 11 shown in FIG. 8, and its value is τ′max = F · L ′ / α · a · b 2 α: long It is a constant determined by the ratio of the side length to the short side length, a / b.

このτ′maxはτに対し、τ′max/τ=L′/α・bの
相対関係を有することから、ねじり剪断応力τ′を測定
することは極めて効果的である。
Since τ′max has a relative relationship of τ′max / τ = L ′ / α · b with respect to τ, it is extremely effective to measure the torsional shear stress τ ′.

なお、ここでは、説明を容易ならしめるべく、中間部材
11を、a>bの長方形輪郭形状としたが、第8図におい
てa<bであれば、中点Bに最大ねじり剪断応力が作用
することになり、a=bであれば、両中点A,Bに最大ね
じり剪断応力が作用することになる。ところで、ねじり
剪断応力τ′は、中間部材11の中心Oと四隅において零
となり、辺の中点において高い値となる分布を示す。
In addition, here, in order to facilitate the explanation, the intermediate member
Although 11 has a rectangular contour shape of a> b, if a <b in FIG. 8, the maximum torsional shear stress acts on the midpoint B, and if a = b, both midpoints are applied. The maximum torsional shear stress acts on A and B. By the way, the torsional shear stress τ ′ has a distribution in which it becomes zero at the center O and four corners of the intermediate member 11 and becomes high at the midpoint of the side.

以上に述べたように、中間部材11には、剪断応力τの
他、ねじり剪断応力τ′が作用する結果、その中間部材
11は、第9図に示すように、剪断応力τによる剪断歪γ
と、ねじり剪断応力τ′による剪断歪γ′とを生じるこ
とになる。
As described above, the intermediate member 11 is subjected to not only the shear stress τ but also the torsional shear stress τ ′, so that
As shown in FIG. 9, 11 is the shear strain γ due to the shear stress τ.
And a shear strain γ ′ due to the torsional shear stress τ ′.

ここで、引張および剪断応力と電気変位との関係につい
てみるに、圧電材料に応力Tと電界Eが加わった場合に
発生する電気変位Dを式にて表現すると、 となり、圧電材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を例にと
ると、応力Tだけが加わった場合の電気変位は、 で表される。なお、ここにおいては、加わる応力T1〜T6
は、第10図および第11図で示される方向に作用している
ものとし、圧電材料は白抜矢印で示すように、第3軸方
向に分極されているものとする。
Here, regarding the relationship between the tensile and shear stresses and the electric displacement, when the electric displacement D generated when the stress T and the electric field E are applied to the piezoelectric material is expressed by an equation, If lead zirconate titanate is used as an example of the piezoelectric material, the electric displacement when only the stress T is applied is It is represented by. In this case, the applied stresses T 1 to T 6
Is acting in the direction shown in FIG. 10 and FIG. 11, and the piezoelectric material is assumed to be polarized in the direction of the third axis as indicated by the white arrow.

以上のことから、第1軸と直交する面に電極を設けた場
合には、応力による第1軸方向の電気変位D1は、 D1=d15・T5 となり、これは第2軸の周りの剪断応力T5に対して電気
変位を発生するすべり振動子となる。
From the above, when the electrode is provided on the surface orthogonal to the first axis, the electric displacement D 1 in the first axis direction due to stress is D 1 = d 15 · T 5 , which is It becomes a sliding oscillator that generates electrical displacement with respect to the surrounding shear stress T 5 .

次に、第12図に示すように、X軸と直交する平面x1,x2
と、Y軸と直交する平面y1,y2と、Z軸と直交する平面z
1,z2とで形成される直六面体の圧電材料14に、その中心
を通るY軸の周りのねじりモーメントMにより、Y軸と
直交する面内にねじり剪断応力τ′が作用することで発
生する電気変位を考える。
Next, as shown in FIG. 12, planes x 1 and x 2 orthogonal to the X-axis
And the planes y 1 and y 2 orthogonal to the Y axis and the plane z orthogonal to the Z axis.
It occurs when a torsional shearing stress τ'acts in the plane orthogonal to the Y-axis due to the torsional moment M about the Y-axis passing through the center of the rectangular parallelepiped piezoelectric material 14 formed by 1 and z 2. Consider electrical displacement.

まず、圧電材料14がX軸方向に分極されており、平面y1
上の点P1に作用するねじり剪断応力τ′p1の方向がX軸
に対して角度αをなすとすると、平面y2上の、点P1と対
抗する点P2には、点P1に作用するねじり剪断応力τ′p1
と大きさが等しく方向が逆のねじり剪断応力τ′p1が作
用し、両点P1,P2を結ぶ領域で、点P1から点P2に向かう
電気変位は、 Dp=d15τ′p1cosα となるので、この電気変位は、−π/2α<π/2の範囲
と、π/2α<3π/2の範囲とでは極性が相違する。
First, the piezoelectric material 14 is polarized in the X-axis direction, and the plane y 1
When the direction of the torsional shear stress Tau'p 1 acting on the point P 1 of the above and an angle α with respect to the X axis, in the plane y 2, the point P 2 against the point P 1, the point P torsional shear stress Tau'p 1 acting on the 1
If the size is equal direction shear stress Tau'p 1 twist reverse acts, in the region connecting the two points P 1, P 2, electric displacement directed from the points P 1 to point P 2 is, Dp = d 15 tau Since ′ p 1 cosα, this electric displacement has different polarities in the range of −π / 2α <π / 2 and the range of π / 2α <3π / 2.

そこで、この発明は、圧電材料の分極方向と電極配置と
を適宜に組合わせることによって、ねじりモーメントM
を高い感度で検出することができる、小型で、生産性に
優れた高精度の振動ジャイロを提供する。
Therefore, in the present invention, the twisting moment M is obtained by appropriately combining the polarization direction of the piezoelectric material and the electrode arrangement.
Provided is a small-sized, high-precision vibration gyro with excellent productivity that can detect a high sensitivity.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明の振動ジャイロは、二本の矩形状(隣接面が相
互に直交する方向に向く)腕部分と、これらの腕部分を
それらの下端部で相互連結する基台部分とを圧電材料に
て一体成形して全体形状を音叉状とし、両腕部分を、三
次元座標系のZ軸方向へ向けるとともに、Y軸方向に間
隔をおいて位置させた状態の下において、基台部分をY
軸方向に分極させ、その基台部分の、X軸と直交する各
面に、基台部分の上面,下面,または上面と下面の両側
にそれぞれ近接して位置し、Y軸方向へ延在する検知用
電極を設けたものである。
The vibrating gyroscope of the present invention uses two rectangular arm portions (adjacent surfaces are oriented in directions orthogonal to each other) and a base portion that interconnects these arm portions at their lower ends with a piezoelectric material. It is integrally molded into a tuning fork shape, both arms are oriented in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, and the base part is Y-shaped with the Y-axis direction spaced apart.
It is polarized in the axial direction, and is located on each surface of the base portion that is orthogonal to the X-axis in close proximity to the upper surface, the lower surface, or both sides of the upper surface and the lower surface of the base portion, and extends in the Y-axis direction. A detection electrode is provided.

〔作 用〕[Work]

ここでは、両腕部分をY軸方向に対称振動させつつ、そ
れをZ軸の周りに回転させて、それぞれの腕部分にコリ
オリの力を生じさせると、基台部分には、前述したよう
に、そのコリオリの力によるねじりモーメントが作用す
るとともに、このねじりモーメントによるねじり剪断応
力が生じることから、この発明の振動ジャイロでは、両
腕部分によって基台部分に発生される、Z軸の周りのね
じり剪断応力成分を検出することにより、ねじりモーメ
ント、ひいては、コリオリの力を優れた感度をもって検
知することができる。
Here, while oscillating both arms symmetrically in the Y-axis direction and rotating them around the Z-axis to generate Coriolis force in each arm, as described above, In addition, the torsional moment due to the Coriolis force acts and the torsional shear stress due to the torsional moment is generated. Therefore, in the vibrating gyroscope according to the present invention, the torsion around the Z axis generated in the base portion by the both arm portions is By detecting the shear stress component, it is possible to detect the torsional moment, and thus the Coriolis force, with excellent sensitivity.

しかも、この振動ジャイロでは、腕部分と一体をなす固
定部分をすべり振動子として機能させることにより、従
来技術で述べた検知手段6を不要ならしめて、装置を十
分小型化することができる他、電極の、固定部分および
その近傍部分への配設を可能ならしめて、線材の引き回
しに伴う苦労を有利に取り除くことができる。
In addition, in this vibrating gyro, the fixed portion that is integrated with the arm portion functions as a slide oscillator, so that the detecting means 6 described in the prior art can be dispensed with, and the device can be sufficiently miniaturized. Can be arranged in the fixed part and the vicinity thereof, and the troubles associated with drawing the wire can be advantageously removed.

加えてここでは、固定部分に対する腕部分の連結作業が
不要になるので、寸法精度の高い、性能の揃った振動ジ
ャイロを製造することができる。
In addition, here, it is not necessary to connect the arm portion to the fixed portion, so that it is possible to manufacture a vibrating gyro with high dimensional accuracy and uniform performance.

〔実施例〕〔Example〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(a)〜(c)は、いずれもこの発明の実施例を
示す斜視図である。
1 (a) to (c) are all perspective views showing an embodiment of the present invention.

第1図(a)において、図中15は基台部分を、また、1
6,17はそれぞれ第1および第2の腕部分を示し、これら
の腕部分16,17は、それらの下端部を相互連結する基台
部分15とともに、圧電材料によって一体成形してなる。
In FIG. 1 (a), reference numeral 15 in the figure denotes a base portion, and 1
Reference numerals 6 and 17 denote first and second arm portions, respectively, and these arm portions 16 and 17 are integrally formed of a piezoelectric material together with a base portion 15 that interconnects their lower end portions.

そしてここでは、隣接する面を相互に直交する方向に向
けて、全体形状を音叉状としたこの成形体を、腕部分1
6,17が、三次元座標系のZ軸方向に向くとともに、Y軸
方向に間隔をおいて位置する姿勢とした状態の下で、第
1の腕部分16を、図に白抜矢印で示すようにX軸方向へ
分極させ、そして、この第1の腕部分16の、X軸と直交
する第1の面(図の手前側の面)x1および第2の面x2
それぞれに、第2の腕部分17から離隔して位置して、腕
部分16の長さ方向へ延在する第1および第2の電極18,1
9を設ける。
And here, this molded body having an overall shape in the shape of a tuning fork with the adjacent surfaces directed in directions orthogonal to each other
The first arm portion 16 is indicated by an outline arrow in the figure under the condition that the postures of 6, 17 are oriented in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system and spaced apart in the Y-axis direction. In the X-axis direction as described above, and on each of the first surface (front surface in the figure) x 1 and the second surface x 2 of the first arm portion 16 orthogonal to the X-axis, The first and second electrodes 18, 1 which are located apart from the second arm portion 17 and extend in the length direction of the arm portion 16.
Set 9.

ここで、これらの電極のうち、第1の電極18を接地さ
せ、第2の電極19に駆動用の交流電圧を印加すると、第
1の腕部分16はY軸方向に振動する。ところで、印加す
る交流電圧の周波数を、成形体の共振周波数とすると、
第1の腕部分16と第2の腕部分17とがY軸方向に対称振
動して、大きな振動振幅が得られる。
Here, of these electrodes, when the first electrode 18 is grounded and a driving AC voltage is applied to the second electrode 19, the first arm portion 16 vibrates in the Y-axis direction. By the way, when the frequency of the applied AC voltage is the resonance frequency of the molded body,
The first arm portion 16 and the second arm portion 17 vibrate symmetrically in the Y-axis direction, and a large vibration amplitude is obtained.

なお、ここにおいて、第2の腕部分17を適宜方向へ分極
させるとともに、そこにも電極を形成した場合には、そ
の第2の腕部分17を、振動状態の制御を行うための振動
モニタとして機能させることができる。
Note that, here, when the second arm portion 17 is polarized in an appropriate direction and an electrode is also formed there, the second arm portion 17 serves as a vibration monitor for controlling the vibration state. Can be operated.

さらに、前記姿勢とした成形体の基台部分15において
は、それをY軸方向へ分極させ、そして、それぞれの面
x1,x2の、基台上面z1に近接する位置に、電極24,25のそ
れぞれを、Y軸方向へ延在させて設けたものである。
Further, in the base portion 15 of the molded body in the above-mentioned posture, it is polarized in the Y-axis direction, and
The electrodes 24 and 25 are provided so as to extend in the Y-axis direction at the positions of x 1 and x 2 close to the upper surface z 1 of the base.

なお、第1図(b)に示すものは、両検知用電極24′,2
5′を基台部分15の底面z2に近接させて設けた例を示し
ており、そして、第1図(c)に示すものは、基台部分
15の上面z1と下面z2との両側にそれぞれ一対の検知用電
極24,24′,25,25′を設けた例を示しており、これらも
また、上記実施例(第1図a)と同様の作用・効果をも
たらすものである。
The one shown in FIG. 1 (b) is for both detection electrodes 24 ', 2
5 'shows an example in which in proximity to the bottom surface z 2 of the base portion 15, and, the one shown in FIG. 1 (c), base portion
Each pair of detection electrodes 24, 24 on both sides of the upper surface z 1 and the lower surface z 2 of 15 ', 25, 25' shows an example in which a, which are also the embodiment (FIG. 1 a) It has the same action and effect as.

このような構成によれば、例えば、電極24を接地させ、
電極25を検知用回路に接続することにより、第1の腕部
分16と第2の腕部分17とをY軸方向に対称振動させつ
つ、Z軸の周りに回転させることによって、それぞれの
腕部分16,17に生じるコリオリの力に基づくねじりモー
メントが基台部分15に作用すると、そのねじりモーメン
トによるねじり剪断応力の、Z軸の周りの成分を感知す
る振動ジャイロがもたらされる。
According to such a configuration, for example, the electrode 24 is grounded,
By connecting the electrode 25 to the detection circuit, the first arm portion 16 and the second arm portion 17 are caused to vibrate symmetrically in the Y-axis direction while being rotated around the Z-axis, whereby the respective arm portions are rotated. When a torsional moment based on the Coriolis force generated in 16, 17 acts on the base portion 15, a vibration gyro that senses a component of the torsional shear stress due to the torsional moment around the Z axis is provided.

以上この発明を図示例に基づいて説明したが、圧電材料
14としては、チタン酸ジルコン酸鉛の他、チタン酸鉛、
チタン酸バリウムなどの各種材料を用い得ることはもち
ろんである。
The present invention has been described above based on the illustrated example.
14 includes lead zirconate titanate, lead titanate,
Of course, various materials such as barium titanate can be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

かくしてこの発明によれば、コリオリの力を基台部分に
て検知することにて、振動ジャイロの小型,軽量化を実
現することができ、また、電極を基台部分およびその近
傍に集中させることにより、線材の引き回しを極めて容
易ならしめることができる。
Thus, according to the present invention, the vibration gyro can be reduced in size and weight by detecting the Coriolis force at the base portion, and the electrodes can be concentrated on the base portion and its vicinity. Thus, it is possible to extremely easily wire the wire.

しかも、基台部分と、第1および第2の腕部分とを圧電
材料によって一体成形することにより、それらの連結作
業を全く不要ならしめることができる他、寸法精度の高
い、安定した性能の振動ジャイロをもたらすことができ
る。
Moreover, by integrally molding the base part and the first and second arm parts with a piezoelectric material, the connecting work for them can be completely eliminated, and vibration with high dimensional accuracy and stable performance is achieved. Can bring a gyro.

加えて、電極形成面がX軸と直交する二面x1,x2に限定
されるので、電極印刷工程を少ならしめて生産コストを
低減することができる。
In addition, since the electrode forming surface is limited to the two surfaces x 1 and x 2 which are orthogonal to the X axis, it is possible to reduce the number of electrode printing steps and reduce the production cost.

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

第1図(a)〜(c)は、いずれもこの発明の実施例を
示す斜視図、 第2図は、従来例を示す斜視図、 第3図は、従来の連結部材を例示する斜視図、 第4〜12図はそれぞれ、この発明を説明するための参考
図である。 14……圧電材料、15……基台部分、 16,17……腕部分、18,19……電極、 20〜27……電極。
1 (a) to 1 (c) are all perspective views showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a conventional example, and FIG. 3 is a perspective view illustrating a conventional connecting member. 4 to 12 are reference diagrams for explaining the present invention. 14 ... Piezoelectric material, 15 ... Base part, 16, 17 ... Arm part, 18, 19 ... Electrode, 20-27 ... Electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】二本の矩形状腕部分と、これらの腕部分を
それらの下端部で相互連結する基台部分とを圧電材料に
て一体成形して全体形状を音叉状とし、前記両腕部分
を、三次元座標系のZ軸方向へ向けるとともに、Y軸方
向に間隔をおいて位置させた姿勢で、基台部分をY軸方
向に分極させ、かつ、その基台部分の、X軸と直交する
各面に、基台部分の上面,下面,または上面と下面の両
側にそれぞれ近接して位置する検知用電極を設けてなる
振動ジャイロ。
1. An overall shape of a tuning fork is formed by integrally molding two rectangular arm portions and a base portion interconnecting these arm portions at their lower end portions with a piezoelectric material to form a tuning fork. The part is oriented in the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, and the base part is polarized in the Y-axis direction in a posture in which the parts are positioned at intervals in the Y-axis direction, and the X-axis of the base part is A vibrating gyroscope that has detection electrodes located on the upper surface and the lower surface of the base part, or on both sides of the upper surface and the lower surface, respectively, on each surface orthogonal to
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