JPH02268220A - Gyroscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は音叉を用いたジャイロ装置（角速度検出装置）
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a gyro device (angular velocity detection device) using a tuning fork.
Regarding.
従来の音叉を用いたジャイロ装置は、第３図に示す如く
、音叉（１）を、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、
この基部（１−３）より両撓み部（１−２）、 （１−
２）間の空隙内を両者に非接触で伸びる連結部（１−４
）とより構成する。In a conventional gyro device using a tuning fork, as shown in FIG.
1), (1-1), a flexible part (1-2) connected to each of these, (1-2), and both flexible parts (1-2)
, a base (1-3) connecting each free end of (1-2);
From this base (1-3), both flexible parts (1-2), (1-
2) A connecting part (1-4) that extends in the gap between the two without contacting them
) and more.
尚、（３０）はヒンジで、このヒンジ（３０）は、中央
の連結部（３０−２）と、それから上下に伸延する短冊
状のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）と、該２個
のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）の遊端を一体
的に連結、結合する基部又は円環部（３０−４）とから
構成される。ヒンジ（３０）は全体として一枚の板から
ワイヤカット等の方法で製作することが望ましい。ヒン
ジ部（３０−１）。In addition, (30) is a hinge, and this hinge (30) has a central connecting part (30-2), and rectangular hinge parts (30-1) and (30-3) extending vertically from the central connecting part (30-2). It is composed of a base or annular part (30-4) that integrally connects and connects the free ends of the two hinge parts (30-1) and (30-3). It is desirable that the hinge (30) be manufactured as a whole from a single plate by a method such as wire cutting. Hinge part (30-1).
（３０−３）の各々の両表面には、音叉（１）の入力軸
（Ｚ−２）まわりに入力する角速度Ωによる音叉（１）
、従って、ヒンジ（３０）に生ずる撓みを検出するため
の圧電素子（３１−１） 、 （３１−３）及び（３１
−２） 、 （３１−４）が夫々固定される。又、ヒン
ジ（３０）の連結部（３０−２）は、音叉（１）の連結
部（１−４）のコ字状凹部（１−４ａ）に嵌合している
。On both surfaces of each of (30-3), there is a tuning fork (1) with an angular velocity Ω input around the input axis (Z-2) of the tuning fork (1).
, Therefore, the piezoelectric elements (31-1), (31-3) and (31
-2) and (31-4) are respectively fixed. Further, the connecting portion (30-2) of the hinge (30) fits into the U-shaped recess (1-4a) of the connecting portion (1-4) of the tuning fork (1).
又、ヒンジ（３０）の基部、即ち円環部（３０−４）の
両開口端に、一端が閉じている略々同形状、且つ同寸法
の筒状体（４１−１）、 （４１−２）の開口部を夫々
気密に固定する。この場合、円環部（３０−４）、筒状
体（４１−１）、 （４１−２）の軸は、夫々音叉軸或
いは入力軸（２−２）に一致するようになされている。Further, at the base of the hinge (30), that is, at both open ends of the annular portion (30-4), there are provided a cylindrical body (41-1) having substantially the same shape and size with one end closed, (41- 2) Fix each opening airtightly. In this case, the axes of the annular portion (30-4) and the cylindrical bodies (41-1) and (41-2) are arranged to coincide with the tuning fork axis or the input axis (2-2), respectively.
筒状体（４１−１）、 （４１−２）の夫々の閉端（４
１−１ａ）、 （４１−２ａ）を、円筒状の弾性部材（
４２−１）、 （４２−２）を介し、下端部が夫々取付
基台（４４）に固定されているＬ字型金具（４３−１）
、 （４３−２）の上端部に固定する。尚、上記構成に
おいて、音叉（１）の重心が、ヒンジ（３０）の両ヒン
ジ部（３０−１）、 （３０−３）の中心、即ち連結部
（３０−２）の中心に一致するように、音叉（１）の各
部は設計されていることは勿論である。尚、（４ａ）
、 （４ａ）は音叉（１）の駆動用の圧電素子である。Each closed end (4) of the cylindrical body (41-1), (41-2)
1-1a), (41-2a) with a cylindrical elastic member (
42-1), L-shaped fittings (43-1) whose lower ends are fixed to the mounting base (44) via (42-2), respectively.
, (43-2) is fixed to the upper end. In the above configuration, the center of gravity of the tuning fork (1) is aligned with the center of both hinge parts (30-1) and (30-3) of the hinge (30), that is, the center of the connecting part (30-2). It goes without saying that each part of the tuning fork (1) is designed accordingly. Furthermore, (4a)
, (4a) is a piezoelectric element for driving the tuning fork (1).
第４図は第３図に示した従来例の原理を説明するための
説明図で、その主要部を第３図の入力軸＜２−２）方向
から見たものである。同図に示す如く、このジャイロ装
置に、角速度Ωが軸（Ｚ−Ｚ）まわりに加わると、それ
に対応したコリオリの力Ｆｃが、両振動質量部（１−１
）、 （１−１）に互に平行且つ反対方向に発生し、こ
れによるトルクが、ヒンジ（３０）の連結部（３０−２
）を介してヒンジ部（３０−１）。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of the conventional example shown in FIG. 3, and shows the main parts thereof as viewed from the direction of the input shaft <2-2) in FIG. 3. As shown in the figure, when an angular velocity Ω is applied to this gyro device around the axis (Z-Z), a Coriolis force Fc corresponding to the angular velocity Ω is applied to both vibrating masses (1-1
), (1-1) are generated in parallel and opposite directions, and the resulting torque is applied to the connecting portion (30-2) of the hinge (30).
) via the hinge part (30-1).
（３０−３）に、同図に示す如く、Ｓ字状の曲げ変形を
生ぜしめる。この場合、圧電素子（３１−１） 、 （
３１−３） 。(30-3), an S-shaped bending deformation is produced as shown in the figure. In this case, the piezoelectric element (31-1), (
31-3).
（３１−２）、 （３１−４）は、その分極方向が同図
で＋。(31-2) and (31-4) have positive polarization directions in the figure.
で示したように、互いに逆方向になるように、夫々ヒン
ジ部（３０−１） 、 （３０−３）に固定されている
ので、圧電素子（３１−１） 、 （３０−３） 、
（３１−２） 、 （３１−４）を短絡して一つの出力
（４５）とし、これを第３図に示す電圧源（５ａ）より
の電圧と共にデモシュレータ（７）で同期整流すること
により、入力角速度Ωを検出し、従ってジャイロ装置を
得ることが出来る。As shown in , the piezoelectric elements (31-1), (30-3), and the piezoelectric elements (31-1), (30-3), and
(31-2) and (31-4) are short-circuited to form one output (45), and this is synchronously rectified with the voltage from the voltage source (5a) shown in Fig. 3 in the demosulator (7). It is possible to detect the input angular velocity Ω and thus obtain a gyro device.
尚、図示せずも、入力軸（２−２）と直角な軸（Ｙ−Ｙ
）方向に加速度が作用した場合には、圧電素子（３１−
１） 、 （３１−３）と（３１−２） 、 （３１−
４）とに誘起される電圧は、それぞれ互に逆符号となり
、これ等により出力はでない。Although not shown, there is an axis (Y-Y
) direction, the piezoelectric element (31-
1) , (31-3) and (31-2) , (31-
4) The voltages induced in and have opposite signs, and as a result, no output is produced.
又、温度による影響を避けるために、音叉（１）及びヒ
ンジ（３０）を熱恒弾性材で作ることが望ましい。Further, in order to avoid the influence of temperature, it is desirable to make the tuning fork (1) and the hinge (30) from a thermostatically elastic material.
更に、検出感度を上げるためには、音叉（１）の共振周
波数と、音叉（１）の入力軸（２−２）まわりの慣性能
率と、ヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）の入力軸
（Ｚ−Ｚ）まわりのトルクバネ定数及び円環部（３０，
−４）、筒状体（４１−１） 、 （４１−２）の入力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定される入力軸（Ｚ
−Ｚ）まわりの自由用共振周波数とを略々等しい値に選
定することが望ましい。Furthermore, in order to increase the detection sensitivity, the resonance frequency of the tuning fork (1), the inertia rate around the input shaft (2-2) of the tuning fork (1), and the hinge parts (30-1), (30-3) Torque spring constant and annular part (30,
-4), the input shaft (Z
It is desirable that the free resonant frequency around -Z) be selected to be approximately the same value.
しかしながら、かかる従来の装置においては、ヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）に４枚
の圧電素子（３１−１）〜（３１−４）を固定し、ヒン
ジ部（３０−１）。However, in such conventional devices, the hinge (
Four piezoelectric elements (31-1) to (31-4) are fixed to the hinge parts (30-1) and (30-3) of the hinge part (30-1).
（３０−３）の撓みを検出していたため、これらの圧電
素子（３１−１）〜（３１−４）の固定、それ等の配線
等、組立時間も多くかかり、かつ材料費も多くかかると
いう問題があった。Since the deflection of the piezoelectric elements (30-3) was being detected, it took a lot of assembly time to fix these piezoelectric elements (31-1) to (31-4) and wire them, and it also cost a lot of material. There was a problem.
従って、本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもの
で、その目的は、上記従来の課題を一掃した新規をジャ
イロ装置を提供せんとするものである。Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to provide a novel gyro device that eliminates the above-mentioned conventional problems.
本発明によれば、音叉と、音叉に生ずるコリオリの力に
よるモーメントを検出するその一部に短冊状ヒンジと、
その中間に設けた連結部とから成る検出部を有するジャ
イロ装置において、上記短冊状ヒンジの一方の面或は連
結部をはさむ両側対称位置に２個の信号検出用圧電素子
を固設したジャイロ装置が得られる。According to the present invention, a tuning fork and a rectangular hinge are provided in a part thereof for detecting a moment due to the Coriolis force generated in the tuning fork;
A gyro device having a detecting section consisting of a connecting section provided in the middle thereof, wherein two piezoelectric elements for signal detection are fixed on one side of the strip-shaped hinge or at symmetrical positions on both sides sandwiching the connecting section. is obtained.
音叉（１）を、その重心位置においてヒンジ（３０）の
短冊状ヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）の中央部
の連結部（３０−２）と連結すると共に、短冊状ヒンジ
部の上記音叉との連結部の上下に検出用の圧電素子（３
１−１）。The tuning fork (1) is connected to the connecting part (30-2) at the center of the rectangular hinge parts (30-1) and (30-3) of the hinge (30) at its center of gravity, and the rectangular hinge part Piezoelectric elements for detection (3
1-1).
（３１−２）を取り付けることにより、音叉軸まわりの
角速度によって音叉に生じたコリオリの力によるモーメ
ントを、上記検出用の圧電素子の電圧として検出する。By attaching (31-2), the moment due to the Coriolis force generated on the tuning fork due to the angular velocity around the tuning fork axis is detected as the voltage of the piezoelectric element for detection.
この電圧を音叉の駆動電圧と同期整流することにより、
角速度検出装置、即ちジャイロ装置となす。By rectifying this voltage synchronously with the tuning fork drive voltage,
It is an angular velocity detection device, that is, a gyro device.
第１図は本発明によるジャイロ装置の一例の一部を除く
斜視図である。尚、同図において、第３図と同一符号は
互に同一素子を示すものとし、これ等の詳細説明は、こ
れを省略する。FIG. 1 is a partially removed perspective view of an example of a gyro device according to the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same elements, and a detailed explanation thereof will be omitted.
第１図に示す本発明の例と第３図に示す従来例との異な
る点は、第１図に示す本発明の例に於いては、ヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）の各々
に、１枚の圧電素子（３１−１）、 （３１−２）を固
定すると共に、それ等の分極方向は同図に＋、−で示し
たように互いに逆方向となっていることである。The difference between the example of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional example shown in FIG. 3 is that in the example of the invention shown in FIG.
One piezoelectric element (31-1), (31-2) is fixed to each of the hinge parts (30-1), (30-3) of 30), and their polarization directions are as shown in the figure. As shown by + and -, they are in opposite directions.
第２図は、本発明の他の実施例の主要部を示す図であり
、第４図と同様、この例のジャイロ装置をその入力軸＜
２−２）方向から見た図である。FIG. 2 is a diagram showing the main parts of another embodiment of the present invention, and similarly to FIG. 4, the gyro device of this example is
2-2) is a diagram seen from the direction.
この第２図例と第１図の例との違いは、第２図の例に於
ては、ヒンジ（３０）のヒンジ部（３０−１） 、 （
３０−３）に、ヒンジ連結部（３０−２）の中心（０）
に対称な位置に、圧電素子（３１−１）、 （３１−２
）を固定したことである。The difference between the example in FIG. 2 and the example in FIG. 1 is that in the example in FIG. 2, the hinge part (30-1) of the hinge (30), (
30-3), the center (0) of the hinge connection part (30-2)
Piezoelectric elements (31-1) and (31-2
) was fixed.
尚、両者の分極方向は、同図に示す如く同方向とする。Note that the polarization directions of both are the same as shown in the figure.
本発明によるジャイロ装置の効果は次の通りである。 The effects of the gyro device according to the present invention are as follows.
従来例においては、ヒンジ（３０）のヒンジ部（３０−
１） 。In the conventional example, the hinge portion (30-
1).
（３０−３）に固定されている圧電素子は、合計４枚（
第３及び第４図の（３１−１）〜（３１−４） ）必要
であったが、本発明に於ては圧電素子は（３１−１）
、 （３１−２）の２枚ですむこととなり、その結果、
圧電素子の接続、固定等の組立工数の低減、材料費の低
減等の大きな効果がある。又、圧電素子の枚数の低減に
より、圧電素子（３１−ＩＬ （３１−２）をヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、 （３０−３）に接着
固定する場合の歩留り及び信頼性の向上が期待できる。There are a total of 4 piezoelectric elements fixed to (30-3) (
(31-1) to (31-4) in Figures 3 and 4 were necessary, but in the present invention, the piezoelectric element (31-1)
, (31-2), and as a result,
This has great effects such as reducing assembly man-hours such as connecting and fixing piezoelectric elements, and reducing material costs. In addition, by reducing the number of piezoelectric elements, the piezoelectric element (31-IL (31-2)
It is expected that the yield and reliability will be improved when adhesively fixing to the hinge parts (30-1) and (30-3) of 30).
第１図は本発明のジャイロ装置の一実施例の一部を除い
た斜視図、第２図は本発明の他の実施例の主要部を示す
側面図、第３図は従来のジャイロ装置の斜視図、第４図
はその原理説明に供する略々線図である。
図に於て、（１）は音叉、（３０）はヒンジ、（３０−
１） 。
（３０−３）はヒンジ部、（３０−２）は連結部、（３
０−４）は円環部、（３１−１）、 （３１−２）は圧
電素子を夫々示す。
代
理
人
松
隈
秀
盛FIG. 1 is a partially removed perspective view of an embodiment of the gyro device of the present invention, FIG. 2 is a side view showing the main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of a conventional gyro device. The perspective view and FIG. 4 are rough diagrams for explaining the principle. In the figure, (1) is a tuning fork, (30) is a hinge, (30-
1). (30-3) is a hinge part, (30-2) is a connecting part, (3
0-4) is an annular portion, and (31-1) and (31-2) are piezoelectric elements, respectively. Agent Hidemori Matsukuma
Claims (1)
を検出するその一部に短冊状ヒンジと、その中間に設け
た連結部とから成る検出部を有するジャイロ装置におい
て、上記短冊状ヒンジの一方の面或は連結部をはさむ両
側対称位置に２個の信号検出用圧電素子を固設したこと
を特徴とするジャイロ装置。In a gyro device having a detection unit comprising a tuning fork, a rectangular hinge as a part of the tuning fork for detecting a moment due to the Coriolis force generated in the tuning fork, and a connecting portion provided in the middle thereof, one surface of the rectangular hinge is provided. Alternatively, a gyro device characterized in that two piezoelectric elements for signal detection are fixedly installed at symmetrical positions on both sides of the connecting portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090323A JPH02268220A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyroscope apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090323A JPH02268220A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyroscope apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268220A true JPH02268220A (en) | 1990-11-01 |
Family
ID=13995316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090323A Pending JPH02268220A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | Gyroscope apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02268220A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1303042A1 (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-16 | Eta SA Fabriques d'Ebauches | Piezoelectrical resonator and unit comprising such a resonator enclosed in a case |
| US7138752B1 (en) | 2005-06-09 | 2006-11-21 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | Small-sized piezoelectric resonator |
| EP1732220A1 (en) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Small-sized piezoelectric resonator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6238313A (en) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | Tokyo Keiki Co Ltd | Gyro device |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090323A patent/JPH02268220A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7138752B1 (en) | 2005-06-09 | 2006-11-21 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | Small-sized piezoelectric resonator |
| EP1732220A1 (en) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Small-sized piezoelectric resonator |
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