JPH07181043A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
- Publication number
- JPH07181043A JPH07181043A JP5325434A JP32543493A JPH07181043A JP H07181043 A JPH07181043 A JP H07181043A JP 5325434 A JP5325434 A JP 5325434A JP 32543493 A JP32543493 A JP 32543493A JP H07181043 A JPH07181043 A JP H07181043A
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- JP
- Japan
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- vibrating
- mass
- vibrator
- elastic body
- gyro
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動ジャイロを構成する振動子の固体によっ
てばらつく角速度検出精度を簡易に調整できることを目
的とする。 【構成】 ねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子３を振動弾性体１、２に挟持固定した振動子を
同軸に配置される支持軸４を介して基台５に取り付けた
振動ジャイロにおいて、該振動弾性体１の一部に交換可
能な略軸対称な質量６を同軸に設けたことを特徴とし、
例えば振動弾性体１の頂部雄ネジ部を形成し、この雄ネ
ジ部になっと構造の質量６をネジ固定し、質量６の厚み
を変えることにより固有振動数の調整を行える。
てばらつく角速度検出精度を簡易に調整できることを目
的とする。 【構成】 ねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子３を振動弾性体１、２に挟持固定した振動子を
同軸に配置される支持軸４を介して基台５に取り付けた
振動ジャイロにおいて、該振動弾性体１の一部に交換可
能な略軸対称な質量６を同軸に設けたことを特徴とし、
例えば振動弾性体１の頂部雄ネジ部を形成し、この雄ネ
ジ部になっと構造の質量６をネジ固定し、質量６の厚み
を変えることにより固有振動数の調整を行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】角速度を検出する手段の一つとして振動
ジャイロが知られている。振動ジャイロは、「速度を持
った物体に角速度を加えるとコリオリの力が生じる」と
いう原理を基に、物体に振動を加えて速度を与え、この
物体に角速度が加わったときに生じるコリオリの力をバ
ネ系で受け、入力した角速度に比例したコリオリの力を
バネ系の変位として検出し、物体に加わった角速度を検
出するものである。
ジャイロが知られている。振動ジャイロは、「速度を持
った物体に角速度を加えるとコリオリの力が生じる」と
いう原理を基に、物体に振動を加えて速度を与え、この
物体に角速度が加わったときに生じるコリオリの力をバ
ネ系で受け、入力した角速度に比例したコリオリの力を
バネ系の変位として検出し、物体に加わった角速度を検
出するものである。
【０００３】この振動ジャイロにおける振動を加える物
体、つまり、振動子の形状としては、音又型、Ｈ型等が
あるが、従来の振動シャイロは、単一の振動子を持ち、
単に一平面内での回転を検出する構造、すなわち一軸方
向の角速度を検出する構造としている。
体、つまり、振動子の形状としては、音又型、Ｈ型等が
あるが、従来の振動シャイロは、単一の振動子を持ち、
単に一平面内での回転を検出する構造、すなわち一軸方
向の角速度を検出する構造としている。
【０００４】上記従来の一軸タイプの振動ジャイロをカ
メラその他の移動体に搭載してその角速度を検出しよう
とする場合、該移動体は一般的に１次元のみでなく、２
次元、３次元の角速度成分が生じるので、正確な角速度
を検出するには、１軸方向の角速度しか検出できない従
来の振動ジャイロでは適当ではなかった。
メラその他の移動体に搭載してその角速度を検出しよう
とする場合、該移動体は一般的に１次元のみでなく、２
次元、３次元の角速度成分が生じるので、正確な角速度
を検出するには、１軸方向の角速度しか検出できない従
来の振動ジャイロでは適当ではなかった。
【０００５】そこで、１個の振動ジャイロで２軸方向成
分の角速度を検出できる振動ジャイロが種々提案され
た。この２軸タイプの振動ジャイロについては、図１０
に示すものがある。
分の角速度を検出できる振動ジャイロが種々提案され
た。この２軸タイプの振動ジャイロについては、図１０
に示すものがある。
【０００６】図１０は、２軸振動ジャイロの斜視図であ
る。振動子Ａの圧電素子３の一部に、この振動子Ａのね
じり固有振動数に略一致する交流電圧ＶC を印加する
と、振動子Ａにはねじり振動が発生する。いま、振動子
Ａに、ｘ軸まわり又はｙ軸まわりの角速度が加わると、
コリオリカによってそれぞれｚ−ｘ平面内又はｙ−ｚ平
面内の曲げ振動が発生し、それぞれの曲げ振動による歪
みを検出する圧電素子には、加えられた角速度に比例し
た交流電圧ＶA 又はＶB が発生する。４は支持棒、５は
支持軸４の下端が固定された基台をなす支持板で、支持
棒４の上端に振動子Ａが設けられている。
る。振動子Ａの圧電素子３の一部に、この振動子Ａのね
じり固有振動数に略一致する交流電圧ＶC を印加する
と、振動子Ａにはねじり振動が発生する。いま、振動子
Ａに、ｘ軸まわり又はｙ軸まわりの角速度が加わると、
コリオリカによってそれぞれｚ−ｘ平面内又はｙ−ｚ平
面内の曲げ振動が発生し、それぞれの曲げ振動による歪
みを検出する圧電素子には、加えられた角速度に比例し
た交流電圧ＶA 又はＶB が発生する。４は支持棒、５は
支持軸４の下端が固定された基台をなす支持板で、支持
棒４の上端に振動子Ａが設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】従来例では、曲げ
モードとねじりモードという異なる２つの振動モードの
固有振動数差を略０又はある特定の値とする必要があ
る。ところが、固有振動数差が略０またはある特定の値
となるように振動体を設計しても、材料や加工精度にば
らつきがあるため、実際の振動体の固有振動数は正確に
設計値通りとはならない。
モードとねじりモードという異なる２つの振動モードの
固有振動数差を略０又はある特定の値とする必要があ
る。ところが、固有振動数差が略０またはある特定の値
となるように振動体を設計しても、材料や加工精度にば
らつきがあるため、実際の振動体の固有振動数は正確に
設計値通りとはならない。
【０００８】この場合、角速度の検出精度が個体によっ
てばらつき、また、低下する問題があった。
てばらつき、また、低下する問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
振動ジャイロの第１の構成はねじり方向の検知軸に対し
て互いに直交する方向における曲げ振動を検出する機械
−電気エネルギー変換素子を振動弾性体に挟持固定した
振動子を同軸に配置される支持軸を介して基台に取り付
けた振動ジャイロにおいて、該振動弾性体の一部に交換
可能な略軸対称に質量を同軸に設けたことを特徴とす
る。
振動ジャイロの第１の構成はねじり方向の検知軸に対し
て互いに直交する方向における曲げ振動を検出する機械
−電気エネルギー変換素子を振動弾性体に挟持固定した
振動子を同軸に配置される支持軸を介して基台に取り付
けた振動ジャイロにおいて、該振動弾性体の一部に交換
可能な略軸対称に質量を同軸に設けたことを特徴とす
る。
【００１０】本発明の目的を実現する振動ジャイロの第
２の構成はねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸に配
置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャイロ
において、該振動弾性体の一部分を周波数調整のために
軸対称に削除した削除部を有することを特徴とする。
２の構成はねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸に配
置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャイロ
において、該振動弾性体の一部分を周波数調整のために
軸対称に削除した削除部を有することを特徴とする。
【００１１】本発明の目的を実現する振動ジャイロの第
３の構成はねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸に配
置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャイロ
において、質量を軸方向における位置を調整可能に設け
たことを特徴とする。
３の構成はねじり方向の検知軸に対して互いに直交する
方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネルギー
変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸に配
置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャイロ
において、質量を軸方向における位置を調整可能に設け
たことを特徴とする。
【００１２】
【作用】上記した構成の振動ジャイロは、振動弾性体に
質量を増加する方向又は減少される方向に付加的に設け
ることにより、個々の振動子の固有振動数の調整を振動
検出に影響を及ぼすことなく行うことができる。
質量を増加する方向又は減少される方向に付加的に設け
ることにより、個々の振動子の固有振動数の調整を振動
検出に影響を及ぼすことなく行うことができる。
【００１３】
【実施例】図１は第１の実施例を示す。
【００１４】１および２は弾性振動体で、ねじ部により
双方の弾性体１，２は螺着され、その間に円板状の圧電
体３が介装され、振動子を構成している。５は振動ジャ
イロの基台をなす支持板で、支持棒４を介して上記の振
動子が同軸に固定されている。
双方の弾性体１，２は螺着され、その間に円板状の圧電
体３が介装され、振動子を構成している。５は振動ジャ
イロの基台をなす支持板で、支持棒４を介して上記の振
動子が同軸に固定されている。
【００１５】上側の弾性振動体１には凹部１ｂが頂部に
形成されていて、この凹部１ｂの中心（振動子の中心）
にねじ部１ａが形成されている。６は略軸対称に形成さ
れた質量（おもり）で、図２に示すように中心穴部のめ
ねじ部が弾性振動体１のねじ部１ａに螺着される。な
お、質量６の上面には切欠き溝６ａが形成され、螺着の
ための治具が嵌合するようにしている。
形成されていて、この凹部１ｂの中心（振動子の中心）
にねじ部１ａが形成されている。６は略軸対称に形成さ
れた質量（おもり）で、図２に示すように中心穴部のめ
ねじ部が弾性振動体１のねじ部１ａに螺着される。な
お、質量６の上面には切欠き溝６ａが形成され、螺着の
ための治具が嵌合するようにしている。
【００１６】このような構成の振動ジャイロのねじりお
よび曲げ固有振動数と形状の関係を以下に説明する。
よび曲げ固有振動数と形状の関係を以下に説明する。
【００１７】図３に振動子１上部のねじり及び曲げ振動
モードを軸方向から見た図を示す。矢印の長さは振幅
を、方向は振動の方向を表す。図３の（ａ）に示すねじ
りモードは中心付近で振幅が小さく、図３の（ｂ）に示
す曲げモードはどの部分もｘ−ｙ面内の振幅はほぼ一定
であることがわかる。
モードを軸方向から見た図を示す。矢印の長さは振幅
を、方向は振動の方向を表す。図３の（ａ）に示すねじ
りモードは中心付近で振幅が小さく、図３の（ｂ）に示
す曲げモードはどの部分もｘ−ｙ面内の振幅はほぼ一定
であることがわかる。
【００１８】従って、振動体１の上部中央に質量を付加
すると、ねじりモードへの影響は小さく、曲げモードへ
の影響は大きい。この結果、ねじりモードの固有振動数
はあまり変化しないけれども、曲げモードの固有振動数
は小さくなる。
すると、ねじりモードへの影響は小さく、曲げモードへ
の影響は大きい。この結果、ねじりモードの固有振動数
はあまり変化しないけれども、曲げモードの固有振動数
は小さくなる。
【００１９】この性質を利用して、高さｔの異なる質量
６を取りかえることにより、ねじり固有振動数と曲げ固
有振動数との差を、必要な値に調整することができる。
６を取りかえることにより、ねじり固有振動数と曲げ固
有振動数との差を、必要な値に調整することができる。
【００２０】なお、もしも質量６が非軸対称であると、
２つの曲げモード、即ち、図１において紙面に平行な方
向のモードと垂直な方向のモードへの寄与率が異るの
で、２つの曲げモードの固有振動数が異ってしまう。
２つの曲げモード、即ち、図１において紙面に平行な方
向のモードと垂直な方向のモードへの寄与率が異るの
で、２つの曲げモードの固有振動数が異ってしまう。
【００２１】しかし、本発明では質量をほぼ軸対称とし
ているので、２つの曲げモードの固有振動数は略一致し
たままに保つことができる。なお、２つの曲げモードの
固有振動数をより一致させるには、質量６の切欠き溝６
ａを十字にすれば良い。
ているので、２つの曲げモードの固有振動数は略一致し
たままに保つことができる。なお、２つの曲げモードの
固有振動数をより一致させるには、質量６の切欠き溝６
ａを十字にすれば良い。
【００２２】図４は第２の実施例を示す。本実施例は、
第１の実施例のように振動体１の上部中央に質量６を付
加するのは同様であるが、振動体１の外径と同径とし、
振動体の外周側に質量を付加したもので、これによって
もねじりモードと曲げモードへの寄与率は異なる。ま
た、高さｔの異なるリング状質量６を取り換えることに
より、周波数の調整を行える。
第１の実施例のように振動体１の上部中央に質量６を付
加するのは同様であるが、振動体１の外径と同径とし、
振動体の外周側に質量を付加したもので、これによって
もねじりモードと曲げモードへの寄与率は異なる。ま
た、高さｔの異なるリング状質量６を取り換えることに
より、周波数の調整を行える。
【００２３】図５は第３の実施例を示す。上記の各実施
例では高さｔを変えることにより周波数調整を行なって
いるが、本実施例のように高さｔや半径ｒの異なる質量
６をとりかえることによっても周波数調整が行える。
例では高さｔを変えることにより周波数調整を行なって
いるが、本実施例のように高さｔや半径ｒの異なる質量
６をとりかえることによっても周波数調整が行える。
【００２４】図６は第４の実施例を示す。振動体１の上
部中央を削ってゆくと、ねじり固有振動数はあまり変化
しないが、曲げ固有振動数は第１の例と逆に大きくな
る。従って本実施例は質量除去部７の除去量を変えるこ
とにより周波数調整を行うものである。
部中央を削ってゆくと、ねじり固有振動数はあまり変化
しないが、曲げ固有振動数は第１の例と逆に大きくな
る。従って本実施例は質量除去部７の除去量を変えるこ
とにより周波数調整を行うものである。
【００２５】図７は第５の実施例を示す。本実施例は振
動体１の上部側面の質量を除去し、質量除去部７の除去
量により周波数調整を行うものである。
動体１の上部側面の質量を除去し、質量除去部７の除去
量により周波数調整を行うものである。
【００２６】図８は第６実施例を示す。第１〜３の実施
例のように質量６を交換したり、また第４，５の実施例
のように質量を削るのは工程が複雑となるため、できれ
ば簡単な調整ですませたい。そこで本実施例では、ナッ
ト構造の質量８ａ，８ｂを振動体１のおねじ部１ａに対
して上下に移動させ、周波数を調整した後に、質量８
ａ，８ｂを互いに締め付け固定する。
例のように質量６を交換したり、また第４，５の実施例
のように質量を削るのは工程が複雑となるため、できれ
ば簡単な調整ですませたい。そこで本実施例では、ナッ
ト構造の質量８ａ，８ｂを振動体１のおねじ部１ａに対
して上下に移動させ、周波数を調整した後に、質量８
ａ，８ｂを互いに締め付け固定する。
【００２７】図９は第７の実施例を示す、本実施例は、
振動体１の頂部に形成しためねじ部１ｃにおねじ形状の
質量６を螺着し、ナット８ｂにより質量６の位置決め固
定する構造で、質量８ａを上下に移動させて周波数調整
を行った後に、ナット８ｂを締めつけ、固定する。
振動体１の頂部に形成しためねじ部１ｃにおねじ形状の
質量６を螺着し、ナット８ｂにより質量６の位置決め固
定する構造で、質量８ａを上下に移動させて周波数調整
を行った後に、ナット８ｂを締めつけ、固定する。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動子の曲げモードねじりモードの固有振動数を容易に調
整し、振動数差を略「０」又は特定値にすることができ
る。
動子の曲げモードねじりモードの固有振動数を容易に調
整し、振動数差を略「０」又は特定値にすることができ
る。
【００２９】この結果、ジャイロとしての出力を増大さ
せ、個体差を減少させることができる。
せ、個体差を減少させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す側断面図。
【図２】図１の質量を示す斜視図。
【図３】図１の実施例の振動モードを示す図。
【図４】第２の実施例を示す側断面図。
【図５】第３の実施例を示す側断面図。
【図６】第４の実施例を示す側断面図。
【図６】第４の実施例を示す側断面図。
【図７】第５の実施例を示す側断面図。
【図８】第６の実施例を示す側断面図。
【図９】第７の実施例を示す側断面図。
【図１０】従来の振動ジャイロを示す斜視図。
１…振動弾性体 ２…振動弾性体 ３…圧電素子 ４…支持棒 ５…支持板 ６…付加質量 ７…質量除去部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す側断面図。
【図２】図１の質量を示す斜視図。
【図３】図１の実施例の振動モードを示す図。
【図４】第２の実施例を示す側断面図。
【図５】第３の実施例を示す側断面図。
【図６】第４の実施例を示す側断面図。
【図７】第５の実施例を示す側断面図。
【図８】第６の実施例を示す側断面図。
【図９】第７の実施例を示す側断面図。
【図１０】従来の振動ジャイロを示す斜視図。
【符号の説明】 １…振動弾性体 ２…振動弾性体 ３…圧電素子 ４…支持棒 ５…支持板 ６…付加質量 ７…質量除去部
Claims (3)
- 【請求項１】 ねじり方向の検知軸に対して互いに直交
する方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネル
ギー変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸
に配置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャ
イロにおいて、該振動弾性体の一部に交換可能な略軸対
称に質量を同軸に設けたことを特徴とする振動ジャイ
ロ。 - 【請求項２】 ねじり方向の検知軸に対して互いに直交
する方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネル
ギー変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸
に配置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャ
イロにおいて、該振動弾性体の一部分を周波数調整のた
めに軸対称に削除した削除部を有することを特徴とする
振動ジャイロ。 - 【請求項３】 ねじり方向の検知軸に対して互いに直交
する方向における曲げ振動を検出する機械−電気エネル
ギー変換素子を振動弾性体に挟持固定した振動子を同軸
に配置される支持軸を介して基台に取り付けた振動ジャ
イロにおいて、質量を軸方向における位置調整可能に設
けたことを特徴とする振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325434A JPH07181043A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325434A JPH07181043A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181043A true JPH07181043A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18176821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5325434A Pending JPH07181043A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181043A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917461A (en) * | 1996-04-26 | 1999-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Video adapter and digital image display apparatus |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5325434A patent/JPH07181043A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917461A (en) * | 1996-04-26 | 1999-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Video adapter and digital image display apparatus |
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